基于metsim软件的竖炉过程控制仿真系统的设计与开发

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文基于METSIM软件的竖炉过程控制仿真系统的设计与开发作者姓名：刘琳琳指导教师：卢绍文副教授东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：控制理论与控制工程论文提交日期：2014年6月论文答辩日期：2014年6月学位授予日期：评阅人：岳恒、赵立杰东北大学2014年6月王建辉万方数据AThesisinControlTheoryandControlEngineeringDesignandDevelopmentoftheSimulationSystemforShaftFurnaceProcessControlBasedonME

2、TSIMSoftwareByLiuLinlinSupervisor：AssociateProfessorLuShaowenNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：袤文琳琳日期：勿／毗莎．2．7学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即

3、学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年醇学位论文作者签名：烈琳淋签字日期：知心．多一27导师虢拓吸签字日期：万方数据东北大学硕士学位论文摘要基于METSIM软件的竖炉过程控制仿真系统的设计与开发摘要竖炉还原焙烧过程是磁铁矿选矿过程中的关键工序，竖炉焙烧质量直接影响后续的磨矿和磁选工序的工艺指标：金属回收率和精矿品位，因此必须严格控制其生产指标：磁选管回收率。但该过程中不确定性因素多，如多变量问耦合严重、大滞

4、后，关键工艺参数难以在线检测或实时测量，从而导致这些变量难以控制，对竖炉生产过程运行品质的影响难以定性或定量进行评估，一般通过运行优化控制可以实现对磁选管回收率的控制。运行优化控制的投资需要进行大量工业现场实验，成本高、风险大。为了降低现场调试的风险和成本，如何建立竖炉焙烧过程的实验仿真平台成为了重要的研究课题。现有仿真软件大多用于稳态模拟，缺乏竖炉模型单元；而且，仿真软件无法与控制系统连接；针对特定工艺对象开发的学术模型缺乏热力学数据库支撑，无法解决由矿石组分变化引起的热力学参数改变问题。针对以上问题，本文依托东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室“973”项目《复杂生产制造过程一体化控

5、制系统理论和技术基础研究》的子课题“具有安全性、协同性、易用性的一体化控制系统的若干技术基础与半实物仿真实验平台的研究”，采用冶金过程模拟软件METSIM搭建了竖炉过程半实物仿真系统，利用METSIM软件的热力学数据库、物性数据库和基本单元搭建了竖炉过程动态模型，自主开发数据通信接FI软件，实现了仿真对象与PLC过程控制系统的连接，为竖炉运行优化控制方法提供了仿真实验的平台。本文的主要研究内容如下：(1)设计并开发了基于METSIM软件的竖炉焙烧过程的动态工艺模型。利用METSIM软件丰富的物性数据库，搭建了竖炉过程的METSIM模型，同时根据PLC控制回路层的要求，配置了模型的DDE动态数

6、据交互接口，实现了竖炉焙烧过程的动态仿真。(2)设计并开发了对基于EXCELVBA的数据通信接口软件的远程访问功能。基于DDE--OPC数据通信机制，实现竖炉焙烧过程仿真对象与控制系统的连接。(3)设计并开发了基于罗克韦尔软件的竖炉焙烧过程基础回路控制系统。针对竖炉焙烧过程的燃烧室温度、加热煤气流量和还原煤气流量，开发了PID基础控制回路。(4)设计并开发了基于RSView32软件的竖炉焙烧过程的监控界面。通过组态模块、趋势图等实现了过程控制变量和PID参数的在线调整，同时将重要过程指标数据进行实时显示。一TTT．万方数据东北大学硕士学位论文摘要(5)将上述开发的控制系统与已有的竖炉运行优化

7、系统进行联合仿真实验，验证了整个仿真实验系统的实用性和有效性。关键词：竖炉还原焙烧；磁选管回收率；METSIM；半实物仿真；过程模拟．．IV．．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractDesignandDevelopmentoftheSimulationSystemforShaftFurnaceProcessControlBasedonMETSIMSoftwareAbstractTheshaftfurna