DCS通讯与软测量技术研究及在丁二烯装置的应用

摘要

近年来,随着市场竞争的日益加剧和环保要求的不断提高,迫切要求企业从有限的资源中不断挖掘潜力,提高经济效益,这给过程控制和过程优化提出了新的要求,从而也对过程建模提出了更高的要求.一切工业生产的目的都是为了获得合格的产品,质量控制成为所有控制的核心.为了实现良好的质量控制,就必须对产品质量或与之相关的重要过程变量进行严格控制.由于在线分析仪表不仅价格昂贵,而且分析仪表滞后大,最终将导致控制控制系统的性能下降,从而难以满足生产要求.例如石油化工生产中精馏塔产品成分、塔板效率、反应器中反应物浓度、转化率等参数.为解决这类变量的测量问题,软测量技术得到了很大的发展.该文对软测量技术进行了深入的研究与探讨,在此基础上利用多元线性回归、多元线性逐步回归、人工神经网络等方法来建立数学模型,并结合扬子石化丁二烯装置优化改造项目,在Fisher-Rosemount公司的DeltaV DCS上成功实现了基于软测量模型的先进控制系统.该文的主要研究工作概括如下:(1)首先对过程控制的发展和研究现状做了论述.对现有的研究成果进行了分析和阐述,并指出了理论研究与实际应用中所存在的困难.(2)扬子石化公司丁二烯生产装置配套的DeltaV DCS没有选择与管理计算机系统的通讯接口.以Fisher-Rosemount公司的DeltaV DCS与PC LAN的数据传输为例,介绍了相应技术、实现方法及其应用.我们设计一套DeltaV DCS与PC机通讯方案,用于实时采集生产过程现场数据,并把DCS中的生产工艺数据存入数据库中.(3)针对数据库中的数据我们采用多元线性回归、多元线性逐步回归、人工神经网络等方法来建立相应的数学模型.(4)OPC(OLE for Process Control)是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用,为工业自动化软件面向对象的开发提供一项统一的标准.OPC的目的是为工厂底层设备或控制室数据库中大量数据源之间的通信提供一种标准的通信机制.(5)利用DeltaV DCS这个开发平台,进行组态和下装模型,从而达到先进控制要求.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1过程控制的发展与研究现状

1.1.1过程控制的发展概述

1.1.2过程控制的研究现状

1.2过程控制技术的发展趋势

1.3软测量技术

1.4工业过程优化控制的研究进展

1.5本文主要内容

第二章异种计算机系统之间通讯及数据采集

2.1引言

2.2 DeltaV系统的特点

2.2.1主要硬件配置

2.2.2控制网络采用工业以太网

2.2.3控制器卡件的智能化—即插即用

2.2.4出色的控制器冗余设计

2.2.5功能强大、灵活方便的组态

2.2.6独特的报警

2.2.7现场总线接口

2.3通讯方案

2.3.1 DeltaV DCS结构

2.3.2 DeltaV DCS与PC LAN通讯方案

2.4通讯软件设计

2.4.1Professional Plus工作站上CL语言的编程

2.4.2通讯工作站上程序设计及通讯系统的应用

2.5软件编程实现

2.5.1Professional Plus 工作站上CL语言的具体编程

2.5.2通讯站上的程序实现

2.6结束语

第三章软测量技术及其应用

3.1引言

3.2软测量技术

3.2.1辅助变量

3.2.2数据预处理

3.2.3软测量模型的建立

3.2.4软测量模型在线校正

3.3软测量工程设计

3.4丁二烯装置萃取精馏塔中反丁烯-2的软测量应用

3.4.1工艺流程简介

3.4.2输入变量的选择及数据处理

3.4.3软测量模型及测试结果

3.5软测量技术的发展趋势

第四章过程控制系统中的OPC技术

4.1引言

4.2 OPC技术的发展

4.2.1传统的数据访问方式

4.2.2 OPC的数据访问方式

4.3主体框架

4.3.1 OPC对象和接口

4.3.2 OPC数据存取(Data Access)规范

4.3.3 OPC报警与事件(Alarm and Event)规范

4.3.4 OPC历史数据存取(Historical DataAccess)规范

4.4 OPC技术的特点

4.4.1标准化

4.4.2分布式

4.4.3开放性

4.5 OPC与DDE的比较

4.6应用程序于服务器连接示例

4.7 OPC技术在DeltaV系统中的应用

4.8 OPC技术的最新进展及发展方向

第五章丁二烯精馏装置先进控制系统的设计与实现

5.1丁二烯精馏装置概况

5.1.1生产方法

5.1.2工艺技术路线

5.1.3生产原理

5.1.4工艺流程

5.2软测量模型的建立

5.2.1数据的预处理

5.2.2多元线性回归分析法

5.2.3多元逐步回归分析法

5.2.4 DA-107塔顶丁二烯-1，3成分估计

5.2.5 DA-107塔底丁二烯-1，3成分估计

5.3软测量模型的在线校正

5.4软测量模型在DeltaV DCS上的实现

5.4.1回路的改造

5.4.2模型在DeltaV DCS上的实现

5.5结束语

参考文献

致谢

附录

攻读学位期间发表的学术论文