CN203982179U - 工业节能减排控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业节能减排控制装置。能源紧缺与环境恶化成为全球面临的问题，食品工业过程通常都有多种约束条件、多变量、强耦合、非线性、大时滞、不确定性、多控制目标等问题，给先进控制技术的实现带来很大困难。本实用新型组成包括：框架（1），所述的框架内部安装有传感器（2），所述的传感器与逻辑控制装置（3）连接，所述的逻辑控制装置内部包括控制器（4）、逻辑运算器（5），所述的控制器与逻辑运算器连接，所述的逻辑控制装置分别与以太网控制电路（6）、人机界面（8）、执行机构（9）连接，所述的以太网控制电路与工业计算机（7）连接。本实用新型用于工业节能减排控制。

Description

工业节能减排控制装置

技术领域：

本实用新型涉及一种工业节能减排控制装置的硬件部分的改进。

背景技术：

能源紧缺与环境恶化已经成为全球面临的最大问题，而食品工业过程通常都有多种约束条件、多变量、强耦合、非线性、大时滞、不确定性、多控制目标等问题，给先进控制技术的实现带来很大困难。我国工业生产仍普遍存在高能耗、高消耗、高污染的问题，钢铁、有色、电力、化工等高耗能行业单位产品能耗比世界先进水平高40%以上。工业生产企业必须应用自动化技术科学来保证产品的质量、成本和数量优势的同时，积极开展节能降耗技术应用。而传统的自动化较少关注节能与环保问题，随着社会和经济的发展，绿色电厂、绿色楼宇以及绿色化工等与节能环保相关概念被提出，节省能源、减少原材料消耗以及绿色环保等新的约束对自动化技术提出了更高的要求。而当前的节能已不是简单意义的节约和少用能源，而是要靠使用先进科学技术，先进管理理念等来提高能源的利用效率。特别是在用高新技术改造传统产业方面，自动化科学在工业企业的运行与发展中起到非常重要的作用。在现代生产企业中，先进控制对于企业的节能减排、高效运行起着十分重要的作用，具有许多显著的优点。

工业节能减排先进控制装置发明创造是节能减排绿色可持续发展的大背景下产生的。随着工业生产日益朝着集成化、大型化方向发展，现代工业过程系统的复杂性不断增加，节能、降耗、安全、环保成为自动化的首要目标，而食品工业过程通常都有多种约束条件、多变量、强耦合、非线性、大时滞、不确定性、多控制目标等问题，给先进控制技术的实现带来很大困难，主要因为控制目标带有多种约束条件，加之对象研究不够、控制方案不够合理等因素造成的。而这些回路恰恰是影响生产效率，降低能耗的关键点。

利用本工业节能减排先进控制装置可实现降低单位增加值能耗，提高能源使用效率，尤其是工业过程具有强耦合性、不确定性、非线性、信息不完全性和纯滞后性等特征，并存在苛刻的约束条件，控制目标多元化，变量数目增多且相关性增强的大型控制系统中。传统的控制装置和策略已不能完全满足要求，必须应用先进控制手段，工业节能减排先进控制装置将具有非常广阔的应用前景。对于现代工业的绿色可持续发展带来可观的经济效益、社会效益和生态效益，具有重要而深远的现实意义。

先进控制是以过程控制计算机系统（DCS、PLC、FCS）及其上位机为实施平台，以常规控制为基础，以整个生产装置或关键单元为控制对象，实现大型、复杂、多变量和约束过程的高性能控制的一类优化控制策略，如模型预测控制、智能控制、模糊控制等。目的是解决常规控制无法应对的过程控制难题，整体提升控制品质；提高主要工艺参数的平稳性，改善产品质量，降低操作强度；结合操作优化，实现装置的安全、优质、高产、低耗、节能和减排。先进控制系统能够适应现代工业生产装置普遍处理量大、设备大型化、加热冷却过程多、用能量大、占加工成本的比例高的特点；现代流程工业生产是连续、多工序、多层次的加工过程，具有上下游联系紧密、热集成度高等特点；从过程控制的角度，流程工业的多变量、强耦合、非线性、大时滞、多约束、多目标的特征日趋加强，而过程不确定因素和干扰来源等也日益增多，已成为现代流程工业企业实现高品质控制和过程优化的主要难题。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种工业节能减排控制装置的硬件部分。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种工业节能减排控制装置，其组成包括：框架，所述的框架内部安装有传感器，所述的传感器与逻辑控制装置连接，所述的逻辑控制装置内部包括控制器、逻辑运算器，所述的控制器与逻辑运算器连接，所述的逻辑控制装置分别与执行机构、以太网控制电路、人机界面连接，所述的以太网控制电路与工业计算机连接。

所述的工业节能减排控制装置，所述的逻辑运算器分别与软测量电路、神经控制电路、模糊控制电路、矩阵控制电路、PID控制电路、预测控制电路连接。

有益效果：

1.本实用新型是针对现代工业生产过程复杂度高、变量多、控制算法复杂、大滞后、多变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难题提出的设备改进，主要适合于冶金、食品、化工等高耗能、高污染领域的节能减排生产控制。

2. 本实用新型可编程逻辑控制器为控制核心，配以各类模糊控制电路、神经控制电路、PID控制电路、矩阵控制电路、专家控制等先进控制，优化控制电动机、电炉等为执行机构的生产工艺；装置以已有技术中的工业以太网为通信网络，利用现有技术与上位工业计算机连接传递工业过程数据和控制信息；显示工业生产过程的工艺状态和能源消耗的真实状态。

附图说明：

附图1是本实用新型的结构示意图。

附图2是本实用新型操作系统电路图。

附图3是本实用新型模糊控制电路图。

附图4是本实用新型矩阵控制电路图。

附图5是本实用新型神经控制电路图。

附图6是本实用新型预测控制电路图。

附图7是本实用新型PID控制电路图。

附图8是本实用新型软测量控制电路图。

附图9是本实用新型控制器的第一部分电路图。

附图10是本实用新型控制器的第二部分电路图。

图中：相同符号线路指引具有连接关系。

具体实施方式：

实施例1：

一种工业节能减排控制装置，其组成包括：框架1，所述的框架内部安装有传感器2，所述的传感器负责采集信息，并传递给逻辑控制器装置3，所述的逻辑控制装置内部包括控制器3、逻辑运算器4、所述的逻辑控制装置内部逻辑运算器5进行运算和算法计算，所述的控制器将信息传递给组态软件系统进行处理，同时接受所述的组态软件系统下达的控制指令，并控制执行机构9控制生产过程。所述的逻辑控制器装置以工业以太网系统6为通信网络，与上位工业计算机,7连接传递工业过程数据和控制信息，上位机安装人机界面8显示工业生产过程的工艺状态和能源消耗的真实状态，同时，所述的人机界面承担算法管理、模型的建立、电子档案处理、历史与实时数据库等功能。如图1所示、如图2所示。

实施例2：

根据实施例1所述的工业节能减排控制装置，所述的逻辑运算器分别与软测量电路、神经控制电路、模糊控制电路、矩阵控制电路、PID控制电路、预测控制电路连接。

实施例3：

根据实施例1或2所述的工业节能减排控制装置，软测量电路就是利用易测过程变量(常称辅助变量或二次变量SecondaryVariable，例如工业过程中容易测量的压力、流量、温度等过程参数)，依据这些变量与难以直接测量的待测过程变量(常称为主导变量PrimaryVriable，例如反应速率、产物浓度和产品质量等)之间的数学关系(软测量模型)，通过各种数学计算和估计方法，最终实现对待测变量的“软测量”。随着软测量技术的发展，已经提出不少构造软测量的方法，并广泛深入的分析了影响软测量性能的因素以及软测量的在线校正技术等问题，软测量技术在许多实际工业生产装置上得到了成功的应用，并且其应用范围也在不断拓展。早期的软测量技术主要用于被控变量或扰动不可测的场合,其目的是实现工业过程的先进控制，而现今该项技术己经渗透到需要实现难测参数在线测量的各个领域,例如决策、规划、调度等。最新的研究进展表明,软测量技术已经成为过程控制和过程检测领域的一大研究热点和主要的发展方向。

Claims (2)

1.一种工业节能减排控制装置，其组成包括：框架，其特征是：所述的框架内部安装有传感器，所述的传感器与逻辑控制装置连接，所述的逻辑控制装置内部包括控制器、逻辑运算器，所述的控制器与逻辑运算器连接，所述的逻辑控制装置分别与执行机构、以太网控制电路、人机界面连接，所述的以太网控制电路与工业计算机连接。

2.根据权利要求1所述的工业节能减排控制装置，其特征是：所述的逻辑运算器分别与软测量电路、神经控制电路、模糊控制电路、矩阵控制电路、PID控制电路、预测控制电路连接。