摘 要
随着人们对能源需求量的日益扩大以及对环境质量要求的不断提高，作为近年来国际上发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃烧锅炉，循环流化床锅炉得到了迅速地推广。由于循环流化床锅炉是一个多输入、多输出且各变量间相互关联的复杂控制对象，手动控制很难获得满意效果。采用计算机技术、自动化技术实现循环流化床锅炉综合自动化是目前过程控制的主要研究方向之一，是一项具有重要实际意义的研究课题。
本论文以烟台巨力异氰酸酯（TDI）有限公司循环流化床锅炉自动控制系统的开发为背景，结合目前流行的先进控制策略及方案，针对35t/h循环流化床锅炉的工艺特点，选用基于ABB公司AC800F控制器及相关卡件为硬件结构并辅以现场总线仪表实现集散控制。在此基础上，研究开发了集循环流化床锅炉除氧器水位及压力、汽包水位、主蒸汽压力、主蒸汽温度、炉膛负压、减温减压器温度及压力、过压报警保护及炉膛各参数超限报警保护等各环节运行于一体的过程控制系统。
由于循环流化床锅炉控制对象具有非线性、大惯性、大延迟的特点，常规闭环控制对此类对象难以获得满意效果，所以必须研究相应的先进控制策略。预测控制中的动态矩阵控制（DMC）算法有良好的跟踪性能和较强的鲁棒性，不仅能够直接处理带有纯滞后的过程对象，而且对大惯性过程对象有很强的适应能力。动态矩阵控制以对象的阶跃响应为直接模型，采用动态预测、滚动优化的策略，十分适合循环流化床锅炉的特点和要求。本论文研究了动态矩阵控制（DMC）算法的特点，将其应用于循环流化床锅炉床层温度的自动调节，并获得了满意的控制效果。
研究开发结果表明：该控制系统将DCS的优点和现场总线技术的优势相融合，同时又将经典的控制理论与预测模型算法相结合，提高了企业的自动化水平，节约了能源，改善了劳动条件。该项目的成功实施，为企业带来明显的经济效益和社会效益，有着巨大的现实意义。
关键词：循环流化床锅炉，过程控制系统，动态矩阵控制，OPC，集散控制系统（DCS）
ABSTRACT
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Keywords: Circulating Fluidized Bed Boiler (CFBB), Process Control, Dynamic Matrix Control (DMC), OLE for Process Control (OPC), Distributed Control System (DCS)
目 录
摘 要 I
ABSTRACT III
第一章 绪论 2
1.1 课题背景 2
1.2 课题意义 2
1.3 论文完成的主要工作 2
1.4 本章小结 3
第二章 循环流化床锅炉工艺及控制要点分析 4
2.1 循环流化床锅炉发展历程 4
2.2 循环流化床锅炉工艺流程 4
2.2.1 燃烧系统工艺及控制分析 6
2.2.2 汽水工艺及控制分析 8
2.2.3 本论文中循环流化床锅炉特有工艺流程 9
2.3 本章小结 9
第三章 预测控制的发展现状与动态矩阵的基本理论 10
3.1 预测控制产生及其概念 10
3.2 预测控制的发展现状 11
3.3 动态矩阵控制的原理 11
3.3.1 动态矩阵控制的优化策略 11
3.4 本论文引入动态矩阵的意义 12
3.5 本章小结 12
第四章 循环流化床锅炉PCS系统方案及实现 13
4.1 循环流化床锅炉PCS方案选型 13
4.2 循环流化床锅炉PCS方案设计 13
4.2.1 现场控制层 13
4.2.2 操作管理层 14
4.2.3 系统通讯网络设计 14
4.3 循环流化床锅炉PCS方案具体实现 14
4.3.1 系统的硬件架构 14
4.3.2 系统的软件结构 16
4.3.3 过程控制系统的实现 17
4.3.4 人机界面开发 17
4.3.5 故障诊断及炉膛保护系统 19
4.4 系统应用情况 19
4.1.1 调试及运行初期出现的问题 19
4.1.2 应用情况 20
4.5 本章小结 20
第五章 OPC接口方案及实现 21
5.1 OPC与控制系统集成技术 21
5.2 OPC接口方案实现 22
5.2.1 IndustrialIT过程控制系统 OPC Server端配置 22
5.2.2 Client端程序开发 22
5.3 本章小结 23
第六章 动态矩阵控制算法实现 24
6.1 床层温度和负荷无扰切换控制的实现 24
6.2 动态矩阵控制算法在床层温度的应用 26
6.3 现场实施 26
6.3.1 床层温度/负荷控制环节的投运 26
6.3.2 OPC部分数据传输 27
6.3.3 动态矩阵控制算法的应用效果分析 28
6.4 本章小节 29
第七章 结束语 30
附图：……………………………………………………………………………………..31
参考文献：…………………………………………………………………………………32
致谢：………………………………………………………………………………………35
