甘油生产过程监控系统设计(附件)
随着计算机技术及通讯技术的发展，以计算机为核心的集散控制系统使甘油生产过程更加安全、可靠和高效。本文根据甘油生产的工艺要求，确定95%和99.5%两种纯度的甘油生产过程监控系统设计方案，主要完成监控系统变量配置、逻辑控制程序设计、上位机组态画面设计以及网络通讯设计，利用PID算法实现蒸馏釜温度、液位与冷凝器温度、喷射泵蒸汽压力等被控参数的控制调节。通过系统调试运行表明，该系统具有运行可靠、操作简单、功能可扩展性强等优点。
关键词 甘油，监控系统，DCS，PID算法
目 录
1 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 国内外发展现状与发展趋势 1
1.3 研究内容 3
2 甘油生产工艺及集散控制系统（DCS） 3
2.1 甘油生产流程 3
2.2 甘油生产控制系统的总方案设计 4
2.3 甘油生产控制系统的系统软件设计的基本思路 4
2.4 集散控制系统（DCS）概要 5
2.5 DCS结构 7
2.6 DCS的特点与发展前景 8
2.7 DCS应用软件 9
3 甘油DCS监控系统的编程设计与实现 10
3.1 DCS编程语言 10
3.2 PID控制原理 11
3.3 控制方案 11
3.4 控制达到的性能指标 13
3.5 需要采集与控制的变量 13
3.6 具体编程方法 14
3.7 甘油DCS监控系统的组态设计与实现 25
4 仿真测试 29
4.1 虚拟站介绍 29
4.2 仿真测 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
试结果 30
结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
1 绪论
伴随着时代的日益进步，科学技术的日益更新，经济水平早就已经达到了一个比较高的阶段。工业技术早就已经成为了组成我国的经济水平中不可或缺的一个部分，为了进一步地提高我国的经济、技术水平，便把当代科学技术应用到工业中来。然而，自动控制技术早已经成为了工业控制技术的重要组成部分，成为了不可或缺的力量。
1.1 课题的背景及意义
甘油又称丙三醇[1]，是有暖甜味的，澄明粘稠的液体，可以吸收空气中的潮气。我国每年进口甘油大约在25%左右，以满足生产生活需求。一般都两种途径可以得到甘油，第一种是制皂得到废液，第二种途径是油脂水解废水[2]。制皂废液经净化处理和浓缩得到的浓度较高的甘油，即粗甘油，其甘油浓度大概在80%左右，其中含有大量的杂质，主要有8％左右的NaCl、1％-2％的NaS04、1.5％-3％的有机杂质、7％左右的水分以及其他杂质；油脂水解废水通过过滤和压缩制得的粗甘油质量相当于制皂废液制得到的要好，甘油浓度一般都在88％左右，同时包括少量水和2％-3％的有机杂质和无机杂质等等。然而我国对甘油的需求很高，对甘油的浓度要求更高，尤其在食用，药用和其他工业用途方面。因此，粗甘油必须要进行精制[3]。
粗甘油提纯到精甘油的过程是非常复杂的，而且一般现在生产的坏境都是比较恶劣的，所以该生产过程的要求就比较苛刻。这个生产过程中会有很多因素影响，比如温度，压力等等，还受到很多的化学反应的影响。所以对于甘油生产工艺这样复杂的生产过程，我们采用到的是自动控制技术，当然自动控制技术还要保证生产过程中的安全性，还要保证生产之后成品的质量。为了保证成品的质量和生产的效率，就要对很对参数进行自动控制，避免其他外在的因素影响成品的质量。所以在生产过程中不仅仅要实现自动控制，还对自动控制有了更加苛刻的要求。既要保证生产过程中生产的稳定性，还要保证成品的质量，以保证最后工厂可以获得最多的利益。
1.2 国内外发展现状与发展趋势
过程控制技术作为自动化技术的应用技术，它已经渡过了非常漫长的时间。其中工业过程计算机控制技术起步于上个世纪的50年代左右，60年代的试验期[4]，然而到了60年代左右，可编程逻辑控制（PLC）器就诞生了[5]。长期以来，PLC始终占据着工业自动控制技术的首导地位，为工厂提供了各种各样的控制手段，满足于现代工业企业对自动化控制的需要。伴随随着可编程逻辑控制（PLC）的不断发展，PLC早就已经渗入到各行各业，从低端到高端，从小型到大型。同时也确立了它在工业控制技术的领域的主导地位，但是同时也承受到了来自其他控制技术的不断挑战。入工业计算机控制（IPC），集散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等等。DCS是继PLC问世之后，由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系统[6]。这个时间，工业过程控制技术开始迈入了成熟期，到了90年代进一步得到了发展，现如今，集散控制系统的技术发展很快，生产，自动控制，管理想结合于一体，DCS更加的开放化了。这种开放型结构可以轻易在触摸屏上控制现场的设备，同时也可以监视现场的设备是否正常工作，设置参数等等。伴随着PLC、DCS等其他控制系统的发展，将连续控制、逻辑功能和批量控制等等聚集到一起，从而将PLC和DCS融合在一起，满足了协调的需要，以满足离散类和批量工业自动化的要求[7]。
国外的化工自动控制水平还是比较领先的，化工生产越来越广泛的使用计算机，最大限度的使用计算机，大力开发先进的控制技术和应用技术，过程控制向综合性，多科学型发展，过程控制技术愈加先进[8]。
自动化控制技术发展趋势有如下几个方面：
1、可编程逻辑控制器（PLC）
可编程控制器（PLC）是以数字运算的控制系统，主要应用在工业现场。能够实现顺序控制，逻辑控制，也可以定时功能，算术功能等等。可编程控制器的发展非常地迅速，目前PLC广泛应用在冶金、机械、石化、轻纺等等各个领域。
2、集散控制系统（DCS）
当代的自动控制应用在工业方面，要求也越来越高，不仅要求对生产线进行自动控制，还要对产品的质量控制到最好。伴随着自动化控制技术[9]、计算机技术、数据通信技术及DCS集成技术的发展，实现企业整个生产过程的信息综合、优化调度、生产管理和经营管理的计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacture System,CIMS）是DCS发展的目标[10]。伴随着集散控制技术的迅速发展与迅速应用，直接在DCS上实现先进控制和优化已经成为了可能，并且有着安全可靠、快速及时、投入不大的明显优势[11]。这已经让DCS越来越成为主流力量。
3、人工智能
2.3 甘油生产控制系统的系统软件设计的基本思路
DCS软件下位机程序编写完成后，系统软件实现的功能：
1、实时显示蒸馏塔温度，压力，阀位，泵位；
2、比较检测到的值和设定值，超限或者阀位异常则报警；
3、根据相应的湿度压力自我调控；
4、根据环境监控系统功能，系统软件流程图如下图所示。
SunyHis:历史数据配置
SunyMaker：画面编辑器
SunyCFG:硬件配置软件
操作站监控软件：
SunyRTM:实时运行软件
1 绪论 1
1.1 课题的背景及意义 1
1.2 国内外发展现状与发展趋势 1
1.3 研究内容 3
2 甘油生产工艺及集散控制系统（DCS） 3
2.1 甘油生产流程 3
2.2 甘油生产控制系统的总方案设计 4
2.3 甘油生产控制系统的系统软件设计的基本思路 4
2.4 集散控制系统（DCS）概要 5
2.5 DCS结构 7
2.6 DCS的特点与发展前景 8
2.7 DCS应用软件 9
3 甘油DCS监控系统的编程设计与实现 10
3.1 DCS编程语言 10
3.2 PID控制原理 11
3.3 控制方案 11
3.4 控制达到的性能指标 13
3.5 需要采集与控制的变量 13
3.6 具体编程方法 14
3.7 甘油DCS监控系统的组态设计与实现 25
4 仿真测试 29
4.1 虚拟站介绍 29
4.2 仿真测 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
试结果 30
结 论 33
致 谢 34
参 考 文 献 35
1 绪论
伴随着时代的日益进步，科学技术的日益更新，经济水平早就已经达到了一个比较高的阶段。工业技术早就已经成为了组成我国的经济水平中不可或缺的一个部分，为了进一步地提高我国的经济、技术水平，便把当代科学技术应用到工业中来。然而，自动控制技术早已经成为了工业控制技术的重要组成部分，成为了不可或缺的力量。
1.1 课题的背景及意义
甘油又称丙三醇[1]，是有暖甜味的，澄明粘稠的液体，可以吸收空气中的潮气。我国每年进口甘油大约在25%左右，以满足生产生活需求。一般都两种途径可以得到甘油，第一种是制皂得到废液，第二种途径是油脂水解废水[2]。制皂废液经净化处理和浓缩得到的浓度较高的甘油，即粗甘油，其甘油浓度大概在80%左右，其中含有大量的杂质，主要有8％左右的NaCl、1％-2％的NaS04、1.5％-3％的有机杂质、7％左右的水分以及其他杂质；油脂水解废水通过过滤和压缩制得的粗甘油质量相当于制皂废液制得到的要好，甘油浓度一般都在88％左右，同时包括少量水和2％-3％的有机杂质和无机杂质等等。然而我国对甘油的需求很高，对甘油的浓度要求更高，尤其在食用，药用和其他工业用途方面。因此，粗甘油必须要进行精制[3]。
粗甘油提纯到精甘油的过程是非常复杂的，而且一般现在生产的坏境都是比较恶劣的，所以该生产过程的要求就比较苛刻。这个生产过程中会有很多因素影响，比如温度，压力等等，还受到很多的化学反应的影响。所以对于甘油生产工艺这样复杂的生产过程，我们采用到的是自动控制技术，当然自动控制技术还要保证生产过程中的安全性，还要保证生产之后成品的质量。为了保证成品的质量和生产的效率，就要对很对参数进行自动控制，避免其他外在的因素影响成品的质量。所以在生产过程中不仅仅要实现自动控制，还对自动控制有了更加苛刻的要求。既要保证生产过程中生产的稳定性，还要保证成品的质量，以保证最后工厂可以获得最多的利益。
1.2 国内外发展现状与发展趋势
过程控制技术作为自动化技术的应用技术，它已经渡过了非常漫长的时间。其中工业过程计算机控制技术起步于上个世纪的50年代左右，60年代的试验期[4]，然而到了60年代左右，可编程逻辑控制（PLC）器就诞生了[5]。长期以来，PLC始终占据着工业自动控制技术的首导地位，为工厂提供了各种各样的控制手段，满足于现代工业企业对自动化控制的需要。伴随随着可编程逻辑控制（PLC）的不断发展，PLC早就已经渗入到各行各业，从低端到高端，从小型到大型。同时也确立了它在工业控制技术的领域的主导地位，但是同时也承受到了来自其他控制技术的不断挑战。入工业计算机控制（IPC），集散控制系统（DCS）和现场总线控制系统（FCS）等等。DCS是继PLC问世之后，由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系统[6]。这个时间，工业过程控制技术开始迈入了成熟期，到了90年代进一步得到了发展，现如今，集散控制系统的技术发展很快，生产，自动控制，管理想结合于一体，DCS更加的开放化了。这种开放型结构可以轻易在触摸屏上控制现场的设备，同时也可以监视现场的设备是否正常工作，设置参数等等。伴随着PLC、DCS等其他控制系统的发展，将连续控制、逻辑功能和批量控制等等聚集到一起，从而将PLC和DCS融合在一起，满足了协调的需要，以满足离散类和批量工业自动化的要求[7]。
国外的化工自动控制水平还是比较领先的，化工生产越来越广泛的使用计算机，最大限度的使用计算机，大力开发先进的控制技术和应用技术，过程控制向综合性，多科学型发展，过程控制技术愈加先进[8]。
自动化控制技术发展趋势有如下几个方面：
1、可编程逻辑控制器（PLC）
可编程控制器（PLC）是以数字运算的控制系统，主要应用在工业现场。能够实现顺序控制，逻辑控制，也可以定时功能，算术功能等等。可编程控制器的发展非常地迅速，目前PLC广泛应用在冶金、机械、石化、轻纺等等各个领域。
2、集散控制系统（DCS）
当代的自动控制应用在工业方面，要求也越来越高，不仅要求对生产线进行自动控制，还要对产品的质量控制到最好。伴随着自动化控制技术[9]、计算机技术、数据通信技术及DCS集成技术的发展，实现企业整个生产过程的信息综合、优化调度、生产管理和经营管理的计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacture System,CIMS）是DCS发展的目标[10]。伴随着集散控制技术的迅速发展与迅速应用，直接在DCS上实现先进控制和优化已经成为了可能，并且有着安全可靠、快速及时、投入不大的明显优势[11]。这已经让DCS越来越成为主流力量。
3、人工智能
2.3 甘油生产控制系统的系统软件设计的基本思路
DCS软件下位机程序编写完成后，系统软件实现的功能：
1、实时显示蒸馏塔温度，压力，阀位，泵位；
2、比较检测到的值和设定值，超限或者阀位异常则报警；
3、根据相应的湿度压力自我调控；
4、根据环境监控系统功能，系统软件流程图如下图所示。
SunyHis:历史数据配置
SunyMaker：画面编辑器
SunyCFG:硬件配置软件
操作站监控软件：
SunyRTM:实时运行软件
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