锅炉房综合自动化控制系统

摘要

在现代工业企业自动化中,计算机控制技术充当了较重要的角色,它是计算机技术和控制理论有机的结合。可编程序控制器(ProgrammableLogicController)及其网络是构成CIMS系统的基础,是现代工业自动化三大支柱(PLC、机器人、CAD/CAM)之一。本文以某锅炉房控制系统工程为例研究了锅炉辅机控制系统的设计,并研究了预测控制系统在工业控制中的应用与发展。以西门子S7300PLC为硬件平台,设计完成了动态矩阵控制(DMC)预测控制功能。在此基础上,通过对实际工程的分析研究,设计了锅炉房综合自动化控制系统并投入了实际运行。工业锅炉在日常生活和工业生产中广泛使用,其控制技术直接影响到日常生活和工业生产的正常进行。由于近年来国家对于环保工作的重视,大量关停燃煤锅炉。燃油/燃气锅炉供热具有污染低、运行安全可靠的优点受到社会的青睐。如何设计燃油/燃气锅炉控制系统,提高控制性能是一个有待深入研究的课题。本文在深入研究锅炉辅机控制工艺的基础上设计完成了控制系统的设计,同时采用现代控制方法——预测控制较好的解决了洗浴入水温度控制问题。通过基于PLC硬件平台实现DMC控制,一方面提高了控制系统的控制水平,另一方面也避免了在系统软、硬件资源有限的条件下实现现代控制策略的矛盾,同时,系统的抗扰性也得到了提高,满足了控制系统所要求的快速响应性和鲁棒性。论文在理论研究的基础上,进行了控制系统的硬件设计和软件设计。控制系统上位机采用研华工控机,下位机采用S7300PLC和大延智能仪表。上位机监控软件采用“组态王”编写。整个系统具有友好的人机界面且使用方便。本文基于PLC硬件实现了DMC控制,这种方法可以提高生产效率和产品质量,为PLC控制系统提供了一条有效的控制方法。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 工业锅炉简介

1.2 工业锅炉控制对象的特点及其控制

1.3 供暖锅炉控制的国内外研究现状

1.4 预测控制简介

1.5 课题的任务

2 锅炉房综合自动化控制系统的构成

2.1 控制系统概述

2.2 控制系统的构成

2.2.1 上位机系统配置

2.2.2 下位PLC 系统配置

2.2.3 上下位机连接配置

2.2.4 智能仪表

3 控制系统功能的设计实现

3.1 概述

3.2 开水部分控制系统的设计

3.2.1 开水部分的控制工艺流程

3.2.2 运行方式

3.3 洗浴部分控制系统的设计

3.3.1 洗浴部分的控制回路的构成

3.3.2 洗浴部分工艺流程

3.4 水暖部分控制系统的设计

3.5 汽暖部分控制系统的设计

3.6 报警报表管理等部分

3.6.1 报警部分

3.6.2 报表部分

4 基于PLC 硬件平台DMC 预测控制的实现

4.1 先进控制的发展及应用现状

4.2 基于PLC 硬件平台实现预测控制的意义

4.3 预测控制的原理概述

4.4 DMC 预测控制的算法原理

4.4.1 预测模型

4.4.2 滚动优化

4.4.3 反馈校正

4.5 DMC 算法的仿真实验

4.6 DMC 算法在洗浴水温预测控制中的实现

4.6.1 常规控制存在的问题

4.6.2 算法选择

4.6.3 实现步骤

4.7 实际应用情况及效果

5 结论

致谢

参考文献

附录

附录 1.在校学习期间所发表的论文

附录 2.在校学习期间参与的科研项目