精馏过程系统控制的研究

论文摘要

随着社会日益进步的发展,过程控制技术近年来发展迅速,特别是在计算机、网络通信和先进控制理论的带动下,过程控制系统的检测、执行仪表及控制系统日益向智能化发展,广泛地应用于国民生产的各个领域。对于精馏过程系统控制,为了保障精馏的质量及生产的效率,自动控制被引入到精馏过程中,在先进设备及工艺处理中安排最佳运行方式,节约能源,提高设备效率。精馏的实质就是多级蒸馏过程。精馏过程系统在化工工业中非常重要,几乎所有的化工生产行业都要通过精馏过程提纯产品。精馏过程系统是化工专业的基本过程系统之一。全国各大重点院校都具备精馏过程系统装置,因此对精馏过程系统控制方面的研究和改进具有很大的现实意义。本文目的是对精馏过程系统控制进行研究比较。本文选定东北大学化工过程系统实验室的精馏过程系统为研究对象,根据科研工艺的要求,设计了一套分布式控制系统,采用基本的三级控制结构,包括网络监控级、上位监控级和下位控制级,以工业控制计算机为主控制器,采用组态软件编程,通讯、数据处理能力强,控制系统的结构易于调整、升级,抗干扰能力强,通用性强。控制级设计详细论述了控制现场的硬件结构设计。重点是以PLC替代巡检仪对精馏塔的开关量进行控制,通过PLC软件程序简化了原有的硬件逻辑电路。监控级设计以组态软件的开发为重点,详细论述了控制对象的特性、数据处理方法和参数控制策略,实现了以下控制要求：(1)实现现场实时监测数据显示。(2)实现过程系统过程中的工艺控制。(3)实现各种数据的存储及历史运行数据查询。(4)实现各种数据报表打印。(5)实现报警处理。(6)实现远程监控。(7)实现自动评分。目前本文研究的分布式自动控制系统,已经过系统整体调试,仿真检测,应用中证实了该系统的可行性和优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 精馏过程概述
• 1.2.1 精馏分类
• 1.2.2 影响精馏控制的因素
• 1.2.3 精馏过程控制的最新发展
• 1.3 精馏过程系统控制概述
• 1.3.1 冷模过程系统
• 1.3.2 间歇精馏过程系统
• 1.3.3 复合精馏过程系统
• 1.3.4 连续精馏过程系统
• 1.4 过程控制系统
• 1.4.1 分布式控制系统
• 1.4.2 分布式控制系统的发展
• 1.5 课题研究的主要内容
• 1.5.1 精馏过程控制装置
• 1.5.2 PLC控制与数据采集系统
• 1.5.3 上位机监控软件研发
• 第二章 精馏过程系统控制的方案研发
• 2.1 精馏过程系统控制概述
• 2.1.1 精馏过程系统装置
• 2.1.2 精馏过程系统控制
• 2.2 精馏参量分析
• 2.2.1 物料组成分析
• 2.2.2 适宜回流比的选择
• 2.2.3 进料热状况分析
• 2.3 控制对象控制量分析
• 2.4 控制系统总体方案设计
• 2.5 小结
• 第三章 精馏过程系统控制级研发
• 3.1 PLC的选择
• 3.1.1 PLC简介
• 3.1.2 PLC选型原则
• 3.1.3 输入输出模块的输出形式的选择
• 3.1.4 PLC型号的选择
• 3.2 PLC控制单元方案
• 3.2.1 开关量单元设计
• 3.2.2 模拟量单元设计
• 3.3 PLC程序调试
• 3.4 PLC可靠性分析
• 3.5 小结
• 第四章 监控级软件设计
• 4.1 三维力控组态软件简介
• 4.1.1 力控软件的组成
• 4.1.2 组态软件的数据流
• 4.2 监控级组态程序设计
• 4.2.1 程序设计要求
• 4.2.2 监控级程序设计
• 4.3 监控级软件系统测试
• 4.4 小结
• 第五章 控制系统的通讯过程研究
• 5.1 工控机与西门子可编程控制器间的通讯
• 5.2 局域网络的通讯
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢