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己烯分離控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2014-12-24 17:55:40
山東工業(yè)技術(shù) 2014年12期
關(guān)鍵詞:環(huán)己烷己烯模擬量

侯 鵬

(兗礦魯南化工有限公司,山東 滕州 277500)

己烯分離控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

侯 鵬

(兗礦魯南化工有限公司,山東 滕州 277500)

本文根據(jù)己烯分離的工藝特點(diǎn)簡(jiǎn)要闡述了控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案、硬件構(gòu)成和軟件設(shè)計(jì),分析系統(tǒng)的各個(gè)組成部分對(duì)系統(tǒng)的影響,應(yīng)用STEP7軟件開(kāi)發(fā)了調(diào)節(jié)和累計(jì)、開(kāi)關(guān)量連鎖、流量累計(jì)等程序。

己烯;分離;可編程邏輯控制器

0 引言

己烯工業(yè)是基礎(chǔ)原材料工業(yè),對(duì)輕工紡織、機(jī)械電子、藥物等產(chǎn)業(yè)具有明顯的拉動(dòng)作用,其分離后產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域。為此結(jié)合自動(dòng)控制領(lǐng)域的智能控制理論和技術(shù),開(kāi)發(fā)適合我國(guó)己烯裝置特點(diǎn)的智能控制,對(duì)于提高裝置操作平穩(wěn)性和產(chǎn)品質(zhì)量合格率,以及提高目的產(chǎn)品收率和提高裝置處理能力,優(yōu)化產(chǎn)品分布,節(jié)能降耗、延長(zhǎng)開(kāi)工周期,提高裝置效益十分重要。

1 工藝流程

原料罐中的原料由泵(P0101)引入己烯塔(T0101),由于己烯沸點(diǎn)較低,在壓力和溫度達(dá)到一定的程度時(shí),己烯由己烯塔頂部流出,通過(guò)己烯塔冷卻器(E0102)進(jìn)入己烯塔回流罐(V0101)。進(jìn)入己烯塔回流罐(V0101)的己烯含有部分雜質(zhì),雜質(zhì)通過(guò)泵(P0103)回到己烯塔(T0101);己烯直接流入己烯產(chǎn)品中間罐(V0103),存入己烯產(chǎn)品罐。

進(jìn)入己烯塔的環(huán)己烷,由己烯塔底部,通過(guò)泵(P0102)進(jìn)入環(huán)己烷塔(T0102),環(huán)己烷由環(huán)己烷塔頂部流出,通過(guò)環(huán)己烷冷卻器(E0104)進(jìn)入環(huán)己烷回流罐(V0102)。進(jìn)入環(huán)己烷回流罐(V0102)的環(huán)己烷含有部分雜質(zhì),雜質(zhì)通過(guò)(P0105)回到環(huán)己烷塔(T0102),環(huán)己烷直接流入環(huán)己烷產(chǎn)品中間罐(V0104),存入環(huán)己烷產(chǎn)品罐。環(huán)己烷罐塔底的雜質(zhì)通過(guò)泵(P0104),經(jīng)過(guò)環(huán)己烷塔釜液冷卻器(E0105),流入殘液回收罐。

2 自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 控制方案及控制規(guī)律

在設(shè)計(jì)中,針對(duì)問(wèn)題分析和實(shí)際需要,我們最終設(shè)計(jì)了單回路控制方案、串級(jí)回路控制方案、單點(diǎn)顯示及報(bào)警連鎖控制方案。

控制規(guī)律采用PID控制規(guī)律。

PID控制器是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例、 積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史,它 以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握,或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí),控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí),系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定,這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。

2.2 硬件選型

PLC選用西門(mén)子S7-300系列PLC模塊。

CPU模塊選用314型,模擬量輸入模塊選用SM 331,模擬量輸出模塊選用SM 332 ,數(shù)字輸入模塊選用SM 321,數(shù)字輸出模塊選用SM 322。

現(xiàn)場(chǎng)儀表型號(hào)規(guī)格如下:

法蘭式壓力變送器PI0101、PI0102:TS2005,PN 1.0,DN 10,0~0.25 Mpa;

雙法蘭液位變送器LT0101、LT0102:TS1151DP,PN1.0,DN20,L=500mm(LT0101)L=900mm(LT0102);

熱電阻溫度計(jì)TE0101~TE0110: WZPK-238S, M27*2 ,PT100

(L=250,TE 0101,TE0102,TE 0104,TE 0105)(L=160,TE 0103) (L=157,TE 0106,TE 0107)(L=229,TE 0108(L=170,TE 0109,TE0110)

小口徑單座調(diào)節(jié)閥LV0101,LV0102: HLS單座閥;

彈性壓力表PI01~PI10: Y-100 ,M20*1.5,0~0.25 Mpa。

2.3 控制程序開(kāi)發(fā)

結(jié)合己烯分離生產(chǎn)工藝流程,應(yīng)用STEP7軟件開(kāi)發(fā)了數(shù)值轉(zhuǎn)換、開(kāi)關(guān)量連鎖、流量累計(jì)等程序,實(shí)現(xiàn)模擬量輸入量程轉(zhuǎn)換,模擬量輸出量程轉(zhuǎn)換,連鎖等重要功能。

在STEP7中主要有以下幾種類(lèi)型的塊:

組織塊——OB(Organization Block)

功能——FC(Function)

功能塊——FB(Function Block)

系統(tǒng)功能——SFC(System Function)

系統(tǒng)功能塊——SFB(System Function Block)

背景數(shù)據(jù)塊——背景DB(Instance Data Block)

共享數(shù)據(jù)塊——共享DB(Share Data Block)

結(jié)構(gòu)化編程是與線(xiàn)性編程相對(duì)的一種編程方式。在線(xiàn)性編程方式中,所有的程序指令都寫(xiě)在主程序OB1中以實(shí)現(xiàn)一個(gè)自動(dòng)化控制任務(wù);而在結(jié)構(gòu)化編程方式中,將自動(dòng)化任務(wù)分解為能夠反映某種過(guò)程工藝、功能或可以反復(fù)使用的更小的任務(wù)塊(FC或者FB),OB1通過(guò)調(diào)用這些塊來(lái)完成整個(gè)自動(dòng)化任務(wù)。

在插入的功能FC1、數(shù)據(jù)塊DB1等塊中編寫(xiě)內(nèi)容。在FC1中使用梯形圖語(yǔ)言(LAD)進(jìn)行編譯,在庫(kù)中找出FC105、FC106等功能。編譯結(jié)束后把程序以L(fǎng)AD放入組織塊OB1中,OB是直接被操作系統(tǒng)調(diào)用的用戶(hù)程序塊,OB1的優(yōu)先級(jí)為1,是對(duì)應(yīng)于循環(huán)執(zhí)行的主程序的程序塊。

下面以數(shù)值轉(zhuǎn)換模塊(FC105)為例,簡(jiǎn)單介紹一下模擬量輸入量程轉(zhuǎn)換子程序。

數(shù)值轉(zhuǎn)換模塊(FC105),其功能是接受一個(gè)整型值(IN),并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值,將結(jié)果寫(xiě)入OUT。

其功能可用如下等式表示:

OUT=[((FLOAT(IN)-K1)/(K2-K1))*(HI_LIM-LO_LIM)]+LO_LIM(1)

常數(shù)K1和K2根據(jù)輸入值是BIPOLAR還是UNIPOLAR設(shè)置。BIPOLAR:假定輸入整型值介于-27648與27648之間,因此K1=-27648.0,K2=+27648.0;

UNIPOLAR:假定輸入整型值介于0和27648之間,因此K1=0.0,K2=+27648.0。

如果輸入整型值大于K2,輸出(OUT)將鉗位于HI_LIM,并返回一個(gè)錯(cuò)誤。如果輸入整型值小于K1,輸出將鉗位于LO_LIM,并返回一個(gè)錯(cuò)誤。

3 仿真調(diào)試

完成了畫(huà)面的組態(tài)以及下位機(jī)硬件組態(tài),最后連接上位機(jī)組態(tài)畫(huà)面與下位機(jī)程序的連接,通過(guò)S7-PLCSIM的仿真功能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的仿真調(diào)試。

通過(guò)仿真調(diào)試,邏輯關(guān)系正常,設(shè)計(jì)達(dá)到分離要求。

4 結(jié)論

本設(shè)計(jì)應(yīng)用在工程方面,可以減輕操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了工作質(zhì)量,并減少了經(jīng)濟(jì)投入,提高了產(chǎn)品的合格率;使系統(tǒng)安全、平穩(wěn)的運(yùn)行。具有很好的市場(chǎng)前景。

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