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基于PCS7的聚乙烯醇过程控制系统的设计与实现

作　者: 韩帅
导　师: 彭亦功；张波
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制工程
关键词: PCS7 聚乙烯醇(PVA) 组态 ELEC电气控制模块
分类号: TP273.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

聚乙烯醇是一种用途相当广泛的水溶性高分子聚合物,在世界上的消费量是很大的,而中国是世界上最主要的聚乙烯醇生产国家。但是,由于聚乙烯醇生产工艺具有流程长、投资大、生产复杂、技术和管理不容易掌握等特点,并且在生产过程中还存在着不确定性、时变性、非线性以及安全性等因素,对于控制的要求很高。而西门子SIMATICPCS7作为新一代先进的过程控制系统,具有操作简单、易于维护、运行稳定、扩展性和安全性好等特点,再加上系统可以无缝的嵌入到西门子的全集成自动化系统中,能为用户提供一个优秀的解决方案。本文以宁夏某公司10万吨/年聚乙烯醇生产线一期工程DCS项目为背景,以聚乙烯醇生产线为研究和设计对象,在详细分析了聚乙烯醇生产的工艺流程和控制要求的基础上,研究和设计了一个基于西门子SIMATIC PCS7的聚乙烯醇生产线DCS控制系统,并应用西门子SIMATIC PCS7软件实现了对整个工艺生产的控制和管理。整个控制系统采用服务器/客户机分层分布式结构,可以分为过程控制层、系统网络层和终端网络层,DCS系统网络采用西门子公司的100M工业以太网构成光纤冗余环网,并且引入Profibus DP现场总线技术实现远程I/O就地控制设备的通信。论文详细阐述了系统的体系结构、硬件设计、软件设计组态过程以及工艺运行效果。同时,根据工艺和客户对于电气控制点的要求,基于PCS7软件平台设计和开发了ELEC电气控制模块,包括Function Block (FB)、Block Icon和Faceplate三个部分,以满足监控和控制的需求。目前整个生产控制系统已投入运行。系统运行结果表明：基于PCS7的聚乙烯醇过程控制系统显著提高了聚乙烯醇的生产效率,并取得了良好的经济效益,达到了预期的目标；同时表明将PCS7应用于聚乙烯醇的生产过程控制具有一定的实际应用价值。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题的研究背景  10-17
    1.1.1 聚乙烯醇国内外生产和消费状况  10-11
    1.1.2 聚乙烯醇生产技术的发展概况  11-13
    1.1.3 聚乙烯醇生产控制系统的发展概况  13-16
    1.1.4 SIMATIC PCS7控制系统  16-17
  1.2 课题的来源及研究意义  17
  1.3 本文主要工作及章节安排  17-19
第2章聚乙烯醇的生产工艺及基于PCS7过程控制系统设计  19-29
  2.1 聚乙烯醇的生产工艺流程及控制要求  19-25
    2.1.1 合成工段  19-21
    2.1.2 精馏工段  21-22
    2.1.3 聚合工段  22-23
    2.1.4 醇解工段  23-24
    2.1.5 回收工段  24-25
  2.2 基于PCS7过程控制系统整体设计方案  25-28
  2.3 本章小结  28-29
第3章基于PCS7的聚乙烯醇过程控制系统的硬件设计  29-36
  3.1 过程控制层硬件设计及选型  29-32
    3.1.1 控制器  30-31
    3.1.2 电源转换设备  31
    3.1.3 安全栅  31-32
    3.1.4 控制机柜  32
  3.2 过程管理层硬件设计及选型  32-33
    3.2.1 工程师站  32-33
    3.2.2 操作员站  33
    3.2.3 服务器  33
  3.3 系统网络设计  33-35
    3.3.1 控制网络  34
    3.3.2 现场总线  34-35
  3.4 本章小结  35-36
第4章基于PCS7的聚乙烯醇过程控制系统的软件实施  36-57
  4.1 SIMATIC PCS7简介  36-39
    4.1.1 PCS7的特点  36-37
    4.1.2 PCS7的应用程序  37-38
    4.1.3 PCS7的编程语言  38-39
  4.2 控制系统组态  39-46
    4.2.1 硬件组态  42-43
    4.2.2 PC站的组态  43-45
    4.2.3 网络组态  45-46
  4.3 监控系统设计  46-51
    4.3.1 实时监控界面  47-48
    4.3.2 趋势曲线界面  48
    4.3.3 报警信息提示  48-49
    4.3.4 历史数据归档  49-51
  4.4 控制软件设计  51-54
    4.4.1 设计原则  51-52
    4.4.2 设计流程  52
    4.4.3 软件组态  52-54
  4.5 控制系统的运行效果  54-56
  4.6 本章小结  56-57
第5章基于PCS7的ELEC电气控制模块的设计与开发  57-76
  5.1 功能需求分析  57-58
  5.2 FUNCTION BLOCK的设计与实现  58-66
    5.2.1 Function Block的头文件编制  59-60
    5.2.2 Function Block的管脚设计  60-62
    5.2.3 Function Block报警记录的实现  62-64
    5.2.4 Function Block逻辑功能的实现  64-65
    5.2.5 Function Block的实现  65-66
  5.3 BLOCK ICON的设计与实现  66-70
    5.3.1 Block Icon的设计  66-68
    5.3.2 Block Icon属性的添加  68-69
    5.3.3 Block Icon属性的修改及相关变量的连接  69-70
    5.3.4 Block Icon的实现  70
  5.4 FACEPLATE的设计与实现  70-74
    5.4.1 Faceplate模板的生成  70
    5.4.2 Faceplate模板的设计与编辑  70-72
    5.4.3 Faceplate动作事件脚本  72-73
    5.4.4 Faceplate授权的传递  73-74
  5.5 ELEC电气控制模块的实现  74-75
  5.6 本章小结  75-76
第6章总结与展望  76-78
  6.1 总结  76
  6.2 展望  76-78
参考文献  78-82
致谢  82-83
硕士期间论文发表情况  83

基于PCS7的聚乙烯醇过程控制系统的设计与实现

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