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璃窯爐過程控制系統(tǒng)設計及實現 （作者未知）　2009/10/29 　　 摘要：在分析了玻璃窯爐動態(tài)特性的基礎上，給出了DCS配置策略，同時結合實際過程控制中所遇到的關鍵問題，特別是在玻璃窯爐液位調節(jié)和窯爐換向 燃燒等方面詳細介紹了控制方案的實現。 　　 關鍵詞：玻璃窯爐；DCS；EPKS；控制算法 　　 The design and realization of a process control system 　　 for a gl ass furnace 　　 LIANG En�瞦uan,JU Lin�瞔ang,YANG Qing�瞴u,OU Wei 　　 (Xi�餫n Jiaotong University,Shaanxi Xi�餫n 710049,China) 　　 Abstract：On the basis of analyzing the dynami c characteristics of a glass furnace,the paper presents a strategy on how to con figure a DCS.According to the key problems,such as the way to control a glass le vel and to conduct the reverse control in the furnace,the paper describes the ap proach to the control realization. 　　 Key words：glass furnace;DCS;EPKS;control algorithm 　　 0引言 　　 玻璃窯爐作為玻璃工業(yè)主要的熱工設備，是一個多變量、多回路 、高階、時 變的非線性系統(tǒng)，許多參數之間相互關聯(lián)、相互耦合。而對于換向玻璃窯爐(每隔一定時 間進行左右燃燒的切換)來說，除具有以上特點外，在換向期間，由于燃料和助燃風的突然 關閉和開啟，窯爐內溫度大幅度下降、窯壓大幅度波動以及由此引起的玻璃液位波動等問題 ，大大地破壞了窯內的熱工平衡。所有這些對象特性都大大增加了對玻璃窯爐自動控制的難 度。�� 　　 1工藝過程及控制要求 　　 某廠200 t容量玻璃窯爐的爐體結構如圖1�┧�示。���� 　　 從投料到原料在窯爐內熔化、澄清、均化和冷卻，經過一系列的 物理、化學和物理－化學反應，最終形成均勻、無氣泡、符合成型溫度要求的熔融玻璃液( 從通道流出 后用以壓制電視機熒屏的后部錐體)，是一個復雜的工藝過程。 　　 整個過程要求玻璃液的溫度、液位必須滿足工藝要求，以保證產品質量。主要控制內容包括 熔化池及工作池的溫度、助燃風流量、天然氣流量、玻璃液位、窯爐壓力的自動調節(jié)以及通 道溫度的自動調節(jié)、燃燒系統(tǒng)的定時交換控制等。整個被控對象共有552個檢測和控制點， 需要52個模擬量調節(jié)回路及較多邏輯順序控制。�� 　　 2DCS配置策略 　　 根據工藝過程的特性及控制要求，選擇了Honeywell公司于2003年新推出的EP KS(Experion Process Knowledge System )系統(tǒng)，該產品在石化領域的控制技術更趨完善，使得整個項目的運作開發(fā)、現場調試安裝 和投運后的維護都變得相對簡單，充分體現了分散控制、集中管理的工作模式。 　　 整個系統(tǒng)分別由1臺工程師站、2臺操作站(互為冗余熱備)、3臺監(jiān)視站和2臺過程控制站(互為冗余熱備)構成�？刂葡到y(tǒng)總體結構如圖2所示。�� 　　 3過程控制難點剖析及算法實現 　　 3.1窯爐溫度控制 　　 窯爐溫度控制是熔化池溫度控制、工作池溫度控制和通道溫度控制 的統(tǒng)稱，其控制效果的好壞直 接關系到成品玻璃 液質量的優(yōu)劣，因此說窯爐溫度的穩(wěn)定極為重要。由于測溫電偶與燃燒噴槍噴火口在同一截 面上，測溫點與燃燒火頭的距離很近，因此通道燃料的改變能迅速引起測溫點的溫度變化，使得通道溫度對象慣性較小，幾乎沒有滯后，用單回路控制系統(tǒng)即可。 　　 由于在實際生產過程中需要加工不同規(guī)格的產品，此時相應的工藝要求也隨之改變，因此需 要在上位機不斷更改溫度的設定值。在這種情況下，以往的控制系統(tǒng)對設定值如此頻繁變化 的場合就顯得調整周期過長，而且當設定值迅速變化時，在PID算式中會引起控制輸出變量 過大增長，對系統(tǒng)造成沖擊，影響窯爐系統(tǒng)的動態(tài)品質。故這一部分采用了微分先行PID控 制器。這樣得到如圖3所示的窯爐溫度單回路控制系統(tǒng)方框圖。 　　 微分先行PID與傳統(tǒng)PID的主要不同之處是，只對被調量進行微分處理，而不對控制偏差進行 微分，可以克服設定值突變引起系統(tǒng)輸出大幅度變化，從而對整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速性有（未完，下一頁） 　　 頁碼選擇：1　2　3

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