過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)樣本2

過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)名稱：揚(yáng)子芳烴廠吸附分離裝置控制模擬設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間：200X.2.26~200X.3.18姓名：班級(jí)：自0X0X學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：南京工業(yè)大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院200X年2月1.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：學(xué)習(xí)《過(guò)程控制工程》課程和下廠畢業(yè)實(shí)習(xí)2周后，在對(duì)揚(yáng)子芳烴廠制氫裝置的實(shí)際過(guò)程控制策略、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)以及相應(yīng)的組態(tài)軟件有一定的認(rèn)識(shí)和了解的基礎(chǔ)上，針對(duì)揚(yáng)子芳烴廠吸附分離裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜控制系統(tǒng)（至少包含一個(gè)復(fù)雜回路和3-5個(gè)簡(jiǎn)單回路），并利用組態(tài)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)，使控制系統(tǒng)達(dá)到要求的控制效果。獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，每個(gè)人根據(jù)下廠具體實(shí)習(xí)裝置，確定自己的課程設(shè)計(jì)題目，每1-3人/組；選用一種組態(tài)軟件（例如：采用力控組態(tài)軟件）繪制系統(tǒng)工藝流程圖；繪制控制系統(tǒng)原有的控制回路；利用下廠收集的實(shí)際數(shù)據(jù)和工藝要求，選擇被控對(duì)象模型，利用組態(tài)軟件，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)；改進(jìn)原有的控制回路，增加1-2個(gè)復(fù)雜回路，并進(jìn)行組態(tài)；調(diào)節(jié)控制參數(shù)，使性能指標(biāo)達(dá)到要求；寫(xiě)出設(shè)計(jì)工作小結(jié)。對(duì)在完成以上設(shè)計(jì)過(guò)程所進(jìn)行的有關(guān)步驟：如設(shè)計(jì)思想、指標(biāo)論證、方案確定、參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、原理分析等作出說(shuō)明，并對(duì)所完成的設(shè)計(jì)做出評(píng)價(jià)，對(duì)自己整個(gè)設(shè)計(jì)工作中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，總結(jié)收獲。2.進(jìn)度安排（時(shí)間3周）第1周選用一種組態(tài)軟件繪制系統(tǒng)工藝流程圖；繪制控制系統(tǒng)原有的控制回路；第2周利用下廠收集的實(shí)際數(shù)據(jù)和工藝要求，選擇被控對(duì)象模型，利用組態(tài)軟件，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)；第3周(1-3)改進(jìn)原有的控制回路，增加1-2個(gè)復(fù)雜回路，并進(jìn)行組態(tài)；調(diào)節(jié)控制參數(shù)，使性能指標(biāo)達(dá)到要求；第3周(4)書(shū)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)第3周(5)演示、答辯工藝原理：該裝置采用的是UOP的PAREX工藝，它將吸附劑裝在兩個(gè)立式吸附塔內(nèi)，每個(gè)吸附塔內(nèi)有12個(gè)床層，兩個(gè)吸附塔底都有各自的塔底泵，兩個(gè)吸附塔塔底循環(huán)泵使得兩個(gè)吸附塔內(nèi)的工藝物料形成閉路循環(huán)，兩個(gè)吸附塔共有24根床層管線與旋轉(zhuǎn)閥相連，進(jìn)出吸附塔7股工藝物料是通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥進(jìn)行的。旋轉(zhuǎn)閥轉(zhuǎn)，能同時(shí)改變進(jìn)出吸附塔7股工藝物料的進(jìn)出口位置，UOP利用旋轉(zhuǎn)閥和吸附塔底部的循環(huán)泵，采用MOXIREX控制技術(shù)，使旋轉(zhuǎn)閥周期性的旋轉(zhuǎn)，使得進(jìn)出吸附塔內(nèi)工藝物料周期性的向下切換，模擬成吸附塔內(nèi)的吸附劑“連續(xù)”向上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)負(fù)荷和泵送循環(huán)流量所處的區(qū)域狀態(tài)向泵送循環(huán)流量控制器提供合適的流量設(shè)定值，從而模擬成吸附塔內(nèi)吸附劑與工藝物料之間的逆流流動(dòng)。然后利用吸附劑對(duì)C8A四種異構(gòu)體吸附能力的不同，其中對(duì)PX優(yōu)先吸附的特性，將連續(xù)進(jìn)入吸附塔內(nèi)混合C8A中的PX優(yōu)先以吸附，同時(shí)經(jīng)過(guò)精致和解吸，最終將進(jìn)入吸附塔的混合C8A分離成兩股物料：解吸劑和粗PX的混合液以及解吸劑和含貧PX的C8A混合液，然后經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)精餾得到高純度的對(duì)二甲苯PX和含貧PX的C8A以及循環(huán)解吸劑，貧PX的C8A送到異構(gòu)化單元，解吸劑循環(huán)使用，高純度的PX作為產(chǎn)品送出。工藝流程說(shuō)明：來(lái)自DA-802/804塔頂?shù)幕旌螩8A進(jìn)入進(jìn)料緩沖罐FA-601，F(xiàn)A-601物料經(jīng)原料泵（GA-601A/B/C，有一臺(tái)備用）送出，分別送向吸附分離兩個(gè)系列，由于兩個(gè)吸附系列是完全相同的并聯(lián)，所以僅僅第一系列的說(shuō)明：GA-601出口原料經(jīng)加熱器EA-601-1將原料從160攝氏度加熱到177攝氏度，加熱兩有原料出口溫度控制器TRC-6801與蒸汽凝水FRC-6801串級(jí)控制。加熱后的原料經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)閥然后進(jìn)入吸附塔。吸附系統(tǒng)內(nèi)的一次沖洗H是從吸附塔解吸區(qū)3A底抽出一股物料（H1）經(jīng)旋轉(zhuǎn)閥GC-601-1A/B，然后經(jīng)GA-603-1A/B/C泵出，在流量控制器FRC-6817的控制下，經(jīng)過(guò)GC-601-1A/B進(jìn)入吸附塔的2A區(qū)頂部（H2），沖洗床層管線，轉(zhuǎn)閥，格柵，起到防止產(chǎn)品PX純度，收率下降作用。從吸附塔出來(lái)的一股物料進(jìn)入抽余液塔DA-603A/B，塔底液循環(huán)泵GA-607A/B/C，將塔底物料分別送到加熱爐BA-601和EA-620A，經(jīng)加熱后的物料返回DA-603A，其循環(huán)流量采用流量控制，以便從BA-601，EA-620A出獲得我們所需的熱量。塔底由FRC-620控制加熱質(zhì)的流量來(lái)提供穩(wěn)定的加熱量。從FA-605B底部排出的物料，經(jīng)過(guò)EA-604C換熱后，進(jìn)到DA-603B進(jìn)行精餾，DA-603B回流量是在塔頂受槽FA-606B液位控制器LRC-6014與FRC-6049串級(jí)控制下，經(jīng)過(guò)回流泵GA-621A/B進(jìn)入塔內(nèi)，側(cè)線采出在第5塊和第21塊塔板的溫度差控制器TDRC-6205與FRC-6218的串級(jí)控制從第5塊塔板采出，送到異構(gòu)化進(jìn)料緩沖罐FA-608內(nèi)。DA-603B塔底液在塔底液位控制器LC-6013的控制下，經(jīng)GA-622A/B送出，經(jīng)過(guò)EA-604C換熱后，去FA-609，DA-603B塔底熱量由FC-6217控制EA-620BC8A蒸汽冷凝液排放兩來(lái)驚醒控制。控制回路說(shuō)明：在該控制系統(tǒng)中我設(shè)計(jì)了5個(gè)回路，兩個(gè)簡(jiǎn)單回路，3個(gè)復(fù)雜控制回路（串級(jí)控制）。在進(jìn)料處，工藝上要保持一定的溫度才能使在吸附塔中吸附作用比較的完全，我設(shè)計(jì)了一個(gè)由溫度和流量的串級(jí)控制，由系統(tǒng)設(shè)定一個(gè)溫度通過(guò)一個(gè)PID控制將輸出值做為下一級(jí)流量的設(shè)定值，下一級(jí)由一個(gè)PID控制來(lái)調(diào)整流量。該系統(tǒng)可以在內(nèi)環(huán)克服來(lái)自管道流量的擾動(dòng)，而達(dá)到穩(wěn)定在設(shè)定溫度的作用。在塔頂回流罐中是冷凝的物料，我要將回流罐中液位恒定在一個(gè)安全的高度，不至于發(fā)生危險(xiǎn)，我設(shè)計(jì)了一個(gè)由罐液位和回流管道流量的串級(jí)控制，在外環(huán)PID控制器上設(shè)定一個(gè)安全的高度將輸出值送到下一級(jí)的流量控制器PID來(lái)穩(wěn)定流量。最終使罐液位穩(wěn)定在設(shè)定值，內(nèi)環(huán)可以克服來(lái)自回流管道的的壓力擾動(dòng)，其他擾動(dòng)可以在外環(huán)克服。在塔底，再沸爐保證給塔底回流一頂?shù)臒崃浚ＷC精餾塔的運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定。我設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單回路，來(lái)穩(wěn)定加熱質(zhì)的流量來(lái)控制給熱量，使系統(tǒng)穩(wěn)定，該控制器可以克服從上級(jí)管道的來(lái)的擾動(dòng)保證恒溫控制。在精餾塔頂?shù)?塊塔板處有余液采出，是為了穩(wěn)定第5塊塔板的溫度來(lái)保證精餾塔穩(wěn)定運(yùn)行，而第5塊塔板的溫度和抽余液的流量有關(guān)，所以我設(shè)計(jì)了一個(gè)塔板溫度和流量的串級(jí)控制。在系統(tǒng)根據(jù)精餾塔的運(yùn)行參數(shù)來(lái)設(shè)定一個(gè)溫度經(jīng)過(guò)PID控制，將輸出值送到下一級(jí)流量PID的設(shè)定值，通過(guò)對(duì)流量的定值控制來(lái)穩(wěn)定流量，最終通過(guò)抽余液的量來(lái)影響第5塊塔板的溫度，達(dá)到最終的控制效果。該系統(tǒng)內(nèi)環(huán)可以克服來(lái)自管道的擾動(dòng)，外環(huán)可以克服一切加在系統(tǒng)的擾動(dòng)。塔底液位是一個(gè)很重要的安全參數(shù)，過(guò)高過(guò)低都會(huì)影響生產(chǎn)安全，因此對(duì)塔底液位要進(jìn)行嚴(yán)格的控制，我設(shè)計(jì)了一個(gè)簡(jiǎn)單回路來(lái)控制和穩(wěn)定塔底的液位，克服一切進(jìn)料和出料產(chǎn)生的擾動(dòng)也有一定的采出量。力控軟件介紹以及在本次課程設(shè)計(jì)中的相關(guān)應(yīng)用：新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)，它們具有適應(yīng)性強(qiáng)、開(kāi)放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開(kāi)發(fā)周期短等鮮明優(yōu)點(diǎn)。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法，其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O設(shè)備，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。

力控是運(yùn)行在Windows98/NT/2000/XP操作系統(tǒng)上的一種組態(tài)軟件。使用力控，用戶可以方便、快速地構(gòu)造不同需求的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。

力控的應(yīng)用范圍廣泛，可用于開(kāi)發(fā)石油、化工、半導(dǎo)體、汽車、電力、機(jī)械、冶金、交通、樓宇自動(dòng)化、食品、醫(yī)藥、環(huán)保等多個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域的工業(yè)自動(dòng)化、過(guò)程控制、管理監(jiān)測(cè)、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視、遠(yuǎn)程監(jiān)視/遠(yuǎn)程診斷、企業(yè)管理/資源計(jì)劃等系統(tǒng)。力控軟件由以下幾個(gè)主要部分組成：

工程管理器

開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（Draw）界面運(yùn)行系統(tǒng)（View）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（DB）I/O驅(qū)動(dòng)程序網(wǎng)絡(luò)通信程序（NetClient/NetServer）串行通信程序（SCOMClient/SCOMServer）撥號(hào)通信程序（TelClient/TelServer）Web服務(wù)器程序（WebServer）控制策略生成器（StrategyBuilder）

基本步驟：創(chuàng)建第一個(gè)應(yīng)用程序通過(guò)對(duì)力控軟件的學(xué)習(xí)，熟悉了基本的軟件操作創(chuàng)建了一個(gè)工程命名為‘吸附分離’。創(chuàng)建窗口創(chuàng)建圖形對(duì)象我將上學(xué)期在揚(yáng)子石化實(shí)習(xí)時(shí)作在工段的控制流程進(jìn)行了繪制，并設(shè)計(jì)了動(dòng)化效果，如下圖：創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)具體的控制要求，在圖中選擇了相應(yīng)的控制回路，并根據(jù)控制要求設(shè)置了相關(guān)的控制點(diǎn)，如下圖：并將其中的控制點(diǎn)于EXCEL表格中的數(shù)據(jù)連接起來(lái)。動(dòng)畫(huà)連接根據(jù)相關(guān)模擬量設(shè)置相關(guān)的動(dòng)態(tài)效果圖，使控制系統(tǒng)具有友好的人機(jī)界面。設(shè)計(jì)控制策略根據(jù)系統(tǒng)中控制回路的特性選擇相應(yīng)的控制器和控制點(diǎn)，用線將其連接起來(lái)并編譯檢查錯(cuò)誤，如無(wú)錯(cuò)誤可運(yùn)行。本設(shè)計(jì)圖形動(dòng)畫(huà)窗口以及控制策略如圖：FRC-6049回路FRC-620回路FRC-6801回路LC-6013回路TDRC-6205回路參數(shù)整定，運(yùn)行根據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定達(dá)到良好的控制效果，做到抗擾動(dòng)能力強(qiáng)，反映速度快，魯棒性好。運(yùn)行組態(tài)好的工程，檢查錯(cuò)誤。課題結(jié)束。課程設(shè)計(jì)小結(jié)（組態(tài)軟件的應(yīng)用）結(jié)束了為期3周的課程設(shè)計(jì)，從畫(huà)面繪制到策略的設(shè)計(jì)都充滿的挑戰(zhàn)與探索，在完全沒(méi)有接觸過(guò)力控組態(tài)的情況下我們要完成對(duì)上學(xué)期實(shí)習(xí)所在流程的組態(tài)需要自己去鉆研自己去思考組態(tài)軟件的應(yīng)用，雖然任務(wù)具有挑戰(zhàn)性，但完成任務(wù)后具有很強(qiáng)烈的成就感，畢竟都是自己思考和探索的成果。前一周，我完成可畫(huà)面的繪制，以及選擇了想關(guān)的控制回路并對(duì)其進(jìn)行控制策略的設(shè)計(jì)，這一周的任務(wù)想對(duì)輕松，組要是熟悉組態(tài)軟件的應(yīng)用。第二周，我完成了相關(guān)變量的定義以及動(dòng)畫(huà)效果的連接，經(jīng)過(guò)查閱幫助文件最后才知道怎么做動(dòng)畫(huà)效果，還是要耐心的看書(shū)才能學(xué)到東西啊。接下來(lái)是地三周似乎大家都遇到了相同的問(wèn)題，控制策略不會(huì)設(shè)計(jì)，我們問(wèn)老師，老師大概提了一下思路讓我們自己去研究，我想她是對(duì)的，這種簡(jiǎn)單的軟件就應(yīng)該讓我們自己去探索自己去思考。最后通過(guò)自己查閱資料，請(qǐng)教同學(xué)，大家基本都知道可做了，看著跳動(dòng)的柱狀圖和完美的震蕩曲線，有一個(gè)莫名的欣喜。我覺(jué)得最難最體現(xiàn)水平的PID控制器中參數(shù)的整定，需要扎實(shí)的理論知識(shí)和對(duì)次調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，有時(shí)只為調(diào)一個(gè)穩(wěn)定的串級(jí)系統(tǒng)要花上一個(gè)多小時(shí)的時(shí)間，但這時(shí)間花