基于WinCC喷雾式乳液干燥器控制系统仿真实验

宁波理工学院过程控制实验报告题目基于WinCC喷雾式乳液枯燥器控制系统仿真实验工程成员蒋嘉楠、钱品武、游翔、江天宇专业班级自动化091指导教师关宏伟分院信息分院完成日期12年11月基于winCC喷雾式乳液枯燥器控制系统仿真实验实验目的以及要求设计喷雾式乳液枯燥器控制系统，设计出可行方案，然后通过WinCC仿真，对该系统描述其工艺，并画出其工艺流程图，进行仿真运行，最后将得到一个基于WinCC的系统仿真，完本钱实验。根本原理本课程设计的题目是喷雾式乳液枯燥器控制系统设计。在众多的枯燥设备中，喷雾式枯燥器是应用较广的枯燥器之一，是处理溶液、悬浮液或泥浆状物料的枯燥设备。能从液体直接枯燥成粉体，这是喷雾式枯燥器的最大优点；然而，热效率低、体积庞大、生产能力低、投资高是它的缺点。喷雾式枯燥器的工作原理是：用喷雾的方法将物料喷成雾滴分散在热空气中，物料与热空气成并流、逆流或混流的方式互相接触，使水分迅速蒸发，到达枯燥的目的。由于乳化物属于胶体物质，剧烈搅拌易固化，也不能用泵抽送，因而采用高位槽的方法。浓缩的乳液由高位槽流经过滤器A或B，虑去凝结块和其他杂质，并从枯燥器顶部由喷嘴喷下。有鼓风机将一局部空气送至换热器，用蒸汽进行加热，并将与来自鼓风机的另一局部空气混合，经风管送往枯燥器，由下而上吹，以便蒸发掉乳液中的水分，使之成为粉状物，并随湿空气一起由底部送出进行别离。生产工艺对枯燥后的产品质量要求很高，水分含量不能波动太大，因而需要对枯燥的温度进行严格控制。实验工具介绍从面市伊始，用户就对SIMATICWinCC(WindowsControlcenter)印象深刻。一方面，是其高水平的创新，它使用户在早期就认识到即将到来的开展趋势并予以实现；另一方面，是其基于标准的长期产品策略，可确保用户的投资利益。凭籍这种战略思想，WinCC，这一运行于MicrosoftWindows2000和XP下的Windows控制中心，已开展成为欧洲市场中的领导者，乃至业界遵循的标准。如果你想使设备和机器最优化运行，如果你想最大程度地提高工厂的可用性和生产效率，WinCC当是上乘之选。方案选择被控对象的选择按照生产要求，产品的质量取决于乳粉水分的含量。湿度传感器的精度低、滞后大，不易实现精确、快速的测量。而乳粉水分的含量与枯燥器出口温度密切相关，且容易找到单值对应关系。因而可选择枯燥器的出口温度作为被控参数〔间接〕，从而实现对乳粉水分控制。控制变量的选择影响枯燥器出口温度的变量有乳液流量记为f1(t)，旁路空气流量记为f2(t)，加热蒸汽量记为f3(t)三个因素，通过图1的调节阀1、调节阀2、调节阀3对这三个变量进行控制。选择其中之一均可得到相应的控制方案：方案1以乳液流量f1(t)为控制变量，得到如下控制方案方框图：方案2以旁路空气流量f2(t)为控制变量，得到如下控制方案方框图：方案3以加热蒸汽量f3(t)为控制变量，得到如下控制方案方框图：通过大作业中的Matlab仿真，我们可以得到如下结论：方案1乳液流量直接进入枯燥器，控制通道短、滞后小，控制灵敏，干扰进入控制通道的位置与调节阀输入枯燥器的的控制变量重合，干扰引起的动差小，控制品质好。方案2由于一阶惯性环节的时间常数T和纯滞后t，相对于方案1控制通道有一定的之后，控制变量对枯燥器的反响不够灵敏干扰f1(t)影响较大，而干扰f2(t)引起的动差小而且平缓。方案3由于有空气交换器，冷热空气混合延迟，风管滞后等多重因素的影响，控制通道较前两种方案的滞后很大，控制变量对于枯燥器出口温度控制作用缓慢。干扰干扰f1(t)、干扰f2(t)引起的动差大。综上，按控制品质来看，三种控制方案中方案1最优，方案2次之。但从工业生产的实际〔工艺和效益〕考虑，方案1并不是最好的。这是因为如果以乳液流量作为控制变量，乳液流量不可能始终稳定在最大值，限制了系统的生产能力，对提高生产效率不利。另外，乳液管安装调节阀容易使浓缩乳液结块，甚至堵塞管道，会降低产量及产品质量。综合分析方案2比拟好。下面根据方案2进行WinCC仿真。仿真界面我的WinCC仿真实验中我对系统的仿真界面做了分类：包括主界面系统简介；系统流程图；历史曲线；PID整定四个方面。下面的图即为系统简介界面，从这里我们能了解系统的根本功能以及原理介绍等等。下两图为系统流程图，从这里我们能了解到关于系统工艺流程的过程，同时我们能通过仿真系统的方案并得到相应的仿真数据，得出该方案的性能模拟可行性。下面两图是历史曲线跟PID整定的界面，同时能通过按钮对PID自动和手动进行转换，可控性更高，人机交互更完善。总结本次实验我们通过WinCC的仿真，对喷雾式乳业枯燥器控制系统有了更深一步的了解。透过WinCC半真实的仿真图像，我