电加热锅炉DCS系统设计与实现-模式识别与智能系统专业论文.docxVIP

I I 目录 目录 1 绪论 1 1.1 课题研究的背景 1 1.2 课题相关技术的发展现状及趋势 2 1.2.1 电加热锅炉的发展现状及趋势 2 HYPERLINK \l _TOC_250010 1.2.2 DCS 系统的发展现状及趋势 3 HYPERLINK \l _TOC_250009 1.2.3 PLC 的发展现状及趋势 4 1.3 课题研究的主要内容 5 HYPERLINK \l _TOC_250008 2 电加热锅炉 DCS 系统设计 6 2.1 电加热锅炉实验装置6 HYPERLINK \l _TOC_250007 2.2 电加热锅炉 DCS 系统的设计 7 HYPERLINK \l _TOC_250006 2.2.1 DCS 系统结构 7 HYPERLINK \l _TOC_250005 2.2.2 电加热锅炉 DCS 系统的设计 8 HYPERLINK \l _TOC_250004 2.3 电加热锅炉 DCS 系统操作员站的设计 10 HYPERLINK \l _TOC_250003 2.3.1 DCS 系统操作员站设计 10 HYPERLINK \l _TOC_250002 2.3.2 DCS 系统操作员站组态 12 HYPERLINK \l _TOC_250001 2.4 电加热锅炉 DCS 系统工程师站的设计 15 HYPERLINK \l _TOC_250000 2.4.1 DCS 系统工程师站设计 15 2.4.2 工程师站的通信设计 17 2.5 本章小结19 3 电加热锅炉基本控制算法及实现 20 3.1 被控对象模型建立 20 3.2 电加热锅炉 PID 控制 22 3.2.1 PID 控制的基本原理 22 3.2.2 电加热锅炉 PID 控制实验 23 3.3 电加热锅炉模糊控制 24 3.3.1 模糊控制的基本原理 24 3.3.2 电加热锅炉模糊控制实验 25 3.3 本章小结27 4 电加热锅炉控制算法改进与仿真 28 4.1 模糊-PID 控制原理 28 4.1.1 模糊-PID 控制原理 28 4.1.2 模糊-PID 控制器的设计与仿真 29 4.2 基于预测模型的模糊-PID 控制算法的理论 35 西安 西安科技大学硕士学位论文 II II 4.2.1 预测控制理论 35 4.2.2 基于预测模型的模糊-PID 控制器的原理 40 4.2.3 基于预测模型的模糊-PID 控制器的设计与仿真 40 4.3 本章小结44 5 电加热锅炉改进控制算法的实现 45 5.1 模糊-PID 控制在 PLC 中的实现 45 5.1.1 查询表的建立 45 5.1.2 程序设计流程图 45 5.1.3 关键步骤程序 48 5.2 基于预测模型的模糊-PID 控制在 PLC 中的实现 49 5.3 控制算法的控制效果比较 53 5.4 本章小结 54 6 结 论 55 6.1 总结55 6.2 展望55 致 谢 56 参考文献 57 附录 60 1 1 绪论 PAGE PAGE 1 1 绪论 1.1 课题研究的背景 近年来，城市雾霾一直困扰着人们的生活。2013 年我国平均雾霾日数更是为 1961 年以来最多，尤其是冬季出现了几次大范围的雾霾天气严重影响了居民的生活和身体健 康。究其原因，除了自然环境外，采暖排放的污染物是形成雾霾天气的主要原因之一。 我国采暖供热主要依靠煤炭，大量燃煤造成城市严重污染，同时还大量排放温室气体。 为适应人口密集、建筑集中的情况，我国已经建成和正在建设很多集中供热系统。在这 些系统中，替代煤炭的最有效措施之一就是采用清洁能源。如电加热锅炉、垃圾焚烧锅 炉及秸秆气化锅炉等。然而，垃圾焚烧锅炉等新能源锅炉由于生产设备初期投资较大， 受到各种环境条件的制约，目前国内应用的较少，这样为电加热锅炉的推广、使用提供 了便利的条件。 电加热锅炉是将电能转化为热能的清洁环保型锅炉，具有许多其它类型锅炉无法具 备的优点：锅炉结构简单紧凑， 占地面积小，较低的初始投资；无噪声、无污染；热效 率较高，散热损耗小，安全性能较好；控制方便，既可实现手动控制，也可实现自动控 制；操作简单，易于工作人员使用和维修。电加热锅炉填补了锅炉使用领域节能高效的 空白，成为当今锅炉使用的主要发展趋势，在人们对环境质量要求日益提高的大趋势下， 电加热锅炉的发展拥有广阔的空间。目前电加热锅炉被广泛的应用于医院、学校、酒店、 洗浴中心等场所的热水供应和供暖设备；轻工业加工厂如服装厂的蒸汽设备等。 电加热锅炉由于自身体积小，容量小的特点，一般需要多台电加热锅炉配合使用。 因此集散控制系统（Distr