【正文】 第1章 引言 工業(yè)過程控制概述過程控制通常是指石油、化工、冶金、輕工、建材等工業(yè)生產(chǎn)過程中的自動(dòng)控制，在國民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。 At the same time it is also a large family of energy consumption and the world about 10% of the energy used in the production of synthetic is mainly used for agriculture and ammonia nitrogen is the foundation of nitrogen fertilizer are is first synthetic ammonia, then processed into urea ammonium salt or kinds of fertilizer, this part of the proportion of about 70%, which is called chemical fertilizer ammonia.Ammonia is also important inorganic chemistry and organic chemical industrial base material,which used in the production of ammonium, amine, dye, explosives, pharmacy, synthetic fiber, synthetic resin of raw materials, which account for about 30% of the proportion, called industrial ammonia.Most of synthetic ammonia plants in China are small and medium sized. Annual output of 30 tons or more of the large scale ammonia plant is very few. Ammonia system is very low degree of automation. Especially critical vast majority of ammonia is a manual temperature control. Especially critical vast majority of ammonia is manual temperature control. Labor intensity is great and effect of temperature control is not good. Therefore, advanced control technology Ammonia Synthesis System Research and Application Has bee an urgent requirement for ammonia industry. It has great significance to Ammonia production enterprises in China under the condition of tapping the potential synergies in the existing and Enhance economic efficiency and petitiveness. Ammonia synthesis and the three casing type ammonia synthesis tower of bed temperature control for quench ammonia synthetic tic tower are analyzed. Based on the different positions of temperature response analysis parison, control provides the basis for the positions. In order to meet the needs of online control this simplified control model structure is adopted in this paper, variable parameter and firstorder add pure timedelay model structure. The actual application result proves that this control system and good control quality. PLC has simple structure, convenient programming, superior performance and flexible gm, use convenient, the reliability high, make interference ability strong wait for a series of advantages, in the industrial production process to be automatic control areas to be used. This paper based on PLC of ammonia synthesis tower plete control of the temperature.Key word: Ammonia Ammonia synthetic system。本文就基于PLC完成對(duì)氨合成塔溫度的控制。該模型通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果是令人滿意的。本文分析了氨合成工藝和氨合成塔床層溫度控制的特點(diǎn), 通過對(duì)不同位置的溫度響應(yīng)分析比較、對(duì)控制點(diǎn)位置的選擇提供了基礎(chǔ)。氨主要用于農(nóng)業(yè),合成氨是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分約占70 %的比例，稱之為“化肥氨”；同時(shí)氨也是重要的無機(jī)化學(xué)和有機(jī)化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)原料，用于生產(chǎn)銨、胺、染料、炸藥、制藥、合成纖維、合成樹脂的原料，這部分約占30 %的比例,稱之為“工業(yè)氨”?；赑LC和OPC在氨合成塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目錄摘要 3第1章 引言 5 工業(yè)過程控制概述 5 氨合成塔溫度控制概述 6 課題來源及主要任務(wù) 8第2章 各種控制策略的介紹 9 反饋控制 9 前饋控制 14 串級(jí)控制系統(tǒng) 18第3章 合成氨工藝的介紹 20 氨合成生產(chǎn)的流程 20 氨合成塔 22 氨合成工藝條件選擇 26 催化劑的還原、鈍化和再升溫 30 催化劑的卸出 32 系統(tǒng)概述 33第4章 控制策略的選擇 35 氨合成塔控制系統(tǒng)分析 35 控制方案的選取 35 被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型 36第5章 PLC的設(shè)計(jì)和仿真 38 控制系統(tǒng) 38 設(shè)計(jì)PLC程序 38 簡(jiǎn)要介紹運(yùn)行程序 38 程序的編寫 39第6章 WinCC的仿真 52 創(chuàng)建新項(xiàng)目 52 組態(tài)變量 53 創(chuàng)建過程畫面 55 組態(tài)畫面對(duì)象 56 62第7章 結(jié)論與展望 63 全文總結(jié) 63 展望 63參考文獻(xiàn) 65致謝 66外文文獻(xiàn)翻譯 67基于PLC和OPC在氨合成塔溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要 氨是最為重要的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品之一，其產(chǎn)量居各種化工產(chǎn)品的首位。 同時(shí)也是能源消耗的大戶，世界上大約有10 %的能源用于生產(chǎn)合成氨。我國合成氨裝置以中小規(guī)模居多,年產(chǎn)30萬噸以上的大型合成氨裝置很少；合成氨系統(tǒng)自動(dòng)化程度低,尤其是關(guān)鍵的氨合成塔溫度控制絕大多數(shù)是人工操作,對(duì)我國合成氨生產(chǎn)企業(yè)在現(xiàn)有條件下挖潛增效,提高經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。為了滿足在線控制的需要提出簡(jiǎn)化控制模型結(jié)構(gòu)，本文采用一階加純滯后模型結(jié)構(gòu)。PLC具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、性能優(yōu)越、靈活通用、使用方便、可靠性高、搞干擾能力強(qiáng)等到一系列優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：氨，氨合成系統(tǒng)，氨合成塔， PLCABSTRACTAmmonia is the most important one of basic chemical products and the production of chemical products is in the first place。 ammonia。常規(guī)的過程控制系統(tǒng)是在了解掌握生產(chǎn)工藝流程及過程動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)生產(chǎn)對(duì)控制提出的要求，應(yīng)用控制理論，針對(duì)不同的生產(chǎn)過程進(jìn)行檢測(cè)、變換、顯示等，配合執(zhí)行器與控制閥構(gòu)成的開環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)。這表明，人們從系統(tǒng)對(duì)象所能獲得的知識(shí)信息量正相對(duì)減少，而對(duì)控制性能的要求卻日益高度化[1]。在這種情況下，要想精確地描述復(fù)雜對(duì)象與系統(tǒng)的物理現(xiàn)象和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是十分困難的，因而傳統(tǒng)的建立在對(duì)象精確模型上的控制方法往往難以滿足閉環(huán)優(yōu)化控制的要求。通常來說，工業(yè)過程的復(fù)雜性及控制的困難性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)過程的不確定性。由于人類的認(rèn)識(shí)能力有限，且工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)普遍存在著各種各樣的干擾，許多過程復(fù)雜的物理和化學(xué)變化使得人們難以完全從機(jī)理上揭示其內(nèi)在規(guī)律；另一方面，過程中還存在著不可預(yù)知輸入，即對(duì)輸出產(chǎn)生影響的，在重復(fù)試驗(yàn)中無法重復(fù)的干擾。(2)過程的非線性。當(dāng)系統(tǒng)的非線性不是很嚴(yán)重時(shí)，可用線性系統(tǒng)來近似，這在工程上是可以接受的。線性系統(tǒng)的分析設(shè)計(jì)有著比較完善和系統(tǒng)的理論方法，而非線性系統(tǒng)的研究雖然取得了一些新成果，但非線性理論遠(yuǎn)非完善，有很多問題尚待研究[2] 。在大多數(shù)過程控制系統(tǒng)中，不同程度地存在著時(shí)間滯后的工藝過程[3]，包括純滯后與容量滯后。因而時(shí)滯對(duì)象被認(rèn)為是最難控制的對(duì)象之一。(4)過程的多變量及強(qiáng)耦合特性。目前，許多單變量控制系統(tǒng)所以能正常工作，是因?yàn)樵谀承┣闆r下變量之間的耦合程度不高。大部分工業(yè)過程還具有一些其他的特性，如時(shí)變性、緩慢性、間歇性、過程約束的多樣性以及狀態(tài)的不完全性等。 氨合成塔溫度控制概述隨著工業(yè)的迅速發(fā)展，能量消耗量不斷增加，能源緊張已成為一個(gè)世界性的問題。我國的能源利用率很低，只有28％左右，還不到日本的一半(日本達(dá)到57％)比西歐的40％也低的多。我國的氮肥工業(yè)自20世紀(jì)50年代以來，不斷發(fā)展壯大，目前合成氨產(chǎn)量已躍居世界第一位，現(xiàn)已掌握了以焦炭、無煙煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴多種生產(chǎn)合成氨、尿素的技術(shù)，形成了特有的煤、石油，天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的生產(chǎn)格局。我國目前有中型合成氨裝置55套，生產(chǎn)能力約為500萬t/a；其下游產(chǎn)品主要是尿素和硝酸銨；其中以煤、焦油原料的裝置有34套，以渣油為原料的裝置有9套，以氣為原料的裝置有12套。原料以煤、焦為主，其中以煤、焦為原料的占96%，以氣為原料的僅占4%，我國引進(jìn)大型合成氨裝置的總生產(chǎn)能力為1000萬t/a，只占我國合成氨總能力的1/4左右，因此可以說我國氮肥工業(yè)主要是依靠自力更生建設(shè)起來的。我國合成氨裝置以中小規(guī)模居多,年產(chǎn)30萬噸以上的大型合成氨裝置很少；合成氨系統(tǒng)自動(dòng)化程度低,尤其是關(guān)鍵的氨合成塔溫度控制絕大多數(shù)是人工操作,對(duì)我國合成氨生產(chǎn)企業(yè)在現(xiàn)有條件下挖潛增效,提高經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。由于受反應(yīng)平衡的影響,混合氣不可能全部轉(zhuǎn)化為氨?？刂坪铣伤|媒熱點(diǎn)溫度是確保氨合成反應(yīng)高產(chǎn)低耗、安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。由于受反應(yīng)平衡的影響,混合氣不可能全部轉(zhuǎn)化為氨?？刂坪铣伤|媒熱點(diǎn)溫度是確保氨合成反應(yīng)高產(chǎn)低耗、安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。對(duì)我國合成氨現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)有了大概了解。根據(jù)本人實(shí)際情況提出了本課題。生產(chǎn)過程要求合成效率高，系統(tǒng)穩(wěn)定，能源和原料利用率高，觸媒壽命要長(zhǎng)。
第2章 各種控制策略的介紹 反饋控制目前，最基本也是應(yīng)用最廣泛的控制系統(tǒng)是反饋控制系統(tǒng)，它由被控對(duì)象、測(cè)量變送環(huán)節(jié)、反饋控制器以及末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成（見圖21），實(shí)現(xiàn)