基于WinCC噴霧式乳液干燥器控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)

寧波理工學(xué)院過程控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告題目基于WinCC噴霧式乳液枯燥器控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)工程成員蔣嘉楠、錢品武、游翔、江天宇專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化091指導(dǎo)教師關(guān)宏偉分院信息分院完成日期12年11月基于winCC噴霧式乳液枯燥器控制系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊约耙笤O(shè)計(jì)噴霧式乳液枯燥器控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出可行方案，然后通過WinCC仿真，對(duì)該系統(tǒng)描述其工藝，并畫出其工藝流程圖，進(jìn)行仿真運(yùn)行，最后將得到一個(gè)基于WinCC的系統(tǒng)仿真，完本錢實(shí)驗(yàn)。根本原理本課程設(shè)計(jì)的題目是噴霧式乳液枯燥器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在眾多的枯燥設(shè)備中，噴霧式枯燥器是應(yīng)用較廣的枯燥器之一，是處理溶液、懸浮液或泥漿狀物料的枯燥設(shè)備。能從液體直接枯燥成粉體，這是噴霧式枯燥器的最大優(yōu)點(diǎn)；然而，熱效率低、體積龐大、生產(chǎn)能力低、投資高是它的缺點(diǎn)。噴霧式枯燥器的工作原理是：用噴霧的方法將物料噴成霧滴分散在熱空氣中，物料與熱空氣成并流、逆流或混流的方式互相接觸，使水分迅速蒸發(fā)，到達(dá)枯燥的目的。由于乳化物屬于膠體物質(zhì)，劇烈攪拌易固化，也不能用泵抽送，因而采用高位槽的方法。濃縮的乳液由高位槽流經(jīng)過濾器A或B，慮去凝結(jié)塊和其他雜質(zhì)，并從枯燥器頂部由噴嘴噴下。有鼓風(fēng)機(jī)將一局部空氣送至換熱器，用蒸汽進(jìn)行加熱，并將與來自鼓風(fēng)機(jī)的另一局部空氣混合，經(jīng)風(fēng)管送往枯燥器，由下而上吹，以便蒸發(fā)掉乳液中的水分，使之成為粉狀物，并隨濕空氣一起由底部送出進(jìn)行別離。生產(chǎn)工藝對(duì)枯燥后的產(chǎn)品質(zhì)量要求很高，水分含量不能波動(dòng)太大，因而需要對(duì)枯燥的溫度進(jìn)行嚴(yán)格控制。實(shí)驗(yàn)工具介紹從面市伊始，用戶就對(duì)SIMATICWinCC(WindowsControlcenter)印象深刻。一方面，是其高水平的創(chuàng)新，它使用戶在早期就認(rèn)識(shí)到即將到來的開展趨勢(shì)并予以實(shí)現(xiàn)；另一方面，是其基于標(biāo)準(zhǔn)的長(zhǎng)期產(chǎn)品策略，可確保用戶的投資利益。憑籍這種戰(zhàn)略思想，WinCC，這一運(yùn)行于MicrosoftWindows2000和XP下的Windows控制中心，已開展成為歐洲市場(chǎng)中的領(lǐng)導(dǎo)者，乃至業(yè)界遵循的標(biāo)準(zhǔn)。如果你想使設(shè)備和機(jī)器最優(yōu)化運(yùn)行，如果你想最大程度地提高工廠的可用性和生產(chǎn)效率，WinCC當(dāng)是上乘之選。方案選擇被控對(duì)象的選擇按照生產(chǎn)要求，產(chǎn)品的質(zhì)量取決于乳粉水分的含量。濕度傳感器的精度低、滯后大，不易實(shí)現(xiàn)精確、快速的測(cè)量。而乳粉水分的含量與枯燥器出口溫度密切相關(guān)，且容易找到單值對(duì)應(yīng)關(guān)系。因而可選擇枯燥器的出口溫度作為被控參數(shù)〔間接〕，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)乳粉水分控制。控制變量的選擇影響枯燥器出口溫度的變量有乳液流量記為f1(t)，旁路空氣流量記為f2(t)，加熱蒸汽量記為f3(t)三個(gè)因素，通過圖1的調(diào)節(jié)閥1、調(diào)節(jié)閥2、調(diào)節(jié)閥3對(duì)這三個(gè)變量進(jìn)行控制。選擇其中之一均可得到相應(yīng)的控制方案：方案1以乳液流量f1(t)為控制變量，得到如下控制方案方框圖：方案2以旁路空氣流量f2(t)為控制變量，得到如下控制方案方框圖：方案3以加熱蒸汽量f3(t)為控制變量，得到如下控制方案方框圖：通過大作業(yè)中的Matlab仿真，我們可以得到如下結(jié)論：方案1乳液流量直接進(jìn)入枯燥器，控制通道短、滯后小，控制靈敏，干擾進(jìn)入控制通道的位置與調(diào)節(jié)閥輸入枯燥器的的控制變量重合，干擾引起的動(dòng)差小，控制品質(zhì)好。方案2由于一階慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)T和純滯后t，相對(duì)于方案1控制通道有一定的之后，控制變量對(duì)枯燥器的反響不夠靈敏干擾f1(t)影響較大，而干擾f2(t)引起的動(dòng)差小而且平緩。方案3由于有空氣交換器，冷熱空氣混合延遲，風(fēng)管滯后等多重因素的影響，控制通道較前兩種方案的滯后很大，控制變量對(duì)于枯燥器出口溫度控制作用緩慢。干擾干擾f1(t)、干擾f2(t)引起的動(dòng)差大。綜上，按控制品質(zhì)來看，三種控制方案中方案1最優(yōu)，方案2次之。但從工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際〔工藝和效益〕考慮，方案1并不是最好的。這是因?yàn)槿绻匀橐毫髁孔鳛榭刂谱兞浚橐毫髁坎豢赡苁冀K穩(wěn)定在最大值，限制了系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，對(duì)提高生產(chǎn)效率不利。另外，乳液管安裝調(diào)節(jié)閥容易使?jié)饪s乳液結(jié)塊，甚至堵塞管道，會(huì)降低產(chǎn)量及產(chǎn)品質(zhì)量。綜合分析方案2比擬好。下面根據(jù)方案2進(jìn)行WinCC仿真。仿真界面我的WinCC仿真實(shí)驗(yàn)中我對(duì)系統(tǒng)的仿真界面做了分類：包括主界面系統(tǒng)簡(jiǎn)介；系統(tǒng)流程圖；歷史曲線；PID整定四個(gè)方面。下面的圖即為系統(tǒng)簡(jiǎn)介界面，從這里我們能了解系統(tǒng)的根本功能以及原理介紹等等。下兩圖為系統(tǒng)流程圖，從這里我們能了解到關(guān)于系統(tǒng)工藝流程的過程，同時(shí)我們能通過仿真系統(tǒng)的方案并得到相應(yīng)的仿真數(shù)據(jù)，得出該方案的性能模擬可行性。下面兩圖是歷史曲線跟PID整定的界面，同時(shí)能通過按鈕對(duì)PID自動(dòng)和手動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可控性更高，人機(jī)交互更完善。總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)我們通過WinCC的仿真，對(duì)噴霧式乳業(yè)枯燥器控制系統(tǒng)有了更深一步的了解。透過WinCC半真實(shí)的仿真圖像，我