【正文】 塔板上升蒸氣組成，即 Dxy ?1 而離開第一塊塔板的液相組成與從該板上的蒸氣組成滿足相平衡關(guān)系，因此可由汽 液平衡方程求得，即 ?? 111 1 yaa yx ??? 第二塊理論塔板上升的蒸氣組成與第一塊塔板下降的液體組成滿足精餾段操作線方程，即 DxRxR Ry 111 12 ???? 同理，與滿足相平衡方程，可求出，而與滿足精餾段操作線方程，可計(jì)算出，以此類推，重復(fù)計(jì)算，直到計(jì)算到（即精餾段與提溜段操作線的交點(diǎn)）后，再改用相平衡方程和提溜段操作線方程計(jì)算提溜段每段塔板組成，至為止。如下圖 ：集散控制系統(tǒng)的基本組成部分包括分散的過程過程控制裝置、集中操作管理系統(tǒng)和通信系統(tǒng)三個(gè)部分。 操作站是由工業(yè) PC機(jī)、 CRT、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)等組成的人機(jī)系統(tǒng)，是操作人員完成過程監(jiān)控管理任務(wù)的環(huán)境。相反，采用無線射頻的方式則可以超越地域上的限制，大大提高系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)上的靈活性。同軸電纜目前主要應(yīng)用在環(huán)形和總線型網(wǎng)絡(luò)中，其成本中等。 DCS 系統(tǒng)以其靈活，模塊化結(jié)構(gòu)，安全，可靠，危險(xiǎn)分散，功能齊全以及對(duì)大規(guī)模系統(tǒng)經(jīng) 濟(jì)性好等特點(diǎn)成為當(dāng)代自動(dòng)化控制的主流系統(tǒng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 3 頁(yè) 共 45 頁(yè) 篩板塔是最早出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)型式之一，在 1832 年以用于生產(chǎn)。我們可以吧 Honeywell 等公司在 20 世紀(jì) 70 年代推出的先期系統(tǒng)作為第一代 20 世紀(jì) 80 年代中期推出的系統(tǒng)，如 Honeywell 推出的 TDC3000，西屋公司的 WDPF 系統(tǒng)，橫河公司的 CENTUMXL 等稱為第二代 DCS。 塔設(shè)備是最常用的精餾裝置，無論是填料塔還是板式塔都在化工生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。 精餾過程是一個(gè)復(fù)雜的傳質(zhì)傳熱過程。 第 I 頁(yè) 共 I 頁(yè) 目 錄 1 引言 .............................................................. 1 課題背景及依據(jù) .................................................. 1 板式精餾塔的控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)狀 ................................ 2 板式精 餾塔的簡(jiǎn)述 ................................................ 2 DCS 系統(tǒng)的簡(jiǎn)述 .................................................. 3 本課題主要研究的內(nèi)容 ............................................ 5 2 系統(tǒng)理論的分析及控制方案的確定 .................................... 6 板式精餾塔控制系統(tǒng)研究的對(duì)象及要求 .............................. 6 板式精餾塔控制方案的比較與確定 ................................. 14 板式精餾塔控制系統(tǒng)的組成及其工作原理 ........................... 16 3 板式精餾塔控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) ..................................... 19 精餾塔的監(jiān)控測(cè)試點(diǎn)的確定 ....................................... 19 精餾塔控制系統(tǒng)的 DCS 硬件設(shè)計(jì) ................................... 20 系統(tǒng)硬件的安裝 ................................................. 23 4 精餾塔控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ......................................... 25 控制系統(tǒng)在 DCS 中的實(shí)現(xiàn) ......................................... 26 精餾塔的組態(tài)設(shè)計(jì) ............................................... 27 5系統(tǒng)組態(tài)與實(shí)時(shí)監(jiān)控的連接與調(diào)試 ................................... 38 系統(tǒng)組態(tài)與實(shí)時(shí)監(jiān)控的連接 ....................................... 38 系統(tǒng)調(diào)試 ....................................................... 38 其它控制量的控制趨勢(shì)圖 ......................................... 41 結(jié) 論 ............................................................. 43 致 謝 ............................................................. 44 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 45 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 1 頁(yè) 共 45 頁(yè) 1 引言 精餾是煉油、化工、輕工、等生產(chǎn)部門中應(yīng)用極為廣泛的傳質(zhì)分離過程，其目的是將混合液中各組成分離開，成為具有一定純度的產(chǎn)品或半產(chǎn)品。表現(xiàn)為：過程變量多，被控變量多，可操 縱的變量也多；過程動(dòng)態(tài)和機(jī)理復(fù)雜，例如，非線性、時(shí)變、關(guān)聯(lián)；控制方案多樣，例如，同一被控變量可以采用不同的控制方案，控制方案的適應(yīng)面廣等。但是在本設(shè)計(jì)中對(duì)填料塔和板式塔經(jīng)行比較后，確認(rèn)板式塔 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 2 頁(yè) 共 45 頁(yè) 在本設(shè)計(jì)的應(yīng)用中比填料塔好。自從 FOXBORO 公司推出 I/A Series 以后，各公司積極地研發(fā)并推進(jìn)開放技術(shù)，開始擴(kuò)展 DCS 的信息管理功能，我們可以把20 世紀(jì) 90 年代初期與中期推出的各 DCS 稱為第三代 DCS。當(dāng)時(shí)，對(duì)篩板的操作性能認(rèn)識(shí)不足，由于篩板塔設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致操作性能很差，而同一時(shí)期開發(fā)的泡罩塔則能穩(wěn)定地操作。 集散控制系統(tǒng)的基本組成都包括分散的過程控制裝置、集中操作管理系統(tǒng)和通信系統(tǒng)三部分。雙紋線近年來在桌面接入系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是在星型網(wǎng)絡(luò)中。因此，近年來，無線 DCS 越來越受到人們的重視 [11]。高性能工控機(jī)、卓越的流程圖機(jī)能、多 窗口畫面顯示功能可以方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的集中顯示、 集中操作和集中管理。如圖 所示。在計(jì)算過程中沒使用一次相平衡方程表示需要一塊理論板對(duì)于間接蒸汽加熱的再沸器，認(rèn)為離開它的氣液兩相達(dá)到平衡，故再沸器相當(dāng)于一塊理論板。 由相平衡方程求得第一塊板下降液體組成為： 111 ?????? yyx 利用精餾段操作線計(jì)算第二塊板上升蒸汽組成為 : 12 ?????? xy 交替使用精餾 段操作線方程提溜段操作線方程、和相平衡方程直到Fn xx ? ，然后改用提溜段操作線方程，直到 Wn xx ? 為止，計(jì)算結(jié)果見表 。 表 精餾塔控制的所需儀表 序號(hào) 檢測(cè)點(diǎn) 名稱及型號(hào) 1 原料進(jìn)塔溫度 TT21 鉑熱電阻 Pt100 2 塔頂回流溫度 TT22 鉑熱電阻 Pt100 3 各塔段溫度 TT31TT37 鉑熱電阻 Pt100 4 塔頂蒸汽溫度 T40 鉑熱電阻 Pt100 5 塔底液位傳感器 LT51 壓力變送器 6 回流罐液位傳感器 LT52 壓力變送器 7 進(jìn)料流量顯示 FI11 計(jì)量泵 8 塔底殘液出料流量顯示 FI12 計(jì)量泵 9 塔頂回流計(jì)量泵流量顯示 FI13 計(jì)量泵 10 塔頂產(chǎn)品計(jì)量泵流量顯示 FI14 計(jì)量泵 11 冷卻水渦輪流量計(jì) FT15 渦輪流量計(jì) 板式精餾塔控制要求 精餾塔的控制目標(biāo)是保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，使回收率最高、能耗最低，或使總收益最大，或總成本最小。 b)產(chǎn)品產(chǎn)量 在滿足產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的前 提下，產(chǎn)品的產(chǎn)量也是重要的控制指標(biāo)。式是二元精餾時(shí)輕組分物料平衡式。最好是操作在接近液泛泛點(diǎn)附近。 g)操作壓力限。因此，冷凝器也有臨界溫度限的約束等 [13]。測(cè)量元件及邊上變送器的輸入信號(hào) z 進(jìn)入比較機(jī)構(gòu)，與工藝上希望保持的被控變量數(shù)值，即給定值 x進(jìn)行比較，得出偏差信號(hào) e，為了能更清楚的說明其比較作用，在圖中把它單獨(dú)畫出來。 (2) 冷卻水量的自動(dòng)控制。通過調(diào)節(jié)塔頂回流計(jì)量泵 P104 的轉(zhuǎn)速以控制器 控制閥 對(duì)象 操縱變量 測(cè)量元件變送器 x y p q z 主控制器 副控制器 執(zhí)行器 副對(duì)象 主對(duì)象 副測(cè)量變送 主控制器變量 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 16 頁(yè) 共 45 頁(yè) 控制塔頂回流量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)回流罐 C102 液位 LT52 的均勻控制。 (9) 精餾塔的控制目標(biāo)，除保證操作平穩(wěn)以外，通常還需要控制塔頂與 /或塔底產(chǎn)品的純度或質(zhì)量。在板式精餾中主要檢測(cè)的是流量、壓力、液位、溫度等。當(dāng)流至塔底時(shí)，被再沸器加熱部分氣化，其氣相返回塔內(nèi)作為氣相回流，而其液相則作為塔底產(chǎn)品采出。 c)精料溫度（或熱焓）一般是不可控的。近年來，直接用大氣冷卻的冷凝器使用已較多一遇氣候突變，特別是暴風(fēng)雨，對(duì)回流液溫度有很大影響，為此可采用內(nèi)回流控制。又如冷卻水出口溫度的高低，一方面影響到冷卻水用量，另一方面也影響到所需傳熱面積的大小，即對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)都有影響。在板式精餾塔過程控制系統(tǒng)中硬件的設(shè)計(jì)其核心是控制站的設(shè)計(jì)。主控制卡的高度模塊化結(jié)構(gòu)，用簡(jiǎn)單的配置方法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的過程控制。 b)操作站安裝 操作站可安裝于平臺(tái)式操作臺(tái)或立式操作臺(tái)中。 (5)在將卡件插入機(jī)籠時(shí)注意將卡件的印刷電路板插入相應(yīng)的導(dǎo)軌中，不要歪斜。電氣干擾嚴(yán)重場(chǎng)所，雙絞線必須使用金屬保護(hù)套管并可靠接地。 此外，趨勢(shì)顯示、歷史數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)報(bào)表打印及畫面拷貝等組態(tài)常作為畫面組態(tài)或控制組態(tài)的一部分來完成，也可以分開進(jìn)行。電流卡件型號(hào)是 XP313(I)的 6 路電流信號(hào)輸入卡，輸出卡件型號(hào)是 XP322 的 4路模擬信號(hào)輸出卡，如圖 所示。 圖 圖形編輯 (2)梯形圖中開關(guān)和各模塊的介紹 符號(hào)： 該模塊是對(duì)在自定義回路中聲明的單回路進(jìn)行定義，確定它的輸入輸出，組成一個(gè)控制回路。 符號(hào)： 公式： OUT=IN1*IN2 該模塊的功能是將輸入值相乘，并將結(jié)果賦給輸出值。否則的話，右鏈路的狀態(tài)為 OFF。它主要包括操作小組設(shè)置、標(biāo)準(zhǔn)畫面組態(tài)（總貌畫面、趨勢(shì)曲線、控制分組、數(shù)據(jù)一覽）、流程圖、報(bào)表、自定義鍵、語音報(bào)警等六部分。主要有編譯、下載、組態(tài)調(diào)試三個(gè)步驟。熟悉各種監(jiān)控畫面，掌握正確的操作方法，有利于及時(shí)解決生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行 [11]。打開加熱開關(guān)，點(diǎn)擊監(jiān)控畫面上的塔釜溫度控制設(shè)置為手動(dòng)控制，設(shè)置加熱管以滿功率運(yùn)行。 精餾塔是一個(gè)復(fù)雜多變的對(duì)象，主要的工藝干擾因素有：塔壓的波動(dòng)影響、進(jìn)料量波動(dòng)的影響、進(jìn)料組分的影響、進(jìn)料溫度的影響、塔的蒸汽速度和加熱量的波動(dòng)、回流量及冷劑量的波動(dòng)等。我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，感謝她的指導(dǎo) 使我對(duì)精餾塔的過程控制的設(shè)計(jì)更加完善，同時(shí)也能夠順利的完成我的畢業(yè)論文，謝謝！ 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 第 45 頁(yè) 共 45 頁(yè) 參 考 文 獻(xiàn) [1] 楊祖榮，劉麗英，劉偉 . 化工原理 [M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2021 [2] 武漢大學(xué) . 化學(xué)工程基礎(chǔ) [M].北京： 高等教育出版社， 2021 [3] 伍欽，梁坤 .板式精餾塔設(shè)計(jì) [M]. 北京：化工出版社， 2021 [4] 袁秀英 .計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 組態(tài)控制技術(shù) [M].北京：電子工業(yè)出版社， 2021 [5] 劉金琨 .先進(jìn) PID控制 MATLAB 仿真 [M].北京：電子 工業(yè)出版社， 2021 [6] 張亮明，夏桂娟 .工業(yè)鍋爐熱工檢測(cè)與過程控制 [M].天津：天津大學(xué)出版社， 1992 [7] 王俊杰 .檢測(cè)技術(shù)與儀表 [M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社， 2021 [8] 陳曾漢 .工業(yè) PC及測(cè)控系統(tǒng) [M].北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [9] AdvanTrolPro 幫助文件及技術(shù)文檔 . 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