天津科技大學碩士學位論文I目錄1緒論.錯誤!未定義書簽。1.1課題的背景與研究意義.錯誤!未定義書簽。1.2國內外現狀及發展情況.錯誤!未定義書簽。1.3滲濾液及其處理技術簡介.31.4本文主要研究內容.42控制系統工藝流程簡介.62.1垃圾焚燒爐的選型.72.1.1機械式爐排焚燒爐.72.1.2循環流化床型焚燒爐.72.1.3旋轉窯型焚燒爐.82.2本章小結.83分布式監控系統簡介及控制系統的總體方案.93.1分布式監控系統技術.93.1.1分布式監控系統的定義.93.1.2DCS的基本結構.93.1.3分布式監控系統的特點.113.2DCS在我國應用現狀.123.3分布式監控系統的功能與要求.123.4系統總體方案.133.5本章小結.134監控系統硬件設計與選型.144.1中央監控機.144.2液壓泵和電動機的選型.144.3傳感器的選型.164.3.1傳感器選型原則.164.3.2溫度測量及傳感器的選型.164.3.3壓力測量及傳感器的選型.184.3.4液位測量及傳感器的選型.194.3.5流量測量及傳感器的選型.194.4可編程控制器的原理及選型.204.4.1可編程控制器概述.204.4.2可編程控制器的組成及工作原理.224.4.3可編程控制器的選型.234.5變頻器原理及選型.254.5.1電機變頻技術概述.254.5.2變頻調速技術的基本原理和特點.254.5.3通用變頻器的基本組成及其控制方式.254.5.4變頻器的選型.274.6本章小結.295監控系統軟件的設計.305.1監控系統軟件設計概要.305.2上位機組態軟件.30目錄II5.2.1組態軟件介紹.305.2.2組態軟件的選擇.315.2.3組態王軟件的功能.335.2.4利用組態王建立監控系統的方法.355.3下位機PLC軟件.375.4數據庫的選擇與連接.375.5串口通信.395.5.1串口通信概述.395.5.2RS-232串行通信概述.405.5.3RS-485串行通信概述.405.6PLC與組態王的RS-232串行通信.415.6.1PLC通訊功能概述.415.6.2PLC與組態王通訊的實現.425.7PLC與變頻器的RS-485串行通信.445.7.1通訊協議Modbus概述.445.7.2Modbus的消息幀.465.7.3變頻器的參數設置.475.7.4PLC的通訊參數設置.485.7.5PLC與變頻器通訊的實現.495.8本章小結.506溫控系統建模.516.1建模原理和方法.516.2溫控系統數學模型.526.3建模實驗.536.3.1系統響應特性.536.3.2數據處理.536.4本章小結.557PID控制算法的參數整定、仿真及選優.567.1PID控制器的基本原理.567.2數字PID控制算法.587.2.1位置式PID控制算法.587.2.2增量式PID算法.錯誤!未定義書簽。7.3PID參數整定及其意義.錯誤!未定義書簽。7.4常規PID參數整定方法及其仿真.錯誤!未定義書簽。7.4.1仿真軟件MATLAB/SIMULINK介紹.錯誤!未定義書簽。7.4.2常規PID參數整定方法.錯誤!未定義書簽。7.4.2.1Ziegler-Nichols參數整定公式.錯誤!未定義書簽。7.4.2.2改進Ziegler-Nichols整定公式(CHR)參數整定公式.錯誤!未定義書簽。7.4.2.3最優PID整定公式.錯誤!未定義書簽。7.4.2.4過渡過程響應法參數整定.錯誤!未定義書簽。7.4.2.5魯棒PID參數整定法.707.4.3算法比較選優.707.4.3.1延時環節對各PID參數整定方法的影響.717.4.3.2抗干擾特性比較.72天津科技大學碩士學位論文III7.4.4系統魯棒性比較與分析.767.5本章小結.798組態軟件及PID算法的應用.808.1組態軟件的具體應用.808.2PID算法的具體應用.848.3本章小結.869結論與展望.87致謝.88參考文獻.891緒論1.1課題的背景與研究意義隨著我國經濟發展及城市周邊衛星城和小城鎮的建設，市區范圍不斷擴大，城市人口不斷增加，城市生活垃圾產量也呈逐年遞增趨勢。據國家統計部門調查，我國城市垃圾產生量以每年10%的速率遞增1。我國大中城市年產垃圾1億噸，絕大部分未經處理，堆積在城郊，堆存量已達到60億噸，侵占土地面積5億平方米2。城市垃圾已經成為中國最嚴重的公害之一。如何即時解決垃圾問題，已引起全社會的廣泛關注。生活垃圾的處理應遵循減量化、無害化、資源化三原則，但國內生活垃圾熱值低、含水量高、成分復雜，在堅持垃圾處理無害化這一基本原則的同時，如何把有限的資金用來最大限度地解決生活垃圾的“減量化”這一主要矛盾則是當前面臨的最為急迫的問題。目前國內外廣泛采用的城市生活垃圾處理方式主要有衛生填埋、高溫堆肥和焚燒等，這三種主要垃圾處理方式的比例，因地理環境、垃圾成份、經濟發展水平等因素的不同而有所區別。其中衛生填埋技術目前相對比較可靠，所需的建設投資也較小并可以回收部分沼氣用于發電，但是衛生填埋的占地面積和垃圾的處理量是成正比的，在土地資源越來越寶貴的今天，這成為衛生填埋法進一步發展的主要障礙之一。另外，填埋處理時產生的滲濾液等有害物質會對水資源、大氣、土壤等造成二次污染。而高溫堆肥技術可靠，在國內的垃圾處理中已有相當的經驗，主要問題就是建立一個穩定的堆肥市場比較困難，而且一些重金屬可能隨堆肥制品一起對水資源和土壤造成污染。垃圾焚燒處理相對于衛生填埋法、堆肥法而言，在減量化、無害化、資源化等方面具有很大優勢。焚燒是目前世界各國廣泛采用的城市垃圾處理技術，大型的配備有熱能回收與利用裝置的垃圾焚燒處理系統，由于順應了回收能源的要求，正逐漸上升為焚燒處理的主流。用焚燒方式回收能量的垃圾處理技術在近20年來得到迅速的發展。國外工業發達國家，特別是日本和西歐，普遍致力于推進垃圾焚燒技術的應用，并產生了良好的環保效益和經濟效益。國外焚燒技術的廣泛應用，除得益于經濟發達、投資力強、垃圾熱值高外，主要在于焚燒工藝和設備的成熟、先進。世界上許多著名公司投入力量開發焚燒技術與設備，且主要設備與附屬裝置定型配套。目前國外工業發達國家主要致力于改進原有的各種焚燒裝置及開發新型焚燒爐，使之朝著高效、節能、低造價、低污染的方向發展，自動化程度越來越高3。目錄IV1.2國內外垃圾焚燒發電現狀及發展情況垃圾焚燒發電是指使用特殊的垃圾焚燒設備，以城市工業和生活垃圾為燃燒介質，在對垃圾進行焚燒處理的同時，利用其產生的能量發電的一種新型發電方式。它是把各種垃圾收集后，進行分類處理。其中：一是對燃燒值較高的進行高溫焚燒（也徹底消滅了病源性生物和腐蝕性有機要物），在高溫焚燒（產生的煙霧經過處理）中產生的熱能轉化為高溫蒸汽，推動渦輪機轉動，使發電機產生電能。二是對不能燃燒的有機物進行發酵、厭氧處理，最后干燥脫硫，產生一種氣體叫甲烷，也叫沼氣，再經燃燒，把熱能轉化為蒸汽，推動渦輪機轉動，帶動發電機產生電能。由于這種處理方式具有環境與經濟雙重效益，已被發達國家廣泛采用。國外最早進行垃圾焚燒發電技術研究開發的是德國，隨后英國、法國、美國、日本等國也積極開展了這方面的研究。德國目前已有50余座從垃圾中提取能量的裝置及十多家垃圾發電廠，并且用于熱電聯產，有效地對城市進行采暖或提供工業用氣。法國共有垃圾焚燒爐約300臺，可將城市垃圾的40以上進行處理。美國從80年代起，政府投資70億美元興建90座焚燒廠，年總處理能力3OOO萬噸。在日本已建1700家垃圾發電廠，在維也納光市區就有9家垃圾發電廠。垃圾發電產生了良好的環保效益和經濟效益，在國際上已成為保護資源且拉動環保產業的重要項目4。我國生活垃圾焚燒技術的研究和應用起步較晚，國內第一座垃圾發電廠于l988年深圳投產運行，處理垃圾量為450噸/天2。目前，制約我國提高垃圾焚燒技術的主要有：生活垃圾熱值低；國內尚未系統掌握垃圾焚燒技術；建設投資難度大。我國城市垃圾中所含的可燃物、易燃物相對國外的城市垃圾要低得多。由于我國總體發展不平衡，城市生活垃圾焚燒發電在短期內不可能成為全國城市生活垃圾處理的主流。客觀分析近幾年我國城市垃圾構成變化，隨著中國經濟的飛速發展，人民生活水平的不斷提高，城市生活垃圾產量也飛速增長，城市垃圾中可燃物、易燃物含量明顯增加，熱值顯著增大，一般經過分類、分選等預處理后，垃圾熱值已接近發達國家城市垃圾的熱值。因此我國一些城市，尤其是在人口高度密集、土地資源緊張、垃圾熱值較高的大中城市和沿海經濟發達地區已具備了發展焚燒技術的條件。垃圾焚燒處理技術得到了大力發展，北京、深圳、上海、廣州、寧波、溫州、杭州、蘇州、無錫、天津等經濟發達城市已紛紛開始建設垃圾焚燒廠。國家環保總局在有關城市垃圾處理的文件中也確定在經濟較發達、垃圾熱值較高的地區推廣焚燒法處理城市生活垃圾。其中天津雙港垃圾焚燒發電廠每年無害處理生活垃