ITEM設(shè)計開發(fā)賽項工程設(shè)計文檔西安郵電大學參賽隊分享有刪減

2015年全國大學生西門子杯工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽工程設(shè)計文件ITEM1設(shè)計開發(fā)賽項參賽隊伍名稱：未來星參賽學校名稱：西安郵電大學2015年6月28日一、方案設(shè)計依據(jù)、范圍及相關(guān)標準11、設(shè)計依據(jù)（1）PCS7-SMPT1000實驗指導（2）SMPT-1000蒸發(fā)器及其PCS7控制（3）2012年全國大學生西門子杯工業(yè)自動化挑戰(zhàn)賽實施方案（4）SIMATICPCS7使用手冊及產(chǎn)品目錄22、設(shè)計范圍本設(shè)計包括反應溫度的控制、產(chǎn)物濃度的控制、反應器液位的控制以及壓力的控制；啟動時，對液位、升溫、產(chǎn)物的順序控制，啟動完穩(wěn)定之后，對穩(wěn)定液位、保溫、穩(wěn)定濃度，提升或者降低出口流量的控制；以及操作員監(jiān)視控制系統(tǒng)設(shè)計等等。33、設(shè)計遵循的標準及規(guī)范（1）HG/T20636-1998《自控專業(yè)設(shè)計管理規(guī)定》（2）HG/T20637-1998《自控專業(yè)工程設(shè)計文件的編制規(guī)定》（3）HG/T20638-1998《自控專業(yè)工程設(shè)計文件深度的規(guī)定》（4）HG/T20639-1998《自控專業(yè)工程設(shè)計用典型圖表及標準目錄》（5）HG20505-2000《過程檢測和控制系統(tǒng)用文字代號和圖形符號》（6）HG20506-1992《自控專業(yè)施工圖設(shè)計內(nèi)容深度規(guī)定》（7）HG/T20519-1992《化工工藝設(shè)計施工圖內(nèi)容和深度統(tǒng)一規(guī)定》（8）HG20559-1993《管道儀表流程圖設(shè)計規(guī)定》二、系統(tǒng)分析（包括控制需求分析、對象特性分析、工藝流程分析、系統(tǒng)安全要求等）2.1工藝流程分析被控對像為多功能過程控制系統(tǒng)（SMPT－1000）中的反應器單元，為連續(xù)反應系統(tǒng)。（圖2.1）圖2.1反應器及進出口的結(jié)構(gòu)圖所選被控對象為過程工業(yè)常見的連續(xù)反應器。反應過程為反應物A、反應物B以及催化劑C發(fā)生反應，生成產(chǎn)物D。反應由熱水加熱誘發(fā)，由冷卻水進行冷卻。其工藝流程圖如上：該連續(xù)反應系統(tǒng)以反應物A、反應物B以及催化劑C，在反應溫度70.0℃下進行反應，反應的產(chǎn)物為D。反應設(shè)備包括：反應器，反應器耐壓約1.5MPa。為了安全，要求反應器在系統(tǒng)開、停車全過程中壓力不超過1.2MPa。反應過程主要有三股連續(xù)進料。第一股是反應物A，F(xiàn)I1201為進料流量，F(xiàn)V1201是進料閥；第二股是反應物B，F(xiàn)I1203為進料流量，F(xiàn)V1203是進料閥；第三股為催化劑C，F(xiàn)I1104為進料流量，F(xiàn)V1104為進料閥門；HS1101為攪拌開關(guān)；HS1102為熱水加熱開關(guān)，熱水用來誘發(fā)反應。反應器內(nèi)主產(chǎn)物D重量百分比濃度在圖中指示為AI1201，反應溫度為TI1201，液位為LI1201。反應器出口流量為FI1202，由出口閥FV1202控制其流量。反應器出口為混合液，由產(chǎn)物D及未反應的A、B、C組成。反應器冷卻水入口流量為FI1105，由閥FV1105控制流量。2.2控制需求分析2.2.1開車控制需求分析1．初始化檢查，系統(tǒng)處于開車前狀態(tài)，確認所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。2．開FV1203，開始B進料，液位上升。3．液位上升到50%左右，開FV1201，開始A進料。4．當液位上升到60%，打開閥門FV1202。5.打開攪拌開關(guān)HS1101。6.打開熱水加熱開關(guān)HS1102，誘發(fā)反應。7.打開催化劑閥門FV1104。 8.當溫度TI1201大于40℃時，關(guān)閉熱水加熱開關(guān)。9.如果溫度繼續(xù)上升則反應誘發(fā)成功，調(diào)節(jié)冷卻水進料反應器溫度緩慢上升，不大于0.1℃/秒，直到到達70℃。10.反應器正常運行時，確保反應器溫度、壓力、液位、產(chǎn)品組份和出口流量均維持在工藝要求范圍內(nèi)。同時，確保反應器處在安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)工況。2.2.2穩(wěn)定控制需求分析反應器工作原理是將反應器中的反應物互相反應，從而得到新的產(chǎn)物。在這個過程中存在著這樣的關(guān)系：起始反應物的質(zhì)量＝反應后反應物和生成物混合物的質(zhì)量。各個反應物在催化劑的作用下會不斷的發(fā)生反應生成新的產(chǎn)物。反應過程主要有三股連續(xù)進料，第一股是反應物A，F(xiàn)I1201為進料流量，F(xiàn)V1201是進料閥；第二股是反應物B，F(xiàn)I1203為進料流量，F(xiàn)V1203是進料閥；第三股為催化劑C，F(xiàn)I1104為進料流量，F(xiàn)V1104為進料閥門；HS1101為攪拌開關(guān)；HS1102為熱水加熱開關(guān)，熱水用來誘發(fā)反應。反應器內(nèi)主產(chǎn)物D重量百分比濃度在圖中指示為AI1201，反應溫度為TI1201，液位為LI1201。壓力為PI1201。反應器出口流量為FI1202，由出口閥FV1202控制其流量。反應器出口為混合液，由產(chǎn)物D及未反應的A、B、C組成。反應器冷卻水入口流量為FI1105，由閥FV1105控制流量。為了使反應器的操作能正常進行反應器系統(tǒng)運行過程中必須保證整個反應的穩(wěn)定平衡，其中包括物料平衡，能量平衡，壓強的穩(wěn)定不要超過耐壓值。為了保證能量的平衡需要及時為反應器清除反應熱以免熱量的聚集，為了保證物料的平衡需要定時排出或清空反應器的惰性物料一保證反應的正常；穩(wěn)定；平衡。從而達到穩(wěn)定輸出的效果。并且反應器里面有大的管道提供了熱傳遞所需的接觸面積及增大液體表面積，從而提高熱源的使用效率。但也加大了調(diào)節(jié)過程中的滯后。給溫度控制帶來了一定的困難。而且大量的液體溫度升高意味著，要消耗掉大量的能量。所以反應器內(nèi)有一個合適且穩(wěn)定的液位、壓強、溫度，會大大提高系統(tǒng)的性能。保持一個合理穩(wěn)定的溫度是非常重要的。它關(guān)系到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。穩(wěn)定的濃液輸出，能夠保證產(chǎn)量，在質(zhì)量得到保證的前提下，需使產(chǎn)物的輸出量趨于穩(wěn)定。為了確保這幾個參數(shù)滿足要求，需要對幾個變量進行控制：1、要對反應物流量、催化劑流量進行調(diào)節(jié)，為了使液位穩(wěn)定在某個值，將會對壓強有一定的影響；2、要對液位進行調(diào)節(jié)，液位的調(diào)節(jié)很關(guān)鍵，關(guān)系到熱傳遞效率和容器的壓強，影響到產(chǎn)物的穩(wěn)定輸出組份的大??；3、對溫度的調(diào)節(jié)，主要是出于系統(tǒng)能耗、安全性考慮和滿足工藝要求；4、產(chǎn)物流量要趨于穩(wěn)定，這就保證了輸出穩(wěn)定。在滿足工藝要求的前提下，要提高系統(tǒng)的安全性和減少能耗，這就要求在工藝充許的前提下，產(chǎn)物的濃度盡量高些，因為這樣可以減少對原料的浪費和能量的消耗。但必須要把系統(tǒng)的波動考慮在其中，因為當溫度波動時，較多的水意味著要消耗更多的熱量來改變溫度。產(chǎn)物的出口在工藝充許的前提下要盡可能大，以保證產(chǎn)量。2.3對象特性分析本項目控制對象是溶液。第一、在密閉的容器里溫度越高，壓強越大；第二、溶液有沸點，如果壓強太低就無法升高溫度；第三、水的比熱容較大，利用熱傳遞溫度改變較慢，利用壓強改變水的沸點，來調(diào)溫以減少滯后。流體經(jīng)過閥的流量：Q＝A*μ*（2*P/ρ）^0.5式中：Q—流量，A—閥開口面積，μ—流量系數(shù)，ρ—流體密度，P－通過閥的壓強差由式子可知，各個閥的流量及蒸發(fā)器內(nèi)的壓強有關(guān)，蒸發(fā)器內(nèi)壓強越大，進口流量越小，出口流量越大。從式子可以看出，壓強對流量的影響是非線性的，影響壓強的因素有溫度和體積。溫升高不僅使氣體熱脹，壓強升高，還會使物料加快蒸發(fā)，增加氣體量。物料的改變也會改變氣體的體積，同樣也會改變壓強。所以流體的流量間接的受到溫度和液位的影響。所選對象是一個多輸出、多干擾的非線性對象，且各個變量之間存在著密切的聯(lián)系，一個變量的改變，可能使整個系統(tǒng)出現(xiàn)擾動。如果單獨對一兩個變量進行調(diào)定，會使系統(tǒng)增加擾動范圍。42.4系統(tǒng)安全要求為了保證系統(tǒng)安全，防止反應器爆炸，反應器內(nèi)的壓力應當盡量低，但如果超過一定值時，系統(tǒng)則會強制停止。保證反應器內(nèi)壓強不超過1.2MPa，反應器耐壓約1.5MPa。液位不能不過高，否則會引起不必要的安全隱患，也不能過低，否則不利于熱交換，反應效率也低。溫度也不能過高，否則會帶來不必要的安全隱患，也不能過低否則會使反應效率過低。三、控制系統(tǒng)設(shè)計d3.1基礎(chǔ)控制系統(tǒng)及開車順序控制系統(tǒng)的設(shè)計（包括控制回路、控制算法、被控變量、操縱變量、控制規(guī)律、閥門特性、順序邏輯、安全保障等功能設(shè)計，并說明設(shè)計理由）3.1.1溫度、壓力控制方案溫度關(guān)系到生產(chǎn)過程中的能耗，產(chǎn)品的殺菌作用，保證溫度的穩(wěn)定還可以為其他的變量的控制提供便利的條件，所以溫度的控制是基礎(chǔ)。由于壓力對閥的流量、反應程度有影響，溫度和濃度也有一定的關(guān)系。所以溫度、壓力控制會使液位產(chǎn)生影響，從而影響反應器內(nèi)的組份。所以先對溫度、壓力進行調(diào)控，使它們趨于穩(wěn)定。根據(jù)杜林直線，溫度和壓力成線性關(guān)系。所以只需要控制其中一個變量，就可以改變另一個變量。選用溫度作為控制對象，控制目標是使溫度保持在某個相對較穩(wěn)定的值或者是較小的范圍內(nèi)，以便于其他變量的調(diào)節(jié)。（1）控制回路及控制算法在系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)過程中FV1105閥門開度的大小對溫度起到了至關(guān)重要的作用。所以在調(diào)節(jié)時選用單回路調(diào)節(jié)，如圖二所示。反應器溫度溫度反應器溫度溫度控制器閥FV1105溫度變送器溫度變送器圖二溫度控制回路方框圖（2）被控變量——反應器溫度合適的反應器溫度對于反應的高效率和高轉(zhuǎn)換率有著至關(guān)重要的作用，所以調(diào)節(jié)溫度的好壞直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。溫度也關(guān)系到壓強過大會給閥門帶來一定的負擔，也是系統(tǒng)安全性的保障，因此選擇溫度作為被控變量。（3）閥門選型及特性調(diào)節(jié)閥選型——氣開型冷卻水進口閥FV1105選用氣開型，一旦發(fā)生事故，閥處于全關(guān)狀態(tài)。不會浪費水造成事故。閥門流量特性選擇等線性閥。3.1.2壓強控制方案反應器內(nèi)的壓強和反應物的流量有著密不可分的關(guān)系，反應物流量的大小都會影響到反應器壓強的大小，所以壓強的控制采用和流量的串級控制。3.1.3組份的控制溫度，壓強，液位，合理的反應物和催化劑之間的比值，這些都是影響組份大小的重要原因，因此對于組分的控制采用和流量和催化劑之間的比值控制，以及保證穩(wěn)定的壓強和合理的液位適當?shù)臏囟?。這些參數(shù)的穩(wěn)定對于組分的控制起到了至關(guān)重要的輔助意義，反應物流量和催化劑之間的比值控制起到了主要的作用。（22）數(shù)據(jù)處理基于軟測量的先進控制及優(yōu)化中，融合了大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場測量數(shù)據(jù)通過安裝在現(xiàn)場的傳感器、變送器等儀表獲得。由于受到儀表精度、測量方法、生產(chǎn)環(huán)境等的影響，測量數(shù)據(jù)都不可避免地含有誤差，有時甚至是過失誤差。而任一數(shù)據(jù)的實效都會影響軟測量系統(tǒng)的性能，影響生產(chǎn)。因此，對原始生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行預處理以得到精確可靠的數(shù)據(jù)，以提高軟測量系統(tǒng)的準確度。使用隨機誤差處理剔除跳變信號，常采用遞推數(shù)字濾波方法，過失誤差出現(xiàn)的幾率較小，但是它將嚴重影響輸入數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，從而影響軟測量模型的精度。因此，及時發(fā)現(xiàn)、剔除和校正含過失誤差的數(shù)據(jù)是誤差處理重要環(huán)節(jié)。利用合適的方法對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，因為計算濃度的單位都是流量單位，需要換算成質(zhì)量單位。以方便計算。（44）算法在PCS7中的實現(xiàn)因為要在算法中加入慮波、累積等一些算法，使用梯形圖或CFC中功能塊編程較為復雜，因此，使用SCL進行編寫。并且按照PASCAL程序設(shè)計步驟進行。一級算法1.采集各輔助變量信號。2.對采集的變量信號進行處理3.反應過程控制。4.穩(wěn)定各參數(shù)保證高組份的輸出。其中第2步需要二級就精二級求精2—1.將采回的信號進行累加，2—2.累加值除以累加次數(shù)23.1.1.2.2組份對象析組份做為產(chǎn)品的質(zhì)量的重要指標，如何控好濃度也是本項目的重點之一。由于組份不容易時時測量，利用軟測量的方法進行測量得出溶液組分的評估。假定在液位、壓力、溫度等這些變都穩(wěn)定的情況下。為了將控制對象清晰化，在控制濃度時先將其它變量假設(shè)為穩(wěn)定，在這樣的前提下將反應器變?yōu)槔硐牖磻鳌＃?444）閥門選型及特性FV1202調(diào)節(jié)閥選型——氣開型，濃液出口閥FV1202選用氣開型，一旦發(fā)生事故，閥處于全關(guān)狀態(tài)，不會導致憋氣，保證壓力不會太高，損環(huán)其它閥門及其它設(shè)備。為了使反應物之間成線性關(guān)系，閥門流量特性選擇百分比閥。33.1.1.3液位控制方案為使對反應器液位的控制不影響到反應器中組份的大小和溫度壓強，所以對于反應器液位的控制采用控制反應出口流量閥FV1202的單回路控制方式。這樣可以對反應器液位的控制得到很好地解決，而不影響其他參數(shù)。（4444）閥門選型及特性FV1201調(diào)節(jié)閥選型——氣開型物料A進口閥FV1201選用氣開型，一旦發(fā)生事故，閥處于全關(guān)狀態(tài)。不會使反應器的液位升高，過高的液位可能會進入抽氣機，損壞抽氣機，閥門流量特性選擇線性閥。FV1203調(diào)節(jié)閥選型——氣開型物料B進口閥FV1203選用氣開型，一旦發(fā)生事故，閥處于全關(guān)狀態(tài)。不會使反應器的液位升高，過高的液位可能會進入抽氣機，損壞抽氣機，閥門流量特性選擇線性閥。FV1104調(diào)節(jié)閥選型——氣開型一旦發(fā)生事故，閥處于全關(guān)狀態(tài)。不會使反應器的液位升高，過高的液位可能會進入抽氣機，損壞抽氣機，閥門流量特性選擇線性閥。FV1202調(diào)節(jié)閥選型——氣關(guān)閥一旦發(fā)生事故，閥處于全開狀態(tài)。不會使反應器中因為有殘留反應物而導致二次事故的爆發(fā)對相關(guān)的生命財產(chǎn)造成損失。13.1反應器的控制程序在7PCS7中的編寫圖3.1.17PCS7的元件視圖和工廠視圖圖23.1.2CSIMATIC400圖3.1.3程序中的符號定義表圖3.1.4AO站的網(wǎng)絡(luò)連接圖圖3.1.5系統(tǒng)組態(tài)編輯3.1.2CFC程序功能模塊圖3.1.7流量壓強的串級控制圖3.1.8溫度液位的綜合控制3.1.3SFC程序順序功能模塊圖3.1.11SFC編寫程序的順序功能圖3.1.2開車順序控制系統(tǒng)的設(shè)計開車順序控制的好壞關(guān)系到系統(tǒng)能否快速穩(wěn)定。如果開車順序控制不好很可能造成前期產(chǎn)品的產(chǎn)量下降，組份不達標等問題。為了減少開車時間，物料B注入反應器時閥門FV1203應當全開，升溫度和反應時不僅要保證最大速度，還要保證溫度在一定范圍內(nèi)，以達到工藝要求，所以在開車的升溫、反應時要引入溫度控控制回路，但參數(shù)和連續(xù)生產(chǎn)時有所不同。因為溫度、液位、流量和壓力都是可測的，所以它們的轉(zhuǎn)換條件相當清晰，也比較好控。但是組份不可測，在控制時必須依靠其他變量。1．初始化檢查，系統(tǒng)處于開車前狀態(tài)，確認所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。2．開FV1203，開始B進料，液位上升。3．液位上升到50%左右，開FV1201，開始A進料。4．當液位上升到60%，打開閥門FV1202。5.打開攪拌開關(guān)HS1101。6.打開熱水加熱開關(guān)HS1102，誘發(fā)反應。7.打開催化劑閥門FV1104。 8.當溫度TI1201大于40℃時，關(guān)閉熱水加熱開關(guān)。9.如果溫度繼續(xù)上升則反應誘發(fā)成功，調(diào)節(jié)冷卻水進料反應器溫度緩慢上升，不大于0.1℃/秒，直到到達70℃。10.反應器正常運行時，確保反應器溫度、壓力、液位、產(chǎn)品組份和出口流量均維持在工藝要求范圍內(nèi)。同時，確保反應器處在安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)工況。3.1.3安全保障等功能設(shè)計安全保障是系統(tǒng)設(shè)計的重要指標。也是安全生產(chǎn)的基礎(chǔ).在保證安全的前提下，應當考慮到產(chǎn)量。有些安全故障需要停機維護，比如說是閥門等硬件損壞。不可通過軟件進行修復，此時就需要停機,將這些損壞的部件修好。但是有些非硬件損壞引起的安全問題可以利用軟件進行相調(diào)整。比如液位的超限是由于原料特性改變,(比如粘度改變)導致PID的參數(shù)于系統(tǒng)失調(diào),致使誤差累加，最終液位超限。像這一類的安全問題都需要停機處理，將不利于連續(xù)生產(chǎn)，影響到產(chǎn)量。11、軟件原因引起安全問題當系統(tǒng)出現(xiàn)這一類問題時,首先發(fā)出信號讓操作員知道，系統(tǒng)出錯。然后由操作決定需不需要停機，如果只是某些參數(shù)不匹配，可以通過參數(shù)改變調(diào)好則不需要停機。22、硬件原因引起安全問在現(xiàn)實系統(tǒng)這類問題常見到，有的因為接觸不良導致閥門失控，有的則是因為閥門本身的損壞，對于這類的問題必須通過停機。但在停機后有的故障現(xiàn)象已經(jīng)消失，給維修帶來困難，花更多的時間，有時候還需要用手動的方式去尋找故障點。為了方便維修，在停機前就要打一些信息保留下來。3.2安全系統(tǒng)的設(shè)計（包括聲光報警、安全聯(lián)鎖、緊急停車、安全儀表等功能設(shè)計，并說明設(shè)計理由）由于開車時，是順序運行，回路出錯時比較容易發(fā)現(xiàn)，所以開時出現(xiàn)安全問題可以直接停機。但連續(xù)運行時每個回路都相互影響，一種現(xiàn)象可能是由不同引起的。安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如4.13所示圖3.1.13安全系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖對閥門進行分析如表1所示。表1閥門及故障的關(guān)系根據(jù)閥門失控對應的故障現(xiàn)象，系統(tǒng)在停車前做出判斷，并且將信息保留下來，直到維修人按下復位。3.2.2液位安全功能保障由于蒸發(fā)器的進口和出口分別選用了氣關(guān)和氣開，所以在閥門失控的情況下液位只能是下降。如果出現(xiàn)上升則不是閥門失控問題，而是軟件問題。在液位下限以后，利用一個試探信號來測試閥門是否完好，如果所有閥都是完好，則也是軟件問題。面對參數(shù)不匹配的問題，第一步就是要做出故障警報。3.2.3溫度安全功能保障溫度安全功能保障設(shè)計思想基本和液位相同，物料A和物料B以及催化劑C進口閥和物料D出口閥分別使用氣開和氣閉，在閥門失控情況下不會導致溫度上升，只能減小。當溫度升高時很大可能不是閥門失控。具體情要等高溫警報后人工處理。3.2.4緊急停車閥門失去控制是比較常見的硬件故障，當然這不是所有的故障，也不可能將所有的故障考慮在其中。所以前面的調(diào)范圍都要小于危險范圍，可以說是預警范圍，在這個范圍里正常系統(tǒng)已經(jīng)失去了控制能力。需要一些特別的處理手段。但仍存在很多因素使系統(tǒng)不安全。比如壓力，當遇到這種況情時必須要緊急停止，并要有聲光報警。當液位高于90%或低于50%、溫度高于90℃或低于40℃這些情都要立即停止。3.3綠色生產(chǎn)、節(jié)能減排降耗方面的考慮在當今能源緊缺的社會條件下，節(jié)能減排已經(jīng)成為了企業(yè)生存的關(guān)鍵。除了生產(chǎn)設(shè)備的改進、更新提高質(zhì)量和產(chǎn)量外，生產(chǎn)工藝的改進也能提高提高能源的利用率。節(jié)能是我們方案設(shè)計的重要指標。從實際需求可能出發(fā)，設(shè)計控制方案，不盲目追求工藝要求的中間值。要具體問題具體分析，在工藝要求充許、系統(tǒng)穩(wěn)定的前提條件下，盡量減少能耗。按照生產(chǎn)要求，溫度范圍為70℃左右。顯然如果能穩(wěn)定在70℃時能耗更加合理。所以在溫度的選擇上既要考慮到系統(tǒng)穩(wěn)定性，波動時是否滿足生產(chǎn)要求，還要考慮到，能耗問題。液位的選擇穩(wěn)定值也低一些，因為水有沸點，溫度升高依靠熱傳遞，而溫度降低則是依靠壓強改，當壓強變低時水，還保持高溫，水的內(nèi)部會劇烈沸騰。在控制穩(wěn)定值選定的情況下，利用自動化儀表，采用合理的控制方案，構(gòu)成自動控制系統(tǒng)，可以把工藝上無法節(jié)省的部分節(jié)省下來。本設(shè)計從開車到連續(xù)生產(chǎn)都是自動。使用PL作為控制器，有相當高的可靠性。從而減少了能耗?？煽康倪^程控制就意味著節(jié)能。一套化生產(chǎn)裝置想要平穩(wěn)生產(chǎn)，就要有可靠性、先進的控制做保證。設(shè)計較為合理、經(jīng)濟的節(jié)能控制方案，需要理論和實際相結(jié)合，考慮支每一個細節(jié)工作，比如溫度控制時，水的滯后比較大。在設(shè)計時應當考慮在其中。只有這樣才能得到最佳在這設(shè)計上做好以后，在運行過程中，要讓操作者容易操作。在故障時方便檢修，且增強工作人員的責任意識。在故障后能很快解決問，減少不必要的浪費。3.4控制系統(tǒng)管道儀表流程圖（包括基礎(chǔ)控制系統(tǒng)、安全控制系統(tǒng)等）溫度控制管道流程圖控制器I—2為溫度串聯(lián)調(diào)節(jié)回路中的外環(huán)控制器，I—1為溫度串聯(lián)調(diào)回路中的內(nèi)環(huán)控制器液位管道流控制程圖控制器I2—2為液位串聯(lián)調(diào)節(jié)回路中的外環(huán)控制器，I2—1為液位串聯(lián)調(diào)回路中的內(nèi)環(huán)控制器。壓力管道流控制程圖控制器I3-1為催化劑C的單回路控制器控制器I3-為物料A的單回路控制器，I3-5K2為物料A,C比值控制器，I3-6K1為物料A,C,B比值控制器,I3—3為壓力串聯(lián)調(diào)節(jié)回路中的內(nèi)環(huán)控制器，I3—4為液位串聯(lián)調(diào)回路中的外環(huán)控制器。四、系統(tǒng)設(shè)備選擇及系統(tǒng)連接4.1系統(tǒng)設(shè)備選擇主控制器列表序號名稱型號訂貨號數(shù)量1電源模塊PS40710AOKA02-OAAO12CPU模塊CPU412-5H5HK06-0AB013CP模塊CP443-11EX30-0XE014ET200M模塊IM153-22BA02-OXBO15模擬量輸入AI8X12Bit7KF02-OABO16模擬量輸出AO4X12Bit5HD01-OABO17數(shù)字量輸入DI32DC24V1BH02-OAAO18數(shù)字量輸出DO32DC24V1BF01-OAAO14.1.1傳感器選型傳感器選型表傳感器公司型號信號方式電源耐壓FI1201西門子MAG3100P4~20mA24VDCPN40FI1202西門子MAG1100HT4~20mA24VDCPN40FI1203西門子MAG1100HT4~20mA24VDCPN40FI1104西門子SBL型靶式流量計4~20mA24VDCPN40PI1201西門子QBE9000-P164~20mA24VDCTI1201西門子FT-TP/1004~20mA無源PN40LI1201西門子7ML54314~20mA24VDCFI1105泉州日新SBL型靶式流量計4~20mA24VDCPN404.1.3IO模塊配置反應器模擬量輸出列表序號名稱位號單位儀表下限儀表上限相對地址1物料C進料流量FI1104kg/s0100IW+82冷卻水流量FI1105kg/s0100IW+103物料A進料流量FI1201kg/s0100IW+144反應器出口流量FI1202kg/s0100IW+165物料B進料流量FI1203kg/s0100IW+186反應器液位LI1201%0100IW+247反應器溫度TI1201℃0200IW+368反應器壓力PI1201MPa010IW+509反應器產(chǎn)物組分AI1201%0100IW+52反應器模擬量輸入列表序號名稱位號儀表下限儀表上限相對地址1物料C流量調(diào)節(jié)閥FV11040100QW+102冷卻水流量調(diào)節(jié)閥FV11050100QW+143物料A流量調(diào)節(jié)閥FV12010100QW+224反應器出口流量調(diào)節(jié)閥FV12020100QW+245物料B流量調(diào)節(jié)閥FV12030100QW+26應器數(shù)字量輸入列表序號名稱位號地址1攪拌開關(guān)HS1101Q+2.52熱水加熱開關(guān)HS1102Q+2.64.2系統(tǒng)連接被控對象AI被控對象PC(OS/ES)CP通訊PLC輸出端工業(yè)以太網(wǎng) profibus A0PC(OS/ES)CP通訊PLC輸出端DIDO4.3供電要求本加熱爐裝置屬于一級一類負荷。為此，必須用緊急電源為本加熱爐控制系統(tǒng)供電，同時，緊急電源需要由兩個相互獨立的電源提供電力。兩個電源中一個為工作電源，一個為后備電源。

按照國家標準中劃分的用電負荷等級的規(guī)定，本系統(tǒng)儀表用電負荷屬于有特殊供電要求的負荷，這類負荷在電源中斷后會打亂生產(chǎn)過程，造成設(shè)備損壞和人員傷害以及經(jīng)濟損失，因此儀表工作電源必須是不間斷電源，同時還需要設(shè)置緊急電源。

表加熱爐自控系統(tǒng)各部件的耗電量，需要為自控系統(tǒng)提供兩種電源：220V

交流電源和24V

直流電源。交流電源需提供約2.6kVA容量；直流電源需提供約238VA

容量。儀表電源容量應按儀表耗電量總和的1.2-1.5

倍計算；用于DCS、PLC、SIS

等系統(tǒng)的不間斷電源容量可按各系統(tǒng)用電量總和的1.2-1.25

倍計算。這里按照1.5

倍計算，最后確定需為儀表提供交流電源容量4kVA；直流電源容量0.4kVA。

電源的質(zhì)量指標要求如下：對于交流電源為電壓220V±5%，頻率50Hz±0.5Hz，波形失真率<5%。；對于直流電源為電壓24V±0.3V，紋波電壓<0.2%，交流分量有效值<40mV。允許電源瞬斷時間≤3ms，電壓瞬間跌落<10%五、實施效果5.1操作說明PCS7程序在編譯下載后，在WINCC運行畫面里開車，SFC會按照下列程序步驟運行。從冷態(tài)開車，開車前關(guān)閉所有的閥門。初始化檢查，確認所有閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。3.設(shè)置所有的PID都為手動調(diào)節(jié)4.開FV1203，開始B進料，液位上升。5．液位上升到50%左右，開FV1201，開始A進料。6．當液位上升到60%，將FIC1201和LIC1201投入自動模式，打開閥門FV1202。7.打開攪拌開關(guān)HS1101。8.打開熱水加熱開關(guān)HS1102，誘發(fā)反應。9.打開催化劑閥門FV1104。10.當溫度TI1201大于40℃時，關(guān)閉熱水加熱開關(guān)。11.如果溫度繼續(xù)上升則反應誘發(fā)成功，調(diào)節(jié)冷卻水進料反應器溫度緩慢上升，不大于0.1℃/秒，直到到達70℃將TIC1201投入自動。12.將所有的PID都投入自動模式。5.2監(jiān)控畫面（包括流程畫面、趨勢畫面、報警畫面、操作畫面等）六、經(jīng)濟效益分析6.1.經(jīng)濟分析生產(chǎn)規(guī)模預測根據(jù)公司的發(fā)展規(guī)劃，項目從2014年11月開始實施，項目總投資720萬元（其中研發(fā)費用260萬元）。項目建設(shè)期1年，從2015年10月開始投產(chǎn),隨著項目的技術(shù)及生產(chǎn)工藝的成熟,預計在2015年達到設(shè)計生產(chǎn)能力。項目產(chǎn)品生產(chǎn)年份的達產(chǎn)系數(shù)分別為30％、80％、100％。產(chǎn)品生產(chǎn)方案具體詳見下圖。6.2項目成本、經(jīng)濟效益預測分析6.2.1成本預測分析（2015年）原輔材料采購費:本項目主要原輔材料采購費按消耗定額和預測市場價格確定，到達產(chǎn)年生產(chǎn)能力，預計達產(chǎn)年原輔材料采購費用為550萬元。燃動消耗費:本項目主要燃料動力為水、電消耗。燃動費根據(jù)消耗定額及現(xiàn)行價格計算，預計達產(chǎn)年燃料動力采購費用為65萬元。人工及福利費:本項目人員配置主要為生產(chǎn)人員、管理人員和銷售人員,年福利費用按工資總額的14％計取。預計達產(chǎn)年項目員工合計50人,預計達產(chǎn)年工資福利總額為97.5萬元。各項費用:各項費用參考同行業(yè)企業(yè)的費用水平進行測算。制造費用：修理費用（含物料消耗）按折舊額的40%估算，折舊費中建筑物、構(gòu)筑物折舊期限為20年，機器設(shè)備年折舊期限為10年，電子設(shè)備年折舊期限為5年，折舊方法采用平均年限法，殘值率按5％計算，其它費用按預計發(fā)生額進行估算。預計達產(chǎn)年制造費用為93.04萬元。管理費用：工會經(jīng)費和職工培訓費分別按