[發明專利]基于物聯網的水泥燒成控制與優化雙層協同控制系統

在審

• 申請號: 202010799035.1
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111897302A
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 褚彪;張宏圖;陳薇;李鑫;余玲;高翔
• 申請（專利權）人: 合肥水泥研究設計院有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418;C04B7/44;C04B7/47
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.基于物聯網的水泥燒成控制與優化雙層協同控制系統，其特征在于：包括水泥燒成數據采集模塊、水泥燒成就地優化控制模塊、水泥燒成數據傳輸模塊、水泥燒成優化分析配置模塊；

所述水泥燒成數據采集模塊包括數據采集傳感器、PLC、DCS，其中數據采集傳感器采集水泥燒成系統的預熱器、分解爐、回轉窯、篦冷機的工作參數和電氣參數，數據采集傳感器與PLC連接，PLC與DCS連接，且PLC分別與水泥燒成系統中預熱器的執行器、分解爐的執行器、回轉窯的執行器、篦冷機的執行器連接以采集開關量并控制執行器，由PLC接收數據采集傳感器采集的模擬量并轉換為數字量，并由PLC將轉換的數字量及開關量信息傳送至DCS；

所述水泥燒成就地優化控制模塊設置于DCS中，水泥燒成就地優化控制模塊包括分解爐就地優化控制模塊和篦冷機就地優化控制模塊，所述分解爐就地優化控制模塊包括分解爐PID控制模塊和GPC控制模塊，所述篦冷機就地優化控制模塊包含篦速PID控制模塊、篦速GPC控制模塊，其中：

分解爐PID控制模塊根據分解爐出口溫度實際值與分解爐出口溫度設定值T_fjlsp進行比較獲得偏差，根據偏差與分解爐比例增益參數Kp_fjl、分解爐積分參數Ki_fjl、分解爐微分參數Kd_fjl，計算分解爐喂煤量；

分解爐GPC控制模塊根據分解爐出口溫度模型，預測分解爐出口溫度未來的輸出曲線，并與分解爐出口溫度設定值T_fjlsp進行比較獲得偏差序列，從而根據所述偏差序列與分解爐喂煤量增量、分解爐GPC預測步長P_fjl、分解爐控制步長C_fjl、分解爐控制權重λ_fjl構成GPC性能指標；并由所述分解爐喂煤量增量的上下限約束、分解爐喂煤量的上下限約束構成GPC控制約束；在第k次采樣時刻針對所述GPC性能指標和所述GPC控制約束進行GPC優化控制，從而獲得第k次采樣時刻喂煤量的優化值，用于PLC基于優化值控制實際分解爐出口溫度；

篦速PID控制模塊根據篦冷機篦下壓力實際值與篦冷機篦下壓力設定值P_bljsp進行比較獲得偏差，根據偏差與篦速比例增益參數Kp_blj、篦速積分參數Ki_blj、篦速微分參數Kd_blj，計算實際篦速值；

篦速GPC控制模塊根據篦冷機篦壓篦速模型，預測篦冷機篦壓未來的輸出曲線，并與篦冷機篦下壓力設定值P_bljsp進行比較獲得偏差序列，從而根據所述偏差序列與篦速增量、篦速預測步長P_blj、篦速控制步長C_blj、篦速控制權重λ_blj構成GPC性能指標；并由所述篦速增量的上下限約束、篦速的上下限約束構成GPC控制約束；在第k次采樣時刻針對所述GPC性能指標和所述GPC控制約束進行GPC優化控制，從而獲得第k次采樣時刻篦速的優化值，用于控制器基于優化值控制實際篦冷機篦下壓力；

所述水泥燒成數據傳輸模塊分別與水泥燒成數據采集模塊中的PLC、DCS連接，且水泥燒成數據傳輸模塊還與水泥燒成就地優化控制模塊連接，由水泥燒成數據傳輸模塊將PLC和DCS的數據上傳至水泥燒成優化分析配置模塊。

2.根據權利要求1所述的基于物聯網的水泥燒成控制與優化雙層協同控制系統，其特征在于：所述水泥燒成數據采集模塊中的數據采集傳感器包括壓力傳感器、溫度傳感器、流量傳感器、重量傳感器、電流傳感器、電壓傳感器、速度傳感器，由上述傳感器采集水泥燒成系統的預熱器、分解爐、回轉窯、篦冷機的工作參數和電氣參數，其中：

采集的預熱器的數據包括：預熱器出口溫度及壓力、預熱器錐體溫度及壓力、預熱器出口氣體分析；

采集的分解爐的數據包括：分解爐生料喂料量、分解爐喂煤量、分解爐出口溫度、三次風溫、分解爐C5溫度；

采集的回轉窯的數據包括：回轉窯窯頭喂煤量、窯尾煙室溫度、窯尾煙室壓力、窯轉速、窯電流、窯頭溫度；

采集的篦冷機的數據包括：篦速，各風室風機出口壓力，風機閥門開度，風機流量，風機電流。