工业清洗剂生产自动化投料监控系统设计
工业清洗剂生产自动化投料监控系统设计[20200108192851]
传统人工填料的方式，使清洗剂生程的产品质量和生产安全性能得不到保障。以计算机为核心的集散控制系统使配料生产过程更加安全、可靠和高效。本论文根据清洗剂投料系统的工艺要求，进行了工业清洗剂生产自动化投料监控系统设计。主要完成自动投料系统变量配置、数据库建立、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，实现软水物料、烧碱物料、量大的小料物料的准确投料和执行机构的精确控制。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。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:投料系统,清洗剂,DCS,通讯网络
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究状况 1
1.3 配料系统的发展状况 3
1.4 研究内容 4
2 工艺流程及DCS控制系统 5
2.1 配料系统方案设计 5
2.2 DCS介绍 7
3 DCS监控系统编程设计与实现 11
3.1 组态流程图简介 11
3.2 建立数据库 12
3.3 DCS通讯 13
3.4 自动配料系统的逻辑控制设计 18
3.5 配料监控系统上位机操作步骤 33
4 本课题设计调试运行 36
结 论 41
致 谢 43
参 考 文 献 44
1 绪 论
1.1 课题背景
国民经济的快速成长和别的行业的技术提高急切需要自动化在工业方面获得全面的应用，特别是新技术改造传统工业。为了提高自动化、智能化、信息化水平，增强企业竞争能力，把工业自动化技术改造传统产业和产业结构，是一项十分紧迫的任务[1]。随着社会的发展，人们的需求不断增加，工农业所需的原料价格也不断的上涨，迫切需要提高生产过程自动化的水平，提高企业的综合实力，适应社会不断进步的生产文明要求。在冶炼行业中，为了提高企业的生产管理水平，企业需要有先进可靠的生产设备，也需要自动化水平比较高，性能稳定的控制系统。获得高效益低成本是企业的最终目的，为了达到这一目的，企业不仅需要致力于节能降耗还需要减员增效，即要求企业必须把先进的生产设备和可靠地控制系统相结合运行到投料控制系统中，从而提高企业的综合能力，适应竞争激烈的工业大环境。
1.2 国内外研究状况
在现代工业生产中，特别是大型化工生产装置设备对工艺控制指标的要求越来越严格，生产装置也逐渐由手动、简单控制操作发展为自动、复杂控制，控制系统的设计也很复杂。目前，工业生产自动化有三大支柱，它们分别是PLC、DCS和FCS，每一个支柱都有各自的最适合领域。
1、PLC在工厂中的发展和应用方式
PLC当初的设计初衷是将原本的老式继电器的功能给取代掉，从而实现设备安装的集约化，同时也能降低设备的故障率，保障工厂在恶劣的运行环境下，也能长时间的工作，并且PLC可以实现对化工设备内的一系列动作精确控制，保证各道工序可以顺利执行，不必像继电器那样，如果工艺过程有所调整，就需要重新布线，它只需要修改用户程序就可以，从而很大幅度的提高了工作效率且安装维修费用也相对较低。它的运用技术已经达到很成熟的阶段，在多半的大型化工企业中，它实现了单台设备的自动化、多台设备自动化和整个工厂的生产过程自动化， PLC在其中充当着重要作用。
2、DCS在工厂中的发展和应用方式
DCS的发展历史从早期的数显表监控的方式中解放出来，当时的工厂如果监控的设备和控制点多的话，会给工厂的施工增加很大的难度，同时工人在监控的过程中也会很吃力，因为面对大量的数据，他们不仅仅要时时监控，同时还有经常记录一些重要的数据，这些大大增加了工人的工作量，不仅效率低下，还容易产生错误。后来为了能够将所有的数据集中起来，并且对一些数据进行分类，同时一些关键的数据，DCS可以自动记录下来，即免除了工人的大量重复工作，同时也杜绝了工人随意篡改数据。DCS的核心是它的微处理器，他可以将整个工厂内集中到控制站的数据进行处理，从而实现分散的监控，但是能够在控制室内集中控制。随着DCS功能一直加强、可靠性也在提高、管理功能也不停加强[2]。在我国，DCS的使用主要从财大气粗的石油化工领域开始，从1981年开始首次引进应用DCS技术在炼油化工系统。到现在，在石油、石化和化工系统中我国共使用了约3000多套DCS系统，其中，石化采用的DCS系统最多约占一半[3]；如果要举例的话南京的扬子乙烯和盱眙的元明粉厂都是采用的DCS系统，还有淮安的一些大的化肥厂基本上已经采用了DCS系统来控制生产。近几年，随着国内生产DCS系统的企业不断发展壮大，使国外的DCS价格下降到了约为原来的一半，在化工行业中，使用DCS控制系统的小企业越来越多[4]。到现在为止，集散控制系统在中国化工行业中使用率占有很大的比重并保持持续增长趋势。
3、FCS在工厂中的发展和应用方式
FCS是基于在DCS/PLC基础上发展起来的新技术。它在许多方面继承DCS/PLC成熟技术。FCS主要特点是采用总线标准，最深刻的改变是现场设备的数字化、智能化和网络化。在自动控制技术中，FCS控制系统是现在控制技术发展关注的一个焦点，也是今后控制技术发展的指示灯。现在的FCS控制技术在迅速的发展，但是目前这种控制技术还存在很多需要解决的问题，技术还不是很成熟，而且从FCS的引进及硬件的购置总体来看，价格比DCS并没有太大的优势，还有调试和运行维护比预料的难等，因而在国内还没成为主流控制，所以在化工生产中使用相对DCS要少。在未来，工业过程控制系统中，控制系统将会朝高性能、高速度、高集中度、大容量、大体积、低成本通信组网能力强发展。从技术角度讲FCS虽然是一种最新型自动控制技术，以后的自动话控制系统也会慢慢的成以FCS控制系统为主，但是想要全面取代DCS和PLC是需要不少的时间的，因为在FCS发展的同时，DCS和PLC也会越来越开放和智能话，并且逐步实现网络化和信息化。今后的控制系统将会是：FCS将会成为控制系统的发展主流，但是DCS和PLC也能在其他的一些特殊场合占有很大的市场。
1.3 配料系统的发展状况
在早期的一些药品，清洗剂等一些精细化工厂的主要生产步骤就是对原料的调配混合反应，一批质量好的产品需要对原料进行详细的步骤划分，在这种情况下，针对这种生产工艺需求，就专门有人制作配料控制系统，从而对这些调配混合反应实现准确计量，准确投加，并且有详细的投料记录方式，一开始的投料方式，是事先编制好配料操作书，工人们按照操作书的要求全部进行人工计量和人工投料。在这种操作方式下操作员的操作技术的熟练度和对操作生产过程的掌握与产品的质量息息相关。后来在机械还有电气行业的快速发展下，面对这种广大的需求和市场，就有人利用继电器搭配一些简单的数字提示。在这种方式下，一方面可以提高工人对投料量的把握，还有产生一些报警，对工人的一些错误操作进行提示。这种方式的应用在很大一方面提高了对产品质量的把控，但是对工人的操作量和误操作很难起到有效的减免作用，同时由于在工厂这种环境状况比较恶劣的情况下，这些电子元器件很容易故障，从而使工厂的效率反而降低。
在微机技术发展到今天，我们的自动化技术有了很大的提高，从而也使的配料系统的控制方式也在改变，这也符合了现在工厂的需求，现在随着工人的安全需要和人工成本的增加，工厂急需要能够替代工人的自动控制系统，工业控制计算机集中控制系统应运而生，操作人员通过上位机对配料系统进行监控，而无需亲临现场就可以控制和观察整个生产过程。该控制方式不仅提高了企业的生产效率，而且安全可靠、功能强大，面对复杂的化工生产环境，系统的抗干扰性也比较高。该系统的优点是比以前的的单片机控制安装更加简单，维护起来也很便利，同时有着丰富的人机交互方式，显得该系统操作起来更加的人性化。通过上位机的组态功能可自动对配料生产日期、各种物料下料量等进行归档，操作人员只需要浏览历史曲线就可对配料中的数据进行观察和分析，这对核算产品成本和分析质量等现代化管理有利。
传统人工填料的方式，使清洗剂生程的产品质量和生产安全性能得不到保障。以计算机为核心的集散控制系统使配料生产过程更加安全、可靠和高效。本论文根据清洗剂投料系统的工艺要求，进行了工业清洗剂生产自动化投料监控系统设计。主要完成自动投料系统变量配置、数据库建立、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，实现软水物料、烧碱物料、量大的小料物料的准确投料和执行机构的精确控制。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。 *查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:投料系统,清洗剂,DCS,通讯网络
目 录
1 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外研究状况 1
1.3 配料系统的发展状况 3
1.4 研究内容 4
2 工艺流程及DCS控制系统 5
2.1 配料系统方案设计 5
2.2 DCS介绍 7
3 DCS监控系统编程设计与实现 11
3.1 组态流程图简介 11
3.2 建立数据库 12
3.3 DCS通讯 13
3.4 自动配料系统的逻辑控制设计 18
3.5 配料监控系统上位机操作步骤 33
4 本课题设计调试运行 36
结 论 41
致 谢 43
参 考 文 献 44
1 绪 论
1.1 课题背景
国民经济的快速成长和别的行业的技术提高急切需要自动化在工业方面获得全面的应用，特别是新技术改造传统工业。为了提高自动化、智能化、信息化水平，增强企业竞争能力，把工业自动化技术改造传统产业和产业结构，是一项十分紧迫的任务[1]。随着社会的发展，人们的需求不断增加，工农业所需的原料价格也不断的上涨，迫切需要提高生产过程自动化的水平，提高企业的综合实力，适应社会不断进步的生产文明要求。在冶炼行业中，为了提高企业的生产管理水平，企业需要有先进可靠的生产设备，也需要自动化水平比较高，性能稳定的控制系统。获得高效益低成本是企业的最终目的，为了达到这一目的，企业不仅需要致力于节能降耗还需要减员增效，即要求企业必须把先进的生产设备和可靠地控制系统相结合运行到投料控制系统中，从而提高企业的综合能力，适应竞争激烈的工业大环境。
1.2 国内外研究状况
在现代工业生产中，特别是大型化工生产装置设备对工艺控制指标的要求越来越严格，生产装置也逐渐由手动、简单控制操作发展为自动、复杂控制，控制系统的设计也很复杂。目前，工业生产自动化有三大支柱，它们分别是PLC、DCS和FCS，每一个支柱都有各自的最适合领域。
1、PLC在工厂中的发展和应用方式
PLC当初的设计初衷是将原本的老式继电器的功能给取代掉，从而实现设备安装的集约化，同时也能降低设备的故障率，保障工厂在恶劣的运行环境下，也能长时间的工作，并且PLC可以实现对化工设备内的一系列动作精确控制，保证各道工序可以顺利执行，不必像继电器那样，如果工艺过程有所调整，就需要重新布线，它只需要修改用户程序就可以，从而很大幅度的提高了工作效率且安装维修费用也相对较低。它的运用技术已经达到很成熟的阶段，在多半的大型化工企业中，它实现了单台设备的自动化、多台设备自动化和整个工厂的生产过程自动化， PLC在其中充当着重要作用。
2、DCS在工厂中的发展和应用方式
DCS的发展历史从早期的数显表监控的方式中解放出来，当时的工厂如果监控的设备和控制点多的话，会给工厂的施工增加很大的难度，同时工人在监控的过程中也会很吃力，因为面对大量的数据，他们不仅仅要时时监控，同时还有经常记录一些重要的数据，这些大大增加了工人的工作量，不仅效率低下，还容易产生错误。后来为了能够将所有的数据集中起来，并且对一些数据进行分类，同时一些关键的数据，DCS可以自动记录下来，即免除了工人的大量重复工作，同时也杜绝了工人随意篡改数据。DCS的核心是它的微处理器，他可以将整个工厂内集中到控制站的数据进行处理，从而实现分散的监控，但是能够在控制室内集中控制。随着DCS功能一直加强、可靠性也在提高、管理功能也不停加强[2]。在我国，DCS的使用主要从财大气粗的石油化工领域开始，从1981年开始首次引进应用DCS技术在炼油化工系统。到现在，在石油、石化和化工系统中我国共使用了约3000多套DCS系统，其中，石化采用的DCS系统最多约占一半[3]；如果要举例的话南京的扬子乙烯和盱眙的元明粉厂都是采用的DCS系统，还有淮安的一些大的化肥厂基本上已经采用了DCS系统来控制生产。近几年，随着国内生产DCS系统的企业不断发展壮大，使国外的DCS价格下降到了约为原来的一半，在化工行业中，使用DCS控制系统的小企业越来越多[4]。到现在为止，集散控制系统在中国化工行业中使用率占有很大的比重并保持持续增长趋势。
3、FCS在工厂中的发展和应用方式
FCS是基于在DCS/PLC基础上发展起来的新技术。它在许多方面继承DCS/PLC成熟技术。FCS主要特点是采用总线标准，最深刻的改变是现场设备的数字化、智能化和网络化。在自动控制技术中，FCS控制系统是现在控制技术发展关注的一个焦点，也是今后控制技术发展的指示灯。现在的FCS控制技术在迅速的发展，但是目前这种控制技术还存在很多需要解决的问题，技术还不是很成熟，而且从FCS的引进及硬件的购置总体来看，价格比DCS并没有太大的优势，还有调试和运行维护比预料的难等，因而在国内还没成为主流控制，所以在化工生产中使用相对DCS要少。在未来，工业过程控制系统中，控制系统将会朝高性能、高速度、高集中度、大容量、大体积、低成本通信组网能力强发展。从技术角度讲FCS虽然是一种最新型自动控制技术，以后的自动话控制系统也会慢慢的成以FCS控制系统为主，但是想要全面取代DCS和PLC是需要不少的时间的，因为在FCS发展的同时，DCS和PLC也会越来越开放和智能话，并且逐步实现网络化和信息化。今后的控制系统将会是：FCS将会成为控制系统的发展主流，但是DCS和PLC也能在其他的一些特殊场合占有很大的市场。
1.3 配料系统的发展状况
在早期的一些药品，清洗剂等一些精细化工厂的主要生产步骤就是对原料的调配混合反应，一批质量好的产品需要对原料进行详细的步骤划分，在这种情况下，针对这种生产工艺需求，就专门有人制作配料控制系统，从而对这些调配混合反应实现准确计量，准确投加，并且有详细的投料记录方式，一开始的投料方式，是事先编制好配料操作书，工人们按照操作书的要求全部进行人工计量和人工投料。在这种操作方式下操作员的操作技术的熟练度和对操作生产过程的掌握与产品的质量息息相关。后来在机械还有电气行业的快速发展下，面对这种广大的需求和市场，就有人利用继电器搭配一些简单的数字提示。在这种方式下，一方面可以提高工人对投料量的把握，还有产生一些报警，对工人的一些错误操作进行提示。这种方式的应用在很大一方面提高了对产品质量的把控，但是对工人的操作量和误操作很难起到有效的减免作用，同时由于在工厂这种环境状况比较恶劣的情况下，这些电子元器件很容易故障，从而使工厂的效率反而降低。
在微机技术发展到今天，我们的自动化技术有了很大的提高，从而也使的配料系统的控制方式也在改变，这也符合了现在工厂的需求，现在随着工人的安全需要和人工成本的增加，工厂急需要能够替代工人的自动控制系统，工业控制计算机集中控制系统应运而生，操作人员通过上位机对配料系统进行监控，而无需亲临现场就可以控制和观察整个生产过程。该控制方式不仅提高了企业的生产效率，而且安全可靠、功能强大，面对复杂的化工生产环境，系统的抗干扰性也比较高。该系统的优点是比以前的的单片机控制安装更加简单，维护起来也很便利，同时有着丰富的人机交互方式，显得该系统操作起来更加的人性化。通过上位机的组态功能可自动对配料生产日期、各种物料下料量等进行归档，操作人员只需要浏览历史曲线就可对配料中的数据进行观察和分析，这对核算产品成本和分析质量等现代化管理有利。
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