2018西門(mén)子杯過(guò)程控制賽項(xiàng)項(xiàng)目?jī)?nèi)容及總結(jié)報(bào)告

③壓力傳感器用三個(gè)壓力傳感器分別測(cè)量冷凝罐壓力、反應(yīng)器壓力、閃蒸罐壓力。4.1.3IO模塊配置（1）模擬量輸出列表序號(hào)位號(hào)說(shuō)明單位地址1FI1106產(chǎn)品D混合物料流量kg/sIW+02FI1101原料A流量kg/sIW+23FI1102原料B流量kg/sIW+44FI1103原料混合進(jìn)料流量kg/sIW+65FI1104催化劑C流量kg/sIW+86FI1105反應(yīng)生成液流量kg/sIW+107FI1107閃蒸罐頂部物料出口流量kg/sIW+128FI1201反應(yīng)器R101夾套循環(huán)上水流量kg/sIW+149FI1202反應(yīng)器R101夾套循環(huán)回水至預(yù)熱器流量kg/sIW+1610FI1203反應(yīng)器R101夾套循環(huán)回水至界區(qū)流量kg/sIW+1811LI1101混合罐V101液位%IW+2012LI1102反應(yīng)器R101液位%IW+2213LI1201閃蒸罐V102液位%IW+2414TI1101混合罐V101溫度℃IW+2615TI1102原料混合進(jìn)料出預(yù)熱器E101溫度℃IW+2816TI1103反應(yīng)器R101溫度℃IW+3017TI1104閃蒸罐V102溫度℃IW+3218TI1105反應(yīng)器R101夾套循環(huán)回水溫度℃IW+3419TI1201反應(yīng)器R101夾套循環(huán)回水出預(yù)熱器溫度℃IW+3620TI1202循環(huán)物料出冷凝器溫度℃IW+3821PI1101冷凝罐壓力KPaIW+4022PI1102反應(yīng)器壓力KPaIW+4223PI1103閃蒸罐壓力KPaIW+4424FI1108循環(huán)物料流量kg/sIW+4625LI1202冷凝罐V103液位%IW+4826TI1203冷凝罐V103溫度℃IW+5027AI1101產(chǎn)物中產(chǎn)品D含量%IW+52表4-1.2模擬量輸出列表（2）模擬量輸入列表序號(hào)位號(hào)說(shuō)明地址1FV1106閃蒸罐V102底部產(chǎn)品D管線(xiàn)閥門(mén)QW+02PV1101閃蒸罐V102頂部循環(huán)原料A管線(xiàn)閥門(mén)QW+23FV1101原料A管線(xiàn)閥門(mén)QW+44FV1102原料B管線(xiàn)閥門(mén)QW+65FV1103混合罐V101底部混合進(jìn)料管線(xiàn)閥門(mén)QW+86FV1104催化劑C管線(xiàn)閥門(mén)QW+107S1101變頻真空泵頻率QW+128FV1105反應(yīng)器R101底部反應(yīng)生成液管線(xiàn)閥門(mén)QW+149PV1102閃蒸罐頂抽真空閥門(mén)QW+1610FV1108循環(huán)物料管線(xiàn)閥門(mén)QW+1811FV1204冷凝器E102冷卻水閥門(mén)QW+2012FV1201反應(yīng)器R101夾套循環(huán)上水管線(xiàn)閥門(mén)QW+2213FV1202反應(yīng)器R101夾套循環(huán)回水至預(yù)熱器管線(xiàn)閥門(mén)QW+2414FV1203反應(yīng)器R101夾套循環(huán)回水至界區(qū)管線(xiàn)閥門(mén)QW+26表4-1.3模擬量輸入列表（3）數(shù)字量輸入列表序號(hào)位號(hào)說(shuō)明地址1XV1101抑制劑管線(xiàn)閥門(mén)Q+2.12HS1101A進(jìn)料泵P101開(kāi)關(guān)Q+2.53HS1102B進(jìn)料泵P102開(kāi)關(guān)Q+2.64HS1103催化劑輸送泵P103開(kāi)關(guān)Q+2.75HS1104真空泵P104開(kāi)關(guān)Q+3.06HS1105D輸送泵P105開(kāi)關(guān)Q+2.27HS1106循環(huán)泵開(kāi)關(guān)Q+2.08XV1102冷凝罐排氣閥Q+2.3表4-1.4數(shù)字量輸入列表4.1.4配電裝置：加熱爐裝置屬于一級(jí)一類(lèi)負(fù)荷。為此，必須用緊急電源為本加熱爐控制系統(tǒng)供電，同時(shí)，緊急電源需要由兩個(gè)相互獨(dú)立的電源提供電力。兩個(gè)電源中一個(gè)為工作電源，一個(gè)為后備電源。

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中劃分的用電負(fù)荷等級(jí)的規(guī)定，本系統(tǒng)儀表用電負(fù)荷屬于有特殊供電要求的負(fù)荷，這類(lèi)負(fù)荷在電源中斷后會(huì)打亂生產(chǎn)過(guò)程，造成設(shè)備損壞和人員傷害以及經(jīng)濟(jì)損失，因此儀表工作電源必須是不間斷電源，同時(shí)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(yīng)按儀表耗電量總和的1.2-1.5

倍計(jì)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(jì)算。這里按照1.5

倍計(jì)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(biāo)要求如下：對(duì)于交流電源為電壓220V±5%，頻率50Hz±0.5Hz，波形失真率<5%。；對(duì)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(shí)間≤3ms，電壓瞬間跌落<10%AASPM125IM153DI/DOAI/AOLNDC24VAC220V隔離變壓器ET200MDC24VAC220V6圖4-1.5配電裝置4.2系統(tǒng)連接圖4-2.1系統(tǒng)連接圖1圖4-2.2系統(tǒng)連接圖2

五、實(shí)施效果5.1操作說(shuō)明PCS7程序在編譯下載后，在WINCC運(yùn)行畫(huà)面里開(kāi)車(chē)，SFC會(huì)按照下列程序步驟運(yùn)行。開(kāi)車(chē)順序控制的好壞關(guān)系到系統(tǒng)能否快速穩(wěn)定。如果開(kāi)車(chē)順序控制不好，很可能造成前期產(chǎn)品的產(chǎn)量下降，組分不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題。開(kāi)車(chē)開(kāi)始階段，提前通過(guò)真空泵P104與閥門(mén)PV1102，將閃蒸罐內(nèi)壓力降到大氣壓下使得反應(yīng)器內(nèi)底部液體混合物進(jìn)入閃蒸罐即可發(fā)生反應(yīng)。對(duì)于反應(yīng)物，物料A與物料B應(yīng)同時(shí)開(kāi)啟，并報(bào)保持比例。為加快反應(yīng)進(jìn)程，應(yīng)待混合罐內(nèi)累積一定的液位混合物后，開(kāi)啟閥門(mén)FV1103,并開(kāi)啟催化劑進(jìn)入輸送泵的閥門(mén)。具體開(kāi)車(chē)步驟如下：初始化檢查，系統(tǒng)處于開(kāi)車(chē)前狀態(tài)，確認(rèn)所有閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)。打開(kāi)PV1102開(kāi)度全開(kāi)，并打開(kāi)HS1104，S1101以50%開(kāi)度運(yùn)行，降低閃蒸罐內(nèi)壓力。當(dāng)PI1103小于等于30Kpa時(shí)，打開(kāi)P101與P102，同時(shí)使FV1101為90%，F(xiàn)V1102開(kāi)度為30%，關(guān)閉PV1102與HS1104。當(dāng)混合罐液位LI1101達(dá)到60%時(shí)，使FV1103開(kāi)度為50%。當(dāng)反應(yīng)器液位LI1102達(dá)到30%或溫度TI1103達(dá)到40℃時(shí)，催化劑輸送泵P103打開(kāi)，并使閥門(mén)FV1104開(kāi)度為10%，誘發(fā)反應(yīng)，與此同時(shí)使冷卻循環(huán)水閥門(mén)FV1201開(kāi)度為10%，F(xiàn)V1203開(kāi)度為50%當(dāng)閃蒸罐內(nèi)溫度TI1104達(dá)到65℃或液位LI1201達(dá)到40%時(shí)，開(kāi)啟HS1104，使PV1101開(kāi)度為50%、SI101為50%，D輸送泵P105開(kāi)啟，閥門(mén)FV1106開(kāi)度為30%，同時(shí)閥門(mén)PV1204開(kāi)度為60%。當(dāng)冷凝管液位LI1202大于50%時(shí)，P106開(kāi)啟，使物料A循環(huán)。5.2監(jiān)控畫(huà)面圖5-2.1wincc監(jiān)控畫(huà)面六、賽項(xiàng)總結(jié)賽項(xiàng)總結(jié)“西門(mén)子杯”中國(guó)智能制造挑戰(zhàn)賽是在教育部與西門(mén)子公司戰(zhàn)略合作框架下的一項(xiàng)國(guó)家級(jí)A類(lèi)賽事。這次比賽準(zhǔn)備過(guò)程歷時(shí)近三個(gè)月，從設(shè)計(jì)控制方案、建立組態(tài)、畫(huà)CFC、SFC圖，之后去湖北三峽大學(xué)調(diào)試，從剛開(kāi)始的懵懂到后來(lái)得心應(yīng)手，但是由于經(jīng)驗(yàn)不足，在前往三峽大學(xué)前沒(méi)有接觸過(guò)設(shè)備，對(duì)賽項(xiàng)的理解一直處于理論知識(shí)研究階段，在三峽大學(xué)練習(xí)時(shí)對(duì)于設(shè)備的使用不熟練，期間耽誤了很多寶貴時(shí)間。繼而，我們發(fā)現(xiàn)在準(zhǔn)備過(guò)程中走了一些彎路。而在三峽大學(xué)，我們爭(zhēng)取到了數(shù)天設(shè)備的練習(xí)時(shí)間，每日每夜研究賽題，在這數(shù)天的練習(xí)中我們積累了大量經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化了控制方案，改進(jìn)后系統(tǒng)明顯變得穩(wěn)定，液位壓強(qiáng)溫度保持恒定，產(chǎn)物體濃度穩(wěn)定在81%以上，積累量為8000左右，沒(méi)有出現(xiàn)爆罐過(guò)壓現(xiàn)象，系統(tǒng)統(tǒng)評(píng)分為97分，在比賽中取得了較好的成績(jī)。本賽項(xiàng)涉及SMPT-1000平臺(tái)的使用及其PCS7控制。包括基于PID控制的物料輸送控制系統(tǒng)、反映溫度控制系統(tǒng)、反映體系壓力與溫度的檢測(cè)與控制、反應(yīng)物濃度的控制、閃蒸罐壓強(qiáng)和液位的控制、冷凝罐溫度的控制以及操作員監(jiān)視控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等等。在系統(tǒng)的穩(wěn)定和安全方面，需要對(duì)壓力進(jìn)行安全控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。要求反應(yīng)器在系統(tǒng)開(kāi)、停車(chē)全過(guò)程中壓力不超過(guò)130KPa，反應(yīng)器壓力報(bào)警上限組態(tài)值為100KPa。閃蒸罐：壓力范圍為20~130KPa，為了安全，要求閃蒸罐在系統(tǒng)開(kāi)、停車(chē)全過(guò)程中壓力不超過(guò)120KPa，反應(yīng)器壓力報(bào)警上限組態(tài)值為120KPa。同時(shí)反應(yīng)器及閃蒸罐的壓力穩(wěn)定在合適范圍，在保持系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，提高反應(yīng)速率。如果反應(yīng)器壓力過(guò)高，立即加入抑制劑，有效保證系統(tǒng)安全。關(guān)于本賽項(xiàng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我們從實(shí)際需求出發(fā)，