2018西门子杯过程控制赛项项目内容及总结报告

1、2018年“西门子杯”中国智能制造挑战赛连续过程设计开发赛项项目总结参赛组：*指导老师：*参赛成员:*年*月*日目录目录一、方案设计依据、范围及相关标准错误!未定义书签。1.1、方案设计依据:1.2.方案设计范围:1.3.相关标准:错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。二、系统分析错误!未定义书签。2.1 控制需求分析2.2 对象特性分析2.3 工艺流程分析2.4系统安全要求分析错误!未定义书签。 错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。三、控制系统设计错误!未定义书签。3.1 基础控制系统及开车顺序控制系统的设计错误!未定义书签。3.2 安全系统的设计错误!未定

2、义书签。3.3 绿色生产、节能减排降耗方面的考虑3.4 控制系统管道仪表流程错误!未定义书签。错误!未定义书签。! !1 1! !、系统设备选择与系统连接错误!未定义书签。错误！未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。4.1 系统设备选择4.2 系统连接五、实施效果5.1 操作说明5.2 监控画面六、赛项总结错误!未定义书签。错误!未定义书签。错误!未定义书签。一、方案设计依据、范围及相关标准2.2.2018年，西门子杯”中国智能制造挑战赛连续过程控制设计开发赛项样题、竞赛设备描述及竞赛规则；3.3.SMPT-1000及其PCS7控制；4.4.SIMATICPCS7使用手册及产品目录；

3、1.2.1.2.方案设计范围方案设计范围：本设计包括基于PID控制的物料输送控制系统、反映温度控制系统、反映体系压力与温度的检测与控制、反应物浓度的控制、闪蒸罐压强和液位的控制、冷凝罐温度的控制以及操作员监视控制系统的设计等等；GB/T17213-2005工业过程控制阀术语和总则GB30439-2014工业自动化产品安全及要求GB/T19903-2008工业自动化系统与集成HG20559-1993管道仪表流程图设计规定HG/T20636-1998自控专业设计管理规定(6) HG/T20638-2017自控专业工程设计文件深度的规定HG/T20636-2017化工装置自控专业设计管理规范HG/T

4、20639-2017自控专业工程设计用典型图表与标准目录HG/T20505-2000过程检测和控制系统文件代号和图形符号规范二、系统分析2 2控制需求分析控制需求分析3.1.13.1.1进料流量及比例控制进料流量及比例控制反应所需的两种原料连续进料，要求控制系统克服每股进料的流量扰动。同时，为了获得较高的反应转化率，采用原料A过量的工艺。需要保证物料A、物料B与催化剂D以一定比例进料。A（进入混合罐的总流量含循环管线流量）、B、C进料比约为：9:3:14 41.1.2 2混合罐、反应器、闪蒸罐液位控制混合罐、反应器、闪蒸罐液位控制反应器控制液位在保证系统稳定和安全的情况下应该处于较高液位，以获

5、得较大的反应停留时间，保证反应充分进行。混合罐、闪蒸罐采用串级控制系统控制液位。4.1. .3 3反应器温度控制反应器温度控制该反应为强放热反应，反应过程在催化剂C的作用下，原料A与原料B反应生成主产物D和副产物E,反应方程式如下：主反应：2A+BD副反应：A+BE其中，主生成物D是所需产品，副生成物E是杂质，主、副反应均为强放热反应。反应器温度控制范围为20110C,物料A的沸点为65,为了保持反应器的压强稳定以及反应速率， 将反应器温度控制在60。.L4.L4反应器、闪蒸罐压力安全控制反应器、闪蒸罐压力安全控制为保证反应安全，需要对压力进行安全控制系统的设计。反应器：为了安全，要求反应器在

6、系统开、停车全过程中压力合适。闪蒸罐：压力范围为20120KPa,为了安全，要求闪蒸罐在系统开、停车全过程中压力合适。同时反应器及闪蒸罐的压力稳定在合适范围，以保持系统稳定。如果反应器压力过高，立即加入抑制剂，有效保证系统安全。.1.5.1.5闪蒸罐底部出口物料产量浓度控制闪蒸罐底部出口物料产量浓度控制提高闪蒸罐底部出口物料产量浓度则需提高闪蒸罐对物料A、B、C、D的闪蒸效果。压力越低，沸点就越低。高压高温流体经过减反，使其沸点降低，进入闪蒸罐，流体温度高于该压力下的沸点。流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离，使物料A从A+B+C+D+E的混合生成物液体中分离出来。4.2对象特性分析对象

7、特性分析本项目控制对象是溶液。第一、在密闭的容器里温度越高，压强越大；第二、溶液有沸点，如果压强太低就无法升高温度。流体经过阀的流量：Q=A*设（2*P/p）5式中：Q-流量,A阀开口面积，从一流量系数.p-流体密度.P-通过阀的压强差由式子可知，各个阀的流量与蒸发器内的压强有关,蒸发器内压强越大.进口流量越小，出口流量越大。从式子可以看出，压强对流量的影响是非线性的，影响压强的因素有温度和体积。温升高不仅使气体热胀，压强升高，还会使物料加快蒸发，增加气体量。物料的改变也会改变气体的体积,同样也会改变压强。所以流体的流量间接的受到温度和液位的影响。所选对象是一个多输出、多干扰的非线性对象.且各

8、个变量之间存在着密切的联系.一个变量的改变，可能使整个系统出现扰动。如果单独对一两个变量进行调定，会使系统增加扰动范围。3 3工艺流程分析工艺流程分析被控对像为多功能过程控制系统（SMPT-1000）中的反应器单元，为连续反应系统。所选被控对象为过程工业常见的连续反应器。该反应过程在催化剂C的作用下，原料A与原料B反应生成主产物D和副产物E,反应方程式如下：主反应：2A+BD副反应：A+BE其中，主生成物D是所需产品，副生成物E是杂质。原料A与原料分别由原料A进料泵、原料B进料泵输送进入混合罐V101（立式圆罐）内混合，混合物料经预热器E101升温后，进入放热反应器R101进行反应，反应所需的

9、催化剂C,由催化剂C输送泵P103从反应器顶部加入。在反应过程中，反应放热强烈，因此反应器R101采用夹套式水冷却。反应转化率与反应温度、停留时间、反应物料浓度及混合配比有关，反应体系气相压力对温度敏感，在冷却失效产生的高温条件下， 过高的气相压力使反应器有爆炸的风险。 在反应器顶部设一路抑制剂，当反应压力过高危及安全时，通入抑制剂F,使催化剂C迅速中毒失活，从而中I上反应。冷却水吸收反应器的放热量形成热水，热水通往E101预热器对进料进行预热，以回收一部分热量，多余的热水通往公用工程。反应器R101底部出口生成物含有产品D、杂质E,催化剂C、以及未反应的原料A和少量原料B,为了回收原料A,在

10、反应器下游设置闪蒸罐V102,将混合生成物(D+E+C+A+B)中过量的原料A分离提纯。闪蒸罐V102顶部采出混合物(D+E+C+A+B)为气相，首先进入冷凝器E102与冷却水进行换热冷凝，冷凝后的混合物进入冷凝罐V103,通过循环泵P106再送入混合罐V101循环利用。闪蒸罐V102底部的混合生成物(D+E+C+A+B)经输送泵加压，送到下游分离工序，进行提纯精制，以分离出产品D。2.42.4系统安全要求分析系统安全要求分析本次反应是主要危险地方在于反应器， 物料A和物料B在在催化剂C的作用下在反应器发生强放热反应，且反映强烈，使反应器内部压强增高。通过温度检测装置，当反应温度高于所设定的警

11、戒值时，对应的指示器变亮；同理，通过压力和液位检测装置，当这两者也高于所设定的警戒值时，各自对应的指示器变亮。当两个或两个以上的指示器亮起时，系统会发出警报声响。为了保证系统安全，防止反应器爆炸，反应器内的压力应当尽量低，但如果超过一定值时，系统则会加入抑制剂强制停止。保证反应器内压强在合适范围。液位不能不过高，否则会引起不必要的安全隐患，也不能过低，否则不利于热交换，反应效率也低。温度也不能过高，否则会带来不必要的安全隐患，也不能过低，否则会使反应效率过低。三、控制系统设计基础控制系统及开车顺序控制系统的设计（包括控制回路、控制算法、被控变、操纵变、控制规律、阀门特性、仪表选型、开车顺序设计

12、优化、安全保障等功能设计，并说明设计理由）3-Numbered_e506baf0-e961-492e-892d-68e472ec747b-Numbered_3-Numbered_e506baf0-e961-492e-892d-68e472ec747b-Numbered_进料流量及比例控制进料流量及比例控制反应所需的两种原料连续进料，要求控制系统克服每股进料的流量扰动。同时，为了获得较高的反应转化率，采用原料A过量的工艺。需要保证物料A、物料B与催化剂D以一定比例进料。A（进入混合罐的总流量含循环管线流量）、B、C进料比约为：9:3:1被控变量为：物料A与物料B流量之比（QA/QB）以及物料B与

13、催化剂C的流量之比（QB/QC）o操纵变量为:物料A的流量、物料B的流量、催化剂C的流量。图3-1.1物料A、物料B与催化剂C的比值控制系统3-Numbered_e506baf0-e961-492e-892d-68e472ec747b-Numbered_3-Numbered_e506baf0-e961-492e-892d-68e472ec747b-Numbered_反应器、闪蒸罐液位控制反应器、闪蒸罐液位控制反应器控制液位在保证系统稳定和安全的情况下应该处于较高液位，以获得较大的反应停留时间，保证反应充分进行。控制变量为:反应器R101的液位（L器002）操纵变量为：原料混合进料流量（LI11

14、03）混要粒泅量匡3 1.2反应器液位串级控制系统闪蒸罐采用串级控制系统E3-1.3闪蕉灌液位率级把制系统3.1.3.1.3 3反应器温度控制反应器温度控制该反应为强放热反应，反应过程在催化剂C的作用下，原料A与原料B反应生成主产物D和副产物E,反应方程式如下：主反应：2A+BD副反应：A+BE其中，主生成物D是所需产品，副生成物E是杂质，主、副反应均为强放热反应。反应器温度控制范围为20-U0aC,物料A的沸点为65,为了保持反应器的压强稳定以及反应速率， 将反应器温度控制在60。反应器的压强和温度为重要的控制参数， 而且压强对温度敏感， 则反应器液位采用串级控制系统。主参数为反应器的温度（

15、TI1103）副参数为冷却水流量反11201）。被控变量为：反应器R101温度（TI1103）操纵变量为：原料混合进料流量（FI1103）品3-1.43-1.4反石器温空串皴控审.系统两调节器串联起来工作（构成的双闭环控制系统），其中主调节器的输出作为另副调节器的设定值，系统通过副调节器输出控制执行器动作，实现对主参数的定值控制。系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量。 由于副回路的存在,对进入副回路的干扰有超前控制的作用， 因而减少了干扰对主变量的影响。3.L43.L4反应器、闪蒸罐压力安全控制反应器、闪蒸罐压力安全控制为保证反应安全，需要对压力进行安全控制系统的设计。反应器：

16、为了安全，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过120KPa,反应器压力报警上限组态值为lOOKPa。闪蒸罐：压力范围为20、120KPa,为了安全，要求闪蒸堪在系统开、停车全过程中压力不超过120KPa,反应器压力报警上限组态值为lOOKPa。同时反应器及闪蒸罐的压力稳定在合适范围，在保持系统稳定的情况下，提高反应速率。如果反应器压力过高，立即加入抑制剂，有效保证系统安全。5 5循环物料出冷凝器温度控制循环物料出冷凝器温度控制为了使主要循环物料D的冷凝效果增强，控制循环物料出冷凝器温度保持在65c以下。物料D的沸点65C。冷凝器温度越低，冷凝效果越好。干扰循环物料出冷凝器温度的主要因素为

17、冷凝水的流量，采用单回路控制系统。被控变量为：循环物料出冷凝器温度TI1202操纵变量为：冷凝水流量即阀门FV1204的开度检测量图3-15循环物料出冷凝器温度单回路控制系统闪蒸罐底部出口物料产量浓度控制闪蒸罐底部出口物料产量浓度控制提高闪蒸罐底部出口物料产量浓度则需提高闪蒸罐对物料A A、B B、C C、D D的闪蒸效果。压力越低，沸点就越低。高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐，流体温度高于该压力下的沸点。流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离，使物料A从A+B+C+D+E的混合生成物液体中分离出来。液位安全功能保障液位安全功能保障由于蒸发器的进口和出口分别选用了气关和气开，

18、所以在阀门失控的情况下液位只能是下降。如果出现上升则不是阀门失控问题，而是软件问题。在液位下限以后，利用一个试探信号来测试阀门是否完好，如果所有阀都是完好，那么也是软件问题。面对参数不匹配的问题，第一步就是要做出故障警报。1.81.8温度安全功能保障温度安全功能保障温度安全功能保障设计思想基本和液位相同，物料A和物料B以及催化剂C进口阀和物料D出口阀分别使用气开和气闭，在阀门失控情况下不会导致温度上升，只能减小。当温度升高时很大可能不是阀门失控。具体情要等高温警报后人工处理。9 9控制算法控制算法算法在PCS7中的实现。因为要在算法中加入虑波、累积等一些算法，使用梯形图或CFC中功能块编程较为

19、复杂，因此，使用SCL进行编写。并且按照PASCAL程序设计步骤进行。一级算法.采集各辅助变最信号。.对采集的变量信号进行处理.计算浓度。.将浓度值输出。其中第2步需要二级就精二级求精L将采回的信号进行累加，.累加值除以累加次数程序3.1.3.1.1010开车过程设计开车过程设计（1）在开车开始阶段，提前通过真空泵P104与阀门PVH02,将闪蒸罐内的压力降低到大气压下，就可以关闭。（2）反应器进料，慢慢反应，温度上升，上升到一定温度（或反应器液位到一定高度），将反应器底部物料打入闪蒸罐，此时，可能还未闪蒸，随着温度的升高，开始闪蒸（表现为闪蒸罐的压力开始增大）。（3）当闪蒸罐开始闪蒸时，通过

20、调节P104与阀门PV1101,将闪蒸产生的以A物料为主的气相引入到冷凝器（此时冷凝器的冷却水应该打开），然后变成液相进入到冷凝罐，待冷凝罐建立液位后，通过循环泵打到混合罐内。（4）一旦出现冷凝罐压力太大（往往是因为进入的物料没有冷凝或者冷凝不够，呈现气相），可以通过打开冷凝罐排气阀排气，回到常压后，再关闭。3.1.3.1.1111反应器的控制程序在反应器的控制程序在7PCS77PCS7中的编写中的编写（1）组建视图与工厂视图图3-1.6组建视图与工厂视图(2)SIMATIC400S7Pro.25r.aS7Pro.25r.aStatonStaton d d tIrW.KwView.tcnsAn

21、dowHeotIrW.KwView.tcnsAndowHeo口4 4如当itit*an*an ? ?0B|0)83一。对g gc cDHIstZT!TstZT!T JFmrzMsuJFmrzMsu国等rwriKTioUrwriKTioUB BHATHAT比找0 0M MB BBAUC100BAUC100R( (OTATirrebsmggOTATirrebsmggRVMCM MRATRATITrc5t*onITrc5t*ont tJ0 0 4 4V V：”, ,UIUIQ“CCM MU UJrsJrs nininini3gl l4kaiMC-QMCiMC-QMC3 3 (T1(T1 IL3IL3

22、，E41?MJHOOOE41?MJHOOO穴3 3/;/;1 1好好mymy力力w w、TTTTn:n:、A:roaA:r44JIfXkVtueit t1 11 1fJF-JpfJF-Jpn nj j2 2J2J2J J?B?Be e0 0*却eses5Fltoget+05Fltoget+0IO7IO7：FICFICI IM M$ $： /!S7/!S7 LlUglXMdrLlUglXMdr klkl图3-1.7SIMATIC400(3)AO站的网络连接图15155As5As，耻而）!?!?NetworktecWE-CVcwOptionsNetworktecWE-CVcwOptions用odg

23、YpodgYpToTo/口，laythecMmecvonUNc,pleaseteirctlaythecMmecvonUNc,pleaseteirct modulecapableofmodulecapableofeonnectieonnecti nCPU.FMmod.e.OPCacfvcroremcConLT04131nCPU.FMmod.e.OPCacfvcroremcConLT04131 ythenetworkythenetwork d d rcrc 8overview,plecsckclasubnet8overview,plecsckclasubnetrirxrtCKgxrtCKgfJar

24、fJarSWC1CSWC1C尹.F,图3-1.8AO站的网络连接图(4)系统组态编辑32U32U5eleuari5ele*_JSfUltTtnK*_JS-atfij2a.-atfij2a.3.1.12CFC组态图图3-1.9系统组态编辑(1)物料A、物料B、催化剂C比值控制系统l.D-l.D-100.0-100.0-图3-1.10物料A、物料B、催化剂C比值控制系统1.0-1.0-M9.&-M9.&-1OQ11OQ1UncUnc t t-L-LL-FL-F0707 t trj.our-rj.our-WWDL_Jlt*Olt*O2424t t世世 P0P0,口IOCIOC0-0-

25、srsr.cioo.ciooL-L-IOIO0-0-(2)反应器液位LIU02串级控制(3)反应器温度TI1103串级控制(4)闪蒸罐液位LH201串级控制命3O.*-J”,I,I，6 6， v v一ItieItie，F F图3-1.11反应器液位LI1102串级控制1_图3 1.12反应器端屋1行3串级控制(5)闪蒸罐压强PU103串级控制(6)循环物料出冷凝耕温度TI1202单回路控制iDllOIiDllOItoooHtoooHurrm-murrm-mi1001i1001rrd.rrd.：151151JICTJICT图3 1.13闪蒸罐液位LI1201串级控制i21aIO)IO)t too

26、toot图3-1.14闪蒸罐压强PI1103串级控制1 1LadLadAlaricAlaric四,飞亚经IzIz日X；）川IVtutIVtut厂Q Q TIIX12TIIX121K1-1K1-0-0-3.1.3.1.1313SFCSFC组态图组态图不LI0LI0注 i但乜立55|主HniHni女女皿一A.NDA.ND产 2 但 Xoa”;：、ffmmffmm律。,H.lH.l”， ioaioaioioa a. ：100100. .PT.PT.X XC C“4 4反，.PVMPVMtotoo.o.ioioa aCit*Cit*图3-1.15循环物料出冷凝器温度TI1202单回路控制尸忖上 ，3

27、3进做阑忏开FV1103闪蒸冷凝图3 1.16SFC组态图TILDSTT11D4TT11D43.2 安全系统的设计由于开车时，是顺序运行，回路出错时比较容易发现，所以开时出现安全问题可以直接停机。但连续运行时每个回路都相互影响，一种现象可能是由不同引起的。3.2.3.2.1 1对阀门进行分析如表1 1所示。阀门阳门位置阀门类型FV1106闪蒸罐V102底部产品D管线阀门气闭PV1101闪蒸罐V102顶部循环原料A管线阀门气开FV1101原料A管线阀门气开FV1102原料B管线阀门气开FV1103混合罐V101底部混合进料管线阀门气开FV1104催化剂C管线阀门气开FV1105FV1105反应器

28、R101底部反应生成液管线阀门气闭PV1102闪蒸罐顶抽真空阀门气开FV1108循环物料管线阀门气开FV1204冷凝器E102冷却水网门气开FV1201反应器R101夹套循环上水管线阀门气开FV1202反应器R101夹套循环回水至预热器管线阀门气开FV1203反应器R101夹套循环回水至界区管线阀门气开表3-2.1FV1106与FVU05采用气闭阀，紧急停不时能够使阀处于全开状态。不会使反应器和闪蒸罐中因为有残留反应物而导致二次事故的爆发，对相关的生命财产造成损失。其他阀门采用气开阀，紧急停车时阀门处于全开状态不会使反应器的液位升高，过高的液位可能出现系统安全问题。3.2.3.2.2 2紧急停

29、车阀门失去控制是比较常见的硬件故障， 当然这不是所有的故障， 也不可能将所有的故障考虑在其中。所以前面的调范围都要小于危险范围，可以说是预警范围，在这个范围里正常系统已经失去了控制能力。需要一些特别的处理手段。但仍存在很多因素使系统不安全。比如压力，当遇到这种况情时必须要紧急停止，并要有声光报警。当液位高于90%或低于50%.温度高于90C或低于40这些情都要立即停止。3.3 绿色生产、节能减排降耗方面的考虑十九大报告中着力强调节能减排，走出高效、低碳、循环的绿色发展之路。在当今能源紧缺的社会条件下，节能减排已经成为了企业生存的关键。除了生产设备的改进、更新提高质量和产量外，生产工艺的改进也能

30、提高提高能源的利用率。节能是我们方案设计的重要指标。从实际需求可能出发，设计控制方案，不盲目追求工艺要求的中间值。要具体问题具体分析，在工艺要求充许、系统稳定的前提条件下，尽量减少能耗。在控制稳定值选定的情况下，利用白动化仪表，采用合理的控制方案构成自动控制系统。可靠的过程控制就意味着节能。一套化生产装置想要平稳生产，就要有可靠性、先进的控制做保证。设计较为合理、经济的节能控制方案，需要理论和实际相结合，考虑支每一个细节工作，比如温度控制时，水的滞后比较大。在设计时应当考虑在其中。只有这样才能得到最佳。在温度选择上即要考虑系统稳定性，波动时是否满足生产要求，还要考虑能耗问题，加入高效催化剂，使

31、A与B更充分反应，有利于节省原材料。从实际需求出发设计控制方案，不盲目追求工艺要求的中间值，具体问题具体分析，在工艺要求充许、系统稳定的前提条件下，尽量减少能耗在运行过程中，要让操作者容易操作,在故障时方便检修，且增强匚作人员的责任意识。在故障后能很快解决问，减少不必要的浪费。图3-4.1混合罐管道仪表图图1Y.2闪蒸罐管道仪表图3.4控制系统管道仪表流程FV11015jiance1FV11015jiance1SFC(H-99999.99-99999.99FI11019jiance1-99999.99-99999.99I II I,0却ia,e. 99999.9999999.99jiance

32、99999.9999999.99iiancel-99999.99-99999.99 99999.9999999.99TH1015iijncTH1015iijnc 1 1-99999.99-99999.99-99999.99-99999.99K K匕A 99999.9999999.99FI1103WjnctFI1103Wjnctm mrIrI7T7TPI11019iiancePI11019iianceLI1101?iianceq丁i】TM2015iiance. 99999.9999999.99TI1106TI1106S1101jiahC6S1101jiahC6FI1107$iianceFI110

33、7$iianceO6$iianoe2O6$iianoe2PMIOSjiancePMIOSjiance99999.9999999.99TI11O4iianceTI11O4iianceFI-1106jianceFI-1106jianceLI1201fiii3nceLI1201fiii3nceTI1102TI1102 iijnctiijnctI-FI1203|ianctFI1203|ianct；: :WRWR7 7 99999.9999999.99-99999.99-99999.99FI1202jijnctFI1202jijnctxniTI1105$nanceTI1105$nanceTJMTJMHL

34、HL-99999.99-99999.99LI11021iidncLI11021iidnc 3 3HZ口-99999.99-99999.99-99999.99-99999.99TI1103SiijncTI1103Siijnce e厂 99999.9999999.991Fl1Fl-99999.99-99999.99FI1104$iijncFI1104$iijnc 2 2；傕化剂FV1104jijnce2.FV1104jijnce2. 99999.9999999.99FI1201iijncFI1201iijnc ：-99999.99-99999.99抑制剂-99999.99-99999.99图3-4

35、.3反应器管道仪表图P/12015iianP/12015iian .J J，四、系统设备选择与系统连接系统设备选择主控制器列表主控制器列表序号名称型号订货号数量1电源模块PS40710A6ES7400-1JAI1-0AA012CPU模块CPU412-5HPN/DP6ES7400-0KA02-0AA013CP模块CP443-16GEK443-1EX30-0XE0V3.014ET200模块IM153-26ES7153-2BA02-0XB015模拟量输入SM331AI8*12Bit6ES7331-7KF02-0AB016模拟量输出SM332A04*12Bit6ES7332-1BH02-0AB017数

36、字量输入SM331DI16*DC24V6ES7321-7KF02-0AA018数字量输出SM322D08*DC24V/2A6ES7322-1BF01-0AA01表4-1.1主控制器列表2 2传感器选型传感器选型液体流量计用八个液体流量计测量产品D混合物料流量、原料A流量、原料B流量、原料混合进料流量、催化剂C流量、反应生成液流量、闪蒸罐顶部物料出口流量、反应器R101夹套循环上水流量。温度传感器用三个温度传感器分别测量反应器R101温度、 闪蒸罐V102温度、 反应器R101夹套循环回水温度。压力传感器用三个压力传感器分别测量冷凝罐压力、反应器压力、闪蒸罐压力。(1)模拟量输出列表序号位号说明

37、单位地址1FI1106产品D混合物料流量kg/sIW+02FIU01原料A流量kg/sIW+23FI1102原料B流量kg/sIW+44FI1103原料混合进料流量kg/sIW+65FI1104催化剂C流量kg/sIW+86FI1105反应生成液流量kg/sIW+107FIU07闪蒸罐顶部物料出口流量kg/sIW+128FI1201反应器R101夹套循环上水流量kg/sIW-149FU202反应器R101夹套循环回水至预热器流量kg/sIW+1610FI1203反应器R101夹套循环回水至界区流量kg/sIW+1811LI1101混合罐V101液位%IW+2012LI1102反应器R101液位

38、%IW+2213LI1201闪蒸罐V102液位%IW+2414TI1101混合罐V101温度 CIW+2615TIU02原料混合进料出预热器E101温度IW+2816TI1103反应器R101温度IW+3017TI1104闪蒸罐V102温度,CIW+3218TI1105反应器K101央套循环回水温度IW*3419TI1201反应器R101夹套循环回水出预热器温度CCIW+3620TI1202循环物料出冷凝器温度CIW+3821PI1101冷凝罐压力KPaIW+4022PI1102反应器压力KPaIW-4223PI1103闪蒸罐压力KPaIW+4424FIU08循环物料流量kg/sIW+4625

39、LI1202冷凝罐V103液位%IW+4826TI1203冷凝罐V103温度c cIW+5027AI1101产物中产品D含量%1252表4-1.2模拟量输出列表(2)(2)模拟量输入列表模拟量输入列表序号位号说明地址1FV1106闪蒸罐V102底部产品D管线阀门QW+02PVU01闪蒸罐V102顶部循环原料A管线阀门QW+23FV1101原料A管线阀门QW+44FV1102原料B管线阀门QW+65FV1103混合罐V101底部混合进料管线阀门QW+86FV1104催化剂C管线网门QW+107SU01变频真空泵频率QW+128FV1105反应器R101底部反应生成液管线阀门QW-149PV110

40、2闪蒸罐顶抽真空阀门QW-1610FV1108循环物料管线阀门QW+1811FV1204冷凝器E102冷却水阀门QW-2012FV1201反应器R101夹套循环上水管线阀门QW+2213FV1202反应器R101夹套循环回水至预热器管线阀门QW-2414FV1203反应器R101夹套循环回水至界区管线阀门QW-26表4-1.3模拟量输入列表(3)(3)数字量输入列表数字量输入列表序号位号说明地址1XVU01抑制剂管线阀门Q+2.12HS1101A进料泵P101开关Q+2.53HSU02B进料泵P102开关Q+2.64HS1103催化剂输送泵P103开关Q+2.75HS1104真空泵P104开关

41、Q+3.06HS1105D输送泵P105开关Q+2.27HS1106循环泵开关Q+2.08XV1102冷凝罐排气阀Q+2.3表4-1.4数字量输入列表4.1.44.1.4配电装置配电装置: :加热炉装置属于一级一类负荷。为此，必须用紧急电源为本加热炉控制系统供电，同时,紧急电源需要由两个相互独立的电源提供电力。两个电源中一个为工作电源，一个为后备电源。按照国家标准中划分的用电负荷等级的规定，本系统仪表用电负荷属于有特殊供电要求的负荷，这类负荷在电源中断后会打乱生产过程，造成设备损坏和人员伤害以及经济损失,因此仪表工作电源必须是不间断电源，同时还需要设置紧急电源。表加热炉自控系统各部件的耗电量，

42、需要为自控系统提供两种电源：220V交流电源和24V直流电源。交流电源需提供约2.6kVA容量：直流电源需提供约238VA容量。仪表电源容量应按仪表耗电量总和的1.2-1.5倍计算：用于DCS、PLC、SIS等系统的不间断电源容量可按各系统用电量总和的1.2T.25倍计算。这里按照L5倍计算，最后确定需为仪表提供交流电源容量4kVA：直流电源容量0.4kVA。电源的质量指标要求如下：对于交流电源为电压220V5%,频率50Hz0.5Hz,波形失真率5乐：对于直流电源为电压24V0.3V,纹波电压0.2%,交流分量有效值VlOmV。允许电源瞬断时间W3ms,电压瞬间跌落10、图4-1.5配电装置

43、1111以太网ProfirietProfirietPSCPUCPS7-400控制相Profibus-DP通讯模块图4-2.1系统连接图1OS/ES（操作员/工程师站）PM-125PM-125SME1-1000实训设备图42.2系统连接图2五、实施效果操作说明PCS7程序在编译下载后，在WINCC运行画面里开车，SFC会按照下列程序步骤运行。开车顺序控制的好坏关系到系统能否快速稳定。如果开车顺序控制不好，很可能造成前期产品的产量下降，组分不达标等问题。开车开始阶段，提前通过真空泵P104与阀门PV1102,将闪蒸罐内压力降到大气压下使得反应器内底部液体混合物进入闪蒸罐即可发生反应。对于反应物，物

44、料A与物料B应同时开启，并报保持比例。为加快反应进程，应待混合罐内累积一定的液位混合物后，开启阀门FV1103,并开启催化剂进入输送泵的阀门。具体开车步骤如下：1、初始化检查，系统处于开车前状态，确认所有网门处于关闭状态。2、打开PV1102开度全开，并打开HS1104,S1101以50%开度运行，降低闪蒸罐内压力。3、当PI1103小于等于30Kpa时，打开P101与P102,同时使FV1101为90%,FV1102开度为30%,关闭PV1102与HS1104。4、当混合罐液位LI1101达到60%时，使FV1103开度为50机5、当反应器液位LH102达到30%或温度TI1103达到40c时,催化剂输送泵P103打开,并使阀门FV1104开度为10%,诱发反应,与此同时使冷却循环水阀门FV1201开度为10%,FV1203开度为50%6、当闪蒸罐内温度TU104达到65c或液位LI1201达到40%时,开启HS1104,使PV1101开度为50泉SI101为50%,D输送泵P105开启，阀门FV110