虚拟仪器在非纤聚酯仿真培训系统中的应用

论文摘要

聚酯产品是生产纺织、工业用合成纤维和瓶级聚酯的重要原料，与人们的生活息息相关，有着十分广泛的用途。聚酯过程反应机理复杂，具有大时滞、非线性、时变性的特点，为了提高聚酯生产装置安全生产的稳定性，对员工尤其是新进员工进行必要的岗前、岗中培训，使他们获得真实系统的感性认识和操作经验，研究开发非纤聚酯生产过程模拟仿真培训系统，具有重要的现实意义。过程模型的建立是培训系统的核心。本文在充分了解聚酯生产的工艺流程、聚合反应机理和DCS控制系统的基础上，提出了生产工艺过程—酯化段、预缩聚段、终缩聚段的33个监控点的DCS控制模型以及控制参数调整、过程变量的显示和存取方案等，还提出了各釜出口聚酯产品质量指标—酯化率、端羧基浓度、粘度、二甘醇含量等的软测量计算模型。虚拟仪器技术具有强大的过程仿真、数据采集、显示和分析等功能，在工业生产、科研和教学中具有广泛的应用。本文就是将虚拟仪器技术与聚合工艺技术相结合，以实际生产工艺流程为背景和所建立的模型为基础，应用LabVIEW图形化开发软件，设计了整个培训系统的前面板及相应的框图应用程序。对所开发的培训系统进行了测试，分析了系统的运行稳定性及各工艺操作参数对产品质量指标的影响，并依据系统设计的考核题目对新进员工进行模拟培训。测试及培训结果表明，所开发的非纤聚酯培训系统反映了实际的生产工艺流程，所建立的培训模型符合实际生产状况。该系统的开发有利于提高聚酯生产装置的稳定性，也有利于提高新进员工的生产操作技能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 项目背景
• 1.2 虚拟仪器技术简介
• 1.3 计算机仿真与化工过程
• 1.3.1 计算仿真的发展现状
• 1.3.2 计算机仿真与化工过程
• 1.4 化工过程仿真平台介绍
• 1.5 聚酯（PET）工业及其生产工艺流程
• 1.5.1 聚酯工业的发展现状
• 1.5.2 聚酯生产工艺流程简介
• 1.6 关键技术
• 1.7 研究内容
• 1.8 本章小结
• 第二章 虚拟仪器技术及软件开发平台
• 2.1 概述
• 2.1.1 虚拟仪器技术
• 2.1.2 虚拟仪器技术的特点
• 2.2 虚拟仪器的开发平台
• 2.3 LabVIEW平台介绍
• 2.4 VI的组成
• 2.5 本章小结
• 第三章 系统仿真模型的确立
• 3.1 培训系统的DCS控制模型
• 3.2 质量指标检测模型
• 3.2.1 酯化过程培训模型
• 3.2.2 预缩聚过程培训模型
• 3.2.3 终缩聚过程培训模型
• 3.3 本章小结
• 第四章 仿真培训系统的设计
• 4.1 仿真培训系统结构
• 4.2 欢迎界面设计
• 4.3 培训主界面设计
• 4.3.1 搅拌釜液为界面设计
• 4.3.2 酯化釜界面设计
• 4.3.3 预缩聚釜界面设计
• 4.3.4 终缩聚釜界面设计
• 4.3.5 控制参数和质量指标显示界面设计
• 4.4 培训系统框图程序设计
• 4.4.1 DCS控制算法程序设计
• 4.4.2 软测量算法程序设计
• 4.4.3 控制参数和质量指标的显示程序设计
• 4.4.4 辅助模块设计
• 4.5 系统测试
• 4.6 本章小结
• 第五章 培训系统的应用及结果分析
• 5.1 仿真培训系统的应用
• 5.2 仿真培训系统的性能分析
• 5.2.1 稳定性分析
• 5.2.2 工艺灵敏度分析
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者在攻读硕士学位期发表的论文