烧结法氧化铝溶出过程计算机控制系统的设计与开发

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分类号密级

ＵＤＣ

学位论文

烧结法氧化铝溶出过程计算机控制系统的设计与开发作者姓名：于祥国

指导教师：岳恒教授柴天佑院士

东北大学自动化研究中心

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：２００８年６月２５日论文答辩日期：２００８年７月４日学位授予日期：答辩委员会主席：易龟过

评阅人：易经乏．声镭址

东北大学

２００８年７月．ｆ

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ＡＴｈｅｓｉｓｉｎＣｏｎｔｒｏｌＴｈｅｏｒｙａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

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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己在论文中作了明确的说明并表示谢＝也思。

学位论文作者签名：寺；军闺

日期：２∞５，耳占月，ｒ９

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：

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学位论文作者签名：亍辞同导师签名：签字日期：立∞哥净６，勺２．姻签字日期：

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东北大学硕士学位论文摘要

烧结法氧化铝溶出过程计算机控制系统的设计与开发

摘

一要氧化铝生产方法主要包括烧结法、拜尔法和拜尔烧结联合法。由于我国铝土矿铝硅

比低，氧化铝生产主要采用烧结法和联合法。在烧结法氧化铝生产过程中，溶出过程的【．

作用是将回转窑烧成熟料中的Ａ１２０３和Ｎａ２０尽可能完全转入溶液中，该过程是处于烧结法工艺干法与湿法的交会处，是整个烧结法生产技术经济指标的核心控制环节。该过程具有非线性、大时滞、慢时变、关键工艺参数无法在线测量等综合复杂特性，其控制和优化技术的研究具有重要意义和相当难度。如何设计溶出过程控制系统成为具有重要实用价值的研究课题。本文依托国家８６３高技术发展计划，开展了氧化铝溶出过程控制系统的设计与开发。

本文的主要研究内容如下：

（１）结合氧化铝溶出过程的特点和控制要求，提出了包括过程控制层与过程监控层的氧化铝生产溶出过程计算机控制系统结构，进行了系统的功能设计与硬件设计。该系统具体物理实现框架由以太网、控制网两层网络结构组成，以实现控制系统的信息集成和功能集成。其中，在过程控制层中，设计了溶出优化控制系统，通过在线调整底层基础回路的设定值以保证关键工艺指标铝酸钠浓度在目标范围内。

（２）开展了氧化铝溶出过程的智能控制策略的研究，提出了基于专家推理技术的铝酸钠指标智能优化控制策略，研究了基于黄金分割法基础控制回路的ＰＩＤ控制器参数整定策略以及包括过程回路控制和设备联锁逻辑控制策略。过程回路控制包括熟料下料量控制回路、赤泥洗液流量控制回路和碳分母液流量控制回路。提出溶出回路下料量优化控制方案，根据经验数据建立被控对象控制器的设计模型，并基于黄金分割法对控制器参数进行整定，并对整定参数进行了实验仿真。此外，还探讨了球磨机负荷故障诊断报警策略。

（３）在上述工作基础上进一步以山西铝厂熟料溶出工程项目为背景，基于Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司的ＰＫＳＤＣＳ进行了溶出过程计算机控制系统的开发。主要包括现场生产工艺流程画面组态、环境组态、历史库组态、趋势组态、报警组态以及报表打印等。油站、球磨机、分级机、板式机、皮带秤、溶出泵等设备启停的本地与远程控制，完成了球磨机、分级机、板式机的启停与故障联锁控制程序的设计开发，和赤泥洗液、碳分母液下料量控制回路的设计与开发，为了消除现场的干扰信号，开发了针对现场特定干扰信号的滤波程一ＴＩＩ—一

东北大学硕士学位论文摘要序。

关键词：ＤＣＳ；氧化铝；溶出；控制系统：联锁控制；过程控制

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东北大学硕士学位论文目录

目录

独创性声明…………………………………………………………………………………………………Ｉ摘要…………………………………………………………………………………………………ⅢＡＢＳＴＲＡＣＴ………………………………………………………………………………………………………………………………．Ｖ第１章绪论……………………………………………………………………………．．１１．１课题背景及研究意义……………………………………………………………………．１１．２复杂工业过程控制技术的发展及现状…………………………………………………．１１．３氧化铝溶出过程自动控制的研究现状与发展趋势………………………………………４

１．３．１我国氧化铝工业介绍………………………………………………………………４１．３．２国内外氧化铝溶出过程自动控制研究现状与发展趋势………………………．．５１．４氧化铝溶出过程控制现存问题…………………………………………………………．６１．５本文的主要工作…………………………………………………………………………．７第２章氧化铝溶出生产过程描述………………………………………………………………９２．１氧化铝溶出过程工艺流程描述…………………………………………………………．９

２．１．１烧结法生产氧化铝工艺流程描述…………………………………。……………９２．１．２氧化铝溶出过程工艺描述………………………………………………………１ｌ２．１．３氧化铝溶出过程的主要化学反应………………………………………………１３２．２各因素对溶出过程产品质量的影响……………………………………………………１４２．３氧化铝溶出过程控制难点分析及控制目标……………………………………………１６２．４本章小结…………………………………………………………………………………１７第３章氧化铝溶出过程计算机控制系统设计……………………………………………１９３．１氧化铝溶出过程计算机控制系统的体系结构设计……………………………………１９３．２计算机控制系统的结构与功能…………………………………………………………２０

３．２．１过程监控系统的结构及功能……………………………………………………２０３．２．２过程控制系统的结构及功能……… …… 此处隐藏：6473字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……