工業(yè)節(jié)能減排控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種工業(yè)節(jié)能減排控制裝置。能源緊缺與環(huán)境惡化成為全球面臨的問題，食品工業(yè)過程通常都有多種約束條件、多變量、強耦合、非線性、大時滯、不確定性、多控制目標等問題，給先進控制技術(shù)的實現(xiàn)帶來很大困難。本實用新型組成包括：框架（1），所述的框架內(nèi)部安裝有傳感器（2），所述的傳感器與邏輯控制裝置（3）連接，所述的邏輯控制裝置內(nèi)部包括控制器（4）、邏輯運算器（5），所述的控制器與邏輯運算器連接，所述的邏輯控制裝置分別與以太網(wǎng)控制電路（6）、人機界面（8）、執(zhí)行機構(gòu)（9）連接，所述的以太網(wǎng)控制電路與工業(yè)計算機（7）連接。本實用新型用于工業(yè)節(jié)能減排控制。
【專利說明】工業(yè)節(jié)能減排控制裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
[0002]本實用新型涉及一種工業(yè)節(jié)能減排控制裝置的硬件部分的改進。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]能源緊缺與環(huán)境惡化已經(jīng)成為全球面臨的最大問題，而食品工業(yè)過程通常都有多種約束條件、多變量、強耦合、非線性、大時滯、不確定性、多控制目標等問題，給先進控制技術(shù)的實現(xiàn)帶來很大困難。我國工業(yè)生產(chǎn)仍普遍存在高能耗、高消耗、高污染的問題，鋼鐵、有色、電力、化工等高耗能行業(yè)單位產(chǎn)品能耗比世界先進水平高40%以上。工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)必須應用自動化技術(shù)科學來保證產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和數(shù)量優(yōu)勢的同時，積極開展節(jié)能降耗技術(shù)應用。而傳統(tǒng)的自動化較少關(guān)注節(jié)能與環(huán)保問題，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，綠色電廠、綠色樓宇以及綠色化工等與節(jié)能環(huán)保相關(guān)概念被提出，節(jié)省能源、減少原材料消耗以及綠色環(huán)保等新的約束對自動化技術(shù)提出了更高的要求。而當前的節(jié)能已不是簡單意義的節(jié)約和少用能源，而是要靠使用先進科學技術(shù)，先進管理理念等來提高能源的利用效率。特別是在用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面，自動化科學在工業(yè)企業(yè)的運行與發(fā)展中起到非常重要的作用。在現(xiàn)代生產(chǎn)企業(yè)中，先進控制對于企業(yè)的節(jié)能減排、高效運行起著十分重要的作用，具有許多顯著的優(yōu)點。
[0005]工業(yè)節(jié)能減排先進控制裝置發(fā)明創(chuàng)造是節(jié)能減排綠色可持續(xù)發(fā)展的大背景下產(chǎn)生的。隨著工業(yè)生產(chǎn)日益朝著集成化、大型化方向發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)過程系統(tǒng)的復雜性不斷增加，節(jié)能、降耗、安全、環(huán)保成為自動化的首要目標，而食品工業(yè)過程通常都有多種約束條件、多變量、強耦合、非線性、大時滯、不確定性、多控制目標等問題，給先進控制技術(shù)的實現(xiàn)帶來很大困難，主要因為控制目標帶有多種約束條件，加之對象研究不夠、控制方案不夠合理等因素造成的。而這些回路恰恰是影響生產(chǎn)效率，降低能耗的關(guān)鍵點。
[0006]利用本工業(yè)節(jié)能減排先進控制裝置可實現(xiàn)降低單位增加值能耗，提高能源使用效率，尤其是工業(yè)過程具有強耦合性、不確定性、非線性、信息不完全性和純滯后性等特征，并存在苛刻的約束條件，控制目標多元化，變量數(shù)目增多且相關(guān)性增強的大型控制系統(tǒng)中。傳統(tǒng)的控制裝置和策略已不能完全滿足要求，必須應用先進控制手段，工業(yè)節(jié)能減排先進控制裝置將具有非常廣闊的應用前景。對于現(xiàn)代工業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展帶來可觀的經(jīng)濟效益、社會效益和生態(tài)效益，具有重要而深遠的現(xiàn)實意義。
[0007]先進控制是以過程控制計算機系統(tǒng)(DCS、PLC、FCS)及其上位機為實施平臺，以常規(guī)控制為基礎(chǔ)，以整個生產(chǎn)裝置或關(guān)鍵單元為控制對象，實現(xiàn)大型、復雜、多變量和約束過程的高性能控制的一類優(yōu)化控制策略，如模型預測控制、智能控制、模糊控制等。目的是解決常規(guī)控制無法應對的過程控制難題，整體提升控制品質(zhì)；提高主要工藝參數(shù)的平穩(wěn)性，改善產(chǎn)品質(zhì)量，降低操作強度；結(jié)合操作優(yōu)化，實現(xiàn)裝置的安全、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗、節(jié)能和減排。先進控制系統(tǒng)能夠適應現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)裝置普遍處理量大、設(shè)備大型化、加熱冷卻過程多、用能量大、占加工成本的比例高的特點；現(xiàn)代流程工業(yè)生產(chǎn)是連續(xù)、多工序、多層次的加工過程，具有上下游聯(lián)系緊密、熱集成度高等特點；從過程控制的角度，流程工業(yè)的多變量、強耦合、非線性、大時滯、多約束、多目標的特征日趨加強，而過程不確定因素和干擾來源等也日益增多，已成為現(xiàn)代流程工業(yè)企業(yè)實現(xiàn)高品質(zhì)控制和過程優(yōu)化的主要難題。
[0008]實用新型內(nèi)容:
[0009]本實用新型的目的是提供一種工業(yè)節(jié)能減排控制裝置的硬件部分。
[0010]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
[0011]一種工業(yè)節(jié)能減排控制裝置，其組成包括:框架，所述的框架內(nèi)部安裝有傳感器，所述的傳感器與邏輯控制裝置連接，所述的邏輯控制裝置內(nèi)部包括控制器、邏輯運算器，所述的控制器與邏輯運算器連接，所述的邏輯控制裝置分別與執(zhí)行機構(gòu)、以太網(wǎng)控制電路、人機界面連接，所述的以太網(wǎng)控制電路與工業(yè)計算機連接。
[0012]所述的工業(yè)節(jié)能減排控制裝置，所述的邏輯運算器分別與軟測量電路、神經(jīng)控制電路、模糊控制電路、矩陣控制電路、PID控制電路、預測控制電路連接。
[0013]有益效果:
[0014]1.本實用新型是針對現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程復雜度高、變量多、控制算法復雜、大滯后、多變量耦合等特征造成能源消耗大、利用率不高和污染物排放量大的難題提出的設(shè)備改進，主要適合于冶金、食品、化工等高耗能、高污染領(lǐng)域的節(jié)能減排生產(chǎn)控制。
[0015]2.本實用新型可編程邏輯控制器為控制核心，配以各類模糊控制電路、神經(jīng)控制電路、PID控制電路、矩陣控制電路、專家控制等先進控制，優(yōu)化控制電動機、電爐等為執(zhí)行機構(gòu)的生產(chǎn)工藝；裝置以已有技術(shù)中的工業(yè)以太網(wǎng)為通信網(wǎng)絡(luò)，利用現(xiàn)有技術(shù)與上位工業(yè)計算機連接傳遞工業(yè)過程數(shù)據(jù)和控制信息；顯示工業(yè)生產(chǎn)過程的工藝狀態(tài)和能源消耗的真實狀態(tài)。
[0016]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖2是本實用新型操作系統(tǒng)電路圖。
[0019]附圖3是本實用新型模糊控制電路圖。
[0020]附圖4是本實用新型矩陣控制電路圖。
[0021]附圖5是本實用新型神經(jīng)控制電路圖。
[0022]附圖6是本實用新型預測控制電路圖。
[0023]附圖7是本實用新型PID控制電路圖。
[0024]附圖8是本實用新型軟測量控制電路圖。
[0025]附圖9是本實用新型控制器的第一部分電路圖。
[0026]附圖10是本實用新型控制器的第二部分電路圖。
[0027]圖中:相同符號線路指引具有連接關(guān)系。
[0028]【具體實施方式】:
[0029]實施例1:
[0030]一種工業(yè)節(jié)能減排控制裝置，其組成包括:框架1，所述的框架內(nèi)部安裝有傳感器2，所述的傳感器負責采集信息，并傳遞給邏輯控制器裝置3，所述的邏輯控制裝置內(nèi)部包括控制器3、邏輯運算器4、所述的邏輯控制裝置內(nèi)部邏輯運算器5進行運算和算法計算，所述的控制器將信息傳遞給組態(tài)軟件系統(tǒng)進行處理，同時接受所述的組態(tài)軟件系統(tǒng)下達的控制指令，并控制執(zhí)行機構(gòu)9控制生產(chǎn)過程。所述的邏輯控制器裝置以工業(yè)以太網(wǎng)系統(tǒng)6為通信網(wǎng)絡(luò)，與上位工業(yè)計算機，7連接傳遞工業(yè)過程數(shù)據(jù)和控制信息，上位機安裝人機界面8顯示工業(yè)生產(chǎn)過程的工藝狀態(tài)和能源消耗的真實狀態(tài)，同時，所述的人機界面承擔算法管理、模型的建立、電子檔案處理、歷史與實時數(shù)據(jù)庫等功能。如圖1所示、如圖2所示。
[0031]實施例2:
[0032]根據(jù)實施例1所述的工業(yè)節(jié)能減排控制裝置，所述的邏輯運算器分別與軟測量電路、神經(jīng)控制電路、模糊控制電路、矩陣控制電路、PID控制電路、預測控制電路連接。
[0033]實施例3:
[0034]根據(jù)實施例1或2所述的工業(yè)節(jié)能減排控制裝置，軟測量電路就是利用易測過程變量(常稱輔助變量或二次變量SecondaryVariable，例如工業(yè)過程中容易測量的壓力、流量、溫度等過程參數(shù))，依據(jù)這些變量與難以直接測量的待測過程變量(常稱為主導變量PrimaryVriable，例如反應速率、產(chǎn)物濃度和產(chǎn)品質(zhì)量等)之間的數(shù)學關(guān)系(軟測量模型)，通過各種數(shù)學計算和估計方法，最終實現(xiàn)對待測變量的“軟測量”。隨著軟測量技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)提出不少構(gòu)造軟測量的方法，并廣泛深入的分析了影響軟測量性能的因素以及軟測量的在線校正技術(shù)等問題，軟測量技術(shù)在許多實際工業(yè)生產(chǎn)裝置上得到了成功的應用，并且其應用范圍也在不斷拓展。早期的軟測量技術(shù)主要用于被控變量或擾動不可測的場合，其目的是實現(xiàn)工業(yè)過程的先進控制，而現(xiàn)今該項技術(shù)己經(jīng)滲透到需要實現(xiàn)難測參數(shù)在線測量的各個領(lǐng)域，例如決策、規(guī)劃、調(diào)度等。最新的研究進展表明，軟測量技術(shù)已經(jīng)成為過程控制和過程檢測領(lǐng)域的一大研究熱點和主要的發(fā)展方向。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)節(jié)能減排控制裝置，其組成包括:框架，其特征是:所述的框架內(nèi)部安裝有傳感器，所述的傳感器與邏輯控制裝置連接，所述的邏輯控制裝置內(nèi)部包括控制器、邏輯運算器，所述的控制器與邏輯運算器連接，所述的邏輯控制裝置分別與執(zhí)行機構(gòu)、以太網(wǎng)控制電路、人機界面連接，所述的以太網(wǎng)控制電路與工業(yè)計算機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)節(jié)能減排控制裝置，其特征是:所述的邏輯運算器分別與軟測量電路、神經(jīng)控制電路、模糊控制電路、矩陣控制電路、PID控制電路、預測控制電路連接。
【文檔編號】G05B19/418GK203982179SQ201420453560
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】朱明清, 李喜東, 鄧廣龍, 趙寒濤, 劉彤軍, 田力, 張遷禮, 牛健, 張博文, 吳岡, 張宇, 王剛 申請人:黑龍江省科學院自動化研究所