基于METSIM軟件的豎爐過程控制仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā).pdf

1、豎爐還原焙燒過程是磁鐵礦選礦過程中的關(guān)鍵工序，豎爐焙燒質(zhì)量直接影響后續(xù)的磨礦和磁選工序的工藝指標(biāo):金屬回收率和精礦品位，因此必須嚴(yán)格控制其生產(chǎn)指標(biāo):磁選管回收率。但該過程中不確定性因素多，如多變量間耦合嚴(yán)重、大滯后，關(guān)鍵工藝參數(shù)難以在線檢測(cè)或?qū)崟r(shí)測(cè)量，從而導(dǎo)致這些變量難以控制，對(duì)豎爐生產(chǎn)過程運(yùn)行品質(zhì)的影響難以定性或定量進(jìn)行評(píng)估，一般通過運(yùn)行優(yōu)化控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)磁選管回收率的控制。運(yùn)行優(yōu)化控制的投資需要進(jìn)行大量工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，成本高、風(fēng)險(xiǎn)大。

2、為了降低現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的風(fēng)險(xiǎn)和成本，如何建立豎爐焙燒過程的實(shí)驗(yàn)仿真平臺(tái)成為了重要的研究課題。
　　現(xiàn)有仿真軟件大多用于穩(wěn)態(tài)模擬，缺乏豎爐模型單元;而且，仿真軟件無法與控制系統(tǒng)連接;針對(duì)特定工藝對(duì)象開發(fā)的學(xué)術(shù)模型缺乏熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)支撐，無法解決由礦石組分變化引起的熱力學(xué)參數(shù)改變問題。針對(duì)以上問題，本文依托東北大學(xué)流程工業(yè)綜合自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“973”項(xiàng)目《復(fù)雜生產(chǎn)制造過程一體化控制系統(tǒng)理論和技術(shù)基礎(chǔ)研究》的子課題“具有安全性、協(xié)同性、易

3、用性的一體化控制系統(tǒng)的若干技術(shù)基礎(chǔ)與半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究”，采用冶金過程模擬軟件METSIM搭建了豎爐過程半實(shí)物仿真系統(tǒng)，利用METSIM軟件的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)、物性數(shù)據(jù)庫(kù)和基本單元搭建了豎爐過程動(dòng)態(tài)模型，自主開發(fā)數(shù)據(jù)通信接口軟件，實(shí)現(xiàn)了仿真對(duì)象與PLC過程控制系統(tǒng)的連接，為豎爐運(yùn)行優(yōu)化控制方法提供了仿真實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于METSIM軟件的豎爐焙燒過程的動(dòng)態(tài)工藝模型。利用M

4、ETSIM軟件豐富的物性數(shù)據(jù)庫(kù)，搭建了豎爐過程的METSIM模型，同時(shí)根據(jù)PLC控制回路層的要求，配置了模型的DDE動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交互接口，實(shí)現(xiàn)了豎爐焙燒過程的動(dòng)態(tài)仿真。
　　(2)設(shè)計(jì)并開發(fā)了對(duì)基于EXCEL VBA的數(shù)據(jù)通信接口軟件的遠(yuǎn)程訪問功能。基于DDE-OPC數(shù)據(jù)通信機(jī)制，實(shí)現(xiàn)豎爐焙燒過程仿真對(duì)象與控制系統(tǒng)的連接。
　　(3)設(shè)計(jì)并開發(fā)了基于羅克韋爾軟件的豎爐焙燒過程基礎(chǔ)回路控制系統(tǒng)。針對(duì)豎爐焙燒過程的燃燒室溫度、加熱煤