【《脱庚烷塔控制系统的硬件设计案例》3000字】

脱庚烷塔控制系统的硬件设计案例在工艺生产过程中检测仪表的元器件和控制阀的选择都要遵守一定的原则以及工艺要求,我们根据工艺生产过程的条件、系统操作的差异、检测仪表的安装使用情况、以及经济性要求方面综合考虑,最终选择出符合控制系统要求的仪表。把检测仪表(元件)按照基本功能和基本用途进行分类,大致可以详细分为以下几类:温度检测仪表、压力检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表、过程分析仪表以及显示/调节仪表。在选择过程分析仪表前,首先需要了解分析对象的特点和周围环境特点,再按照工艺要求选择适用范围、精度、量程、稳定性合适的仪表;显示、调节仪表的选择要满足控制系统的功能要求和测量精度要求[19]1.1温度检测仪表选型选择温度检测仪表时,需要本着安全可靠,性价比高的原则。本文所需的温度测量范围大致在0-300摄氏度。设计选用了PT100温度变送器通过电源极性反接保护电路,量程范围:-200℃-650℃,测量精度达到了0.2级,支持输出两线制4-20mA的标准输出电流信号,最大是输出信号达到30mA,工作电压:10-30VDC。将PT100选作本设计温度检测仪表较为符合。PT100温度变送器如图3-1所示。图3-1PT100温度变送器ND21-JDT-2A温差变送器探头采用铂电阻传感探头，不锈钢无焊封装,接线设计方法采用四线制连接法,将两个测量点的温度之差转换成1~5VDC的输出电压指示信号或4~20mADC的输出电流指示信号,当与调节器、执行器配合时,可自动调节温差系统。温差最大测量范围-50~150℃。1.2压力检测仪表的选型根据压力检查测仪表的型号选择要求,需要充分考虑环境和压力测量所用介质的要求,仪表正常测量静压、脉动压力时,测量压力数值应处于仪表测量数值量程的1/3到2/3之间,中高压力则在上限1/2[20]。本文需要分别为脱庚烷塔内压力检测和回流罐压力检测。塔内压力控制在0.2kpa左右,回流罐压力应控制在0.5MPa左右。1151压力变送器连接方式采用二线制接法,敏感器和元器件连接采用的材料是固体化材料结构,供电电压为12~45VDC,产品类型多样。1151DP该系列变送器的整体结构外观设计较为小巧精致,在设计实际操作方法上也较为便捷,因其系统密闭性较好,所以它常被拿来用于测量液体、气体、蒸气的差压,除此之外还具有安全防爆保护结构,它的放大器线路具有反向极性保护的功能,可以有效解决因接错而损坏变送器的安全问题。让控制系统更加安全,基本可以满足工业现场的要求。图3-21151DP压力变送器1.3流量检测仪表的选型流量检测仪表的选取要依据测量的目的、被检测流体的特性、被检测流量的上下限度范围、流量计的功能以及安装使用是否简单安全等方面考虑[21]。LUGB型涡街流量计主要运用了卡门涡制造原理,其精度非常之高。常在具有液体、气体、蒸汽流量的密封管道环境下使用,它的结构完整且简单,没有可动零部件,安装维护过程方便安全,可现场显示,也可远程传递的特点。因此深受石油、化工、冶金、制药、等工业生产的推崇。图3-3LUGB型涡街流量计1.4液位检测仪表的选型ZM118W双法兰液位变送器囊括了国外先进的设备生产技术,是一种新型液位变送器,他常常被用于测量液体、气体或蒸气的压力,将检测量转变成4~20mADC的电流信号输出。该产品运用了先进高超的设计原理。在机型外观设计上,完美综合了罗斯蒙特3051与横河EJA的综合优点,更加人性化,也可用于较为恶劣的环境进行测量,总体安装使用简便。图3-4ZM118W差压液位变送器1.5执行机构设备调节阀的选型调节阀是石油、化工生产过程中不可或缺的调节机构,通过控制调整阀的开度,控制输出信号的大小,通过执行机构改变阀门开度的大小,进而影响流体流量的大小,从而将生产中所需的参数控制在指定的范围内,进而可以实现化工生产过程的自动化[22]。调节阀型号准确无误的选择和正确的安装使用,可以大大降低仪表出现故障的频率,提高控制效率,从而确保生产装置的安全运行。ZXM型气动薄膜套筒调节阀由平衡式阀芯结构构成,流体流通能力通畅,可以精确的控制各种类液体及流体。适用温度大约在-200℃~+560℃,密闭性好,结构紧凑、重量小、损失小、容量大、拆装方便是它的特点。较为适用于泄漏量小阀位前后流量压差较大的工作环境。1.6I/O点统计据统计在脱庚烷塔控制系统中共有19个模拟输入点,8个模拟输出点。共计算有6个控制回路,其中单回路控制有4个,分别为:脱庚烷塔塔顶回流罐液位控制、脱庚烷塔塔釜液位控制、脱庚烷塔塔釜加热控制、脱庚烷塔塔顶压力控制;1个分程控制:T102精馏塔进料温度控制;1个串级控制:灵敏板温度与内回流流量控制。具体I/O点统计如下表3-1和表3-2所示。表3-1AI点清单类型位号仪表名称（备注）输入信号电源电压AITI115热电阻温度信号变送器4-20毫安24VDCAITI117热电阻温度信号变送器4-20毫安24VDCAITI118热电阻温度信号变送器4-20毫安24VDCAITI121热电阻温度信号变送器4-20毫安24VDCAITI122热电阻温度信号变送器4-20毫安24VDCAITI123热电阻温度信号变送器4-20毫安24VDCAITI124热电阻温度信号变送器4-20毫安24VDCAIFI220流量信号变送器4-20毫安24VDCAIAIFI221TT116流量信号变送器温度变送器4-20毫安4-20毫安24VDC24VDCAITT120温度变送器4-20毫安24VDCAILT103差压液位变送器4-20毫安24VDCAILT104差压液位变送器4-20毫安24VDCAIFT113流量变送器4-20毫安24VDCAIFT114流量变送器4-20毫安24VDCAIPT123压力变送器4-20毫安24VDCAIPT124压力变送器4-20毫安24VDCAIPT125压力变送器4-20毫安24VDCAITT119温差变送器4-20毫安24VDC表3-2AO点清单类型位号仪表名称（备注）输出信号电源电压AOAOTV116ATV116A电-气阀门定位器电-气阀门定位器4-20毫安4-20毫安24VDC24VDCAOTV120电-气阀门定位器4-20毫安24VDCAOLV103电-气阀门定位器4-20毫安24VDCAOLV104电-气阀门定位器4-20毫安24VDCAOFV113电-气阀门定位器4-20毫安24VDCAOFV114电-气阀门定位器4-20毫安24VDCAOPV125电-气阀门定位器4-20毫安24VDC1.7控制器硬件配置本文设计以DCS为基础,本次设计系统选用了浙江中控的ECS-700系统。ECS-700是浙江中控技术股份有限公司生产的WebField系列工业控制系统之一,它的成功诞生是为帮助中国企业用户快速实现生产自动化的大型应用高端控制系统。ECS-700系统采用了非常先进的技术手段,通过新的类型中的一种的现场总线技术水皮和网络技术支持集合而成。整个系统包括:控制节点、操作节点以系及统网络三大部分。在控制器的选择上选取了FCU711-S,FCU711-S采用的是32位嵌入式微处理器。具有稳定性强、内存较大、速率较高的特点。ECS-700系统数据流程图如图3-5所示。图3-5ECS-700系统数据流程1.7.1AI卡件AI711-SAI711-S模块是一个具有8通道多量程特性的模拟输入控制模块,它可以精确检测出0~5V的输入电压或0~20mA的输入电流,检测精度非常高。该模块的每一个通道都通过4个接线端子实现选择电压还是电流,是否配电,本文设计共有19个AI点,选用了3块AI711-S模块作为AI卡件。基座型号选择上,由于可以直接连接,所以选取了MB731-S基座。端子接线说明如图3-6所示。图3-6A1711-S端子接线说明1.7.2A0卡件AO711-SAO711-S模块是一个模拟信号输出模块。是一个具有8通道点点隔离特点的的电信号输出模块,可以输出三种类型,不同量程的电流信号,AO711-S模块安全系数非常高,具有在故障时设定安全模式的能力。其每一个通道包含4个接线端子,本设计共有8个AO点,因此选用了1块AO711-S卡件作为AO卡件。由于连接方式为直接连接,所以选取了MB731-S基座。基座型号上,选端子接线说明如图3-7所示。图3-7AO711-S端子接线说明1.7.3DI卡件DI711-SDI711-S模块是一个24V数字信号输入模块,拥有能够采集16路不同类型的数字量信息的能力。并且直接与相匹配的基座接线端子相连。由于它具有支持多类型的数字信号的采集的能力特点,所以在连接不同