【正文】 為以下六個(gè)方面的內(nèi)容：根據(jù)工藝專業(yè)提出的監(jiān)控條件繪制工藝控制圖（ PCD: Process Control Drawing） 。ID 及儀表設(shè)計(jì)規(guī)定的意見；編制儀表請(qǐng)購(gòu)單，配合采購(gòu)部門開展儀表和材料的采購(gòu)工作；確定儀表制造上的有關(guān)圖紙，按儀表制造商返回的技術(shù)文件，提交儀表接口條件，并開展有關(guān)設(shè)計(jì)工作；編（繪）制最終自控工程設(shè)計(jì)文件。 自控工程設(shè)計(jì)常用的方法是有工藝專業(yè)提條件，而自控與工藝專業(yè)一起討論確定控制方案，確定必要的中間儲(chǔ)槽及其容量，確定合適的設(shè)備余量，確定開、停車以及緊急事故處理方案等。 ① 熟悉工藝流程 這是自控設(shè)計(jì)的第一步。ID）。 ④ 控制室的設(shè)計(jì) 自控方案的確定，儀表選型后，根據(jù)工藝特點(diǎn)，可進(jìn)行控制室的設(shè)計(jì) 。 ⑤ 節(jié)流裝置和調(diào)節(jié)閥的計(jì)算 控制方案已定，所需的節(jié)流裝置、調(diào)節(jié)閥的位置和數(shù)量也都已確定，根據(jù)工藝數(shù)據(jù)和有關(guān)計(jì)算翻番進(jìn)行計(jì)算，分別列出儀表數(shù)據(jù)表中調(diào)節(jié)閥及節(jié)流裝置計(jì)算數(shù)據(jù)表與結(jié)果。 ⑦ 依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的田間，完成控制室與現(xiàn)場(chǎng)見聯(lián)系的相關(guān)設(shè)計(jì)文件 等土建、管道等專業(yè)的工程設(shè)計(jì)深入開展后，自控專業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)條件也就清楚了。對(duì)這些設(shè)備材料需根據(jù)施工要求，進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)，編制儀表安裝材料表。ID 期間所要開展的工作。啟動(dòng)儀表時(shí)若設(shè)計(jì)選用，則設(shè)計(jì)文件應(yīng)增繪相關(guān)圖，本程序中未列入； ③ 化工工藝專業(yè)提交的自控設(shè)計(jì)條件有兩種形式 ，一種為工藝流程圖和工藝說(shuō)明、材料平衡表、主要控制說(shuō)明等設(shè)計(jì)資料；一種為“儀表?xiàng)l件圖”。這類設(shè)計(jì)文件在過(guò)程設(shè)計(jì)完成后根據(jù)需要編制，編制時(shí)要完成的設(shè)計(jì)文件有：工藝流程顯示圖；各種顯示圖面編制；重要工藝操作數(shù)據(jù)儲(chǔ) 存要求；各類報(bào)表格式；其他必須文件。在這階段還需要收集工藝中有關(guān)的物性參數(shù)和重要數(shù)據(jù)。然后，以確定的控制方案和所有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，按照工藝提供的數(shù)據(jù)及儀表選型的原則，查閱有關(guān)部門匯編的產(chǎn)品目錄和廠家的產(chǎn)品樣本與說(shuō)明書，調(diào)研產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和價(jià)格，選定檢測(cè)、變送、顯示、控制等各類 儀表的規(guī)格、型號(hào)。然后均需畫出控制室布置圖及控制室與現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接的有關(guān)設(shè)計(jì)文件，如儀表回路圖、端子配線圖等。 ⑥ 儀表供電、供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 自控系統(tǒng)的實(shí)踐不僅需要供電，還需要供氣（壓縮空氣作為啟動(dòng)儀表的氣源，對(duì)于電動(dòng)儀表及 DCS 系統(tǒng)，由于目前還大量使用氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所以氣源是不可少的）。 ⑧ 根據(jù)自控專業(yè)有關(guān)的其他設(shè)備、材料的選用等情況，完成有關(guān)的設(shè)計(jì)文件 自控專業(yè)除了進(jìn)行儀表設(shè)備的選用外，這些儀表設(shè)備在安裝過(guò)程中，還需要選用一些有關(guān)的其他設(shè)備材料。 《過(guò)程控制工程》課程設(shè)計(jì)密切結(jié)合過(guò)程工業(yè)實(shí)際的實(shí)踐環(huán)節(jié)之一，是學(xué)習(xí)完《過(guò)程控制工程》課程和下廠實(shí)習(xí)后進(jìn)行的一次全面的綜合練習(xí)。 通過(guò)課程 設(shè)計(jì)，應(yīng)能加強(qiáng)學(xué)生如下能力的培養(yǎng)： ①獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力； ②綜合運(yùn)用專業(yè)及基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問題的能力； ③查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書的能力； ④工程繪圖的能力； ⑤編寫技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。ID 及儀表設(shè)計(jì)規(guī)定的意見； ④ 編制儀表請(qǐng)購(gòu)單，配合采購(gòu)部門開展儀表和材料的采購(gòu)工作； ⑤ 確定儀表制造上的有關(guān)圖紙，按儀表制造商返回的技術(shù)文件，提交儀表接口條件，并開展有關(guān)設(shè)計(jì)工作； ⑥ 編（繪）制最終自控工程設(shè)計(jì)文件。 自控工程設(shè)計(jì)常用的方法是有工藝專業(yè)提條件，而自控與工藝專業(yè)一起討論確定控制方案，確定必要的中間儲(chǔ)槽及其容量，確定合適的設(shè)備余量，確定開、停車以及緊急事故處理方案等。完成這些基本任務(wù)時(shí)，還要考慮自控所用的輔助設(shè)備及附件、電氣設(shè)備材料、安裝材料的選型設(shè)計(jì)；自控的安全技術(shù)措施和防干擾、安全設(shè)施的設(shè)計(jì)；以及控制室、儀表車間與分析器室的設(shè)計(jì)。 HPF法脫硫選擇使用 HPF(鈷鐵類 )復(fù)合型催化劑，可使焦?fàn)t煤氣的脫硫效率達(dá)到 99%左右。煤氣在脫硫塔內(nèi)與塔頂噴淋下來(lái)的脫硫液逆流接觸以吸收煤氣中的硫化氫、氰化氰 (同時(shí)吸收煤氣中的氨，以補(bǔ)充脫硫液中的 堿源 )。然后用脫硫循環(huán)液泵抽出后送人再生塔底部，再生塔的塔底部通人壓縮空氣，使溶液在塔內(nèi)得以氧化再生。 為避免脫硫液中副反應(yīng)鹽類積累影響脫硫效果，排出少量廢液送往配煤。 其工藝流程圖如下： 圖 氨法 HPF 脫硫工藝流程 HPF 法脫硫工藝特點(diǎn) 和操作條件 HPF法脫硫工藝特點(diǎn) ① 以氨為堿源、 HPF為催化劑的焦?fàn)t煤氣脫硫脫氰新工藝，具有較高的脫硫脫氰效率 (脫硫效率 99%，脫氰效率 80%)，脫硫后煤氣 H2s含量在 50mg／ m3以下。 ③ 硫膏產(chǎn)品質(zhì)量不理想，外觀多為暗灰色，純度 90%左右，產(chǎn)品銷售難度大。再生塔采用空氣與脫硫液預(yù)混再生，再生過(guò)程排放的尾氣量少，尾氣含氨達(dá) 2． 5g／ m3左右，如直接排往大氣不但損失了氨，而且還會(huì)污染環(huán)境，故尾氣必須進(jìn)一步凈化處理。漣鋼的實(shí)際生產(chǎn)情況對(duì)本設(shè)計(jì)有莫大的幫助。但脫硫液中的鹽類積累到超過(guò) 250g／ L時(shí)，對(duì)脫硫效率的影響很明顯。當(dāng)煤氣含氨量小于 3g／ m3時(shí)，脫硫液中所含的氨小于 7g／ L時(shí)，脫硫效率就會(huì)明顯下降。 h)。因此，要求進(jìn)入脫硫塔的煤氣中煤焦油含量小于 50mg／ m3，萘含量不大于 0． 5g／ m3。 主要工藝操作控制指標(biāo) 主要控制指標(biāo)如下： 預(yù)冷塔補(bǔ)充氨水溫度 ≤ 40℃ 入脫硫塔煤氣溫度 25～ 35℃ 入脫硫塔脫硫循環(huán)液溫度 35～ 45℃ 脫硫循環(huán)液泵出口壓力 ≥ 進(jìn)再生塔空氣壓力 ≥ 0． 5MPa 脫硫塔阻力 1500Pa 預(yù)冷塔阻力 500kPa 泡沫槽液位 滿流管以下 預(yù)冷塔及脫硫塔液位 必須低于煤氣入口管低 熔硫釜內(nèi)壓力 ≤ 0． 4MPa 進(jìn)再生塔溶液流量 (單塔 ) ～ 1 000m3／ h 釜內(nèi)外壓差 ≤ 0． 2MPa 外排清液溫度 60～ 90℃ 脫硫溶液組成： pH ～ 9 游離氨 5g／ L H(對(duì)苯二酚 ) 0． 1～ 0． 3g／ L PDS含量 8～ 12mg／ kg F(硫酸亞鐵 ) 0． 1～ 0． 3g／ L 懸浮硫 1． 5g／ L NH4CNS和 (NH4)2S2O3含量 250g／ L 2 控制方案 管道儀表流程圖 (Pamp。ID)。然后將原料送入前處理過(guò)程，對(duì)原料進(jìn)行分離或 精制，使它符合化學(xué)反應(yīng)對(duì)原料提出的要求和規(guī)格。 化工生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)是產(chǎn)品從原料加工到產(chǎn)品完成，流程都較長(zhǎng)而復(fù)雜，并伴有副反應(yīng)。塔與熱交換器等 內(nèi)部進(jìn)行各種反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)等過(guò)程。然后，應(yīng)用控制理論與過(guò)程控制工程的知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工藝情況確定所需的控制點(diǎn)，并決定整個(gè)工藝流程的控制方案。在設(shè)計(jì)過(guò)程中．將會(huì)有兩類情況出現(xiàn)，一類是設(shè)計(jì)的工藝過(guò)程已有相同或類似的裝置在生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)中。但是從發(fā)展的眼光看，要推動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化水平不斷提高，使生產(chǎn)過(guò)程處在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益，先進(jìn)性將是衡量設(shè)計(jì)水平的另一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。所以，在考慮控制方案時(shí)，必須處理好可靠性與先進(jìn)性之間的關(guān)系。采用 DCS 等計(jì) 算機(jī)控制系統(tǒng)后．完全可以通過(guò)軟件來(lái)改變方案．這為方案的改變提供了有利的條件。從發(fā)展的觀點(diǎn)來(lái)看，控制人員長(zhǎng)期處于被動(dòng)狀態(tài)并不是正常的現(xiàn)象。 處理好技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系，控制水平的提高將會(huì)增加儀表等軟、硬件的投資，但可能從改變操作、節(jié)省設(shè)備投資或提高生產(chǎn)效益、節(jié)省能源等方面得到補(bǔ)償。如果達(dá)不到要求，溫度偏高或者偏低，都將警報(bào)顯示，同時(shí)調(diào)控煤氣入口閥門，防止事故發(fā)生。 控制系統(tǒng) PLC 采用西門子 S7200CN， CPU 選用 221 具有 6/4 個(gè)輸入 /輸出通道， I/O 通道分配如圖 過(guò)程裝備與控制工程課程設(shè)計(jì) ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 17． ． PLC 控制程序如下： 當(dāng)溫度過(guò)高或者過(guò)低，超出額定范圍時(shí)，接通的 或 位變?yōu)?1，報(bào)警復(fù)位沒接通，此時(shí)報(bào)警信號(hào)燈亮，表示溫度超出范圍。 首先檢測(cè)脫硫的液位高度，然后通過(guò) 控制器，調(diào)控下游的液體流量，達(dá)到滿足液位不超過(guò)煤氣管道的高度的要求。在本節(jié)把行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《過(guò)程檢測(cè)和控制系統(tǒng)用文字代號(hào)和圖形符號(hào)》中的一些主 要內(nèi)容作簡(jiǎn)要介紹，這些文字代號(hào)和圖形符號(hào)主要用于工藝控制流程圖、管道儀表流程圖的應(yīng)用。 儀表位號(hào)在管道儀表流程圖和系統(tǒng)圖中的標(biāo)注方法是：字母代號(hào)填寫在儀表圓圈的上半圓中；回路編號(hào)填寫在下半圓中，如圖 2— 2 所示。 ② 如果同一儀表回路中有兩個(gè)以上相同功能 的儀表，可用儀表位號(hào)加尾綴(大寫英文字母 )的方法加以區(qū)別。 ④ 當(dāng)一臺(tái)儀表由兩個(gè)或多個(gè)回路共用時(shí)，各回路的儀表位號(hào)都應(yīng) 標(biāo)注，例如：一臺(tái)雙筆記錄儀記錄流量和壓力時(shí)，儀表位號(hào)為 FR121／ PR131，若用于記錄兩個(gè)回路的壓力時(shí)，儀表位號(hào)應(yīng)為 PR123／ PR124 或 PR123／ 124。 ⑦ 儀表位號(hào)的功能字母代號(hào)最多不要超過(guò)四個(gè)字母。 一臺(tái)儀表具有多功能時(shí)，可以用多功能字母代號(hào)“ U”標(biāo)注，也可以將儀表的功能字母代號(hào)分組進(jìn)行標(biāo)注。 (一 )測(cè)量點(diǎn) 測(cè)量點(diǎn) (包括檢出元件 )是由過(guò)程設(shè)備或管道符號(hào)引到儀表圓圓的連接引線的起點(diǎn)，一般無(wú)特定的圖形符號(hào)，如圖 23 所示。例如 為 的空氣源， ES24DC 為 24v 的直流電源。圖 27 所示為通用信號(hào)線上加箭頭的情況。 (三 )儀表圖形符號(hào) 1．常規(guī)儀表圖形符號(hào) 儀表圖形符號(hào)是直徑為 12M(或 10MM)的細(xì)實(shí)線圓圈。作為分散控制系統(tǒng)一個(gè)部件的計(jì)算機(jī)功能圖形符號(hào)，是對(duì)角線長(zhǎng)為 12mm(或 10mm)的細(xì)實(shí)線六邊形，如圖 214 所示。 （ 3）可用一臺(tái) PC 機(jī)為主站，多臺(tái)同型 PLC 為從站。 （ 6）大系統(tǒng)同 DCS/TDCS，如 TDC3000、 CENTUMCS、 WDPFI、 MOD300。 PLC 控制系統(tǒng)的組成 : 由 PLC 構(gòu) 成的控制系統(tǒng)也是由輸入、輸出和控制三部分組成， PLC 控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分和電器控制系統(tǒng)的輸入、輸出部分基本相同，但控制部分是采用 “ 可編程 ” 的 PLC，而不是實(shí)際的繼電器線路。 （ 2）從上到下的樹狀拓?fù)浯笙到y(tǒng)，其中通信（ Communication）是關(guān)鍵。 （ 6）一臺(tái)儀表一對(duì)線接到 I/O，由控制站掛到局域網(wǎng) LAN。 （ 10）制造商： Bailey（美）、 Westinghouse（美）、 HITACH（日）、 LEEDS amp。 （ 2）全數(shù)字化、智能、多功能取代模擬式單功能儀器、儀表、控制裝置。 （ 6）是互聯(lián)的、雙向的、開放的取代單向的、封閉的。 （ 10）改變傳統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、通信標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)入企業(yè)管理網(wǎng)。 整體式 PLC 的每一個(gè) I／ O 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜，且體積相對(duì)較小 ,一般用于系統(tǒng)工藝過(guò)程較為固定的小型控制系持校歡 PLC 的功能擴(kuò)展靈活方便 ,在 I／ O 點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I／ O 模塊的種類等方面選擇余地 大，且維修方便，一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 對(duì)于以開關(guān)量控制為主，帶少量模擬量控制的系統(tǒng)，可選用能帶 A／ D 和 D／ A 轉(zhuǎn)換單元，具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔 PLC。如果要跨范圍使用 PLC，或者某些 功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí)，則應(yīng)該慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度，可選用具有高速 I／ O 處理功能的 PLC，或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的 PLC 等。主要考慮到以下三方面問題： ① 機(jī)型統(tǒng)一，其模塊可互為備用，便于備品備件的采購(gòu)和管理。 PLC 典型的組成形式如圖 32 所示： 圖 32 PLC 組成簡(jiǎn)圖 在這個(gè)反應(yīng)流程中，需要控制的對(duì)象有：換熱器的換熱效。 ③機(jī)型統(tǒng)一，其外部設(shè)備通用，資源可共享，易于聯(lián)網(wǎng)通信，配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng)，應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。但是中、高檔 PLC 價(jià)格較貴，一般用于大規(guī)模過(guò)程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。 集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程 I／ O 硬件，系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程 I／ O 式適用于大型系統(tǒng)，系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣，遠(yuǎn)程 I／ O 可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近，連線短，但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程 I／ O 電源；多臺(tái) PLC 聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制，又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合，可以選用小型 PLC，但必須要附加通訊模塊。 通過(guò)上述比較，我們可以看出， PLC 控制系 統(tǒng)比其他類型的控制系統(tǒng)具有更多的優(yōu)點(diǎn)，因此，在本次的控制工程的設(shè)計(jì)中，我們所控制的量被控制在四至五個(gè)，結(jié)合實(shí)際情況以及經(jīng)濟(jì)性的考慮，我們選擇以 PLC 作為控制器來(lái)設(shè)計(jì)我們這次課程設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)。 （ 8）由現(xiàn)場(chǎng)電腦操縱，還可掛到上位機(jī) ，接同一總 線的上一級(jí)計(jì)算機(jī)。 （ 4）在總線上 PID 與儀器、儀表、控制裝置都是平等的。 Braun（德）、 Yokogawa（日）