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基于PCS7的乙烯精馏段控制系统的设计与研究

作　者: 杨镇
导　师: 王慧锋；徐凌
学　校: 华东理工大学
专　业: 控制工程
关键词: 乙烯生产线集散控制系统 PCS7 CFC WinCC
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

乙烯是石油化学工业最重要的基础原料,一个国家乙烯工业的发展水平,已成为衡量这个国家石油化学工业水平的重要标志。如今,新一代集散控制系统已经覆盖了乙烯生产的整个过程,从顶部的经营管理层,到中间的操作管理层,再到底部的生产控制层和现场仪表层,为企业提供了一个集成化的信息平台。本文依托企业合作项目,以国内某乙烯生产线为研究和设计对象,分析了乙烯生产工艺和乙烯生产控制系统的特点,结合实际工艺流程和业主要求,研究和设计了一个以西门子SIMATIC PCS7为基础的乙烯精馏段过程控制系统。西门子SIMATIC PCS7作为全新一代DCS过程控制系统,采用了全集成自动化理念(TIA)。PCS7是一个可在众多工业领域使用的标准化控制系统,是全集成自动化的核心部件,为生产、过程和综合工业中所有领域实现统一的、符合客户要求的自动化平台。PCS7系统由多用户HMI系统、客户机/服务器系统、网络通讯系统、现场控制站等部件组成,通过统一的数据管理、通讯和组态功能,应用于过程工业、制造业以及混合型工业。本文首先分析了乙烯生产工艺的流程,结合控制系统的设计要求及控制方案,以西门子PCS7系统为软硬件控制平台,针对乙烯控制系统进行了系统硬件配置,并在保证整个控制系统的实时性和准确性的同时,采用了冗余配置的网络设计,引入了Profibus-DP现场总线技术。其次,利用CFC完成了控制系统的软件设计,分析了各种程序的逻辑组态。最后对WinCC监控系统进行了分析和研究,完成监控系统的画面组态。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-13
  1.1 课题的背景及意义  10
  1.2 DCS控制系统的发展概述  10-12
  1.3 研究内容  12-13
第2章乙烯控制系统的设计要求及方案  13-22
  2.1 乙烯的工艺流程  13
  2.2 控制系统设计要求  13-14
  2.3 控制方案设计  14-19
    2.3.1 单回路控制  14-15
    2.3.2 串级控制  15-17
    2.3.3 分程控制  17-18
    2.3.4 联锁控制  18-19
  2.4 现场设备的选择  19-20
    2.4.1 阀门的选择  19-20
    2.4.2 阀门气开气关的选择  20
    2.4.3 调节器正反作用的选择  20
  2.5 本章小结  20-22
第3章西门子PCS7过程控制系统  22-28
  3.1 西门子PCS7简介  22-23
  3.2 PCS7软件系统介绍  23-25
    3.2.1 SIMATIC管理器  23-24
    3.2.2 HW Config硬件组态软件  24
    3.2.3 连续功能图CFC  24
    3.2.4 顺序功能图SFC  24
    3.2.5 视窗控制中心WinCC  24-25
  3.3 主要设备的选型  25-27
    3.3.1 SIMATICS7-400H冗余控制器  25-26
    3.3.2 分布式I/O站  26
    3.3.3 Y-Link  26
    3.3.4 SITOP电源  26-27
  3.4 本章小结  27-28
第4章硬件与网络设计  28-37
  4.1 建立项目  29-30
  4.2 硬件组态  30-31
  4.3 网络设计与组态  31-36
    4.3.1 DCS通信网络的原理及特点  31-32
    4.3.2 系统网络结构  32-33
    4.3.3 控制系统网络设计  33-36
  4.4 本章小结  36-37
第5章控制系统软件设计  37-49
  5.1 基本功能块  37-39
    5.1.1 模拟量输入  37-38
    5.1.2 模拟量输出  38
    5.1.3 数字量输入  38-39
    5.1.4 数字量输出  39
  5.2 联锁功能块  39-40
  5.3 PID功能块  40-47
    5.3.1 单回路控制  40-42
    5.3.2 串级控制  42-45
    5.3.3 分程控制  45-47
  5.4 阀门功能块  47
  5.5 马达功能块  47-48
  5.6 本章小结  48-49
第6章监控画面设计与组态  49-60
  6.1 WinCC简介  49
  6.2 WinCC的功能  49-51
    6.2.1 图形编辑器  50
    6.2.2 变量管理器  50
    6.2.3 报警记录管理器  50
    6.2.4 用户管理器  50-51
    6.2.5 报表编辑器  51
  6.3 用户界面的设计  51-56
    6.3.1 用户界面的布局  51-52
    6.3.2 图标与色彩  52-53
    6.3.3 流程图的制作  53-55
    6.3.4 趋势显示  55
    6.3.5 归档系统  55-56
  6.4 操作面板的设计  56-59
    6.4.1 马达的操作面板  56-57
    6.4.2 AI的操作面板  57
    6.4.3 PID块的操作面板  57-58
    6.4.4 DI的操作面板  58-59
    6.4.5 开关阀的操作面板  59
  6.5 本章小结  59-60
第7章总结与展望  60-62
  7.1 论文总结  60
  7.2 前景展望  60-62
参考文献  62-65
致谢  65

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