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精细化工生产过程控制系统研究与设计

作　者: 夏之奔
导　师: 冯殿义; 李玉庚
学　校: 辽宁工业大学
专　业: 机械工程
关键词: 精细化工 全集成自动化 S7-400H WinCC 冗余系统
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 29次
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内容摘要


近年来，精细化工行业发展迅速，在国民经济中的比重越来越大。但是由于精细化工生产过程具有多批量，小批次，且生产工艺复杂的特点，我国精细化工行业自动化水平还比较低，国内不少企业还停留在早期的生产模式上。因此，对精细化工生产过程控制系统的研究具有重要的意义。本文以某精细化工公司化工中间体生产线为背景，深入分析了精细化工中间体的工艺特点及控制要求，同时结合西门子全集成自动化的思想，确定了以S7-400H冗余系统为核心，WinCC和触摸屏作为监控系统的总体控制方案。基于总体控制方案之上，考虑到现场设备的特性及现场环境，进行硬件选型及电路设计。针对生产工艺中的一些关键问题，例如压空介质问题、水和有机相分离的问题，反应釜温度控制问题等进行了系统地研究，提出了解决办法并获得良好的应用效果。最后对监控系统的界面设计以及控制系统的网络设计进行了介绍。整个控制系统的设计已经全完成，并且调试成功。现正运用于某精细化工公司化工中间体生产中，系统运行可靠，解决了之前存在的问题，达到了预期的效果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
1 绪论  9-14
  1.1 课题的来源及研究意义  9
    1.1.1 课题的来源  9
    1.1.2 课题的研究意义  9
  1.2 精细化工工业概况  9-10
    1.2.1 世界精细化工总体发展现状  9-10
    1.2.2 中国精细化工发展现状  10
  1.3 精细化工生产过程控制系统发展概况  10-12
  1.4 课题研究的主要内容  12-14
2 生产工艺及系统总体控制方案设计  14-19
  2.1 生产工艺  14-16
    2.1.1 反应釜简介  14-15
    2.1.2 生产工艺简介  15
    2.1.3 控制要求  15-16
  2.2 控制系统总体方案设计  16-18
    2.2.1 冗余设计的容错自动化系统 S7-400H  16-17
    2.2.2 ET200M 分布式 I/O  17
    2.2.3 过程监控系统  17-18
    2.2.4 通信方式  18
  2.3 小结  18-19
3 系统硬件选型及电路设计  19-29
  3.1 系统硬件设计及选型  19-23
    3.1.1 控制器  19-21
    3.1.2 操作员站  21
    3.1.3 触摸屏  21-22
    3.1.4 以太网卡  22
    3.1.5 安全栅  22-23
    3.1.6 控制机柜的布置  23
  3.2 控制系统电路设计  23-28
    3.2.1 控制柜供电系统分配  24
    3.2.2 控制系统模块接线  24-28
    3.2.3 现场接线箱设计  28
  3.3 小结  28-29
4 控制系统软件设计  29-50
  4.1 概述  29
  4.2 基于 S7 Graph 的顺序控制程序设计  29-31
    4.2.1 S7 Graph 顺序功能图简介  29-30
    4.2.2 S7 Graph 控制程序的实现  30-31
  4.3 气动开关阀控制程序设计  31-34
    4.3.1 气动开关阀控制程序的实现  31-32
    4.3.2 气动开关阀控制程序的功能  32-34
  4.4 模拟量采集程序设计  34-35
    4.4.1 模拟量采集原理  34
    4.4.2 模拟量采集程序的实现  34-35
  4.5 电机控制程序设计  35-37
    4.5.1 控制方式的选择  35-36
    4.5.2 电机控制程序的实现  36-37
  4.6 智能压空介质控制程序设计  37-41
    4.6.1 反应釜夹套压空存在的问题  37-38
    4.6.2 智能识别夹套介质程序  38-39
    4.6.3 压空执行程序  39-40
    4.6.4 压空操作  40-41
  4.7 水和有机相分离程序设计  41-44
    4.7.1 水和有机相分离工艺分析  41-42
    4.7.2 水和有机相分离控制方案  42-43
    4.7.3 水和有机相分离控制实现  43-44
  4.8 基于 PID 的反应釜温度控制程序设计  44-49
    4.8.1 反应釜温度控制系统设计  44-45
    4.8.2 PID 控制策略  45
    4.8.3 S7-400 PID 控制实现  45-48
    4.8.4 PID 现场调试参数整定  48-49
  4.9 小结  49-50
5 基于 WinCC 的操作员站监控系统设计  50-55
  5.1 WinCC 组态软件概述  50
  5.2 登陆界面设计  50-51
  5.3 监控界面设计  51-52
  5.4 历史曲线趋势界面  52-54
  5.5 小结  54-55
6 系统网络设计  55-68
  6.1 基于 Y-LINK 的 S7-400H 与 S7-300 冗余 DP 通信的实现  55-62
    6.1.1 PROFIBUS-DP 通讯协议  55-56
    6.1.2 S7-400H 与 S7-300 冗余 DP 通信的组态  56-62
    6.1.3 S7-400H 与 S7-300 冗余 DP 通信的程序设计  62
  6.2 S7-400H 与操作员站通信的实现  62-67
    6.2.1 工业以太网  63-64
    6.2.2 PC 站组态  64-65
    6.2.3 组态 S7-400H 与 PC 站的 S7 容错连接  65-66
    6.2.4 WinCC 中的设置  66-67
  6.3 小结  67-68
7 结论  68-69
参考文献  69-71
致谢  71

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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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