原創(chuàng)】基于PLC的水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)(20201002122929

1、Institute of Technology.East China Jiaotong University畢業(yè)設(shè)計(jì)Graduation Design(20132014 年)題 目基于PLC的水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分院：電氣與信息工程分院專業(yè)： 電氣工程及其自動化班級：電力2010-4學(xué)號： 20100210470533姓名：王海峰扌旨導(dǎo)教師：李房云起訖日期：2014年3月至2014年6月9華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下 獨(dú)立進(jìn)行的研究工作所取得的研究成果。設(shè)計(jì)（論文）中引用他人的 文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料，均已在設(shè)計(jì)（論文）中特

2、別加以標(biāo)注引用， 除此之外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫 的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個人和集體， 均已在文中 以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔(dān)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名：日期： 年 月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者完全了解學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交設(shè)計(jì) （論 文）的復(fù)印件和電子版，允許設(shè)計(jì)（論文）被查閱和借閱。本人授權(quán) 華東交通大學(xué)理工學(xué)院可以將本設(shè)計(jì) （論文）的全部或部分內(nèi)容編入 有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和 匯編畢業(yè)設(shè)計(jì)（論

3、文）。（保密的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）在解密后適用本授權(quán)書）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者簽名：簽字日期：年 月 日指導(dǎo)教師簽名：簽字日期： 年 月日節(jié)約能源，提高生產(chǎn)工藝過程中的能量利用率和開發(fā)研究新的節(jié)能技術(shù)已 成為各國研究能源利用技術(shù)的主要課題。 隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn)和采用有效的節(jié)能 技術(shù)設(shè)備，一次能源利用率的逐步提高，高溫余熱資源的總量相應(yīng)減少，大量的 中、低溫余熱和固體顯熱的余熱未得到經(jīng)濟(jì)而有效地回收利用。為了給好更充分的利用資源和減少能源浪費(fèi)，因此，余熱鍋爐產(chǎn)生了并高速發(fā)展。汽包水位的穩(wěn)定性是余熱鍋爐運(yùn)行的主要指標(biāo)，為了保證余熱鍋爐的安全、 穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，本文設(shè)計(jì)采用了性能先進(jìn)的 PLG微型計(jì)算機(jī)、

4、智能調(diào)節(jié)器等 自動設(shè)備組成的余熱鍋爐自動控制系統(tǒng)，并且以三沖量調(diào)節(jié)方式對余熱鍋爐汽包 液位進(jìn)行控制。這樣使整個系統(tǒng)適應(yīng)能力更強(qiáng)，抗干擾能力和魯棒性更好，保證 水位的穩(wěn)定。因此，設(shè)計(jì)出更精準(zhǔn)、更靈活的水位控制系統(tǒng)是非常必要的。關(guān)鍵詞：余熱鍋爐；汽包水位； 三沖量；串級系統(tǒng)；PLCAbstractTo save en ergy, improve the product ion process of en ergy utilizati on and developme nt research new en ergy-sav ing tech no logy tech no logy in all c

5、oun tries the main research topic. As improve the product ion process and adopt ing effective en ergy sav ing tech no logy and equipme nt, once the gradual improveme nt of the en ergy efficie ncy, order to give good more fully utilizati on of resources and reduce en ergy wasted, so, waste of the mai

6、n index, in order to guarantee the waste was designed using performanee, this paper advaneed PLC, microcomputer, intelligent regulator automated equipment such as the waste three impulse and to waste a more accurate and more flexible water level con trol system is very n ecessary.Keywords: waste Uc=

7、UfElse Uc=Upid其巾em是根據(jù)實(shí)際工藝情況設(shè)定的閥值，uc是控制器的實(shí)際輸出,upid是PID 控制器的計(jì)算輸出，uf是并聯(lián)FUZZY控制器的輸出。2. 模糊自適應(yīng)PID控制程序通過上位機(jī)監(jiān)控軟件中的 FUZZY指令完成，計(jì)算 結(jié)果通過Ethernet賦值到下位機(jī)寄存器中 進(jìn)行PID運(yùn)算。3. 并聯(lián)FUZZY控制器控制程序，在PLC中通過查表完成。4. 控制算法界面的功能是對模糊控制器進(jìn)行在線監(jiān)控，并且允許在線手動修 改參數(shù)查詢表。圖10并聯(lián)FUZZY模糊自適應(yīng) PID子程序框圖5、結(jié)論及展望近年來，小型PLC控制系統(tǒng)在我國鍋爐控制領(lǐng)域得到廣泛使用，這為先進(jìn) 控制策略的應(yīng)用創(chuàng)造了良

8、好外部條件。但是由于PLC控制系統(tǒng)中普遍采用與模擬控制器并無本質(zhì)差別的PID作為控制策略，對于某些特殊鍋爐的控制回路（如 本文所述的小型余熱鍋爐控制系統(tǒng)等） 來說已不能滿足要求，無法投入自動或難 以達(dá)到滿意的控制效果。因此，由先進(jìn)的智能化控制策略取代傳統(tǒng)的常規(guī)控制己 成為PLC控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。本文所述的小型余熱鍋迫切需要一種先進(jìn) 的控制策略，在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的前提下，利用PLC系統(tǒng)提供的強(qiáng)大功能以取得更好的性能，來滿足生產(chǎn)過程對熱工自動控制不斷提出的越來越高的要 求。本論文緊密結(jié)合某銅熔煉生產(chǎn)系統(tǒng)余熱鍋爐的生產(chǎn)情況， 以解決現(xiàn)場實(shí)際運(yùn) 行中存在的控制問題為出發(fā)點(diǎn)，從余熱鍋爐熱工系統(tǒng)

9、普遍存在的大時滯、特性時 變特點(diǎn)出發(fā)，力圖解決大滯后、大慣性對象控制系統(tǒng)品質(zhì)差，這一長期困擾生產(chǎn) 企業(yè)的難題，并進(jìn)行了一些探索工作，歸納如下：1. 本論文通過對鍋筒水位和相關(guān)通道擾動特性的分析， 提出了改進(jìn)三沖量串 級控制規(guī)律。該控制規(guī)律增加了鍋筒壓力為新的控制量，通過調(diào)節(jié)蒸汽流量達(dá)到 部分消除因?yàn)闊煔鉁囟取⒘髁坎环€(wěn)定對鍋筒水位造成的影響，并且取得良好的效 果。2. 在PID控制算法的基礎(chǔ)上提出了一種并聯(lián) Fuzzy模糊自適應(yīng)PID控制算 法。系統(tǒng)在擾動較小的情況下，控制器采用模糊自適應(yīng) PID控制策略；系統(tǒng)在 發(fā)生較大擾動時，通過附加的并聯(lián)Fuzzy控制器施加較強(qiáng)的控制作用，以增強(qiáng)系 統(tǒng)的抗

10、干擾能力。3. 將先進(jìn)智能控制算法推廣到小型 PLC控制系統(tǒng)中，開發(fā)了融于 PLC控制系統(tǒng)的模糊控制軟件，并實(shí)際應(yīng)用于余熱鍋爐控制系統(tǒng)中， 取得了良好的控制效 果。在不增加硬件投資的情況下，提供了一個在PLC控制系統(tǒng)中應(yīng)用先進(jìn)智能控制策略取代傳統(tǒng)常規(guī)控制的思路。參考文獻(xiàn)1 郁漢琪電氣控制與可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)M.東南大學(xué)出版社,2003.2 陳琳.110T銅轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程余熱鍋爐水位控制系統(tǒng)D.中南大學(xué),2004.3 趙明.工廠電氣控制設(shè)備.機(jī)械工業(yè)出版社，1999.4 郭宗仁.可編程序控制器應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù).人民郵電出版 社，2002.5 楊再成.國外余熱鍋爐簡介（兩則）J.維普資

11、訊6 徐秀良.試論余熱鍋爐的發(fā)展前景J.工程技術(shù),2008年（第962期）.7 黃廣權(quán),田和平.余熱鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.企業(yè)科技與發(fā)展,2010年 （第8期）.8 周飛,王福忠.余熱鍋爐水位模糊自適應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)J.煤礦機(jī) 電,2010年（第6期）.9 姜健.余熱鍋爐發(fā)展綜述J.工程技術(shù),2007（第930期）.10 石鋒.淺析余熱鍋爐的節(jié)能改造革新技術(shù)J.中國化工貿(mào)易,2013年10 月（第10期）.11 趙永剛,房長春.淺談給水全程自動控制的策略及方法J.自動化技術(shù) 與應(yīng)用,2013年（第32卷第1期）.12 Matsushita Electric Works Ltd, Automatio

12、n Control Group. FPO programmi ng ma nual EBOL. （2004-10-05）2008-09-10.13 Hugh F Van La ndin gham,Nishith DTripathi Kn owledge based Adap tive Fuzzy Con trol of Drum Level in a BoilerSystemC.USA.Orlando,FL:Southcon96,1996.454 45914 Richalet J,Rault A,Testud J L,et al.Model predictive toin dustrial processes. Automatica . 197815 Ma n Gyun Na.Auto-tu ned pid con troller using a model predictive con trol method for the steam gen erator water level. IE