【正文】 的計(jì)算功能、豐富方便的圖形功能、模塊化的計(jì)算方法，以及動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真工具Simulink，脫穎而出成為控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真領(lǐng)域中的佼佼者，同時(shí)也成為了當(dāng)今最流行的科學(xué)工程語(yǔ)言[5,6]。例如，溫度或帶壓力補(bǔ)償?shù)臏囟鹊茸鳛殚g接質(zhì)量指標(biāo)，操縱變量可以采用進(jìn)料量，冷卻劑量或加熱劑量，也可以采用進(jìn)料溫度等進(jìn)行外圍控制[1]。2）流量的比值控制 多個(gè)反應(yīng)物料之間的配比恒定是保證反應(yīng)向正方向進(jìn)行所必需的，因此，不僅要靜態(tài)保持相應(yīng)的比值關(guān)系，還需要在動(dòng)態(tài)時(shí)保證相應(yīng)的比值關(guān)系，有時(shí)，需要根據(jù)反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率或溫度等指標(biāo)及時(shí)調(diào)整相應(yīng)的比值。影響化學(xué)反應(yīng)的擾動(dòng)主要來(lái)自外部，因此控制外圍是反應(yīng)器控制的基本控制策略。當(dāng)催化反應(yīng)開始后，可盡量以回收的反應(yīng)熱來(lái)預(yù)熱廢氣。因?yàn)榇呋瘎┒加幸粋€(gè)催化活性溫度，對(duì)催化燃燒來(lái)說(shuō)催化劑是起燃溫度，必須使廢氣和床層的溫度達(dá)到起燃溫度才能進(jìn)行催化燃燒，因此，必須設(shè)置預(yù)熱裝置。3)催化燃燒的工藝組成：不同的排放場(chǎng)合和不同的廢氣，有不同的工藝流程。2)催化作用機(jī)理：在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，催化劑的加入并不能改變?cè)械幕瘜W(xué)平衡，所改變的僅是化學(xué)反應(yīng)的速度，而在反應(yīng)前后，催化劑本身的性質(zhì)并不發(fā)生變化。雖然仿真代替不了實(shí)際中的生產(chǎn)情況，但可以模擬、驗(yàn)證該方案的可行性。直接燃燒是通過(guò)800～900 ℃高溫直接氧化尾氣中的有害物質(zhì)為CO2和水，脫除效率可超過(guò)99%，但直接燃燒成本價(jià)高；催化燃燒是借助于催化劑的作用，使有害物質(zhì)的分解溫度降低到280～450 ℃，催化燃燒法具起燃溫度較低、氧化溫度低、能耗低、效率高，NOx生成量極少，無(wú)二次污染物等優(yōu)點(diǎn)。由石油化工、輕工、印刷行業(yè)以及機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile organic pounds，簡(jiǎn)稱VOCs）廢氣，已成為大氣中的重要污染源之一。并根據(jù)系統(tǒng)的特性與要求選擇，確定自動(dòng)閥門的流量特性與氣動(dòng)特性。 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 課題名稱低濃度有機(jī)廢氣催化燃燒工藝過(guò)程自動(dòng)控制設(shè)計(jì)院（系） 專 業(yè)姓 名 學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師2014 年 5 月 25日I低濃度有機(jī)廢氣催化燃燒工藝過(guò)程自動(dòng)控制設(shè)計(jì)摘要PTA氧化反應(yīng)尾氣是PTA裝置排出的數(shù)量最大的有害氣體，其中VOCs的含量為中、低濃度，若采用回收技術(shù)法，存在處理效率低、裝置體積大、成本高等缺點(diǎn)。2. 根據(jù)自控設(shè)計(jì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)分別對(duì)控制所需壓力、溫度、流量等儀表進(jìn)行選型，給出具體的型號(hào)。關(guān)鍵詞：催化燃燒 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 儀表選型 WinCC集成監(jiān)控 MATLABThe catalytic bustion process automatic control design for low concentrations of organic waste gasAbstractPTA oxidation reaction is the maximum number of harmful exhaust gases discharged by PTA plant, where the content of VOCs is in a low concentration. If using recycling technology, there are some disadvantages including low efficiency, high unit volume, high cost and so on. Catalytic bustion technology is currently the most mature degradation technology, the deposition temperature of harmful substances reduced to 280 ~ 450 ℃ by means of a catalyst role, with lower burning temperature, oxidation temperature, low energy consumption, high efficiency, NOx generation minimal amount, no secondary pollutants and a lot of advantages. In this paper, we use low concentration of organic waste process as research object, designing automatically controlled process, studies are as follows:1. This paper is based on the catalytic bustion of low concentrations of organic waste process, carefully analyzed the mechanism characteristics of the catalytic bustion reactor, heat exchanger, and by the characteristics of the system , disturbance and control goals analysis, we determined the controlled variables and manipulate variables of each loop, and respectively use PID control strategy, ratio control, the feedforward control and cascade control strategy to design the control process scheme.2. According to the control design industry standard, we select each measurement instrument, analog instrument, control instrument and the characteristics of the valve in the system, give the specific models. We select each automatic valve’s flow characteristics and aerodynamic characteristics according to the characteristics of the system and the goals.3. The upper catalytic bustion process integrated monitoring platform is designed using Siemens Simatic WinCC industrial control configuration software design, using a puter to archive process variables and achieve historical data archiving and display. Then OPC technology is used to achieve data exchange munication between MATLAB and the WinCC.Keywords: Catalytic bustion, control system design, WinCC integrated monitoring, MATLAB目錄摘要 IAbstract II目錄 IV第一章 緒論 1 1 2 3 4 4 5第二章 低濃度有機(jī)廢氣催化燃燒的工藝簡(jiǎn)介與特性分析 7 低濃度有機(jī)廢氣催化燃燒工藝流程 7 低濃度有機(jī)廢氣催化燃燒工藝裝置特性 8 8 8 8 9 9 9 10第三章 催化燃燒工藝控制方案設(shè)計(jì) 11 控制目標(biāo)分析 11 被控變量與操作變量的選擇 11 閥門特性選取 12 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 E101流量控制 14 管道回路流量控制 15 D101催化燃燒反應(yīng)器控制 15 電加熱器溫度控制 16第四章 控制方案儀表硬件選型 18 18 19 19 20第五章 催化燃燒過(guò)程集成監(jiān)控平臺(tái)的建立 21 WinCC監(jiān)控平臺(tái)簡(jiǎn)介 21 22 22 22 23 23 26 26 31第六章 有機(jī)廢氣催化燃燒集成監(jiān)控平臺(tái)的數(shù)據(jù)通信技術(shù) 32 32 OPC技術(shù) 32 OPC (Ole for Process Control)產(chǎn)生的背景 32 OPC 技術(shù)特點(diǎn) 32 34 MATLAB系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明 34 小結(jié) 38第七章 總結(jié)與展望 39參考文獻(xiàn) 40致謝 4147第一章 緒論第一章 緒論進(jìn)入90年代以來(lái)，化工工業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展階段，企業(yè)在加大新技術(shù)應(yīng)用和新產(chǎn)品開發(fā)力度的同時(shí)，也始終注重經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，同時(shí)國(guó)家也越來(lái)越注重工業(yè)廢氣的排放標(biāo)準(zhǔn)。降解技術(shù)中目前較為成熟的是直接燃燒和催化燃燒技術(shù)。與此同時(shí)，以信息技術(shù)、相似原理、系統(tǒng)技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的專業(yè)技術(shù)為基礎(chǔ)，以各種物理效應(yīng)設(shè)備和計(jì)算機(jī)為工具，借助系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)研究，展開工業(yè)精餾過(guò)程流程模擬與集成監(jiān)控方法的應(yīng)用研究具有很高的工程實(shí)用價(jià)值。1)催化劑定義：催化劑是一種能提高化學(xué)反應(yīng)速率，控制反應(yīng)方向，在反應(yīng)前后本身的化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變的物質(zhì)。當(dāng)加入催化劑K后，反應(yīng)從一條很容易進(jìn)行的途徑實(shí)現(xiàn)：A+B+2K→[AK]+[BK]→[CK]+K→C+2K，中間不再需要[AB]向C的過(guò)渡，從而加快了反應(yīng)速度，而催化劑并未改變性質(zhì)。: 預(yù)熱裝置包括廢氣預(yù)熱裝置和催化劑燃燒器預(yù)熱裝置。預(yù)熱器的熱源可采用煙道氣或電加熱，目前采用電加熱較多。為保護(hù)催化劑，加熱裝置應(yīng)與催化燃燒裝置保持一定距離，這樣還能使廢氣溫度分布均勻。反應(yīng)轉(zhuǎn)化率較低，反應(yīng)熱較小的絕熱反應(yīng)器或反應(yīng)溫度較高，反應(yīng)放熱較大的反應(yīng)器，采用這種控制策略有利于控制反應(yīng)的平穩(wěn)進(jìn)行。4）化學(xué)反應(yīng)器的質(zhì)量指標(biāo)是最主要的控制目標(biāo) 對(duì)反應(yīng)器的控制，主要被控變量是反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率或反應(yīng)生成物的濃度等直接質(zhì)量指標(biāo)，當(dāng)直接質(zhì)量指標(biāo)較難獲得時(shí)，可采用間接質(zhì)量指標(biāo)。在自動(dòng)控制領(lǐng)域里的科學(xué)研究和工程應(yīng)用中有大量繁瑣的計(jì)算與仿真曲線繪制任務(wù)，給控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)帶來(lái)了巨大的工作量，為了解決海量計(jì)算的問(wèn)題，各種控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真的軟件層出不窮，技術(shù)人員憑借這些產(chǎn)品強(qiáng)大的計(jì)算和繪 圖功能，使系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)的效率得以大大提高。它還包括了ToolBox（工具箱）的各類問(wèn)題的求解工具，可用來(lái)求解特定學(xué)科的問(wèn)題。根據(jù)現(xiàn)有資料，Matlab和監(jiān)控組態(tài)軟件之間的數(shù)據(jù)交換方法有很多種，其中以動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE為主，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換是Windows系統(tǒng)中支持進(jìn)程間的通信機(jī)制，它是以共享內(nèi)存來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的。OPC是O