基于九点控制器的热媒加热炉换热器温度控制系统的研究与仿真

摘要

在我国石油工业的发展过程中,原油的管道运输是非常重要的一个环节。为了保证管道中原油的流动顺畅和防止管道堵塞,必须在原油运输过程中对原油的温度值进行控制,使其能够稳定在合理区间内,以满足工艺的要求。原油加热炉一般分为直接加热炉和间接加热炉,由于直接加热炉在使用和维护起来不方便,所以间接式的热媒加热炉的使用十分广泛,本文所选研究对象热媒加热炉就是一种间接加热炉。在传统的温度控制方式中,PID控制算法的使用极为普遍。文章在总结PID控制算法的优缺点的基础上,结合模糊控制的特点将一种新型的控制原理九点控制原理应用到热媒加热炉换热器温度控制中。
　　九点控制原理是模糊控制和基本型逻辑控制基础之上提出的,系统误差和误差变化率是该控制思想的基本参数。通过分析误差允许范围和误差变化率允许范围,将系统的运行情况分为9个区域,并分析运动特点分别施加控制PID控制中P环节的控制作用,以达到控制的效果和目的。
　　本文对九点控制器的原理和应用进行了研究,提出了热媒加热炉换热器温度控制系统的解决方案。并用仿真平台上对控制系统进行仿真实验。该控制系统主要包括控制逻辑模块、数据通信模块、人机界面等。控制系统主控制器选用罗克韦尔logix 5550 PLC。通信模块选用OPC通信协议,通过RSLinx对OPC参数进行设置,实现实时监控和对控制参数的读写。人机界面的制作选用力控6.0为平台。逻辑编写基于罗克韦尔logix 5000编程软件上梯形图编程语言来实现。仿真表明,该控制系统能够较好地实现对热媒加热炉换热器温度的控制,达到了预期的控制效果,进一步验证了基于九点控制器的热媒加热炉换热器温度控制系统较好的发展前景。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 相关技术的发展现状及趋势

1.3 本文的主要内容及结构安排

第二章 热媒加热炉换热器温度控制系统分析及建模

2.1 热媒加热炉系统分析

2.2 热媒加热炉换热器温度控制系统模型

2.3 本章小结

第三章 九点控制器理论研究

3.1 PID控制和模糊控制的启示

3.2 基本逻辑型控制原理产生背景与控制策略的描述

3.3 九点控制器分析

3.4 本章小结

第四章 九点控制器工程设计思路与方法

4.1 九点控制器工程设计思路

4.2 控制作用确定方法

4.2 控制规则的实施

4.3 九点控制器设计步骤

4.4 本章小结

第五章 热媒加热炉换热器温度控制系统设计

5.1 控制系统的硬件介绍与设计

5.2 控制系统逻辑设计

5.3 通信链路搭建

5.4 人机界面制作

5.5 本章小结

第六章 热媒加热炉换热器温度控制系统仿真

6.1 MATLAB工具中被控对象的实现

6.2 PLC仿真器中控制逻辑的实现

6.3 仿真验证

6.4 本章小结

总结与展望

全文总结

工作展望

参考文献

致谢