[發明專利]一種多級串聯閃蒸工業過程的半實物仿真控制系統

有效

• 申請號: 202010993330.0
• 申請日: 2020-09-21
• 公開（公告）號: CN112051751B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 吳永建;鄭秀萍;丁進良;柴天佑
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 崔玥

本發明公開了一種多級串聯閃蒸工業過程的半實物仿真控制系統，涉及工業自動控制仿真技術領域，包括虛擬對象計算機、控制器設計計算機、過程監控計算機和PLC控制器。虛擬對象計算機用于實現對多級串聯閃蒸工業過程的數值仿真，控制器設計計算機用于實現控制器設計模型參數辨識，過程監控計算機用于實現對多級串聯閃蒸工業過程運行的實時監控，PLC控制器用于實現控制策略的運行。本發明能夠提高在拜耳法氧化鋁生產中多級串聯閃蒸工業過程的控制水平，為進一步研究拜耳法氧化鋁生產多級串聯閃蒸工業過程的反應機理、過程特性和高性能控制策略奠定基礎。

技術領域

本發明涉及工業自動控制仿真技術領域，特別是涉及一種多級串聯閃蒸工業過程的半實物仿真控制系統。

背景技術

多級串聯閃蒸工業過程是拜耳法氧化鋁生產過程中高壓溶出工序的重要組成部分。礦漿在高溫高壓管道中發生溶出反應后，進入到閃蒸器中，壓力的突然變化會導致溫度高于該壓力下的沸點，使得礦漿迅速沸騰汽化，達到了汽液兩相分離的目的，分離出來的乏汽被用于礦漿的預熱，這樣就可以達到節能降耗的目的，同時，也達到了對礦漿進行降溫降壓的目的。在拜耳法氧化鋁生產過程的高壓溶出工序中，為了將礦漿的壓力降低到常壓水平，閃蒸器一般都是多級串聯使用的。

多級串聯閃蒸工業過程是一個復雜的工業生產過程。在多級串聯閃蒸工業過程中，存在著固、液、汽三相物態共存與轉化現象，且各級閃蒸器串聯，相互影響，耦合嚴重，進而導致了針對多級串聯閃蒸工業過程所研究的控制算法無法直接應用到工業現場的缺陷。因此，為了提高在拜耳法氧化鋁生產中多級串聯閃蒸工業過程的控制水平，更好地開展多級串聯閃蒸工業過程控制技術研究，一種多級串聯閃蒸工業過程的半實物仿真系統就顯得尤為重要，并對開展拜耳法氧化鋁生產過程的節能降耗研究具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種多級串聯閃蒸工業過程的半實物仿真控制系統，能夠提高在拜耳法氧化鋁生產中多級串聯閃蒸工業過程的控制水平。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種多級串聯閃蒸工業過程的半實物仿真控制系統，包括虛擬對象計算機、控制器設計計算機、過程監控計算機以及PLC控制器；

所述虛擬對象計算機集成有虛擬對象仿真模型；所述虛擬對象計算機用于獲取所述PLC控制器輸出的當前時刻每級閃蒸器的二次蒸汽流量，并對所述當前時刻每級閃蒸器的二次蒸汽流量進行處理以獲取當前時刻每級閃蒸器的乏汽閥門開度，然后將所述當前時刻每級閃蒸器的乏汽閥門開度輸入到虛擬對象仿真模型內進行仿真計算后得到下一時刻每級閃蒸器的液位高度，最后將所述下一時刻每級閃蒸器的液位高度發送至所述PLC控制器內；所述虛擬對象仿真模型用于仿真模擬多級串聯閃蒸工業過程的運行；所述虛擬對象仿真模型由多級串聯閃蒸工業過程工藝機理模型和建模誤差補償模型組成；

所述控制器設計計算機用于建立控制器設計模型，并將所述控制器設計模型下載至所述PLC控制器內以作為所述PLC控制器內部的運行模型；

所述PLC控制器用于根據所述控制器設計模型和所述下一時刻每級閃蒸器的液位高度輸出每級閃蒸器液位調節指令，并將所述每級閃蒸器液位調節指令發送至相應的閃蒸器以調節所述閃蒸器的液位高度；

所述過程監控計算機用于實時監控所述PLC控制器的運行過程。

可選的，所述虛擬對象計算機的虛擬對象仿真模型是基于Matlab仿真軟件實現的；所述虛擬對象計算機的人機交互界面是基于FactoryTalkView軟件實現的；所述Matlab仿真軟件與所述人機交互界面之間采用OPC通訊方式實現數據傳輸。

可選的，所述虛擬對象計算上集成有對象階躍響應實驗模擬模塊；所述對象階躍響應實驗模擬模塊用于模擬檢測仿真對象的運行狀態。