[发明专利]基于物联网的水泥烧成控制与优化双层协同控制系统

权利要求书

1.基于物联网的水泥烧成控制与优化双层协同控制系统，其特征在于：包括水泥烧成数据采集模块、水泥烧成就地优化控制模块、水泥烧成数据传输模块、水泥烧成优化分析配置模块；

所述水泥烧成数据采集模块包括数据采集传感器、PLC、DCS，其中数据采集传感器采集水泥烧成系统的预热器、分解炉、回转窑、篦冷机的工作参数和电气参数，数据采集传感器与PLC连接，PLC与DCS连接，且PLC分别与水泥烧成系统中预热器的执行器、分解炉的执行器、回转窑的执行器、篦冷机的执行器连接以采集开关量并控制执行器，由PLC接收数据采集传感器采集的模拟量并转换为数字量，并由PLC将转换的数字量及开关量信息传送至DCS；

所述水泥烧成就地优化控制模块设置于DCS中，水泥烧成就地优化控制模块包括分解炉就地优化控制模块和篦冷机就地优化控制模块，所述分解炉就地优化控制模块包括分解炉PID控制模块和GPC控制模块，所述篦冷机就地优化控制模块包含篦速PID控制模块、篦速GPC控制模块，其中：

分解炉PID控制模块根据分解炉出口温度实际值与分解炉出口温度设定值T_fjlsp进行比较获得偏差，根据偏差与分解炉比例增益参数Kp_fjl、分解炉积分参数Ki_fjl、分解炉微分参数Kd_fjl，计算分解炉喂煤量；

分解炉GPC控制模块根据分解炉出口温度模型，预测分解炉出口温度未来的输出曲线，并与分解炉出口温度设定值T_fjlsp进行比较获得偏差序列，从而根据所述偏差序列与分解炉喂煤量增量、分解炉GPC预测步长P_fjl、分解炉控制步长C_fjl、分解炉控制权重λ_fjl构成GPC性能指标；并由所述分解炉喂煤量增量的上下限约束、分解炉喂煤量的上下限约束构成GPC控制约束；在第k次采样时刻针对所述GPC性能指标和所述GPC控制约束进行GPC优化控制，从而获得第k次采样时刻喂煤量的优化值，用于PLC基于优化值控制实际分解炉出口温度；

篦速PID控制模块根据篦冷机篦下压力实际值与篦冷机篦下压力设定值P_bljsp进行比较获得偏差，根据偏差与篦速比例增益参数Kp_blj、篦速积分参数Ki_blj、篦速微分参数Kd_blj，计算实际篦速值；

篦速GPC控制模块根据篦冷机篦压篦速模型，预测篦冷机篦压未来的输出曲线，并与篦冷机篦下压力设定值P_bljsp进行比较获得偏差序列，从而根据所述偏差序列与篦速增量、篦速预测步长P_blj、篦速控制步长C_blj、篦速控制权重λ_blj构成GPC性能指标；并由所述篦速增量的上下限约束、篦速的上下限约束构成GPC控制约束；在第k次采样时刻针对所述GPC性能指标和所述GPC控制约束进行GPC优化控制，从而获得第k次采样时刻篦速的优化值，用于控制器基于优化值控制实际篦冷机篦下压力；

所述水泥烧成数据传输模块分别与水泥烧成数据采集模块中的PLC、DCS连接，且水泥烧成数据传输模块还与水泥烧成就地优化控制模块连接，由水泥烧成数据传输模块将PLC和DCS的数据上传至水泥烧成优化分析配置模块。

2.根据权利要求1所述的基于物联网的水泥烧成控制与优化双层协同控制系统，其特征在于：所述水泥烧成数据采集模块中的数据采集传感器包括压力传感器、温度传感器、流量传感器、重量传感器、电流传感器、电压传感器、速度传感器，由上述传感器采集水泥烧成系统的预热器、分解炉、回转窑、篦冷机的工作参数和电气参数，其中：

采集的预热器的数据包括：预热器出口温度及压力、预热器锥体温度及压力、预热器出口气体分析；

采集的分解炉的数据包括：分解炉生料喂料量、分解炉喂煤量、分解炉出口温度、三次风温、分解炉C5温度；

采集的回转窑的数据包括：回转窑窑头喂煤量、窑尾烟室温度、窑尾烟室压力、窑转速、窑电流、窑头温度；

采集的篦冷机的数据包括：篦速，各风室风机出口压力，风机阀门开度，风机流量，风机电流。