【正文】 ，把 A、 B 混合液加熱到 ℃ 時，液體沸騰。 質量控制需要能直接測出測出產(chǎn)品成分的分析儀表。為了維持塔的物料平衡，還要控制塔頂和塔底產(chǎn)品采出量，使二者之和等于進料量，兩個采出量變化要緩慢，以保證精餾塔的平穩(wěn)運行；精餾塔內(nèi)的儲液量應保持在限定的范圍內(nèi)。精餾塔本身還有最高壓力限制，當塔內(nèi)壓力超過其耐壓極限時，容器的安全就沒有保障。在精餾操作中，質量指標、產(chǎn)品回收率和能量消耗均是 要控制的目標。進料板將精餾塔分為上下兩段，進料板以上部分稱精餾段，進料板以下部分稱提餾段?，F(xiàn)在精餾工藝是盡可能減少或取消中間儲槽，采取在上一道工序設置液位均勻控制系統(tǒng)控制出料流量，使精餾塔的進料流量 F 比較平穩(wěn)，避免 F 的劇烈變化。為了保持精餾塔的進料熱焓值恒定，必要時可通過熱焓控制來維持進料熱能恒定。 環(huán)境溫度一般變化較小。 通過以上幾點分析可以看出，進料流量和進料成分擾動是精餾塔運行中的主要干擾，一般是不可控的。 在二元組分精餾中，情況比較簡單，質量指標就是使塔頂產(chǎn)品中輕組分純度符合技術要求或塔底產(chǎn)品中重組分純度符合技術要求。以石油裂解氣分離中的脫乙烷塔為例，他的目的是把來自脫甲烷塔底部分產(chǎn)品作為進料加以分離，將乙烷和更輕的組分從底部分離出來，比乙烷重的組分從塔底分離出來，這時，顯然乙烷是輕關鍵組分，丙烯則是重關鍵組 分。 產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗 精餾塔的其他兩個重要控制目標是產(chǎn)品的產(chǎn)量和能量消耗。從定性的分 析可知，要使分離所得的產(chǎn)品純度越高，產(chǎn)品產(chǎn)量越大，則所消耗的能量越多 產(chǎn)品的產(chǎn)量通常用該產(chǎn)品的回收率來表示。這是對于某一精餾塔按分離 50%兩組合分混合液作出的曲線圖，縱坐標是回收率，橫坐標是產(chǎn)品純度（按純度的對數(shù)值刻度），圖中的曲線是表示每單位進料所消耗能量的等值線 （用塔內(nèi)上升蒸氣量 V與進料量 F 之比 V/F 來表示）。然而，當 V/F 增加到一定程度以后，再進一步增加 V/F 所得到的效果就不顯著了。可是單位產(chǎn)量的能耗最低并不等于單位產(chǎn)量的成本最低，因為決定成本的不僅是能耗，還有原料的成本。 精餾塔裝置的工藝流程 使分餾產(chǎn)品滿足質量要求是精餾塔控制系統(tǒng)的最終目的。下面對常見的幾種方案進行分析。為了抑制其他干擾對被控參數(shù)的影響，還沒有五個輔助控制系統(tǒng)：對塔頂餾出液 QD 和塔底采出量 QW，案物料平衡關系分別設有 回流量和塔底液位控制系統(tǒng)；為保持進料量 F 穩(wěn)定， F 進行定植控制，如不可控，可在上道工序采用均勻控制以維持 F 平衡變化；為維持塔內(nèi)壓力恒定，在塔頂設置壓力控制系統(tǒng)，控制變量一般為冷凝器的冷卻劑流量；塔頂回流量 QL 采用定植控制，而且回流量應足夠大，以便當精餾塔的負荷最大時，仍能保持塔頂產(chǎn)品的質量指標在規(guī)定的范圍內(nèi) [7]。 2） 當干擾首先進入提餾段時，例如在液相進料時，由進料產(chǎn)生的干擾首先要引起提餾段和塔底的參數(shù)變化，故用提餾段溫度控制比較及時，動態(tài)響應過程也比 較迅速。 圖 所示串級溫度控制系統(tǒng)是常見的精餾段溫度控制方案，其中回路是以 精餾段塔板溫度為被控 參數(shù)，以回流量 QL作為控制變量， QL 同時也是串級控制系統(tǒng)的副參數(shù)。在以塔頂采出物為主要產(chǎn)品，對塔頂產(chǎn)品成分的純度要求 高于對塔底產(chǎn)品成分的要求時，往往采用精餾段溫度控制 系統(tǒng)方案 [9]。 以精餾段溫度作為衡量質量指標的間接被控參數(shù)，當分離的產(chǎn)品純度較高時，塔底溫度變化很小。以靈敏板溫度作為被控參數(shù)有利于提高控制精度。 只有當壓力完全恒定時，溫度與成分之間才具有單值（嚴格來說，只是對二元組分）對應關系。 當選擇溫差信號時，如果塔頂（塔底）采出量為主要產(chǎn)品，可將一個檢測點放在塔頂或其稍下位置（塔底或其稍上位置），并將對應的 塔板稱為 參照板；另一個檢測點放在靈敏板附近，即濃度和溫度變化較大的位置，然后取上述兩點的溫度差 △ T 作為被控參數(shù)。在這種情況下，可以采用如圖 所示的雙溫差控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對高純度精餾產(chǎn) 品的質量控制。 雙溫差控制也稱溫差差值控制。隨著計算機控制在化學工業(yè)中的普及和控制理論的發(fā)展，人們已不滿足單純從生產(chǎn)過程的工藝改進和生產(chǎn)設備規(guī)模擴大 上獲取經(jīng)濟效益，而是對乙烯生產(chǎn)裝置實行優(yōu)化操作，發(fā)揮現(xiàn)有裝置的內(nèi)在潛力，以低能耗、低成本獲得較高的經(jīng)濟效益。以乙烷為主的產(chǎn)品經(jīng)塔釜排出，作為下一工段原料，要求乙烯含量小于 0． 5%。1 個用于回收不凝氣中乙烯的冷凝器和 2 個塔頂冷凝器 ,從乙烯精餾塔塔頂出來的氣體經(jīng)冷凝器冷凝后 ,液相作為回流 ,少量不凝氣返回裂解氣壓 22 縮機?；亓鞴抟何慌c回流量構成串級控制 。通常要求在保證塔頂乙烯產(chǎn)品控制在規(guī)定純度的前提下 ,提高乙烯產(chǎn)量、降低塔底乙烯損耗和能耗。又考慮到過程波動，往往要超規(guī)格運行而引至過量的冷劑消耗。但由于本乙烯精餾塔半徑大 ,塔釜高度小 ,如果象一般精餾塔那樣把液位控制在 70%~80%,當液位降低時 ,會出現(xiàn)液位失控的情況 ,所以本塔液位一般控制在滿液位。長期以來一直由現(xiàn)場操作人員憑經(jīng)驗判斷影響壓差的因素然后手動調(diào)節(jié) ,若操作人員疏忽或經(jīng)驗不足會出現(xiàn)塔系不穩(wěn)的情況。 然而，從塔板下流的液相 卻有相當大的滯后。這就是說，塔板上的組分平衡要等到影響組分的液相或汽相流量穩(wěn)定相當時間后才能建立。 精餾塔的故障情況，其主要故障有塔板效率低、塔底溫度低、回流溫度高和液泛等。精餾塔的維修時間要視檢測后的精餾塔狀況來確定，在這里規(guī)定精餾塔的最大運行狀態(tài)為精餾塔在發(fā)生故障前各參數(shù)能夠達到的最大值，當其中的一個或幾個參數(shù)超過該值時，即認為精餾塔已經(jīng)達到極限壽命，需要修理 。 27 （ 1） 分散過程控制裝置部分 它的主要功能是分散的過程控制，是系統(tǒng)與過程的接口。它把監(jiān)視和控制分離，把危險分散，使得系統(tǒng)的可靠性提高。 ④獨立性 相對于集散控制系統(tǒng)，分 散過程裝置具有較強的獨立性。它相當于現(xiàn)場控制級和過程控制裝置級，實現(xiàn)與過程的連接。集散控制系統(tǒng)的控制單元具有連續(xù)、離散、批量控制等高級功能，可以完成從簡單的單回路控制到復雜的多變量模型優(yōu)化控制及邏輯控制；可以實現(xiàn)監(jiān)控、顯示、打印、報警、歷史數(shù)據(jù)存儲等日常全部操作。 （ 3）完善的人 機聯(lián)系和集中監(jiān)控功能。 （ 5）安裝調(diào)試簡單。鑒于上述優(yōu)良的性能及布線、安裝、調(diào)試費用等的大幅度下降， DCS 系統(tǒng)規(guī)模越大，平均每個回路的投資越省。雙紋線近年來在桌面接入系統(tǒng)中得到了廣泛的應用，尤其是在星型網(wǎng)絡中。環(huán)形拓撲結構可以采用任何傳輸介質，取決于網(wǎng)絡技術要求。因此，近年來，無線 DCS 越來越受到人們的重視。 （ 1）限定通信網(wǎng)絡上每一個取得通信權的時間上限值，從而避免某些站長時間的 30 占用通信資源而破壞其他站的實時性。 （ 4）應該力求使通信協(xié) 議簡單。 另外，提高通信速率也可以提高實時性。 目前， IEEE802 已被國際標準化組織推薦為局域網(wǎng)國際標準，并定名為ISODP8802/X，但在實際的應用中，各 DCS 廠家仍然采用不同的 802 通訊標準和不同的操作系統(tǒng)，實際上并沒有真正的開放。 MAP 代表著工業(yè)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡通訊結構的發(fā)展方向。 JX300XP DＣＳ由 操作站、控制站、過程控制網(wǎng)絡等組成。 操作站是由工業(yè) PC 機、 CRT、鍵盤、鼠標、打印機等組成的人機系統(tǒng)，是 32 操作人員完成過程監(jiān)控管理任務的環(huán)境。在同一系統(tǒng)中，任何信號均可按冗余或不冗余連接，詳見卡件描述。如下圖 31 所示： 圖 31 JX— 300XP 系統(tǒng)結構圖 33 最上層為信息管理網(wǎng)，采用符合 TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)，連接了各個控制裝置的網(wǎng)橋以及企業(yè)內(nèi)各類管理計算機，用于工廠級的信息傳送和管理，是實現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道。 SC Ⅱ可以接多個 SC Ⅱ子網(wǎng)，形成一種組合結構。機籠固定在機柜的多層機架上，每只機柜最多配置 7 只機籠： 1 只電源箱機籠和 6 只卡件機籠（可配置控制站各類卡件）。 系統(tǒng)的每一塊卡件均帶有專用的微處理器，負責該卡件的控制、檢測、運算、 處理及故障診斷等，提高了每塊卡件的自洽性，使系統(tǒng)的可靠性和安全性成倍上升。系統(tǒng)通過軟、硬件措施，確保冗余 I/O 卡之間滿足輸入 / 輸出相容性原則。同時在布線和接地方面 邏輯電路、模擬電路的布線盡量分開，直流供電備有良好的退耦電路。 JX— 300XP DCS 系統(tǒng)的硬件設計包括：①通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)是選擇 DCS 系統(tǒng)的關鍵環(huán)節(jié)之一。主要有 DCS 系統(tǒng)與上位計算機的接口，與氣相工業(yè)色譜的接口及與可編程控制器的接口。主控制卡通常插在過程控制站最上部機籠內(nèi)，通過系統(tǒng)內(nèi)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡擴充各種更能，實現(xiàn)現(xiàn)場信號的輸入輸出，同時完成過程控制中的數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制以及包括優(yōu)化控制等各種控制算法。每類機籠 36 最多可以配置 20塊卡件，即除了最多配置互為冗余的主控制卡和數(shù)據(jù)轉發(fā)卡各一對外，還可以配置 16 塊各類 I/O 卡件。主控制卡的高度模塊化結構，用簡單的配置方法實現(xiàn)復雜的過程控制。JX— 300XP DCS 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構如下圖 32所示。各功能軟件之間通過對象鏈接與嵌入技術，動態(tài)的實現(xiàn)模塊間各種數(shù)據(jù)、信息通訊、控制管理。 （ 2）報表制作軟件 JX— 300XP 系統(tǒng)中的自動報表系統(tǒng)分為組態(tài)和實時運行兩部分。該軟件還支持在畫面的基礎上的各類動態(tài)參數(shù)的直接數(shù)據(jù)組態(tài)，這些動態(tài)參數(shù)在實時監(jiān)控軟件的流程圖畫面中可以進行實時觀察和操作。當傳感器的輸出單元組合儀表中規(guī)定的標準信號時，通常稱為變送器。 BPKZK智能型壓力變送器 儀表性能： ①測量、顯示、控制一體化，安裝使用方便。各測量儀表不論采用哪一種原理，它們都是將被測參數(shù)經(jīng)一次或多次信號能量轉換最后獲得一種測量的信號能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來。用來檢測這些參數(shù)的技術工具稱為檢測儀表。 （ 3）流程圖制作軟件 流程圖制作軟件 SCDraw 是基于 Windows NT 操作系統(tǒng)設計開發(fā)的全中文界面的繪圖工具軟件，具有良好的用戶界面。系統(tǒng)組態(tài)軟件包在系統(tǒng)的工程師 站上運行，在未設工程師站的系統(tǒng)中亦可在操作站上運行。用于過程實時監(jiān)視、操作、記錄、打 印、事故報警等功能的人機接口軟件成為實時監(jiān)控軟件 AdvanTrol。 JX— 300XP DCS 的工程師站的硬件配置與操作站的硬件配置基本一致，無特殊要求，而他們的區(qū)別在于系統(tǒng)軟件的配置不同，工程師站除了安裝有操作、監(jiān)視等基本功能的軟件外，還裝有相應的系統(tǒng)組態(tài)、維護等工程師站應用的工具軟件。在一個控制站內(nèi)，主控制卡通過SBUS 網(wǎng)絡可以掛接 8個 I/O 或遠程 I/O 單元（即 8個機籠）。機籠固定在機柜的多層機架上，每只機柜最多配置 7 只機籠： 1 只電源箱機籠和 6 只卡件機籠（可配置控制站類卡件）。通過軟件設置和硬件的不同配置可構成不同功能的控制結構，如過程控制站、邏輯控制站、數(shù)據(jù)采集站。②人 — 機接口：人 — 機接口是 DCS 系統(tǒng)的操作站部分。 — 300XP DCS 系統(tǒng) 設計 DCS系統(tǒng)是硬件、系統(tǒng)軟件和應用軟件三部分的有機結合體。通道之間的隔離消除了信號之間的串模干擾影響，提高了信號處理的可靠性。 機籠內(nèi)部采用板級熱冗余技術，卡件可根據(jù)需要實現(xiàn) 1∶ 1 熱備份：當任一設置為冗余方式的工作卡件發(fā)生故障時，備用卡件即迅速自動切換，整個系統(tǒng)仍按原進程工作，不影響整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)。每類機籠最多可以配置 20 塊卡件，即除了最多配置互為冗余的主控制卡和數(shù)據(jù)轉發(fā)卡各一對外，還可以 配置 16 塊各類 I/O 卡件。目前已實現(xiàn)的 1 個控制區(qū)域包括 15個控制站、 32 個操作站或工程師站，總容量 15360 點。底層網(wǎng)絡為控制站內(nèi)部網(wǎng)絡 SBUS，采用主控制卡指揮式令牌網(wǎng)，存儲轉發(fā)通信協(xié)議，是控制站各卡件之間進行信息交換的通道。 過程控制網(wǎng)絡實現(xiàn)工程師站、操作站、控制站的連接，完成信息、控制命令等傳輸，雙重化冗余設計，使得信息傳輸安全、高速。 控制站 直接與現(xiàn)場打交道的 I/O 處理單元，完成整個工業(yè)過程的實時監(jiān)控功能。通過系統(tǒng)組態(tài)平臺生成適合于生產(chǎn)工藝要求的應用系統(tǒng)，具體功能包括：系統(tǒng)生成、數(shù)據(jù)庫結構定義、操 作組態(tài)、流程圖畫面組態(tài)、報表程序編制等。 JX300XP 系統(tǒng)簡介 — 300XP 系統(tǒng)概述 浙大中控推出的全數(shù)字化的新一代集散控制系統(tǒng) JX— 300XP，大限度的滿足應用需求的原則，應用了最新的信號處理技術、高速網(wǎng)絡通信技術、可靠地軟件平臺和軟件設計 技術以及現(xiàn)場總線技術，采用了高性能的微處理器和成熟的先進控制算法，全面提高了 JX— 300X 的功能和性能，使其兼具了高速可靠的數(shù)據(jù)輸入、輸出、運算、過程控制功能和 PLC 連鎖邏輯控制功能，能適應更廣泛更復雜的應用要求，成為一個全數(shù)字化。 MAP 協(xié)議基于 IEEE802 標準，其邏輯鏈路子層 LLC與 標準中的非應答無連接服務基本符合。 DCS 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡基本上是基于 IEEES02 局域網(wǎng) 通信協(xié)議標準的。因此，工業(yè) LAN 采用的通信協(xié)議一般應該分層少且使用簡化與壓縮型通信協(xié)議。這一固定周期越短，則網(wǎng)絡的整體實時性越高。一般是 通過犧牲信道利用率來保證通信的實時性。 有線方式在應用范圍、組網(wǎng)靈活性等方面都存在著一定的不足。應該說，光纖是工業(yè)控制通信網(wǎng)絡的一個重要的發(fā)展趨勢。同軸電纜帶寬較高，傳輸距離可達幾公里。系統(tǒng)采用專業(yè)軟件調(diào)試，