原稳装置基于现场总线的模糊控制系统设计与实现

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原油稳定是石化企业的重要生产环节,也是天然气公司耗能最大的一个工艺流程,它的生产控制水平直接影响到原油的使用率和企业的经济效益。现实中,绝大多数企业使用DCS对这一过程进行控制,但由于原油稳定装置一般属于规模较小的系统,因此DCS的使用不仅造成大材小用、资源浪费,而且往往会给公司带来巨大的资金投入,这是不值得提倡的。鉴于此,本文以原油稳定装置为被控对象,利用现场总线技术、PLC控制技术和模糊控制算法,设计了一种介于集散控制系统向现场总线控制系统过渡阶段的新型自动化控制系统。鉴于用户要求,本设计只对综合含水率和加热炉出口温度进行模糊控制算法的设计,其余控制环节仍延续传统控制方法。本文利用PROFIBUS-DP总线的数字通信技术克服了传统“一对一”连接模式中模拟信号控制的缺陷,提高了系统的可靠性和对现场环境的适应性;针对综合含水率这一复杂被控对象,提出了“四阀”联动的模糊控制方案,以避免了因原油含水率过高给整个装置带来的减产甚至停产的影响;对加热炉出口温度所采用的PID控制算法更换为模糊控制算法,旨在提升控制品质;用预测综合含水率的软仪表弥补了原油含水率无法实时测量的不足。本文首先简要介绍了综合含水率预测模型的设计;其次,详述了综合含水率及加热炉出口温度模糊控制器的各项设计工作,并通过SIMULINK对加热炉出口温度所采用的模糊控制和常规PID控制进行了仿真对比,直观的证明了模糊控制方案的优越性;最后,阐述了整个控制方案的实现,其中包括应用程序的设计、控制系统的硬件设计及组态、上下位机之间的以太网通信、WinCC监控界面的设计等工作;在应用程序设计方面,重点描述了加热炉出口温度模糊控制算法的PLC实现。
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