基于DCS的二元精馏过程控制系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 精馏是一种利用回流使液体 混合物 得到高纯度分离的 蒸馏 方法，是工业上应用最广的液体混合物分离操作，广泛用于石油、化工、轻工、食品、 冶金 等部门。精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同的挥发度，将各组分分离并达到规定的纯度要求。 本文主要围绕 精馏过程的 制 系统 设计 ，选取了 丁醇 塔为研究对象，在分析其工艺流程和系统构成的基础上，结合实际系统 ，进行了以下研究： 1、分析了精 馏过程的影响因素和扰动变量，并结合实际情况， 详细 设计了精馏过程的 控制方案 ,包括串级控制、分程控制等 。 2、利用浙大中控 硬件资源，根据装置的 I/O 点统计和功能需求，进行集散系统的选型和控制 系统设计，并阐述了集散控制系统的 控制站组态、操作站组态 等。 3、 针对系统控制功能实现 的技术方法 进行了分析 ，证 明 了 统在精馏过程中控制的有效性。 针对精馏塔塔 釜 温度控制，提出了改进控制方案 ，即 本文设计的精馏过程 制 系统是一种新型有效的系统，达到了设计要求。 关键词 ：精馏塔，集散控制系统 ， 串级控制， 估补偿控制买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is a of by is of in in of is to In I on as of on of I 1, I of in on so 2, I on / O of so 3, on of I CS to on of I an CS is a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘 要 . I . 1 章 绪 论 . 1 1 1 课题研究的目的和意义 . 1 1 2 本课题的主要研究内容 . 2 第 2 章 精馏过程的控制分析 . 3 馏过程的工艺流程简介 . 3 精馏过程的控制需求分析 . 4 第 3 章 精馏过程的控制方案设计 . 7 馏塔塔顶压力控制方案设计 . 7 馏塔塔釜和回流罐液位控制方案设计 . 9 馏塔塔釜温度控制方案设计 . 10 馏塔流量控制方案设计 . 12 馏过程总体控制方案设计 . 12 第 4 章 精馏 过程 的控制系统设计 . 15 统选型 . 15 统设计 . 18 统硬件配置 . 18 统软件配置 . 21 制系统在 的实现 . 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 制站组态 . 24 作站组态 . 25 备仪表选型 . 26 控仪表选型 . 26 行机构选型 . 33 第 5 章 控制功能的实现 . 35 级控 制功能实现 . 35 估补偿控制功能实现 . 37 第 6 章 结束语 . 39 参考文献 . 40 谢 辞 . 42 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1章 绪 论 1 1 课题研究的目的和意义 丁辛醇是随着石油化工、聚氯乙烯材料工业以及羰基合成工业技术的发展而迅速发展起来的。近年，随着下游市场需求的快速增长及羰基醇新建装置的增多，我国异丁醇的生产能力不断增加。在国际丁 /辛醇市场火爆的情况下，国内羰基醇生产装置通过优化，或调节装置正异 构比的方法，均力争多产正丁醛，而异丁醇生产原料异丁醛的产量较少，同时国内新戊二醇的生产又占用了一定比例的异丁醛原料，因此异丁醇原料处于严重供不应求状态。随着我国化工行业的快速发展，国内原料供应难以自给自足的矛盾日益明显 。 可见，丁醇塔控制系统的处理能力和安全稳定性对石油化工的有着重大而深远的意义。在这里，采用 统实现丁醇塔精馏系统的控制，有利于提高丁醇塔的产品质量和产量。 随着 现代化工的飞速发展，生产规模 的 不断扩大，工艺过程越趋复杂，对工艺流程前后工序相互关联紧密，充分利用能源 等提出的要求， 制系 统已发展为过程控制的主流。 它在工业过程控制领域发挥了越来越重要的作用，广泛应用于各种行业的生产过程中。生产设备自动化程度的提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的 竞争力。从某种意义上说， 制技术为我们创造了不可忽视的经济效益和社会效益。 实质是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、 管理和分散控制的一种新型技术，它是由计算机技术，信号处理技术，测量控制技术，通信网络技术，人机接口技术相互渗透发展而产生的，既不同于分散的仪表控制系统，又不同集 中式的计算机控制系统，它吸收了两者的优点， 是 在它们基础上发展起买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 来的一门系统工程技术，有很强的生命力和优越性。 用是为了优化操作，提高操作水平和自动化程度，它跟常规仪表相比有以下的好处： （ 1）系统操作方便，人机联系好，便于集中管理； （ 2）系统扩展灵活； （ 3）系统安全可靠； （ 4）系统优越。 1 2 本课题的主要研究内容 本课题的主要内容是 熟悉二元精馏的工艺流程，了解二元精馏塔的特性和结构及其工艺计算，结合以前所学的知识，认真学习测控仪表教材，了解二元精馏系统流程仪表的位号和特点，仔细研究二元精馏 的工艺流程图，熟悉二元精馏的工艺流程，依此设计相应的一套相对完整的控制方案，使系统能对二元精馏的工艺过程进行有效的监控。学习 并设计 统，使系统具有工艺流程显示画面，报表，报警，参数修改、调节 等功能。 本系统 应操作简单，便于工作人员操作，功能齐全，使上述功能完整的应用于现场， 使之能对二元精馏系统各变量进行有效实时监控。设计的 二元精馏系统 应 稳定改善产品质量，提高产量，优化操作，降低能耗，使系统更加平稳有效的运行 。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 2章 精馏过程 的控制 分析 馏 过程 的 工艺流程简介 本设计以 加工装置 中丁醇分馏段为背景， 脱焦加氢生成醇类再经过丁醇塔分馏得到 正 异丁醇。 本流程是利用精 馏方法，在丁醇塔中将丁醇从塔 釜 混合物中分离出来。精馏是将液体混合物部分气化，利用其中各组分相对挥发度的不同 ，通过液相和气相间的质量传递来实现对混合物分离。本装置中将丁醇塔 釜 混合物部分气化，由于丁醇的沸点较高，又 6 等中间馏分与 沸点相近 ， 不易挥发， 故采用负压精馏，泡点进料与蒸汽 加热。经气化的蒸汽冷凝，可得到丁醇组成高于原料的混合物，经过多次气化冷凝，即可达到分离混合物中丁醇 的目的。 原料为 丁醇 塔的 釜 液 (主要有 组分 等 )，由丁醇 塔的第 16 块板进料 (全塔共 32 块板 ),进料量由流量控制器控制。灵敏板温度由温度 调节器 通过调节再沸器加热蒸汽的流量来控制提馏段灵敏板温度，从而控制丁醇 的分离质量。 丁醇 塔塔 釜 液（主要为 上馏分）一部分作为产品采出，一部分经再沸器部分汽化为蒸汽从塔 釜 上升。塔 釜 的液位和塔 釜 产品采出量由 液位 和 流量组成的串级控制器控制。再沸器采用蒸汽 加热 。塔 釜 液位由液位控制器调节 釜 部采出量控制。 塔顶的上升蒸汽（ 分和少量 分）经塔顶冷凝器全部冷凝成液体，该 冷凝液靠 液 位差流入回流罐 。塔顶压力采用分程控制：在正常的压力波动下，通过调节塔顶冷凝器的冷却水量来调节压力，当压力超高时，压力报警系统发出买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 报警信号， 流量控制器 调节塔顶至回流罐的排气量来控制塔顶压力调节气相出料。操作压力，高压控制器将调节回流罐的气相排放量，来控制塔内压力稳定。冷凝器以冷却水为载热体。回流罐液位由液位控制器调节塔顶产品采出量来维持恒定。回流罐中的液体一部分作为塔顶产品送下一工序，另一部分液体由回流泵送回塔顶 作为 回流，回流量由流量控制器控制。 精馏过程 的 控制需求分析 精馏塔的控制 是从物 料平衡、热量平衡、相平衡及精馏塔的性能等几个方面考虑的 ，通过控制系统建立并调节塔的操作条件，使精馏塔满足分离要求。 精馏塔 控制的典型参数中，有六个流量参数：进料量、塔顶和塔 釜 产品流量、冷凝量、蒸发量和回流量。此外，还有压力、塔 釜 液位、回流罐液位、塔顶产品组成和塔 釜 产品组成等参数。 压力和液位 控制是为 建立塔稳定操作 提供 条件。液位恒定阻止了液位积累，压力恒定阻止了气体积累。对于一个连续系统，若不阻止积累就不可能取得稳态操作，也就不可能稳定。压力是精馏塔操作的主要控制参数，压力除影响气体积累外，还影响冷凝、蒸发、 温度、组成、相对挥发度等塔内发生的几乎所有过程。 产品组成控制可以直接使用产品组成测定值， 也可以采用代表产品组成的物性，如密度、 蒸汽 压，最常用的是采用灵敏点温度。 精馏塔对压力的平衡要求很严格。一旦压力大幅度波动，塔 釜 液位、回流液位紧跟着波动，进而影响到物料平衡、热量平衡、相平衡三大平衡，从而使整个操作系统处于不平稳状态，影响到产品质量及产量 。 例如从提高产品质量来说，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 压力越高，沸点越接近，气液两相越难分离，显然降低压力可以提高产品质量。但降低操作压力是以增加冷却介质的用量或降低冷却介质温度为前 提的，因此降低操作压力是有限度的。由此可见， 压力控制 对精馏塔的操纵有主导作用。 一般情况下，冷却介质、加热介质的温度、压力、流量都会影响到压力的平稳 ， 因此 可以 根据控制要求 选择其中之一作为操纵变量 来控制精馏塔的操作压力。 （ 1）塔 釜 液位控制：塔 釜 液位既不能空也不能满，塔 釜 液位满，容易淹住返塔口，照成热虹吸效果差，影响重沸器换热效果。塔 釜 液位空 ，易造成再 沸器内液体液化气蒸干，蒸干后，再有液化气 下到再 沸器，马上急剧汽化，冲塔造成整个塔的操作全部混乱。 塔 釜 液化气主要受塔 釜 产品产出量、塔压力、塔 釜 温度 等影响，可根据造成塔 釜 液位变化的原因进行调节。一般塔 釜 液位用塔 釜 产品采 出量进行控制。 （ 2）回流罐液位控制：回流罐液位既不能满更不能空 。回流罐空，造成回流泵抽空停泵，则全塔停工。回流罐满，造成塔内 气相介质无法冷却，使得塔内压力急剧上升，易造成安全阀起跳或全塔操作混乱。 影响回流罐液位的因素有塔顶产品产出量、压力、 釜 温、顶温、回流量等。一般回流罐液位用 釜 温或塔顶产品产出量进行控制。 精馏塔操作控制中有六个流量参数：进料量、塔顶和塔 釜 采 品流量、冷凝量、蒸发量和回流量。而流量的波动又会影响到压力的平 稳，所以精馏塔的流量控制是必不可少的。 但是，并不是说所有的流量都要控制，不同的控制方案选择的控买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 制流量参数也不同， 精馏塔 的控制 一般包括 物料平衡控制方案和热量平衡控制方案，可以根据所选择的控制方案来选择需要控制的流量参数。 温度控制是最常用的 产品组成控制手段。温度控制的前提是控制温度能正确反应其组成的变化。若温度控制不能与组成很好关联，或对组成变化反应不灵敏，则温度控制将失去作用，因此，一般采用提馏段灵敏板温度作为主参数，以实现对塔的间接分离质量控制。 根据这些控制需求，我们将详细的 设计 合理的 控制 方案。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 3章 精馏过程的 控制方案设计 在精馏塔结构一定时，可通过增加回流比来达到产品要求，但是很少采用这种方法控制 。 而通过改变物料平衡分配控制，较改变回流比控制灵敏 几倍，因此，在这里对于精馏系统采用物料平衡控制。物料平衡控制方案是精馏塔最常用的控制方案。此控制方案通过调节进出塔的物料流量控制产品组成、回流量或加热量作为自由变量。对于物料平衡控制，进料和两个产品流量只能固定一个作为自由流。那是因为若进料和其中一个产品固定，则另一产品必然是它们之差，否则将产生积累，这样就变成了产品组成控制。 下面，我们将联 系上一章阐述的控制需求，采用物料平衡控制，设计控制方案。 力控制 方案设计 压力点取在丁醇塔塔顶出口管线上。该丁醇 塔采用热旁路控制压力，为了扩大调节阀的可调范围，并满足工艺操作的特殊要求，采用了分程控制，分程控制就是用一个调节器同时控制两个或两个以上执行机构的控制系统。两个调节阀分别为热旁路调节阀和回流罐上的不凝气放空阀。两个调节阀工作区间输出为：当调节器输出信号是 0% 50%时， 全开到全关，这时 开；当调节器输出信号是 50% 100%时 关， 全关到全开 （阀 位置如图 3示） 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 分程控制的方框图如 图 3示： 考虑调节阀的分程区间信号对分程控制系统的影响。分程控制系统的改造有两种方法可供选择： 取消分程控制：在回流罐上增设压力变送器口，并增设调节器，用于直接控制调节阀 改变调节器输出信号的区域：即调节器输出信号的 0 到 45用于调节热旁路调节阀 此区域关闭；调节器输出信号的 55到 100用于调节 此区域关闭；中间 的信号区域 45到 55对 阀 示） 。 方法 改造工作简单、投资少，因此，在实际生产中得到广泛应用。 塔顶 压力控制方案 如 图 3示： 图 3程控制方框 图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 图 3顶 压力控制方案 示意图 位控制方案 设计 (1)塔 釜 液位控制方案 ：丁醇 塔塔釜液位控制回路是单回路，由精馏塔 塔 釜 的产品采出量来控制，保持恒定。 被控变量为精馏塔塔釜液位，操纵变量为精馏塔塔釜产品采 出量。当塔釜液位变化时，液位传感器测量到液位值并将其变送到控制器，与设定值比较 。控制器根据差值发出控制信号，控制阀的开度，改变塔釜采出量，以此维持塔釜液位在设定数值。由于塔釜液位的变化不快，采用单回路控制滞后不大，完全可以达到控制要求。 其控制方案示意图由图 3示。 (2)回流罐液位控制方案 ： 本文采用单回路控制，由塔顶 采出 量来控制回流罐液位。当回流罐液位变化时，液位传感器测量到液位值并将其变送到控制器，与设定值比较。控制器根据差值发出控制信号，控制阀的开度，改变 塔顶采出 量，以此维持回流罐液位在设定数值。回 流罐液位控制方案如图 3示。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 图 3釜和回流罐 液位控制方案示意图 馏塔塔釜 温度控制方案设计 精馏塔 温度控制选取塔釜灵敏板温度作为被控变量， 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。如果只是采用灵敏板温度调节器单一回路调节，凋节反应慢，时间滞后，对精馏操作而言，产品的纯度很难保证。本文设计了两种串级控制方案 （控制方案 a和 b） 来调节精馏塔塔釜温度。 温度作为主参 数，以再沸器加热蒸汽 的流量作为副 参数，这样就组成了一个由灵敏板温度 和再沸器加热蒸汽 流量 组成 的串级调节系统，以实现对精馏塔的塔釜温度的控制 。 其示意图如图 3示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 图 3度控制方案 a 示意图 b采用灵敏板温度作为主参数，以精馏塔塔顶产品采出量作为副参数，这样就组成了一个由灵敏板温度和塔顶产品采出量组成的串级调节系统，以实现对精馏塔的塔釜温度的控制。 其示意图如图 3示： 图 3度控制方案 b 示意图 两种控制方案的比较：方案 a 更直接地控制塔釜产品组成，因而当塔釜产品组成要求严格时，采用此方案较为有力。同样，方案 b 更直接地控制塔 顶产品组成，因而当塔顶产品组成要求严格时，采用方案 b 较为有力。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 馏塔 流量控制 方案 设计 进料量和回流量都采用单回路的流量控制。再沸器加热蒸汽 流量，由灵敏板温度调节 和蒸汽流量调节构成串级调节系统。 主参数为塔釜温度，副参数是蒸汽流量。当塔釜温度变化时，温度传感器测量到温度值并将其变送到主调节器，与温度设定值比较。主调节器根据差值输出一个信号作为副调节器的 给定值，并与蒸汽流量传感器测量变送的流量值比较，副调节器根据其差值输出信号，控制阀的开度，以控制蒸汽流量。精馏塔流量控制方案 示意图 如图 3示： 图 3量控制方案示意图 制方案 设计 由于 已经 全面细致的分析了 针对 塔压力、进料流量、回流罐液位、回流罐流量、灵敏板温度、塔 釜 液位等参数的控制方案 ， 综合上文所述并 根据物料平衡提出以下两种控制方案。 （ 1） 图 3精馏控制系统的 控制方案 a， 是根据物料平衡设计的精馏 过程 的其中一个控制方案。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 图 3馏过程 的控制方案 a （ 2） 图 3精馏控制系统的 控制方案 b， 是根据物料平衡设计的精馏 过程 的另 一个控制方案。 图 3馏过程 的 控制方案 b 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 (3) 两种控制方案的比较 塔顶和塔 釜 产品流量差异较大， 控制流量 大 的 产品 ，易引起流量小的产品 波动；相反， 控制流量小的产品 ，则 流量 量大 的产品 变化慢、滞后。对于塔的控制最不希望 出现 波动，因此，将两个产品中的较小流 量的产品作为被控的主要对象 。方案 a 适合于塔 釜 产品流量小的场合，方案 b 适合于塔顶产品流量小的场合。 方案 a 适合于温度灵敏点在进料以下的场合，方案 b 适合于温度灵敏点在进料以上的场合。 方案 b 特别适合于冷却介质波动及由于环境温度变化、保温不好造成回流温度变化而引起波动的场合。例如，由于降雨引起的回 流温度突然降低，加热量不变，冷回流使上升气体在塔上部部分冷凝， 上升气量减小，回流罐液位下降，液面控制将减小回流，但塔内内回流保持不变。相反，若采用方案 a 相同的变化也使回流罐液位下降，回流罐液位下降减小了采出，回流量持不变，等量低温的回流进入塔内，塔的内回流增大，直至灵敏点变化引起调节。方案 b 至少引起塔顶部波动，而 方 案 a 引起整个塔的波动。 塔顶采出量小于回流量宜采用方案 b，回流量小于塔顶采出量宜采用方案 a。采用这两种控制方案塔 釜 液面波动易引起塔 釜 产品流量波动，采用方案 a 为使塔顶流量波动小，设计需加大液体在回流 罐的停留时间。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 第 4章 精馏 过程 的控制系统设计 笔 者针对精馏过程设计了具体的控制方案， 并给予了充分的论述，下面将 详细阐述二元精馏过程的 统设计，包括 表、执行器的选型 ， 制系统结构的设计 及 二元精馏过程中的实现等内容。 70 年代，大规模集成电路问世，微处理器（ 诞生，控制技术、显示技术、计算机技术、通信技术（即所谓 4C 技术）等的进一步发展，人们为了继承常规模拟仪表和计算机控制系统的优点，进一步提高控制系统安全性和可靠性，降 低成本，开发研制以微处理器为基础的新型控制系统 分散控制系统（ 分散型综合控制系统 ，又 称为集散控制系统 ，它综合了计算机技术、控制技 属、通信技术和图形显示等技术，使控制系统结 构进入了一个新阶段。 统以其构成灵活、模块化结构、安全 、 可靠、危险分散、功能齐全以及对大规模系统经济性好等特点成为当代自动化控制的主流系统。 集散控制系统的产品众多，但从系统的结构分析，都是由三部分组成，即分散过程控制装置部分、操作管理装置部分、以及通信系统部分组成。 三部分关系如图4示 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 常规模拟仪表组成的过程控制系统与集中式计算机过程控制系统都有其固有的局限性。而 统在工 业控制上具有上述两种系统所无法比拟的优越性。 (1)控制功能完善。集散控制系统的控制单元具有连续、离散、批量控制等高级功能，可以完成从简单的单回路控制到复杂的多变量模型优化控制及逻辑控制 ;可实现监控、显示、打印、报警、历史数据存贮等日常全部操作。 (2)系统扩展灵活。集散系统多采用模块式结构，可以灵活地组建单回路、多回路、大 、 中 、 小等各类系统。由于系统采用局域网络，系统的扩展变得异常方便， 局域网节点可以灵活地接入各种单元或其它网络。 (3)完善的人一机联系和集中监控功能。 幕可将整个工厂的生产状况，单元的数据及时、准确地展现在操作者面前 ;同时， 作站还能够适应现代管理中对画面和报表的各种要求，从而实现真正的集中操作和管理。 (4)安全可靠性高。由于采用了多微机分散控制结构，危险分散，系统中关键设备采用双重或多重冗余，设有自动备用系统和完善的自诊断功能 ;现场信号的采集采用分布式，采集的信号经智能前端处理成数据信号，抗干扰的能力增强。 (5)安装调试简单。集散系统各单元安装在标准机框 内，模件之间采用多芯电缆，标准化接插件相连 ;现场与控制室之间只需 1屏蔽电缆进行数据通讯，布线量大大减少。系统采用专用软件调试，安装调试时间仅为常规仪表的一半。 (6)具有良好的性能价格比。鉴于上述优良的性能及布线、安装、调试费用等的大幅度下降， 统规模越大，平均每个回路的投资越省。 浙江浙大中 控推出的全数字化的新一代集散控制系统 限度地满足应用需要的原则，应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 平台和软件设计技术以及现场总线技术，采用了高性能的微处理器和成熟的先进控 制算法，全面提高了 功能和性能，使其兼具了高速可靠的数据输入、输出、运算、过程控制功能和 锁 逻辑控制功能，能适应更广泛更复杂的应用要求，成为一个全数字化、结构灵活、功能完善的新型开放式集散控制系统。 基本组成包括工程师站（ 操作站（ 控制站（ 通讯网络 I。通过在 通讯网络上挂接总线变换单元（ 实现与 统的互联；在通讯网络上挂接通信接口单元（ 实现 数字设备的连接；通过多功能计算站（ 相应的应用软件 实现与企业管理计算机网的信息交换，实现企业网络环境下的实时数据采集、实时流程查看、实时趋势浏览、报警记录与查看、开关量变位记录与查看、报表数据存贮、历史趋势存贮与查看、生产过程报表生成与输出等功能，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。 用三层通信网络结构，如图 4示。 图 4统结构图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 最上层为信息管理网，采用符合 P 协议的以太网，连接了各个控制装置的网桥以及企业内各类管理计算机，用于工厂级的信息传送和管理，是实现全厂综合管理的信息通道。 中间层为过程控制网（名称为 ），采用了双高速冗余工业以太网 作为其过程控制网络，连接操作站、工程师站与控制站等，传输各种实时信息。 釜 层网络为控制站内部网络（名称为 采用主控制卡指挥式令牌网，存储转发通信协议，是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。 统是硬件、系统软件和应用软件三部分的有机结合 体。所以 统的设计内容主要包括硬件设计和软件 设计。 置 统的硬件配置 包括： 通信系统：通信系统是选择 统的关键环节之一。随着计算机网络通信技术的发展和市场的需求，大多数 统都以开放系统为标准来设计其通信系统。 人 统的操作站部分。 接口单元：这里的接口单元是指 统与本系统之外产品的接口单元。主要有 统与上位计算机的接口，与气相工业色谱的接口及与可编程控制器的接口。 统硬件简介： 1. 控制站硬件 控制站是系统中直接与现场打交道的 I/O 处理单元，完成整个工业过程的实时监控功能。通过软件设置和硬件的不同配置可构成不同功能的控制结构，如过程买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 控制站、逻辑控制站、数据采集站。控制站主要由机柜、机笼、供电单元和各类卡件（包括主控制卡、数据转发卡和各种信号输入 /输出卡）组成，其核心是主控制卡。主控制卡通常插在过程控制站最上部机笼内，通过系统内高速数据网络扩充各种功能，实现现场信号的输入输出，同时完成过程控制中的数据采集、回路控制、顺序控制、以及包括优化控制等各种控制算法。 制站内部以机笼为单位。机笼固定在机柜的多层机架上，每只机柜最多配置 7 只机笼： 1 只电源箱机笼和 6 只卡件机笼（可配置控制站各类卡件）。 卡件机笼根据内部所插卡件的型号分为两类：主控制机笼（配置主控制卡）和 I/O 机笼（不配置主控制卡）。每类机笼最多可以配置 20 块卡件，即除了最多配置互为冗余的主控制卡和数据转发卡各一对外，还可以配置 16 块各类 I/O 卡件。 主控制卡必须插在机笼最左端的两个槽位。在一个控制站内，主控制卡通过 络可以挂接 8 个 远程 元（即 8 个机笼）。主控制卡是控制站的核心，可以冗余配置，保证实时过程控制的完整性。主控制卡的高度模件化结构，用简单的配置方法实现复杂的过程控制。 2 操作站硬件 作站的硬件基本组成包括：工控 （ 彩色显示器、鼠标、键盘、 网卡、 专用操作员键盘、操作台、打印机等。 工程师站的硬件配置与操作站的硬件配置基本一致，无特殊要 求，而它们的区别在于系统软件的配置不同，工程师站除了安装有操作、监视等基本功能的软件外，还装有相应的系统组态、维护等工程师应用的工具软件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 3通信网络 通信网络分三层：第一层网络是信息管理网（用户可选）； 第二层网络是过程控制网，称为 ；第三层网络是控制站内部 I/O 控制总线，称为 (1)主操作站 ； (2)控制站： ； (3)非标机箱； (4)现场总线组件 (见表 4(5)机一台； (6)计算机系统配置：配置如图 4 表 4场总线组件 图 4算机系统配置 ： 实现 精馏系统 控制及数据采集功能所需 I/ 表 4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 表 4（显示） 塔顶压力（显示） 塔釜液位（显示） 回流罐液位（显示） 总计 9 7 7 置 用于给 行组态的专用软件，包括： 系统组态）、统诊断）、 形化组态）等工具软件包，称之为组态软件包。用于过程实时监视、操作、记录、打印、事故报警等 功能的人机接口软件称为实时监控软件 统组态软件包包括基本组态软件 程图制作软件 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 表制作软件 于控制站编程的编程语言 形化组态软件 。各功能软件之间通过对象链接与嵌入技术，动态地实现模块间各种数据、信息的通讯、控制和管理。该软件包以 统组态软件为核心，各模块彼此配合，相互协调，共同构成了一个全面支持 系统结构及功能组态的软件平台。系统组态软件包在系统的工程师 站上运行，在未设工程师站的系统中亦可在操作站上运行。 几种 组态软件 的功能介绍： （ 1）基本组态软件 系统基本组态指完成对系统硬件构成的软件设置，如设置系统网络节点、冗余状况、控制周期； I/O 卡件的数量、地址、冗余状况、类型；设置每个 I/O 点的类型、处理方法、报警选项和其他特殊的设置；选择控制方案；定义操作画面。 （ 2）报表制作软件 统中的自动报表系统分为组态（即报表制作）和实时运行两部分。其中，报表制作部分在 表制作软件中实现，实时运行部分与 控软件集成在一起（该部分的说明包括在 控软件的说明中）。 （ 3）流程图制作软件 流程图制作软件 有良好的用户界面。流程图制作软件绘图功能齐全，支持多种编辑功能并提供标准图形库，可满足大多数用户的需求。该软件还支持在画面的基础上的各类动态参数的直接数据组态，这些动态参数在实时监控软件的流程图画面中可以进行实时观察和操作。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 控制系统的 实现过程控制 就是 在 统中 ，通过组态将系统软件包中的相应功能模块按照 控制系统设计中的 实际仪表方案进行组合、分配，使 统具有针对该装置的过程监控功能。 通过应用软件的组态来实现对的控制系统控制、显示、操作、通信、维护、管理等功能。