堿回收過程控制系統(tǒng)集成及苛化工段BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)操作優(yōu)化.pdf

1、堿回收是造紙廠處理黑液的有效方法，堿回收過程分為燃燒、蒸發(fā)和苛化三個(gè)工段，它們屬于復(fù)雜的工業(yè)過程，具有復(fù)雜性、非線性、大時(shí)滯、強(qiáng)耦合和參數(shù)檢測(cè)困難等特點(diǎn)，而且人們對(duì)控制系統(tǒng)的要求越來越高，常規(guī)的PID控制已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，因此先進(jìn)控制便應(yīng)用在造紙工業(yè)過程來解決復(fù)雜的控制問題。 苛化工段是堿回收工藝中的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，在堿回收中有著重要的作用，它為蒸煮工段得到優(yōu)質(zhì)、足量的白液提供了保證。要使苛化過程反應(yīng)控制得恰當(dāng)，必須進(jìn)行一些

2、必要的測(cè)控，比如：分別控制好綠液的濃度和流量；石灰的質(zhì)量和加入量；反應(yīng)溫度；反應(yīng)時(shí)間；生產(chǎn)物苛性鈉(白液)與碳酸鈣(白泥)的分離等。而這一過程是一個(gè)非線性時(shí)變過程，而且又有很大的滯后時(shí)間，各變量之間機(jī)理復(fù)雜，比較難以建立機(jī)理模型。論文主要以河南某紙業(yè)堿回收苛化工段為工程應(yīng)用背景，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下兩個(gè)方面： (1)針對(duì)當(dāng)前制漿造紙行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的特點(diǎn)和存在的問題，結(jié)合CIPS體系結(jié)構(gòu)和全集成自動(dòng)化(TIA)思想，提出了基于

3、新一代過程控制系統(tǒng)SIMATIC PCS7的堿回收車間全集成自動(dòng)化解決方案。針對(duì)堿回收生產(chǎn)流程的控制系統(tǒng)，著重研究其過程控制(PCS)層的實(shí)現(xiàn)方法。本論文選用西門子公司的SIMATIC PCS7 V6.1系統(tǒng)，PCS7包括SIMATIC S7 PLC硬件和STEP7/WINCC等編程軟件，在PCS7系統(tǒng)中可以采用工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA/HART等現(xiàn)場總線構(gòu)成自上而下的通訊連接。PCS7的軟件提供PLC

4、、Server和OS(Operation Station)站軟件編程的開發(fā)平臺(tái)，在PCS7軟件中組態(tài)硬件、采用CFC、SFC和SCL等編制程序，產(chǎn)生的變量和OS畫面自動(dòng)生成到OS軟件WinCC中。簡要介紹了現(xiàn)場總線的通訊機(jī)制，包括實(shí)時(shí)工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS現(xiàn)場總線。 (2)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立了苛化過程的數(shù)學(xué)模型，完成了苛化過程的設(shè)計(jì)、實(shí)施以及操作優(yōu)化。在分析了影響苛化效果因素的基礎(chǔ)上，確立了以綠液的濃度、流量和苛化度為輸

5、入變量，以反應(yīng)溫度和石灰的加入量為輸出變量，隱層數(shù)為1，隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)為3的三層網(wǎng)絡(luò)模型。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)苛化過程進(jìn)行建模，并對(duì)此網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明該模型能較好地描述過程地行為，各操作變量對(duì)過程輸出的影響符合實(shí)際的工藝情況，網(wǎng)絡(luò)模型的驗(yàn)證也說明模型的記憶能力和泛化能力都比較理性，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際要求。操作優(yōu)化本質(zhì)上是穩(wěn)態(tài)優(yōu)化。通常采用遞階控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將優(yōu)化層置于直接控制層之上，由上位機(jī)給出幾個(gè)控制器的設(shè)定值。在此模型