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《甘油过程控制系统》 课程设计 目录 一、 课题的背景及意义 1 1.1 课题的背景 1 1.2 课题研究的意义 2 二、 技术方案的论证 2 2.1 工艺过程与控制要求 2 2.2监控系统的结构与功能 4 三、 监控过程原理及技术特征 6 3.1 监控过程及原理 6 3.2 控制算法 8 3.3总体性能指标 9 四、 系统方案的实施 10 4.1现场采集系统的研制 10 4.1.1 系统变量的分析与选择 10 4.1.2 传感器的选择与转换电路设计 11 4.2 现场控制系统的研制 16 4.2.1 现场控制系统配置要求 16 4.2.2 现场控制系统硬件设计 17 4.2.3 PLC工作流程 20 4.3 控制系统算法研制 21 4.3.1 自适应模糊PID控制系统的结构 22 4.3.2 自适应模糊PID控制器的设计 23 4.3.3 控制系统算法的实现 25 4.4 上位机监控系统的开发 26 4.4.1上位机监控系统的组成 26 4.4.2 上位机监控系统的设计流程 27 4.4.3 实时数据库的构造与数据处理的设计 29 4.4.4 主控窗口与用户窗口组态的设计 29 4.4.5 设备窗口与运行策略的设计 34 4.4.6 报警处理与数据报表设计 35 4.4.7 实时趋势曲线和历史趋势曲线设计 37 一、 课题的背景及意义 1.1 课题的背景 随着计算机技术与过程控制技术的发展，人们对过程控制的目标已经提高到完善生产管理、提高产品质量、节约能源降及低生产成本的水平上来；这样就对当前过程控制的发展提出了很多新的要求，如何利用计算机管理与控制技术对生产过程进行更好的管理与控制，已越来越为企业所关注，实现整个生产流水线监控，实现企业的管控一体化已成为企业发展的必由之路。 甘油是一种重要的化工原料，在工业、医药及日常生活中用途十分广泛，目前大约有1700多种用途。我国每年约有1/4的需求依靠进口来解决。甘油的来源一般有两条途径，一是制皂废液，另一途径是油脂水解废水。制皂废液经净化处理和浓缩得到的粗甘油，甘油浓度一般为80％左右，其中含有大量的杂质，主要有8％左右的NaCI、1％-2％的NaS04、1.5％-3％的有机杂质、7％左右的水分以及少量的易挥发性杂质；油脂水解废水经净化和浓缩制得的粗甘油质量较制皂废液制得的好，甘油含量一般在88％左右，也含有少量水以及2％-3％的有机杂质和无机杂质。而食用、药用、化妆品用和其他工业用甘油都对甘油的质量要求较高，因此，粗甘油必须进行精制。 甘油的精炼过程非常复杂，而且条件较为恶劣，它涉及到温度、压力、流量、物位等大量物理参数，包括物理变化、化学反应等复杂过程。针对甘油生产工艺这样复杂的生产过程，自动控制的主要目标是在保证人身和设备安全的情况下，稳定生产工艺状况，避免人为因素造成产品质量和产量的剧烈波动，确保生产能够获得最大的效益。这就对生产过程自动化控制提出了更高的要求。必须通过先进的控制手段实现关键工艺参数的稳定化监控，保证生产产量和质量目标的实现，以获得最大的生产效益。 目前，大型的石化、化工等行业已采用DCS用于生产过程的监控，但由于成套的DCS一则价格昂贵，一套中型的DCS价格动则几百万，甚至上千万，成本太高，对中小型企业根本吃不消；二则一般的DCS系统封闭，兼容性不好。鉴如此，开发成本低，兼容性好的具有自主产权的监控系统不但适应市场的需求，具有较好的经济价值，而且具有较高的社会价值。 1.2 课题研究的意义 通过本项目的研究开发，不但能实现对现场工艺参数准确控制，而且通过监控网络能动态监测作业流程、主要设备的运行状态，还能读取现场数据、对数据进行分析，对异常工况进行声光报警和数据查询打印，提高了工业控制的自动化水平，实现了管控一体化，改善了生产的劳动条件，提高了甘油生产的产量与质量，提高经济效益。 二、 技术方案的论证 2.1 工艺过程与控制要求 1．工艺过程 甘油精炼的工艺流程是将粗甘油通入蒸馏釜，因粗甘油溶液属多相混合物系，蒸馏时可视粗甘油中的有机盐、无机盐以及难挥发的其他杂质为高沸点组分，视粗甘油中的甘油、水及其他易挥发性杂质(如醛、酮等)为低沸点组分。在一定条件 (温度、压力) 下，高沸点组分留在蒸馏釜中，低沸点组分从粗甘油中汽化分离出来，而低沸点组分在汽化后成为以甘油和水蒸气为主体的混合气体，将其通入冷凝器组，利用甘油与水沸点的差异，通过多次部分冷凝后即可得到纯度较高的精甘油。整个流程如图2-1所示 图2-1 甘油精炼监控工艺流程图 2．控制要求 （1）甘油产品质量控制 粗甘油经蒸馏釜加热蒸馏，再经冷凝器组冷凝的到的精甘油必须符合规定的纯度，同时保证产品损失小于规定值。 （2）物料平衡和能量平衡控制 进出蒸馏釜和冷凝器组的物料和能量应保持平衡。 （3）约