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聚合反应釜控制系统的设计与实现

作　者: 郑永祥
导　师: 郭丙君；王雪晶
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 聚合反应釜控制系统设计 DCS硬件配置 PIDERFB算法串级调节
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

丁二烯聚合反应是ABS生产中的重要一环,对反应釜各种参数的控制,直接关系到丁二烯聚合的反应时间和产品质量。本文针对某ABS生产厂在生产过程中丁二烯聚合反应釜控制系统存在的问题,分析了原因,并根据生产工艺特点和对控制系统的要求,在该厂ABS扩建项目中对原有的控制系统进行了技术改进。本文从四个方面进行了研究：首先,是硬件配置。根据工艺生产的需要,选择了Honeywell公司的TDC3000 DCS控制系统,介绍了系统的硬件组成,并为聚合反应釜控制系统进行了硬件配置。其次,是选择一种合适的控制算法。结合聚合反应的特点和反应釜的控制特性,指出了单纯的PID控制难以满足控制要求。分析了TDC3000控制系统中的PIDERFB算法,该算法不但具有PID控制的优点,而且不需要复杂的数学模型,同时可以消除积分饱和,能满足聚合反应对控制算法的要求。再次,是在控制策略方面,摒弃了原来的温度-液位和压力-液位的选择串级调节系统,改为温度-液位的串级调节系统,并由CL/HPM程序来实现对压力的控制。最后,从安全生产的角度出发,为聚合反应釜设计了联锁系统。通过实际的生产运行,改进的控制算法和控制策略能很好的适应生产的需要,减少了人为因素引起的误操作,缩短了聚合反应的时间,提高了产品的质量。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题的提出和意义  10
  1.2 文献综述  10-17
    1.2.1 聚合反应釜的控制情况  10-11
    1.2.2 工业温度控制发展情况  11-12
    1.2.3 微机控制系统控制方案  12-13
    1.2.4 温度控制方法  13-14
    1.2.5 DCS的发展与应用  14-16
    1.2.6 DCS在聚合反应釜中的发展趋势  16-17
  1.3 本文主要工作和章节安排  17-18
    1.3.1 本文主要工作  17
    1.3.2 章节安排  17-18
第2章聚合反应的生产过程及控制要求  18-25
  2.1 引言  18
  2.2 工艺原理  18-22
    2.2.1 反应原理  18-19
      2.2.1.1 丁二烯反应均聚原理  18-19
      2.2.1.2 ABS接枝共聚反应原理  19
      2.2.1.3 SAN聚合反应原理  19
      2.2.1.4 挤出原理  19
    2.2.2 工艺流程  19-22
      2.2.2.1 丁二烯聚合反应的工艺流程  19-21
      2.2.2.2 ABS聚合反应的工艺流程  21-22
      2.2.2.3 SAN聚合反应的工艺流程  22
      2.2.2.4 混炼包装的工艺流程  22
  2.3 聚合反应控制要求  22-24
    2.3.1 聚合反应对控制系统的要求  22-23
    2.3.2 聚合反应过程中温度控制的要求  23-24
  2.4 本章小结  24-25
第3章控制系统的硬件设计  25-38
  3.1 引言  25
  3.2 TDC3000系统简介  25-32
    3.2.1 TDC3000系统网络设备  26-30
      3.2.1.1 局部控制网络(LCN)  26-28
      3.2.1.2 通用控制网络(UCN)  28-30
    3.2.2 TDC3000系统通信功能  30-32
      3.2.2.1 通信介质  30-31
      3.2.2.2 网络结构  31
      3.2.2.3 通信协议  31-32
  3.3 控制系统硬件配置  32-37
    3.3.1 配置原则  33
    3.3.2 操作站的配置  33-34
    3.3.3 打印机的配置  34
    3.3.4 历史模件的配置  34
    3.3.5 应用模件的配置  34-35
    3.3.6 网络接口模件的配置  35
    3.3.7 控制器的配置  35-36
    3.3.8 电缆的配置  36-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章聚合反应釜控制系统设计  38-50
  4.1 引言  38
  4.2 被控对象  38-39
  4.3 聚合反应釜中原有控制方案的不足  39
  4.4 控制算法的改进  39-43
    4.4.1 PID算法  39-40
    4.4.2 PIDERFB算法  40-43
  4.5 控制系统的改进  43-46
    4.5.1 串级调节系统组成  44
    4.5.2 温度控制系统组成  44-46
  4.6 CL语言编程实现顺序控制  46-49
    4.6.1 CL-PM语言  46
    4.6.2 对温度、压力和液位的控制  46-49
  4.7 本章小结  49-50
第5章控制系统联锁设计  50-54
  5.1 引言  50
  5.2 联锁设计  50-52
    5.2.1 逻辑点  50-51
    5.2.2 联锁设计  51-52
  5.3 本章小结  52-54
第6章工程实施效果  54-61
  6.1 引言  54
  6.2 工程实施  54-60
    6.2.1 控制系统实施  54-59
    6.2.2 系统的控制效果  59-60
      6.2.2.1 系统的控制情况  59
      6.2.2.2 效益分析  59-60
  6.3 本章小结  60-61
第7章总结和展望  61-62
  7.1 本文总结  61
  7.2 展望  61-62
参考文献  62-65
致谢  65

聚合反应釜控制系统的设计与实现

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