专家控制在APMP盘磨控制中的应用研究

摘要

打浆度是制浆造纸生产过程中重要的物理量，打浆过程是不可缺少的重要环节，很大程度上决定了最终的成纸质量。造纸所用的浆料需要通过打浆的机械作用，使浆料获得一些特定的性质，以满足生产纸张的质量要求。由于未经打浆的原浆种类多样，同时打浆过程中还存在许多扰动，这些因素都会影响成浆质量的稳定性，因此在制浆造纸DCS系统中，对盘磨的控制要求就显得非常重要。 当前造纸行业中的控制普遍采用传统PID算法，PID算法具有结构简单、实现方便、适应性强等特点。但是在盘磨控制中是不能直接使用PID算法的，主要存在以下问题：对于功率的控制不能直接用PID算法，因为在盘磨控制中，功率的变化在一段时间内相对比较平稳，然后会有一个突然的升高，使得系统来不及反应，不能满足控制要求，甚至会导致设备损坏或生产安全问题。国内绝大部分厂家都采用恒功率的控制方法，而国外虽然还在使用中，但已经逐步列入了淘汰之列。然而，就目前而言，国内仍不能脱离该控制方法。所以，鉴于国内仍大多采用恒功率控制的方法，在不改变该控制方法的基础上，尽量使得该控制方法能具有更高的成浆质量。 本论文结合APMP制浆线，详细分析了盘磨打浆工艺。经过分析发现：恒功率控制方法在盘磨控制中的若干问题归根到底是，恒功率控制方法的单一性所致。基于这个理解，文章提出了一个新的盘磨控制指导思想。文章的主要工作和创新点表现为如下几个方面。 专家控制在盘磨控制系统中的应用，既考虑到了和传统的恒功率控制方法的结合，又结合了盘磨内部各参量自身关系以及外部参量与内部参量之间的关系。在与的传统的恒功率控制方法结合上，专家控制器着重处理一些浆种变化或盘磨进浆口浓度流量等变化较大的情况。专家控制器就是在归纳了现场操作人员在这些情况发生时采取措施的有效经验的基础上，把这些经验和盘磨内部量自身关系以及外部量与内部量之间关系用专家规则的形式表述出来并依此形成专家控制器。 处理盘磨控制系统，在控制算法的选取上，如何避免没有详细准确系统数学模型的不足就成了主要的依据。正因如此，本文提出了基于专家控制思想的盘磨控制新思路。从最小控制单元来说，将专家控制应用到盘磨的两个门槛电压的确定中去，使盘磨有更高的打浆质量；从一般控制结构来说，将盘磨进浆口的的进浆浓度和进浆流量和盘磨的控制结合在一起，用专家控制对其进行整体的控制；从大的控制系统来说，将APMP制浆线中的盘磨结合成一个整体，详细了解它们之间的联系，用专家控制对其进行打浆系统的整体控制。本论文就APMP制浆线中的盘磨打浆过程，提出这几种方法相应的关系模型，并对其进行了验证。建立好的专家控制器在Matlab环境下进行仿真，仿真结果曲线充分证明了专家控制控制方法较之传统恒功率控制方法能得到更多的浆种适应性，更稳定的控制效果，最终得到更高质量的浆。 新的控制方案结合西门子PLC平台进行了编程实现，并在陕西渭南某APMP制浆生产线进行了现场测试运行，其实时控制曲线与仿真曲线基本一致。这再次证明了本论文提出的新算法是切实可行的，能够比较明显地提高对盘磨的控制效果，具有一定的推广应用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1 APMP制浆过程概况

1.1.1 APMP制浆设备流程简介

1.1.2 APMP制浆工艺流程及测控流程简介

1.1.3 关键设备简介

1.1.4 APMP国内外应用概况

1.2盘磨及盘磨打浆简介

1.2.1盘磨简介

1.2.2盘磨打浆简介

2传统盘磨打浆控制方案

2.1检测仪表

2.2控制算法

2.3单台盘磨打浆控制系统

2.4多台盘磨打浆控制系统

2.5打浆过程控制优化系统

2.6传统方案的优缺点分析

3基于专家控制思想的盘磨控制算法

3.1专家控制概述

3.1.1专家控制的理论基础

3.1.2专家控制的基本结构

3.1.3专家控制器的设计原则

3.2专家控制方案

3.2.1单个盘磨的恒功率控制

3.2.2基于单个盘磨系统的专家控制方案

3.2.3基于多台盘磨系统的专家控制方案

4理论模型建立及仿真

4.1仿真模型的建立

4.1.1单个盘磨控制系统仿真模型

4.1.2多盘磨系统控制仿真模型

4.2 Matlab仿真

5算法的PLC实现和工业应用

5.1西门子S7-300简介

5.1.1 SIMATIC PLC简介

5.1.2编程软件STEP 7简介

5.2算法的PLC实现

5.2.1常规恒功率控制方法的PLC实现

5.2.2专家控制器的实现

5.3现场试运行

5.4应用效果报告

5.4.1应用中的成果

5.4.2应用中的不足

6总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文目录与参与的项目