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银催化剂工业侧线评价装置DCS控制系统

作　者: 刘鑫
导　师: 楚纪正
学　校: 北京化工大学
专　业: 系统工程
关键词: CENTUM CS3000 模糊PID控制器 超驰系统 报警 联锁 停车系统 MODBUS协议 工业质谱分析仪
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


银催化剂工业侧线评价装置采用工业装置实际反应条件对新型银催化剂进行评价实验,能够获得准确的新型银催化剂的实际应用性能数据,从而保证新型银催化剂在工业装置上的成功应用。本课题结合银催化剂工业侧线评价装置自动化设计开发与实际应用,着重研究了以下几个问题:1、银催化剂工业侧线评价装置反应器温度控制系统设计与工程实现方法。笔者对该系统提出三种策略及其具体工程实现方法,分别是手动选择控制策略、自动选择控制策略和带模糊PID控制器的超驰控制策略。仿真对比性试验证明,带有模糊PID控制器的超驰控制系统,保障安全,控制品质优,鲁棒性好,是最优的控制方案。2、空速控制和致稳方式切换控制的算法及其工程实现方法。本文通过对先进仪表和多参数运算功能的研究和应用,实现了银催化剂工业侧线带流量计冗余的空速的测量和控制,为自控系统提供了监控这些间接参数的一双“眼睛”。致稳方式的切换及流量控制算法设计,丰富了该装置的控制手段,使该装置具有更强的仿真和评价性能。3、报警、连锁和停车系统的设计和具体工程实现。通过对工艺流程的深入理解及现场实际情况的汇总,基于Centum CS3000系统,完成了报警、连锁和停车系统的设计和具体工程实现。4、DCS与工业质谱仪基于MODBUS协议的串行通讯。在银催化剂工业侧线评价装置上,利用MODBUS协议的RS-485串行通讯方式,运用一条数据通讯线实现了DCS控制系统与工业在线质谱仪之间的信号通讯数字化。并且成功运用独特的双寄存器存储数据技术,提高DCS控制系统与工业在线质谱仪两套系统之间数据传输准确性、稳定性和可靠性。实现了DCS控制系统对装置各系统的统一监控、管理等功能,提高了装置的自动化水平和管理水平。本文设计的催化剂工业侧线评价装置是一套功能完备、操作灵活可靠、自动化控制水平较高的评价装置,能够自动完成对银催化剂的评价及数据处理,实现了评价装置的综合自动化。银催化剂工业侧线装置一次开车成功,目前运行平稳,该装置的投用,对高活性银催化剂的研制开发和工业推广应用具有重要作用。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-15
第一章 绪论  15-23
  1.1 课题概述  15-16
    1.1.1 课题题目及来源  15
    1.1.2 课题研究的背景  15-16
    1.1.3 课题研究的目的与意义  16
  1.2 DCS系统概述  16-21
    1.2.1 DCS的发展阶段  17
    1.2.2 DCS的优点和特点  17-18
    1.2.3 传统DCS的局限性  18-19
    1.2.4 国内外DCS在我国工业的应用现状  19-20
    1.2.5 DCS技术的现状与发展趋势  20-21
  1.3 研究内容  21-23
第二章 银催化剂工业侧线评价装置DCS应用  23-35
  2.1 银催化剂工业侧线工艺路线  23-25
  2.2 控制系统设计原则  25-26
  2.3 控制规模(I/O点数)  26
  2.4 横河CENTUM CS3000系统介绍  26-30
    2.4.1 系统结构  26-29
    2.4.2 系统特点  29-30
    2.4.3 结论  30
  2.5 银催化剂工业侧线评价装置DCS系统  30-35
    2.5.1 银催化剂工业侧线评价装置的系统配置  31
    2.5.2 操作画面  31-35
第三章 反应器温度控制设计与实现  35-57
  3.1 工艺介绍  35-36
  3.2 手动选择性控制系统  36-40
  3.3 自动选择性控制系统  40-44
  3.4 带模糊PID控制的超驰控制系统  44-54
    3.4.1 模糊控制器的原理和基本结构  45-46
    3.4.2 模糊化设计  46-47
    3.4.3 模糊控制规则及判决方法  47-48
    3.4.4 模糊PID控制器的实现  48-50
    3.4.5 模糊PID控制器的仿真分析研究  50-54
  3.5 研究分析  54-57
第四章 带流量冗余的反应空速控制策略设计与实现  57-65
  4.1 工艺介绍  57
  4.2 基于CS3000的空速控制的实现  57-63
  4.3 研究分析  63-65
第五章 致稳方式的切换与流量控制策略设计与实现  65-73
  5.1 工艺介绍  65-66
  5.2 基于CS3000的氮气和甲烷致稳方式切换与流量控制的实现  66-73
第六章 报警、联锁和停车系统设计与实现  73-83
  6.1 报警、联锁和停车系统在化工生产中的作用  73
  6.2 报警、联锁和停车系统的设计原则  73-75
    6.2.1 独立设置原则  73-74
    6.2.2 选用结构的原则  74
    6.2.3 故障安全型原则  74-75
    6.2.4 中间环节最少原则  75
  6.3 银催化剂工业侧线评价装置报警、联锁和停车系统设计  75-76
    6.3.1 一般性保护联锁  75-76
    6.3.2 紧急停车联锁  76
    6.3.3 手动紧急停车联锁  76
  6.4 基于CS3000联锁控制的实现  76-81
    6.4.1 一般性保护联锁  76-79
    6.4.2 紧急停车联锁  79
    6.4.3 手动紧急停车联锁  79-81
  6.5 研究与分析  81-83
第七章 在线质谱分析仪与DCS的串行通讯  83-97
  7.1 工艺介绍  83-84
  7.2 MODBUS协议  84-88
  7.3 通讯硬件  88
  7.4 通讯软件  88-95
    7.4.1 地址分配表  88-91
    7.4.2 双寄存器  91-94
    7.4.3 波特率  94-95
  7.5 研究分析  95-97
第八章 结论  97-99
  8.1 研究结论  97-98
  8.2 问题预测与展望  98-99
参考文献  99-103
致谢  103-105
作者和导师简介  105-108
硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  108-109

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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