1. 项目简介

山东邹平铁雄能源40万吨/a焦化厂的集气管压力控制现有条件：

l 集气管压力调节有自动翻板阀（电动执行器），每个炉子1个阀门。有两个炉子。

l 炉子装煤时，采用高压氨水，（压力40kg，流量 25m3/h。

l 引风机有变频调速1台。

1.1控制要求

² 炉子在不装煤时，集气管压力波动范围为±20Pa。

² 炉子在装煤时，集气管压力波动范围为±50Pa。

1.2 控制目标

1) 能够安全可靠运行；

2) 能够完成正常自动控制功能；

3) 能够稳定40万吨焦炉集气管压力控制；

4) 压力控制指标60-100Pa；

2. 控制系统软硬件组成

² 控制系统构成：

控制系统分为主机操作管理系统和现场就地控制站，系统分为2层网络，第一层为现场操作控制站，主要功能是监测、控制阀开度和变频调速、向主调节站传输全部数据和接受主调节站传输数据、处理现场数据对主要数据进行控制等；还可以选择各种操作模式，人工式和自动式。第二层为主控室调节操作站，集中显示过程中所有可视化信息，包括操作模式、设定点值、报警值、系统运行状态、变量和命令，可对报警、、操作模式等进行管理；高级管理站和数据库管理站，可生成历史报表、存储历史记录、对系统突发事件进行处理等。见图1

² 硬件：控制器采用SIEMENS 的Step7-200系列

工控机采用研华

显示17寸液晶

控制柜

安全栅

² 软件： 

操作系统采用windows2000 professional

监控软件 WINCC6.0

编程软件：STEP7 MICRO/WIN V3.1

2.1 控制方案确定

由于焦化炉的工艺和控制目标的要求，很难采用常规控制方案完成控制要求和控制目标。

• 确定的控制方法

采用专家控制系统确定控制模型，采用先进的模糊、多变量、折线智能控制方法，编制智能控制。

• 确定控制方案

采用恰当的约束搭建控制器结构满足控制性能要求，在保证压力安全可靠前提下，炉子在不装煤时，集气管压力波动范围为±20Pa；炉子在装煤时，集气管压力波动范围为±50Pa。

解决装炉时正常控制问题。

2.2 智能控制开发

² 系统压力情况分析

l 数据来源：对两种进行数据记录。

l 数据内容：压力和温度，开度和风机频率。

l 数据回归：对数据进行相关联非线性或线性回归，找出相关关系数学模型

² 数学建模采用的方法

建模基本上采用系统辨识法：

• 对于一种从输入、输出的数据出发建立对象数学模型的演算方法即系统辨识方法。

解决压力和阀门开度耦合变量的关系。

² 控制器算法数量

          其中每个算法要求包含有：控制算法

3 控制系统实现功能

3.1 控制器实现功能

² 在温差允许的条件下，按照目标温度升温曲线自动完成各个火道的温度的控制，每个火道具有单独控制器。

² 在线完成控制数学模型的辨识和修正。

² 在线完成实际温度的预估，并参与控制策略。

² 在线完成优化算法的辨识和修正。

² 测试功能具有在线和离线测试功能，并能够绘制预估和实际温升曲线。

² 控制器为智能控制器，具有数据有效性的识别、处理和信息通知功能。

² 控制器的控制参数具有人工和自动在线修改功能。

² 控制模式

      AUTO：按照一定的条件自动投入每个火道控制器。

             条件不具备时，手动确认某个火道控制器投入和停止。

      MAN：手动投入和停止每个的控制器。

      对于测试功能分为离线和在线两种状态，分别具有投入和停止功能。

² 通讯故障控制器处理

通讯故障时：应能够停止控制器，同时停止所有的控制器的功能。此时保证控制器的最后一个好值。

通讯恢复时：应该先读取现场各个架的所有当时的数据，在投运各个火道的控制器。

² 数据故障处理功能，错误数据处理。

控制器具有数据识别功能，保证模型的正确性，剔除无效或错误数据；同时要通知相关接口，不在线修改控制相关的控制参数和模型。

² 数据限幅功能，溢出处理，梯度变化（变化率）限制

控制器应该对控制器所有输入、输出及相关联的变量进行限幅和故障处理。

² 控制器的界面应能够完成所有控制器参数的人工修改功能（除核心技术外）。

3.2上位机实现功能

² 实现各个变量的棒图和数据的显示界面。

² 实现各个变量的阀的手动调节的调节界面。

² 实现引风机的变频器的手动调节的界面。

² 上位机、显示屏及PLC具有时钟同步功能，完成相同加工时间内的控制功能。

² 具有负压、燃油压力低及正常生产时安全控制保障的界面，便于修改和完善控制安全。

4 控制系统安全及控制策略

² 对输入进行输入处理，出现故障时（如热电偶或热阻断），底层程序保持输出，维持系统正常运行。

5 控制系统投运和停止

² 在控制系统调试过程中，在调试功能界面的每个炉控制器单独投运和停止。

² 调试完成后，调试功能界面只有通过培训的工程师才能进入该界面即通过输入特定密码进行进入

² 正常生产过程中系统地投运是控制器整体运行和停止。

² 紧急停运控制器，在非安全条件出现后。只有消除非安全条件后，才能正常投运控制器。