PVC生产过程DCS控制系统的安全性设计

摘要

聚氯乙烯树脂(PVC)是当今世界使用最广泛的一种通用型合成树脂材料。PVC树脂的生产能力是一国工业化程度的重要体现。PVC的生产已经实现了工业自动化控制的要求，集散控制系统(DCS)的应用是目前实现PVC生产自动化的重要手段。为保证PVC生产过程安全可靠运行，DCS控制系统合理、安全的设计是重要的研究内容。目前，专门探讨DCS控制系统项目安全性设计的研究并不多见，本文针对70m3聚合釜12万吨/年的聚氯乙烯生产配套装置的具体项目，从系统设计安全性的角度出发，分析并完成了PVC生产过程的DCS控制系统项目设计工作。
　　论文完成的主要工作包括:
　　(1)介绍了SUPCON ECS-700 DCS控制系统的结构和特点，从系统自身安全性的角度给出了控制系统选型的依据。在ECS-700系统平台上对该PVC控制项目进行了系统总体设计，包括系统硬件配置、冗余技术实现、组态软件设计、串口通信搭建四个方面。
　　(2)针对该项目ECS-700系统所处控制室的电气系统安全要求，分析了影响DCS系统可靠运行的因素，从系统运行环境要求、系统接地设计要求、系统供电要求、信号隔离处理等方面给出了安全可靠的设计方案。
　　(3)研究了基于安全性的控制回路的方案设计和控制程序软件的实现。结合PVC间歇式生产过程特点和工艺要求，分析批量控制软件程序设计的安全性机理，设计了可靠的批量控制程序来完成对聚合反应过程中的加料、终止剂进料、出料的顺序控制逻辑设计。根据等温水进料的工艺要求，为保证等温水的温度设定能够精确控制，设计了等温水温度计算的自定义功能模块，实现温度设定值的计算。聚合釜聚合过程中的温度控制是保证PVC成品质量和装置安全可靠运行的关键因素，为保障温度控制精度要求，设计了带有连锁启动的内挡板温度单回路控制与夹套温度、釜温串级控制相结合的联合控制程序。这些措施有助于提高控制系统应用的安全性，也是控制方案设计的一个亮点。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 PVC生产工艺及控制要求

1．3 DCS的发展历程和发展方向

1．4 对DCS控制系统的安全性要求

1．5 课题研究的主要内容

1．6 小结

第2章 DCS系统总体设计

2．1 引言

2．2 DCS的选型

2．2．1 ECS-700系统结构

2．2．2 ECS-700系统特点

2．3 DCS系统安全性分析

2．3．1 硬件安全性保障

2．3．2 冗余配置提高系统运行可靠性

2．3．3 组态软件安全性保障措施

2．3．4 串口通信安全性分析

2．4 基于ECS-700的PVC控制系统总体设计

2．4．1 系统硬件配置

2．4．2 冗余配置

2．4．3 系统软件配置

2．4．4 串口通信的实现

2．5 小结

第3章 控制室电气系统设计

3．1 引言

3．2 电气系统安全性分析

3．3 电气系统安全性设计

3．3．1 改善控制室环境

3．3．2 系统供电系统设计

3．3．3 系统接地设计

3．3．4 信号隔离处理

3．4 小结

第4章 系统控制方案和程序设计

4．1 引言

4．2 PVC生产批量控制

4．2．1 批量控制简介

4．2．2 批量软件安全性能分析

4．2．3 批量控制程序实现

4．3 等温水入料控制

4．3．1 等温水入料方案设计与安全性分析

4．3．2 等温水入料程序设计

4．4 聚合釜釜温控制

4．4．1 釜温控制方案设计与安全性分析

4．4．2 釜温控制程序设计

4．5 小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢