精馏装置DCS组态控制系统设计课程设计书

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1、洛阳理工学院洛阳理工学院过程控制工程过程控制工程课程设计说明书课程设计说明书设计题目设计题目 精馏装置精馏装置 DCS 控制控制 系统设计系统设计 摘 要随着石油化工的迅速发展，精馏操作的应用越来越广，分流物料的组分越来越多，分离的产品纯度越来越高。采用提馏段温度作为间接质量指标，它能够较直接地反映提馏段产品的情况。将提馏段温度恒定后，就能较好地确保塔底产品的质量达到规定值。所以，在以塔底采出为主要产品、对塔釜成分要求比对馏出液高时，常采用提馏段温度控制方案。影响物料平衡因素包括进料量和进料成分变化，顶部馏出物及底部出料变化；影响能量平衡因素主要包括进料温度或热焓变化，再沸器加热量和冷凝器冷却

2、量变化，及塔的环境温度变化。采用 PID 控制系统能有效地去除蒸汽压强的波动对温度的影响。关键词：精馏 温度 PID 控制目录一一 精馏装置的工作原理精馏装置的工作原理 .3 31 精馏装置的概述.3（1）精馏的简介.3（2 2）精馏原理以及工业流程）精馏原理以及工业流程 .3 32.2.2.单回路控制系统的选用原则 .6 62.3.1.精馏塔精馏段被控变量的选择 .6 6二二 控制系统设计控制系统设计 .4 42.1 控制方案类型.42.2 单回路控制系统简介.52.2.1. 单回路控制系统的结构和类型.52.2.2.单回路控制系统的选用原则.42.3 精馏塔精馏段温度控制系统设计方案 62

3、.3.1.精馏塔精馏段被控变量的选择 72.3.2精馏段温度控制系统温度检测点选择 8三三 精馏塔精馏段温度单回路控制系统设计精馏塔精馏段温度单回路控制系统设计 .6 6四四 计算机控制系统基本介绍计算机控制系统基本介绍 .7 74.1 计算机控制系统的基本组成.84.2 直接数字控制系统 DDC .84.3 DCS 软件体系结构.9五五 DCSDCS 系统的配置与说明系统的配置与说明.10105.1 DCS 控制系统总控制图.10105.2 系统的硬件配置.115.3 DCS 系统的前期统计 .125.4 DCS 系统的功能.165.5 DCS 系统的硬件安装 .215.6 DCS 系统的实

4、时监控画面.23六六 精馏装置的控制说明精馏装置的控制说明 .25256.1 精馏装置的控制 .2626 七七 设计时需注意的问题设计时需注意的问题.27致谢致谢 .2828参考文献参考文献 .2929一 精馏装置的工作原理1 精馏装置的概述（1）精馏的简介精馏塔是化工生产中分离互溶液体混合物的典型分离设备。它是依据精馏原理对液体进行分离，即在一定压力下，利用互溶液体混合物各组分的沸点或饱和蒸汽压不同，使轻组份（即沸点较低或饱和蒸汽压较高的组分）汽化。经多次部分液相汽化和部分气相冷凝，使气相中的轻组分和液相中的重组分浓度逐渐升高，从而实现分离的目的，满足化工连续化生产的需要。精馏塔塔釜温度控制

5、的稳定与否直接决定了精馏塔的分离质量和分离效果，控制精馏塔的塔釜温度是保证产品高效分离，进一步得到高纯度产品的重要手段。维持正常的塔釜温度，可以避免轻组分流失，提高物料的回收率，也可减少残余物料的污染作用。 影响精馏塔温度不稳定的因素主要是来自外界来的干扰（如进料流量，温度及成分等的变化对温度的影响） 。一般情况下精馏塔塔釜的温度，我们是通过控制精馏塔釜内灵敏板的温度来控制的。灵敏板是当外界条件或负荷改变时精馏塔内温度变化最灵敏的一块塔板。以往调节只是采用灵敏板温度调节器单一回路调节，调节反应慢，时间滞后，对精馏操作而言，产品的纯度很难保证。精馏塔是一个多输入多输出的对象，它由很多级塔板组成，

6、内在机理复杂，对控制要求又大多较高。这些都给自动控制带来一定的困难。同时各塔工艺结构特点有千差万别，这需要深入分析特性，结合具体塔的特点，进行自动控制方案设计和研究。精馏塔的控制最终目标是：在保证产品质量的前提下，使回收率最高，能耗最小，或使总收益最大。在这个情况为了更好实现精馏的目标就有了提馏段温度控制系统的产生。精馏过程是一个复杂的传质传热过程。表现为：过程变量多，被控变量多，可操纵的变量也多；过程动态和机理复杂。因此，熟悉工艺过程和内在特性十分重要。（2）精馏原理以及工业流程精馏操作分为连续精馏和间歇精馏，本设计的研究对象是连续精馏的过程。连续精馏的流程装置如下图所示，其操作过程是：原料

7、液经预热加热到一定温度后，进入精馏塔中的进料板，料液在进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后，在逐板下流，最后流入塔底再沸器中，液体在逐板下降的同时，它与上升的蒸汽在每层塔板上相互接触，同时进行部分汽化和部分冷凝的质量和能量的传递过程。操作时，连续从再沸器中取出的部分液体作为塔底产品，部分液体汽化产生上升蒸汽，从塔底回流入塔内出塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝成液体，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品。 图 1.1 连续精馏装置工艺流程图二二 控制系统设计控制系统设计2.1 控制方案类型精馏塔的控制目标应是：在保证产品质量合格的前提下，使塔的总收益（利润）最

8、大或成本最小。具体对一个精馏塔来说，需从四个方面考虑，设置必要的控制系统。（1）产品质量指标控制 塔顶或塔底产品之一合乎规定的分离纯度，另一端产品成分应维持在规定的范围内。在某些特定的条件下也有要求塔顶和塔底产品均保证一定纯度的要求。（2）物料平衡控制 塔顶、塔底的平均采出量应等于平均进料量，而且这两个采出量的变动应该比较缓和，以维持塔的正常平稳操作，以及上下工序的协调工作。为此，必须对冷凝液罐（回流罐）和塔釜液位进行控制，使其介于规定的上、下限之间。（3）能量平衡控制应使精馏塔的输入、输出能量维持平衡，使塔的操作压力维持稳定。（4）约束条件控制为保证精馏塔正常而安全地运行，必须使某些操作限制

9、在约束条件之内。常用的精馏塔限制条件有液泛限、漏液限、压力限和临界温差限等。所谓液泛限也称气相速度限，即塔内气相上升速度过高时，雾沫夹带十分严重，实际上液相将从下面塔板倒流到上面塔板，产生泛液，破坏正常操作。漏液限也称最小气相上升速度限，当气相上升速度小于某一数值时，将产生塔板漏液，板效率会下降。防止液泛和液漏，可通过塔压降或压差来监视气相速度，一般控制气相速度在液泛附近略小于液泛点较好。压力限是指塔的操作压力限制，一般是最大操作压力限，就是说塔的操作压力不能过大，否则会影响塔内的汽液平衡，严重超限甚至会影响到安全生产。临界温差限主要是指再沸器两侧的温差限度，当这一温差高于临界温差时，给热系数

10、会急剧下降，传热量会随之下降，将不能保证塔的正常传热的需要。2.2 单回路控制系统简介2.2.1. 单回路控制系统的结构和类型单回路控制系统又称简单控制系统。是指由一个被控对象，一个检测元件及变送器一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。其方框图如图 2-1 所示。单回路控制系统结构简单，易于分析设计，投资少，便于施工，并能满足一般生产过程的控制要求，因此，在生产过程中得到了广泛的应用。设计一个控制系统，首先应对被控对做全面的了解。除被控对象的动态特性为，对于手工艺过程，设备等也需要比较深入的了解。在此基础上，确定正确的控制方，包括合理地选择被控变量与操纵变量，选择合适的检测变送元件及检测位置

11、，选用恰当的执行器，调节器以及调节器的控制规律等。最后将调节器的参数整定到最佳值 图 2-1 控制系统方框图2.2.2.2.2.2.单回路控制系统的选用原则 单回路控制系统的选用原则主要有：1.作为被控变量，其信号最好是能够直接测量获得，并且测量和变送环节的滞后也要小；2.若被控变量信号无法直接获得取，可选择与之有单函数关系的见解参数作为被控变量；3.作为被控变量，必须是独立的变量。变量的数目一般可以用物理化学中的相律关系确定；4.作为被控变量，必须考虑工艺和理性，以及目前仪表的现状能否满足要求。2.3 精馏塔精馏段温度控制系统设计方案当精馏塔顶采出液作为主要产品时，往往按精馏塔精馏段指标进行

12、控制。采用精馏段指标控制的具体场合有：对塔顶产品成分的要求比对塔底产品成分的要求严格；全部为气相进料；塔底或提馏段温度不能很好反映组分的变化，即组分变化时，提馏段塔板温度变化不显著，或进料含有比塔底产品更重的影响温度和成分关系的重杂质。2.3.1.精馏塔精馏段被控变量的选择通常，精馏段的质量指标选取有两类：直接的产品成分信号和间接的温度信号。采用温度作为间接质量指标，对于二元精馏塔，当塔压恒定时，温度与成分之间有一一对应的关系，因此，常用温度作为被控变量。对于多元精馏塔。由于石油化工过程中精馏产品大多数是碳氢化合物的同系物，在一定塔压下，温度与成分之间仍有较好的对应关系，误差较小。因此，绝大多

13、数精馏塔精馏段质量控制仍采用温度作为间接指标。2.3.2精馏段温度控制系统温度检测点选择根据温度检测点的位置不同，有塔顶温度控制、灵敏板温度控制和中温控制等类型。塔顶温度控制方案对温度检测装置提出较高要求，产品中的杂质影响产品的沸点，造成对温度的扰动，因此，该控制方案很少采用，主要用于石油产品按沸点的粗级切割馏分处理。采用精馏段灵敏板温度作为被控变量，能够快速反映产品成分的变化。该塔板在扰动正反向变化时具有相接近的较大的增益。但是塔板效率不易准确估计，而且灵敏板位置需通过仿真计算或实测确定。中温通常指加料板稍上或稍下的塔板，或加料板的温度。采用中温作为被控变量，可以兼顾塔顶和塔底成分，及时发现

14、操作线的变化。但因不能及时反映塔顶或塔底产品的成分，因此，不能用于分离要求较高、进料浓度变化较大的应用场合。综合比较，本系统采用灵敏板温度作为被控变量比较方便和贴近实际生产情况。三三 精馏塔精馏段温度单回路控制系统设计精馏塔精馏段温度单回路控制系统设计精馏塔有多个被控变量和操作变量，合理的将这些变量配对，并依此设计控制系统有利于精馏塔的平稳操作和塔效率的提高。关于精馏塔控制的三条准则-仅需要控制塔一端产品时，选用物料平衡方式；塔两端产品流量较小时，应作为操作变量去控制两端产品质量；如果两端都进行质量控制时，杂质较多的一端采用物料平衡控制，杂质较少的一端采用能量平衡控制。如下图 2-2，为精馏塔

15、精馏段直接物料平衡控制。该方案的被控变量是精馏段的温度，操纵变量为塔顶出液 D，加热气量不变。优点是物料和能量平衡之间的关联较小，内回流受环境温度影响小，有利于精馏塔的平稳操作，另外，由于操纵变量是 D，所以，若产品不合格则可以马上停止进料。图 2-2 精馏塔精馏单回路控制图四 计算机控制系统基本介绍4.14.1 计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成计算机控制系统的基本组成如图所示计算机控制系统的基本组成如图所示：4.24.2 直接数字控制系统直接数字控制系统 DDCDDC4.3 DCS 软件体系结构控制站卡件位于控制站机笼内，主要由控制卡、数据转发卡和 I/O 卡件组成。卡件按一

16、定的规则组合在一起，完成信号采集、信号处理、信号输出、控制、计算、通信等功能。总体设计思路如图所示：五五 DCSDCS 系统的配置与说明系统的配置与说明5.1 DCS 控制系统总控制图总图能够清晰直观的知道各环节的作用目的：5.2 系统的硬件配置（1）系统硬件：系统机柜尺寸为 2100800600系统机柜容量为 4 个电源模块，4 个 I/O 机笼，2 个网络交换机。（2）系统机笼：每个 I/O 机笼有 20 个槽位，2 个主控卡槽位，2 个数据转发卡槽位，16 个 I/O 卡槽位。（3）系统的电源：系统供电需要两路交流供电，冗余配电，其中一路为通过 UPS 给系统供电，另外一路为市电，通常

17、UPS 一路为备用电源。电源模块给 I/O 机笼供电，为5V,24V 的直流电。(4)系统操作站硬件：XP313(I) 6 路电流输入卡；XP314(I) 6 路电压输入卡；XP316(I) 4 路热电偶信号输入卡；XP322（O） 4 路模拟信号输出卡；XP363(I) 8 路触点型开入卡；XP362（O） 8 路晶体管接点开出卡。（5）卡件排布规范：卡件的配置规范1 所有卡件的备用通道必须组上空位号，空位号的命名原则如下：模入点采用“ NAI*” ，描述采用“ 备用” 。模出点采用“ NAO*” ，描述采用“ 备用” 。开入点采用“ NDI*” ，描述采用“ 备用” 。开出点采用“ NDO

18、*” ，描述采用“ 备用” 。“ *” 中第一位为主控卡地址，第二位为数据转发卡地址，第三位为卡件地址，第四位为通道地址，地址为整数。2 信号点分配到各控制站遵循如下原则：同一工段的测点尽量分配在同一控制站。同一控制回路需要使用到的测点必须分配在同一控制站。同一联锁条件需要使用到的测点必须分配在同一控制站。按照标准测点清单进行信号点分配及测点统计。条件允许下，在同一个控制站中留有几个空余槽位，为设计更改留余量。3 同一控制站测点的分配遵循如下原则：模入测点按照测点类型顺序排布。按照温度（TI）-压力( PI)-流量（FI）-液位( LI)-分析（AI）-其他 AI 信号-AO 信号-DI 信号

19、-DO 信号-其他类型信号 的顺序分配信号点，信号点按字母顺序从小到大排列，不同类型信号之间（温度、压力等）空余 23 个位置，填上空位号；配电与不配电信号不要设置到不隔离的相邻端口上，最好放置在不同卡件上。同一类型卡件尽量放置在同一机笼中。热备用卡件组在同类型卡件的最后4 操作站配置工程师站 IP 地址 130，计算机名为“ ES130” ；普通操作站 IP 地址 131、132、133 ，计算机名为“ OS131” 、 “ OS132” 、 “ OS133” 。5.3 DCS 系统的前期统计1 信号卡件端子统计表信号类型点数备用点数卡件型号卡件数目配套端子板端子板数目电流信号75XP313

20、2XP520R1电压信号输入卡531XP3149XP5204.5热电阻信号293XP3168XP5204模拟量信号模拟量输出信号80XP3224XP5202开关量输入信号26XP3631XP5201/2开关量信号开关量输出信号26XP3621XP5201/2总计10121251+4.5+4+2+12 系统规模配置表单主控卡数据转发卡型号XP243XP233数量22配置(是)冗余 （）不冗余（是）冗余 （）不冗余3 I/O 卡件布置图123400010203040506070809101112131415冗余冗余XP243XP243XP233XP233XP314XP314XP314XP314XP

21、314XP314XP314XP314XP314XP316XP316XP316XP316XP316XP316XP316XP520RXP520RXP520XP520XP520XP520XP520XP520XP520XP520123400010203040506070809101112131415冗余冗余冗余冗余XP243XP243XP233XP233XP316XP313XP313XP000XP322XP322XP322XP322XP363XP362XPXPXPXPXPXPXP520RXP520RXP520XP520XP520RXP520RXP520XP520XP520XP5204 .IO 测点配置

22、清单测点信号属性卡件配置序号位号描述I/O类型量程单位地址卡件备注1PI2501AI1-5VDC0-1Mpa02000000XP3142PI2502AI1-5VDC0-1Mpa02000001XP3143PI2503AI1-5VDC0-1Mpa02000002XP3144PI2504AI1-5VDC0-1Mpa02000003XP3145PI2505AI1-5VDC0-1Mpa02000004XP3146PI2506AI1-5VDC0-1Mpa02000005XP3147PI2507AI1-5VDC0-1Mpa02000100XP3148PI2508AI1-5VDC0-1Mpa02000101

23、XP3149PI2509AI1-5VDC0-1Mpa02000102XP31410PI2510AI1-5VDC0-1Mpa02000103XP31411PI2511AI1-5VDC0-1Mpa02000104XP31412PI2512AI1-5VDC0-1Mpa02000105XP31413PI2513AI1-5VDC0-1Mpa02000200XP31414PI2514AI1-5VDC0-1Mpa02000201XP31415PI2515AI1-5VDC0-1Mpa02000202XP31416PI2516AI1-5VDC0-1Mpa02000203XP31417PI2517AI1-5VDC

24、0-1Mpa02000204XP31418PI2518AI1-5VDC0-1Mpa02000205XP31419PI2519AI1-5VDC0-1Mpa02000300XP31420PI2520AI1-5VDC0-1Mpa02000301XP31421PI2521AI1-5VDC0-1Mpa02000302XP31422PI2522AI1-5VDC0-1Mpa02000303XP31423PI2523AI1-5VDC0-1Mpa02000304XP31424PI2524AI1-5VDC0-1Mpa02000305XP31425PI2525AI1-5VDC0-1Mpa02000400XP3142

25、6PI2526AI1-5VDC0-1Mpa02000401XP31427LI2501AI1-5VDC0-100%02000402XP31428LI2502AI1-5VDC0-100%02000403XP31429LI2503AI1-5VDC0-100%02000404XP31430LI2504AI1-5VDC0-100%02000405XP31431LI2505AI1-5VDC0-100%02000500XP31432LI2506AI1-5VDC0-100%02000501XP31433LI2507AI1-5VDC0-100%02000502XP31434LI2508AI1-5VDC0-100

26、%02000503XP31435FI2501AI1-5VDC0-100M3/h02000504XP31436FI2502AI1-5VDC0-100M3/h02000505XP31437FI2503AI1-5VDC0-100M3/h02000600XP314不不冗冗余余38FI2504AI1-5VDC0-100M3/h02000601XP31439FI2505AI1-5VDC0-100M3/h02000602XP31440FI2506AI1-5VDC0-100M3/h02000603XP31441FI2507AI1-5VDC0-100M3/h02000604XP31442FI2508AI1-5V

27、DC0-100M3/h02000605XP31443FI2509AI1-5VDC0-100M3/h02000700XP31444FI2510AI1-5VDC0-100M3/h02000701XP31445FI2511AI1-5VDC0-100M3/h02000702XP31446FI2512AI1-5VDC0-200M3/h02000703XP31447FI2513AI1-5VDC0-200M3/h02000704XP31448FI2514AI1-5VDC0-200M3/h02000705XP31449FI2515AI1-5VDC0-200M3/h02000800XP31450FI2516AI

28、1-5VDC0-200M3/h02000801XP31451FI2517AI1-5VDC0-200M3/h02000802XP31452FI2518AI1-5VDC0-200M3/h02000803XP31453FI2519AI1-5VDC0-200M3/h02000804XP31454TI2501RTDPT1000-10002000900XP31655TI2502RTDPT1000-10002000901XP31656TI2503RTDPT1000-10002000902XP31657TI2504RTDPT1000-10002000903XP31658TI2505RTDPT1000-1000

29、2001000XP31659TI2506RTDPT1000-10002001001XP31660TI2507RTDPT1000-10002001002XP31661TI2508RTDPT1000-10002001003XP31662TI2509RTDPT1000-10002001100XP31663TI2510RTDPT1000-10002001101XP31664TI2511RTDPT1000-10002001102XP31665TI2512RTDPT1000-10002001103XP31666TI2513RTDPT1000-10002001200XP31667RTPT1000-10002

30、001201XP316不不冗冗 余余D68TI2515RTDPT1000-10002001202XP31669TI2516RTDPT1000-10002001203XP31670TI2517RTDPT1000-10002001300XP31671TI2518RTDPT1000-10002001301XP31672TI2519RTDPT1000-10002001302XP31673TI2520RTDPT1000-10002001303XP31674TI2521RTDPT1000-10002001400XP31675TI2522RTDPT1000-10002001401XP31676TI2523R

31、TDPT1000-10002001402XP31677TI2524RTDPT1000-10002001403XP31678TI2525RTDPT1000-10002001500XP31679TI2526RTDPT1000-10002001501XP31680TI2527RTDPT1000-10002001502XP31681TI2528RTDPT1000-10002001503XP31682TI2529RTDPT1000-10002020000XP31683GIA2501AI4-20mADC0-100%02020100XP31384GIA2502AI4-20mADC0-100%02020101

32、XP31385GIA2503AI4-20mADC0-100%02020102XP31386GIA2504AI4-20mADC0-100%02020103XP31387GIA2505AI4-20mADC0-100%02020104XP31388GIA2506AI4-20mADC0-100%02020105XP31389IA2501AI4-20mADC0-200A02020200XP313不不冗冗余余90TV2505AOIII 型；正输出02020400XP32291TV2508AOIII 型；正输出02020401XP32292TV2511AOIII 型；反输出02020402XP32293TV

33、2514AOIII 型；正输出02020403XP32294TV2516AOIII 型；反输出02020600XP322冗冗余余95LV2501AOIII 型；正输出02020601XP32296LV2502AOIII 型；反输出02020602XP32297LV2504AOIII 型；正输出02020603XP32298P2501DIDINO;触点型02020800XP36399P2502DIDINO;触点型02020801XP363不不冗冗余余100P2501DODONO;触点型02020900XP362101P2502DODONO;触点型02020901XP362不不冗冗余余5.4 DC

34、S 系统的功能系统组态是指在工程师站上为控制系统设定各项软硬件参数的过程。DCS 组态控制软件（1）SCKey.exe 组态软件，应用于对 DCS 硬件和软件的组态（2）系统标准画面组态系统的标准画面组态是指对系统已定义格式的标准操作画面进行组态，包括总貌画面、趋势曲线、控制分组、数据一览 4 种操作画面的组态。总貌画面组态趋势画面组态分组画面组态一览画面组态下面是总貌画面设置截图：（包括：索引画面和数据总貌）索引画面：数据总貌：一览画面设置截图：分组画面设置截图： （3） DCS 系统能对精馏装置进行重要参数的显示； 应用色彩和闪烁变化及声音表示各种报警信息；根据精馏塔制造商对控制的要求及各

35、自运行规范，也可以实现对各自的回路进行自动调节。 （4）以班报的形式对所有重要参数进行二小时报表自动打印（打印时间间隔可设定自行）。 （5） 以趋势图的形式对 DCS I/O 清单中所有要求的记录参数进行小时趋势显示，并可按操作员要求随时打印。下面是自己做的组态报表图：（6）总流程图（7）总设计截图5.5 DCS 系统的硬件安装（1）根据设计的IO 卡件布置图把相应的卡件插入相应的卡槽。（2）设置地址主控卡拨号开关状态表注：主控卡是通过拨号开关 SW2 来进行地址拨号的，其中自左至右代表高位到低位，即 S4 为高位，S8 为低位，S1 S2 S3 为系统保留资源。数据转发卡的跳线表地址跳线状态

36、（ON OFF）卡件地址S4S3S2S1冗余跳线 J2 状态（ON OFF）00OFFOFFOFFOFFON01OFFOFFOFFONON注：四对跳线 S1S4，S1 为低位，S4 为高位，短接为 ON。（3）设置跳线 IO 卡件的跳线卡件型号卡件地址卡件跳线及状态选择端子板XP314020000( ) 单卡 ( )冗余J2 ( ) XP520( ) XP520R( ) 其它XP316020009( ) 单卡 ( )冗余J2 负载能力跳线JP3 JP4 JP5 ( ) XP520( ) XP520R( ) 其它XP313020201( ) 单卡 ( ) 冗 余J2 J4 J5 配电跳线JP1

37、JP2 JP3 JP4 JP5JP6 ( ) XP520( ) XP520R( ) 其它XP322020204( ) 单卡 ( )冗余负载能力跳线( ) XP520( ) XP520R拨号开关状态（ON OFF）卡件地址S1S2S3S4S5S6S7S802OFFOFFOFFONOFF03OFFOFFOFFONONJ2 JP3 JP4 JP5 ( ) 其它XP322020206( ) 单卡 ( )冗余J2 负载能力跳线JP3 JP4 JP5 ( ) XP520( ) XP520R( ) 其它XP363020208( ) XP520( ) XP520R( ) 其它XP362020209( ) XP

38、520( ) XP520R( ) 其它5.6 DCS 系统的实时监控画面AdvanTrol.exe 监控软件实验运行软件，运行界面如图所示：如下是 DCS 系统的实时监控画面的总的管道流程图，操作人员能够直观的看到管道各个监测点的变化情况仿真图如下：下面这个画面能够实时的显示出现报警的点，方便控制人员查找问题：数据一览：六 精馏装置的控制说明6.1 精馏装置的控制结合控制方案，得到控制系统方块图如图 4-1 所示。图 4-1 精馏塔单回路控制系统方块图 如图示 4-2 中，被控变量为精馏塔灵敏板的温度。操纵变量为塔顶出液量。6.2.确定控制系统的传递函数6.2.1 检测变送器的传递函数在过程控

39、制系统中，检测变送环节对于信息的获取和传送非常重要。在工程上为了提高控制精度，被控参数的测量和变送必须迅速正确地反映其实际变化情况，为系统设计提供准确的控制依据。检测变送环节对被控参数作正确测量，并将它转换成标准统一信号输出到调节器或指示记录仪。对于检测变送环节作线性处理后，通常可用一阶加时延特性来描述其传递函数,但是考虑到模拟仿真时实现起来的可行性和复杂性，将检测变送器近似成比例环节，精馏塔精馏段单回路控制系统选用的DDZ-III 型温度变送器，将放大系数假定为 1。则检测变送器的传递函数 GA(s)=1。6.2.2 执行器的传递函数精馏塔精馏段前馈-反馈控制系统采用的是气动执行机构，气动执

40、行机构由膜片，推杆和平衡弹簧等组成，气动薄膜执行机构的静态特性为静态平衡时输入信号 P 与阀杆位移 L 之间的关系即:PA=KL,说明气动执行机构是一个比例环节，放大系数 KP = = =, ,查得 A 和 K 的规格表，取 A 为 280cm2 ,K=14N/cm,所以得到放大系数 Kv = =PLKA= = = =20，Go(s)=20。 PLKA14280 图 4.2 精馏塔精馏段单回路控制系统简化方框图在简化的控制系统方块图中，很容易就能得到：Go(s)= Gv(s) Gc(s)= 20=,132Ses31340Ses3Gc(s)=.341Ses3另外，调节器由于采用 PID 控制算法

41、，其传递函数的确定在后面的反馈调节器参数整定进行。七七 设计时需注意的问题设计时需注意的问题（1） 热电偶选择：因为精馏塔温度测量环境的特殊性：流化状态的物料冲刷力强，燃烧产生的流化物氧化腐蚀性强， 因此必须要求热电偶具有耐磨、耐高温、耐冲刷、耐腐蚀的特点。同时热电偶露出炉强的长度也不能太长，一般为 100150mm 左右。本工程采用带不锈钢护套的耐磨热电偶。 （2） 电缆形式的选择：能否良好接地和信号屏蔽是 DCS 控制系统能否稳定运行的重要因素。按规范要求信号线与电源线应分开敷设，而且信号线应采用总屏蔽并带分屏蔽的电缆。特别说明的是一台电机的 DI/DO 信号因分属不同类别信号，应用两根以

42、上多芯电缆，而不能用一根多芯电缆且宜分开敷设，以防干扰产生误动。 （3） 因为精馏塔是一个多参数、多变量、关联强、干扰多的控制对象，所以其自动控制系统既是独立的，又是相互关联的。DCS 在选择控制模型上要综合考虑各关联参数变量之间的关系。（4）使用 XP322 卡时，对于有组态但没有使用的通道有如下要求：A.接上额定值以内的负载或者直接将正负端短接.B.组态为 II 型信号时，设定其输出值为 0mA，组态为 III 型信号时，设定其输出值为20mA.对于没有组态的通道则无需满足上述要求. 致谢致谢 通过这一阶段的努力，我的课程设计论文精馏装置 DCS 控制系统设计终于完成了，做课程设计是一次再

43、系统学习的过程，更加巩固了我的专业知识。同时本次课程设计也是对我们进行科学研究基本功的训练，培养我们综合运用所学知识独立分析问题和解决问题的能力。在本次做课程设计的过程中，能把我学习的专业书籍集散控制系统组态调试与维护、自动化控制工程设计、过程控制系统和计算机控制技术与应用等知识联系起来，对一些专业性问题，我有愚钝的时候，也有得到解释茅塞顿开的时候，这都少不了同学热心的帮助和老师耐心的指导，真的让我感觉过得很充实，自己也受益匪浅！同时让我感受到做任何事情都要有认真严谨的工作态度，不能马虎对待，否则是对自己未来工作的不负责任。课程论文从选题到结束，我们的指导老师投入了很多心血，孜孜不倦地教导我们

44、，对此特别感谢我们的赵老师。课程论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。在此衷心的感谢我的老师和同学们，因为有你们我才会做得更出色！ 参考文献1李小平 姜秀英 自动化控制工程设计（电子工业出版社），2009.7 P2212齐卫红 林春丽 过程控制系统（电子工业出版社），2007.5 P217. P218.P973李小平 姜秀英 生产过程自动化仪表识图与安装（电子工业出版社），2006.12 4马应魁 张虎 计算机控制系统（化学工业出版社），2005.12 P59 . P72. 5蒋敏华 肖平 大型循环流化床锅炉技术（中国电力出版社），20096冯俊凯 岳光溪 循环流化床燃烧锅炉（中国电力出版社），20037刘国荣 梁景凯 计算机控制技术与应用（机械工业出版社），2007