【正文】 ........................................ 11 精餾溫控系統(tǒng)原理 .............................................................. 11 溫控系統(tǒng)的工藝流程 .......................................................... 14 第 3 章 精餾系統(tǒng)的硬件設(shè)計 ......................................................... 16 硬件配置 .............................................................................. 16 PLC 的選擇 ................................................................ 16 熱電偶 ....................................................................... 20 EM 231 模擬量輸入模塊 ........................................... 20 I/O 分配表和硬件連接圖 .................................................... 21 第 4 章 溫控系統(tǒng)軟件設(shè)計 ............................................................. 23 編程軟件的功能 及選用 ...................................................... 23 PID 控制算法描述 ............................................................... 26 程序流程圖及程序 .............................................................. 29 程序流程圖 ................................................................ 29 程序 ............................................................................ 31 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） VI 第 5 章 上位機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計 ......................................................... 35 上位機監(jiān)控軟件設(shè)計 ......................................................... 35 結(jié) 論 .............................................................................................. 38 謝 辭 ................................................................................................ 39 參考文獻 .......................................................................................... 40 附 錄 .............................................................................................. 42 外文資料翻譯 .................................................................................. 45 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 前 言 自從中國加入 WTO后，中國市場包括石化市場日趨受到國外的 嚴重沖擊已是當今不爭的事實，然而石化工業(yè)如何適應(yīng)未來這種新的生產(chǎn)局面、參與市場競爭已經(jīng)成為極為嚴重的問題，降低加工成本、提高經(jīng)濟效益、提高產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)高附加值的精細化工產(chǎn)品已成為當今中國石化工業(yè)面臨的緊要工作 。 國外精餾系統(tǒng)發(fā)展的相當先進。它可使氣（或汽）液或液液兩相之間進行緊密接觸，達到相際傳質(zhì)及傳熱的目的。 泡罩塔是 1813年 Cellier提出的，它在化工生產(chǎn)中一直占有重要的地位。近年來，隨著對篩板塔研究工作的不斷深入和設(shè)計方法的日趨完善，篩板塔已成為生產(chǎn)上最為廣泛采用的塔型之一。近年來，由于出現(xiàn)了世界性的能源危機，暴露出設(shè)備大型化帶來的不容忽視的問題：大型設(shè)備必須保證在全負荷下長期連續(xù)運轉(zhuǎn)，否則經(jīng)濟損失將是非常巨大的。隨著這些裝置引進的新型塔設(shè)備，不僅在操作、使用這些設(shè)備方面提供了大量的第一手資料，還帶動了塔設(shè)備的科研、設(shè)計工作，加速了這方面的技術(shù)開發(fā)。 近 20年來，有關(guān)精餾過程的自動化控制技術(shù)的研究熱點大致包括：開發(fā)和應(yīng)用線性多變量控制技術(shù)、自適應(yīng)控制、預(yù)測控制、推理控制和魯棒控制算法，進行精餾塔自動控制系統(tǒng)設(shè)計；將非線性控制技術(shù)應(yīng)用于精餾塔的控制；將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等智能控制方法應(yīng)用于精餾塔；考慮精餾過程的節(jié)能設(shè)計，應(yīng)用先進控制與優(yōu)化策略實現(xiàn)精餾塔的節(jié)能優(yōu)化運行。由于目前被測物料種類繁多，還不能相應(yīng)地生產(chǎn)處多鐘測量滯后小而又精確的分析儀表。當上升蒸汽速度過低時，不能托起上層的液相，會造成漏液現(xiàn)象，精餾操作不能正常進行，塔板效率下降。例如：可設(shè)置進料的溫度控制 、洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 加熱劑和冷卻劑的壓力控制、進料量的均勻控制系統(tǒng)等。（ 3）當塔兩端產(chǎn)品均需按質(zhì)量控制時，一般對含純產(chǎn)品較少、雜質(zhì)較多的一端采用物料平衡方式控制其質(zhì)量，對含純產(chǎn)品較多、雜質(zhì)較少的一端采用能量平衡方式控制其質(zhì)量。也可將塔釜采洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 出量作為操縱變量?？梢栽谒敚ɑ蛩└浇囊粔K塔板上檢測出該板溫度，再在靈敏板上也檢測出溫度，由于壓力波動對每塊塔板的溫度影響是基本相同的，只要將上述檢測到的兩個溫度相減，壓力的影響就消除了 [3]。靈敏板是當外界條件或負荷改變時精餾塔內(nèi)溫度變化最靈敏的一塊塔板。國外新型板式塔的發(fā)展是將 MD塔板懸掛 降液管技術(shù)移植到常規(guī)板式塔上，增加了塔板的鼓泡面積，提高了塔設(shè)備的處理能力。要求當物料進入精餾塔時，塔釜 的溫度可控并且溫度恒定，保證生產(chǎn)的連續(xù)性。由于它具有體積小、功能強、程序設(shè)計簡單、維護方便等優(yōu)點，特別是它適應(yīng)惡劣工業(yè)環(huán)境的能力和它的高可靠性，使它的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)被稱為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱（即 PLC、機器人和 CAD/CAM）之一?；旌衔锟煞譃榉蔷辔锵岛途辔锵?。 精餾分離是根據(jù)溶液中各組分揮發(fā)度（或沸點）的差異，使各組分得以分離。 4．由第 n+1 板上升的蒸汽量為 Vn+1，組成為 yn+1，溫度為 tn+1。 Cpm——進料液體在平均溫度（ tF + tBP） /2 下的比熱， J/（ mol ℃ ）。引入理論板的概念，可使問題簡化 。按照下式可以得到總板效率 ET，其中NP 為實際塔板數(shù)。 W i n c c 上 位 機S 7 2 0 0 P L CM P I 通 訊P R O F I B U S 總 線溫度 圖 23 系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu) 圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 第 3 章 精餾系統(tǒng)的硬件設(shè)計 硬件配置 溫度控制系統(tǒng)的主要硬件組成：帶有 WINCC 和有 STEP7Micro 軟件的計算機、 PLC、 PROFIBUS 數(shù)據(jù)線、塔內(nèi)加熱絲。 （ 3）可以電擦出可編程只讀存儲器 EEPROM。一個掃描周期主要可分為 3個階段 [7]。由于輸入刷新階段是緊接輸出刷新階段后馬上進行 的，所以亦將這兩個階段統(tǒng)稱為 I/O刷新階段?？梢哉f， S7200 可以完美地滿足各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。 熱電偶 熱電偶是一種感溫元件，直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱 動勢信號。 EM231 熱電偶模塊提供一個方便的，隔離的接口，用于七種熱電偶類型： J、 K、 E、 N、 S、 T 和 R 型，它也允許連接微小的模擬量信號 (177。 K 型傳感器負責(zé)檢測塔內(nèi)的溫度，把溫度信號轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電壓信號，經(jīng)過 PLC 模數(shù)轉(zhuǎn)換后進行 PID 調(diào)節(jié)。 本設(shè)計的 PLC 軟件編程設(shè)計采 用西門子 STEP7 軟件編輯系統(tǒng)。這些數(shù)據(jù)包括： 硬件結(jié)構(gòu)的組態(tài)數(shù)據(jù)及模板參數(shù)；網(wǎng)絡(luò)通訊的組態(tài)數(shù)據(jù)以及為可編程模板編制的程序。對該對象文件夾稱 “ S7Program”在子菜單中，可以選擇想要生成的塊的類型 (如：數(shù)據(jù)塊，用戶定義的數(shù)據(jù)類型，功能，功能塊，組織塊或變量表 )。用于 S7200的編程語言有：梯形圖 (LAD)，語句表 (STL)和功能塊圖 (FBD)。系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多。功能是 “ 無存儲區(qū) ” 的邏輯塊。 SFB 作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序空間，是具有存儲能力的塊，它需要一個背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到 CPU 中 [12]。 在微分控制 (D)中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微 分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。 PID 調(diào) 節(jié)器的傳輸函數(shù)為： 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 ?????? ???? STSTKSE SUSD diP11)( )()( （式 43） 數(shù)字計算機處理這個函數(shù)關(guān)系式，必須將連續(xù)函數(shù)離散化，對偏差周期采樣后，計算機輸出值。 表 42 溫度控制器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù) 被控變量 規(guī)律的選擇 比例度 積分時間（分鐘） 微分時間（分鐘） 溫度 滯后較大 20~60 3~10 ~3 實驗湊試法的整定步驟為 “ 先比例，再積分，最后微分 ” 。 開 始初 始 化 安 全 燈I 0 . 1 = ？初 始 化 指 示 燈初 始 化 溫 度溫 度 是 否 符 合 設(shè) 定值設(shè) 定 P I D 值每 1 0 s 讀 一 下 子 程 序加 熱返 回調(diào) 節(jié)I 0 . 1 = 1I 0 . 1 = 0NY 圖 44 系統(tǒng)程序流程圖 如下為程序的子程序，有 PID 模塊設(shè)定每 10S 讀取一次精餾塔內(nèi)的溫度，并轉(zhuǎn)換為電信號傳遞到 PLC 中。 1．溫度控制 模塊程序 溫 度 設(shè) 計 模 塊V D 3 0 4 設(shè) 定 值 ， V D 3 0 8 回 差 ， V D 3 0 0 測 量 值 ， V D 3 1 2 顯 示 輸 出 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 = = BV B 0E NA L W 03 2 0 06 4 0 01 0 0 . 00 . 0o u t p u tI n p u tI s hI s lO s hO s lV D 3 0 0E NI N 1I N 2V N 3 0 4V D 3 0 8E N OO u tV D 3 2 0A D D _ RS U B _ RE N E N OI N 1I N 2O u tV D 3 0 4V D 3 0 0V D 3 2 4 DV D 3 0 0( S )M 0 . 0V D 3 2 4 DV D 3 0 0M 0 . 1V D 3 2 0( S )M 0 . 1M 0 . 0M O V _ RE NI NE N OO U T0 . 0 V D 3 1 2M 0 . 0M 0 . 1M O V _ RE NI NE N OO U T1 0 0 . 0 V D 3 1 2V D 3 1 21 0 0 . 00 . 03 2 0 0 06 4 0 0I N P U T0 s h0 s lo u t p u tA Q W 0E NS C A。梯形圖沿用了傳統(tǒng)電器制系統(tǒng)控制圖中繼電器的觸點 、 線圈 、 串并聯(lián)等術(shù)語和圖形符號，并增加了繼電器系統(tǒng)中沒有的指令符號。 （ 2）整定積分環(huán)節(jié) 先將步驟 （ 1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來的 50～ 80％，再將積分時間 置一個較大值，觀測響應(yīng)曲線。計算中 ，沒有必要保留所有的采樣周期的誤差項，只需要保留積分項前值，計算機的處理就是按照這種思想。避免較大的誤差出現(xiàn)，微分控制不能消除余差。人們在應(yīng)用的過程中積累了許多的經(jīng)驗， PID 的研究已經(jīng)到達一個比較高的程度。功能塊 (FB)屬于用戶自己編程的塊。它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控 制循環(huán)和中斷驅(qū)動程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動。它的指令語法與一個繼電器梯形邏輯圖相似：當電信號通過各個觸點復(fù)合元件以及輸出線圈時，梯形圖可以讓你追蹤電信號在 電源示意線之間的流動。 在完成組態(tài)，參數(shù)賦值，程序創(chuàng)建和建立在線連接后