堿回收過程控制系統(tǒng)集成及苛化工段BP神經(jīng)網(wǎng)絡操作優(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)和苛化三個工段，它們屬于復雜的工業(yè)過程，具有復雜性、非線性、大時滯、強耦合和參數(shù)檢測困難等特點，而且人們對控制系統(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，因此先進控制便應用在造紙工業(yè)過程來解決復雜的控制問題。 苛化工段是堿回收工藝中的最后一個環(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。要使苛化過程反應控制得恰當，必須進行一些

2、必要的測控，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；反應溫度；反應時間；生產(chǎn)物苛性鈉(白液)與碳酸鈣(白泥)的分離等。而這一過程是一個非線性時變過程，而且又有很大的滯后時間，各變量之間機理復雜，比較難以建立機理模型。論文主要以河南某紙業(yè)堿回收苛化工段為工程應用背景，主要工作和創(chuàng)新點包括以下兩個方面： (1)針對當前制漿造紙行業(yè)自動化系統(tǒng)的特點和存在的問題，結(jié)合CIPS體系結(jié)構(gòu)和全集成自動化(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化解決方案。針對堿回收生產(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，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畫面自動生成到OS軟件WinCC中。簡要介紹了現(xiàn)場總線的通訊機制，包括實時工業(yè)以太網(wǎng)、PROFIBUS現(xiàn)場總線。 (2)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡建立了苛化過程的數(shù)學模型，完成了苛化過程的設計、實施以及操作優(yōu)化。在分析了影響苛化效果因素的基礎上，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)點數(shù)為3的三層網(wǎng)絡模型。采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡對苛化過程進行建模，并對此網(wǎng)絡模型進行了仿真。仿真結(jié)果表明該模型能較好地描述過程地行為，各操作變量對過程輸出的影響符合實際的工藝情況，網(wǎng)絡模型的驗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，由上位機給出幾個控制器的設定值。在此模型