基于PLC的催化裂化装置反应再生过程ESD系统的研究与设计

论文摘要

紧急停车系统（ESD）是保证石化企业中大型装置安全运行的关键设备。本文根据反应再生过程在催化裂化装置安全生产过程中的重要地位,在深入了解其工艺及设备特点的基础上,研究并设计了一套基于S7-400H容错控制器的双冗余紧急停车系统。系统采用现场级、控制级和监控级三级控制体系,主要完成的工作有：（1）根据反应再生过程工艺及设备特点设计了进料自保、两器自保、主风低流量自保、主风机组自保和增压机自保五项ESD系统自保项目及其联锁逻辑。（2）根据工艺及联锁逻辑确定系统的控制点规模,并完成了系统的硬件设计,PLC硬件配置选型以及硬件组态。ESD系统的CPU、ET200M站以及通信介质等均采用双冗余配置,从而来提高系统的可靠性。（3）采用西门子公司的“事件驱动同步”技术实现中央控制器的冗余,并用STEP7软件实现I/O冗余功能。（4）为提高系统的可靠性,本文采用以太双环网来设计控制级与监控级之间的通信网络,上位机监控软件与下位机PLC之间的通信通过OPC技术来实现。选用SIMATIC NET作为OPC服务器,并实现了用CP1613建立S7-400H与WinCC之间基于SIMATIC NET的OPC连接。（5）用WinCC设计ESD系统的监控界面,实现了在线监控系统运行状况及过程数据趋势、查询历史数据和报警记录。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.2 国内外ESD研究现状和发展动态
• 1.2.1 安全系统标准
• 1.2.2 国内外ESD研究现状和发展动态
• 1.3 本课题研究的主要工作
• 第2章 催化裂化装置反应再生过程工艺及联锁关系
• 2.1 催化裂化装置工艺流程简介
• 2.2 催化裂化装置反应再生过程工艺简介
• 2.3 装置紧急停车系统联锁逻辑的设计
• 2.3.1 进料自保联锁逻辑
• 2.3.2 两器自保联锁逻辑
• 2.3.3 主风低流量自保联锁逻辑
• 2.3.4 主风机组自保联锁逻辑
• 2.3.5 增压机自保联锁逻辑
• 2.4 装置紧急停车系统操作面板的设计
• 第3章 装置紧急停车系统硬件设计
• 3.1 ESD系统结构设计
• 3.2 控制级硬件设计
• 3.2.1 PLC容量的确定
• 3.2.2 PLC硬件配置选型
• 3.3 ESD系统硬件组态
• 3.3.1 创建项目组态S7-400H
• 3.3.2 配置硬件
• 3.3.3 设置系统参数
• 3.3.4 配置ET 200M分布式I/O站
• 第4章 紧急停车系统冗余功能的设计与实现
• 4.1 中央控制器的冗余
• 4.2 I/O冗余
• 4.3 电源冗余
• 4.4 网络冗余
• 第5章 紧急停车系统通信功能的设计与实现
• 5.1 OPC通信技术
• 5.1.1 OPC技术的本质
• 5.1.2 OPC技术的特点
• 5.2 OPC的结构模式
• 5.2.1 OPC服务器
• 5.2.2 OPC接口
• 5.3 监控级与控制级OPC通信的设计与实现
• 5.3.1 OPC服务器与设备的通信
• 5.3.2 OPC服务器的设计与组态
• 5.3.3 OPC客户端的组态
• 5.3.4 OPC客户端与服务器之间变量的访问
• 第6章 监控系统的设计与实现
• 6.1 登录界面的设计
• 6.2 系统主界面的设计
• 6.3 系统子界面的设计
• 6.3.1 工艺流程图界面的设计
• 6.3.2 ESD自保项目界面的设计
• 6.3.3 数据趋势图和历史数据查询界面的设计
• 6.3.4 报警记录界面的设计
• 第7章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果