硝酸生产过程中DCS控制系统设计与应用

摘要

硝酸对于我国的经济发展是非常重要的，农业上需要使用硝酸进行化肥的生产，而工业上需要使用硝酸更多的工业制品，因此对硝酸生产过程进行研究能够在一定程度上促进我国经济的发展，对我国农业、工业的生产、发展具有一定的促进意义。虽然近几年来，我国化工行业的硝酸生产水平有了很大进步，但与国外的先进技术相比仍存在一定差距，生产能力及自动化水平不高，不仅浪费水资源，污染环境，还严重影响企业经济效益的提高。 本文结合兴化集团对硝酸的需求，以硝酸生产装置控制系统为具体研究对象，联系实际工艺流程和控制特点，在分析硝酸生产工艺流程及其控制要求的基础上，研究设计了基于中控JX-300XP的硝酸生产过程DCS控制系统，实现了对硝酸生产过程的控制。 首先，本文详细说明了介绍了硝酸在国民生产中的应用，硝酸生产自动化的现状和发展趋势，以及硝酸生产的特性和硝酸生产中重要的控制特征量，对DCS控制系统的重点控制点进行介绍。 其次，研究了DCS控制系统的硬件设计。详细讨论了JX-300XP的系统结构、网络组成和连接方式，控制器和输入输出模块的比较和选择，以及DCS电源的设计。并对DCS与SIS系统间的通讯进行了分析。 最后，研究了DCS控制系统的软件设计。对系统设置、软件组态、程序的编辑与使用进行了详细论述，对系统调试及随后进行的联调方法作了详细论述。通过不同系统的联合控制，较好地解决了在硝酸生产装置自动化控制中遇到的问题。 本DCS系统设计在该硝酸生产装置成功实施后，提高了硝酸生产控制系统的自动化运行水平、实现了对DCS系统的远程监控功能，降低了操作人员的工作强度，增强了硝酸生产的技术管理水平。通过现场调试与实际运行，取得了良好的控制应用效果。 本论文的研究对硝酸工业自动化控制系统的发展具有一定的指导意义。

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摘 要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 课题的背景及意义

1.2 硝酸生产自动化发展状况

1.3 硝酸生产自动化发展趋势

1.3.2 智能化

1.3.3 简单化

1.4 项目介绍

1.5 课题研究主要内容

2 硝酸主要生产工艺介绍及控制量分析

2.1 硝酸生产的工艺过程

2.1.1 硝酸生产的工艺流程

2.1.2 硝酸生产的特性分析

2.2 硝酸生产过程中的主要反应分析

2.2.1 氨的氧化反应

2.2.2 NO的氧化

2.2.3 氮氧化物的吸收

2.3 尾气的处理

2.4 本章小结

3 硝酸控制系统的需求

3.1 DCS系统的特点

3.2 工艺监控

3.3 系统基本功能

3.3.1 安全性能

3.3.2 数据处理功能

3.3.3 信息发布功能

3.3.4 远程访问功能

3.3.5 操作监控功能

3.4 系统性能要求

3.4.1 通讯功能技术要求

3.4.2 工程师站功能技术要求

3.4.3 现场控制站总体技术要求

3.5 本章小结

4 系统硬件研究及工程要求

4.1 概述

4.2 DCS控制站组成

4.2.1 控制站研究

4.2.2 I/O卡件选型

4.3 DCS基本配置

4.4 SIS系统I/O点数统计

4.5 SIS系统基本配置

4.6 本章小结

5控制系统组态及调试

5.1 硝酸生产装置DCS系统软件参数设置

5.1.1 系统组态软件

5.1.2 系统总体组态

5.1.3 系统控制站组态

5.1.4 系统操作站组态

5.2 硝酸生产装置PROFIBUS-DP通讯配置与组态

5.2.1 PROFIBUS-DP网络配置

5.2.2 JX-300XP和PROFIBUS-DP通讯组态

5.3 系统模拟测试

5.3.1 测试模拟系统

5.3.2 系统模拟运行情况

5.4 本章小结

6 系统调试与维护

6.1 配电单元测试

6.1.1 上电的工作流程

6.1.2 总供电测试

6.1.3 设备上电测试

6.1.4 掉电测试

6.1.5 上电确认

6.2 基础调试

6.2.1 网络调试

6.2.2 调试主控制器及数据转发卡等系统卡件

6.2.3 进行操作小组的调试

6.3 I/O通道调试

6.3.1 AI通道调试

6.3.2 AO通道调试

6.3.3 DI通道调试

6.3.4 DO通道调试

6.4 控制回路的调试

6.5 联锁调试

6.6 顺控调试

6.7 系统联调

6.8 系统维护

6.8.1 组态编译

6.8.2 组态下载

6.8.3 数据备份

6.8.4 组态传送

6.9 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致 谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

附录A：测量点分类统计（节选）

附录B：卡件选型分类统计（节选）

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