基于DCS的蒸汽产生装置的设计-毕业论文

从工艺生产的安全和经济角度考虑，工艺上要求流入燃料油汽提塔的中亚蒸汽流量18~25m3/h。一旦生产发生了意外，也必须保证流入量（F1208）在符合标准的范围内。当燃料油汽提塔（D102-SM）的流入量（F1208）小于18m3/h时，控制阀应全开；当燃料油汽提塔的流入量（F1208）大于25m3/h时，控制阀应全关。综上所述，控制阀应选择风关阀。其他单回路控制系统的控制阀作用方式的选择同理。工艺水汽提塔（D105X）的顶压（PT117）控制的分程控制系统，工艺要求稀释蒸汽压力达到0.7Mpa以上，以适应裂解炉的要求，稀释蒸汽发生器（E114-SX）的蒸汽凝液流出量增减引起稀释蒸汽压力波动，应及时控制。当稀释蒸汽压力升高时，应该减少稀释蒸汽发生器蒸汽凝液流出量，因为阀为风开阀，所以其上的信号应该减小，即控制器的输出要减小，所以控制器选择反作用。然后验证控制器反作用时，中压蒸汽阀构成的控制回路是否构成负反馈。当稀释蒸汽压力升高时控制器反作用输出减少，中压蒸汽输入阀为风关阀，开度增加，中压蒸汽输入量减小，压力下降，符合调节要求。其他分程控制系统的控制阀作用方式的选择同理。结合5.1.1、5.1.2、5.1.3的分析，对本次设计所用到的控制阀的选型结果，如下表5-1所示。表5-1控制阀的选型结果安装位置作用方式结构形式流量特性口径D103M顶端进料处风开隔膜阀等百分比50mmD105X顶端进料处风开直通单座等百分比45mmR150X罐外的中间位置处风开直通单座等百分比60mmD102-SM塔底处风开直通单座等百分比70mmD105X塔底处风关直通单座等百分比30mmD103M顶端出料处风关隔膜阀等百分比80mmD102-SM塔底进料处风关直通单座等百分比650mmE116出料处风关直通单座等百分比35mmE117X出料处风开风关蝶阀直通单座等百分比75mmD103M塔底处风开风关直通单座直通单座等百分比60mm5.2控制器的选型5.2.1控制器控制规律的选型稀释蒸汽发生系统共有10个控制回路，其中有2个是温度单回路控制系统，即酸性水汽提塔（D103M）进料温度（TE1215）单回路控制系统；工艺水汽提塔（D105X）进料温度（TE1225）单回路控制系统。因对温度参数的测量存在一定的滞后，所以各温度单回路控制系统的温度控制器需要选用PID控制规律才能满足要求；有3个流量单回路控制系统，即酸性水汽提塔（D103M）塔顶流量（FT1211）、工艺水汽提塔（D105X）塔底流量（FT1081）、燃料油汽提塔（D102-SM）进料流量（FT1208）单回路控制系统，因为对流量参数的调节要求尽量平稳、精确度高，而且输出余差小，所以各流量单回路控制系统的流量控制器需选用比例积分PI控制规律才能满足要求；有3个液位单回路控制系统，即工艺水汽提塔（D105X）塔底液位（LT1202）、燃料油汽提塔（D102-SM）塔底液位（LT126）、中压凝液闪蒸罐(R150X)液位（LT1204）单回路控制系统，因为对液位的测量不需要那么精确，所以各液位单回路控制系统的液位控制器选用纯比例P控制规律就能满足要求。有2个分程控制系统，即酸性水汽提塔（D103M）塔底液位（LT133），工艺水汽提塔（D105X）塔顶输出流量压力（PT117），根据不同的调节方式进行分程控制。有1个压力分程控制系统，即工艺水汽提塔（D105X）塔顶输出流量压力（PT117）分程控制系统，因为对压力参数的调节要求迅速、消除余差，所以压力控制器选用比例积分PI控制规律才能满足要求。5.2.2控制器作用方式的选型要在确定控制阀的作用方式以后，确定控制器的作用方式，从而保证控制系统具有负反馈。在酸性水汽提塔的进料温度（TE1215）单回路控制系统中，当水冷器（E2318）尾气温度升高时，应减小酸水汽提塔进料预热器出料流量，阀门的开度该减小，因为选择的是风关阀，所以其输入信号增大，即温度控制器的输出信号减小。综上所述，当酸性水汽提塔的进料温度升高时，温度控制器的输出信号减小，所以水冷器的尾气温度控制器的作用方式为反作用。在中压凝液闪蒸罐（R150X）的液位（LT1204）单回路控制系统中，当中压凝液闪蒸罐内蒸汽凝液的液位（L1204）上升时，应增大蒸汽凝液的流出量，控制阀门的开度变大，因为选择的是风开阀，所以阀上的输入信号也变大，即液位控制器的输出信号增大。综上所述，当R150X内蒸汽凝液的液位（L1204）上升时，液位控制器的输出信号也增大，所以中压凝液闪蒸罐（R150X）的液位控制器的作用方式为正作用。在燃料油汽提塔进料流量（FC1208）单回路控制系统中，当燃料油汽提塔的流入量（F1208）增多时，就应减小燃料油汽提塔的流入量（F1208），阀门的开度会降低，因为选择的是风关阀，所以控制阀上的输入信号（FI1208）应增大，即流量控制器的输出信号（FV1208）减小。因此当燃料油汽提塔的流入量（F1208）增多时，流量控制器的输出信号增大，所以流量控制器的作用方式为正作用。在工艺水汽提塔的顶压（PT117）分程控制系统中，当稀释蒸汽压力升高时，应该减少稀释蒸汽发生器蒸汽凝液流出量，因为阀为气开式，所以其上的信号应该减小，即控制器的输出要减小，所以控制器选择反作用。然后验证控制器反作用时，中压蒸汽阀构成的控制回路是否构成负反馈。当稀释蒸汽压力升高时控制器反作用输出减少，中压蒸汽输入阀为气关式，开度增加，中压蒸汽输入量减小，压力下降，符合调节要求。结合5.2.1、5.2.2的分析，对各控制器的作用方式与控制规律的选型结果如下表5-2所示。表5-2控制器的作用方式与控制规律控制器所在位号作用方式控制规律DCS系统TIC1215正作用PIJX-300XPTIC1226正作用PIJX-300XPLIC1204正作用PIDJX-300XPLIC126正作用PIDJX-300XPLIC1202反作用PIJX-300XPFIC1211反作用PIJX-300XPFIC1208反作用PIJX-300XPFIC1081反作用PIDJX-300XPLIC33温度分程控制系统反作用PIJX-300XPPIC117压力分程控制系统反作用PIDJX-300XP第6章DCS组态本次设计采用JX-300XP集散控制系统对醇酮装置精馏塔的各自动控制系统的方案进行分析组态。集散控制系统（DCS）是结合自动化技术、计算机技术、通信技术、网络技术等而发展的产物，已成为实现生产过程自动化的重要控制装置[]。本次设计使用DCS进行组态，旨在提升生产过程中的集中监视、操作、管理和分散控制的水平，从而起到改善产品质量、提高产品精度的作用，并且最终实现精馏塔自动控制的目的。6.1控制系统布置控制站1个、操作站1个、工程师站1个。6.2主控卡、数据转发卡主控卡（XP243):冗余设置（2个）数据转发卡（XP233）:冗余设置（2个）6.3I/O测点清单I/O测点清单合同编号描述信号属性地址xx-xx-xx-xx卡件型号序号位号I/O类型量程单位1D103塔顶排出流量AI4～20mA0-2t/h02-00-02-00XP3132D103塔底流量调节AOⅢ型输出0~100%02-00-08-00XP3223D102-SM塔底流入流量AI4～20mA0-2t/h02-00-02-01XP3134D102-SM塔底流量调节AOⅢ型输出0~100%02-00-08-01XP3225D105X流出流量AI4～20mA0-2t/h02-00-02-02XP3136D105X流出流量调节AOⅢ型输出0~100%02-00-08-02XP3227D103M流入温度RTDCu500-150℃02-00-02-03XP3168TV1215流量调节AOⅢ型输出0~100%02-00-08-03XP3229D105X进料温度RTDCu500-150℃02-00-02-04XP31610E129AM/BM预热后排出的流量调节AOⅢ型输出0~100%02-00-08-04XP32211D105X工艺水汽提塔塔顶输出压力AI4～20mA0~2.5Mpa02-00-02-05XP31312调节稀释蒸汽排出的压力AOⅢ型输出0~100%02-00-08-05XP32213调节D105X工艺水汽提塔塔底排出的流量AOⅢ型输出0~100%02-00-08-06XP32214LT126D102-SM塔内液位AI4～20mA0~10m02-00-03-00XP31315LV126裂解燃料油排量AOⅢ型输出0~100%02-00-08-07XP32216LT133D103M塔内液位AI4～20mA0~10m02-00-03-01XP31317工艺水排出流量AOⅢ型输出0~100%02-00-09-00XP32218D103M塔进料流量调节AOⅢ型输出0~100%02-00-09-01XP32219D105X塔内液位AI4～20mA0~10m02-00-03-02XP31320E128X预热器进料流量AOⅢ型输出0~100%02-00-09-02XP32221R150X罐内液位AI4～20mA0~10m02-00-03-03XP31322R150X罐内出料流量调节AOⅢ型输出0~100%02-00-09-03XP3226.4I/O卡件清单I/O卡件测点清单信号类型点数卡件型号卡件数目模拟量信号电流信号8XP3132热电阻信号2XP3161模拟输出信号12XP3223总计2266.5机笼图1#机笼I/O卡件布置图123400010203040506070809101112131415冗余冗余XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXPPPPPPPPPPPPPPPPPPPP2222333333000000000044331112220000000000333333622200000000006.6控制方案6.6.1酸性水汽提塔单回路控制方案在酸性水汽提塔（D103M）塔顶流量单回路控制系统中，酸性水汽提塔塔顶流量（FT1211）由流量变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP313和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第02号卡槽XP313的第1路通道（即地址02-00-02-00），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第08号卡槽XP322的第1路通道输出（即地址02-00-08-00），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21单回路FIC1211FT1211FV1211在酸性水汽提塔（D103M）塔进料温度单回路控制系统中，酸性水汽提塔进料温度（TE1215）由温度变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP316和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第02号卡槽XP316的第4路通道（即地址02-00-02-03），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第08号卡槽XP322的第4路通道输出（即地址02-00-08-03），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21单回路TIC1215TE1215LV1215在酸性水汽提塔（D103M）塔内液位分程控制系统中，酸性水汽提塔塔内液位（LT133）由液位变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP313和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第03号卡槽XP313的第2路通道（即地址02-00-03-01），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第09号卡槽XP322的第1路通道输出（即地址02-00-09-00）；和机笼的第09号卡槽XP322的第2路通道输出（即地址02-00-09-01），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21分程控制LIC133LT133LV133A6.6.2燃料油汽提塔控制方案在燃料油汽提塔（D102-SM）塔内进料流量单回路控制系统中，燃料油汽提塔塔内进料流量（FT1208）由流量变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP313和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第02号卡槽XP313的第2路通道（即地址02-00-02-01），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第08号卡槽XP322的第2路通道输出（即地址02-00-08-01），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21单回路FIC1208FT1208FV1208在燃料油汽提塔（D102-SM）塔内液位单回路控制系统中，燃料油汽提塔塔内液位（LT126）由液位变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP313和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第03号卡槽XP313的第1路通道（即地址02-00-03-00），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第08号卡槽XP322的第8路通道输出（即地址02-00-08-07），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21单回路LIC126LT126LV1266.6.3工艺水汽提塔控制方案在工艺水汽提塔（D105X）塔进料温度单回路控制系统中，工艺水汽提塔进料温度（TE1226）由温度变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP316和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第02号卡槽XP316的第5路通道（即地址02-00-02-04），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第08号卡槽XP322的第5路通道输出（即地址02-00-08-04），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21单回路TIC1226TE1226TV1226在工艺水汽提塔（D105X）塔内液位单回路控制系统中，燃料油汽提塔塔内液位（LT1202）由液位变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP313和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第03号卡槽XP313的第3路通道（即地址02-00-03-02），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第09号卡槽XP322的第3路通道输出（即地址02-00-09-02），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21单回路LIC1202LT1202LV1202在工艺水汽提塔（D105X）塔内出料流量单回路控制系统中，工艺水汽提塔塔内出料流量（FT1081）由流量变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP313和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第02号卡槽XP313的第3路通道（即地址02-00-02-02），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第08号卡槽XP322的第3路通道输出（即地址02-00-08-02），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21单回路FIC1081LT1081LV1081在工艺水汽提塔（D105X）塔顶压力分程控制系统中，工艺水汽提塔塔顶压力（PT117）由压力变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP313和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第02号卡槽XP313的第6路通道（即地址02-00-02-05），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第08号卡槽XP322的第6路通道输出（即地址02-00-08-05）；和机笼的第08号卡槽XP322的第7路通道输出（即地址02-00-08-06），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21分程控制PIC117PT117PV117APV117B6.6.4中压凝液闪蒸罐控制方案在中压凝液闪蒸罐（R150X）罐内液位单回路控制系统中，中压凝液闪蒸罐罐内液位（LT1204）由液位变送器测得，并转化为4～20mADC统一标准信号送往现场控制站，并且将此信号送入机笼，机笼中输入、输出卡件分别选XP313和XP322，相应的输入信号的测点位于机笼的第03号卡槽XP313的第5路通道（即地址02-00-03-04），送往数据转发卡XP233,经数据转发卡送到主控卡XP243，经内部处理器进行PID运算后，输出4～20mADC统一标准信号，控制信号经数据转发卡XP233传递，由机笼的第09号卡槽XP322的第5路通道输出（即地址02-00-09-04），送给现场控制阀。序号控制方案位号1输入1输出1位号2输入2输出21单回路LIC1204LT1204LV1204第7章结论本次课题是以辽阳石化分公司的稀释蒸汽发生系统为研究内容，在不改变原有系统结构的基础上，根据稀释蒸汽发生系统自身的特点以及控制指标要求进行分析，进而选择合理的控制方案。设计方案的主要步骤有稀释蒸汽自动控制方案设计、测量元件及变送器的选型、控制阀与控制器的选型、DCS组态（JX-300XP），最终实现了对该装置的自动控制。在对稀释蒸汽发生系统进行分析研究的过程中，我首先到公司现场实习，熟悉稀释蒸汽发生系统的工艺的具体流程，了解其工作特性，结合以前所学的知识，认真复习了《自动控制原理》、《化工过程控制工程》、《集散控制系统》等教材。其中遇到过很多的问题，但我通过有效途径。例如上网搜索相关资料，询问身边的同学与朋友，指导老师的讲解或者请教本专业的老师，都得到有效解决经过这次论文设计，让我的理论知识得以巩固，实践能力得以提高，从而全面提高掌握知识和运用知识的综合技能，为将来的工作打下扎实的基础。参考文献致谢毕业论文的设计是在沈朝霞副教授导师的悉心指导下完成的。在毕业设计期间，当我有疑惑不懂时，沈老师都会为我提出宝贵的意见，开拓研究思路。为我指明方向，使我一次次找到了正确前进的方向，使我能够完美的完成此次毕业设计。故特在此衷心感谢沈朝霞老师，半年以来对我的悉心教导。另外，唐璐辅导员对我在校的学习和生活关心有佳，使我感觉家的温暖；还有我的父母、同学、朋友的无微不至的关怀，以及对我的大力支持，是我能够完成毕业设计的强大后盾。最后感谢我的母校，沈阳工业大学对我的栽培，感谢化工过程自动化学院各位老师对我的教育之恩。在论文完成之际，谨向各位老师及同学致以诚挚的感谢。附图基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现变频调速液压电梯单片机控制器的研究基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现单片机嵌入式以太网防盗报警系统基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现单片机监测系统在挤压机上的应用MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用单片机在高楼恒压供水系统中的应用基于ATmega16单片机的流量控制器的开发HYPERL