提溴过程综合自动化系统研究与开发

摘要

溴产品在医学领域、农药应用、染料应用、各种工业领域之中，具有十分广泛的应用。我国沿海大多溴素厂家采用空气吹出法提取溴素，但是由于环境和介质的腐蚀性大，检测仪表及执行阀类仪表选择困难，海水提溴生产多为手动操作，自动化水平有待提高。
　　根据海水提溴工艺控制及地域特点要求，设计了监控系统的构成方案。采用工业以太网和现场总线技术等网络体系构建了自动化监控系统平台，总体监控方案采用DCS控制思想，选用CPU315-2DP做为主站，双CPU实现软冗余。过程中的大部分变量检测与控制均由主站完成。在S7-300主站下再通过Profibus-DP总线连接三个分控站，分别负责卤泵变频站、硫磺燃烧站和称重报警站的数据采集和控制。完成了PLC类型及其扩展模块的选择以及相关执行变送元件和显示仪表的选取，填写了自控设备表，绘制了电气原理接线图、工艺检测控制流程图，通过上位机组态软件KingView6.55实现制作上位机组态画面。
　　在监控系统平台下，针对吹出配酸、吹出配氯、蒸馏配氯等控制难点，根据对象特性，对吹出配酸采用积分分离PID控制，根据吹出PH值自动调整加酸量;对吹出配氯采用模糊自调整PID控制，根据氧化还原电位(ORP)自动调整加氯量，由于ORP电极的吸附特性，采用恒酸、恒温及自清洗等技术保证ORP的准确测量;对蒸馏配氯采用串级比值控制，主控为溴成分控制器，副控为完成液流量和氯气流量的单比值控制，操纵变量为加氯量，通过调整加氯量来维持溴成分稳定，同时，由于溴成份难于在线测量，所以采用图像分析优化技术，通过图像色度和长度分析给出加氯量控制的依据。
　　整套系统实现了吹出、蒸馏等工艺中关键变量的自动控制，实现了真正的人机隔离，保证了人身和设备安全，系统操作简便，提溴生产管控自动化水平明显提高，经济效益和社会效益显著。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 选题背景

1．2 提溴过程的技术研究现状及发展

1．3 论文研究的主要内容

1．4 论文研究的意义

2 溴素生产过程的工艺介绍及系统控制功能要求

2．1 提溴生产工艺流程简介

2．2 提溴过程主要研究和实施内容

3 提溴过程综合自动化系统的总体方案设计

3．1 方案设计概述

3．2 监控系统的硬件构成方案

3．3 主要控制方案

3．3．1 吹出配酸控制

3．3．2 吹出配氯控制

3．3．3 蒸馏配氯控制

3．3．4 SO2检测控制硫磺加入量

4 提溴监控系统的硬件设计

4．1 PLC控制器及功能模块的选择

4．2 网络通讯系统

4．2．1 工业以太网通信

4．2．2 PROFIBUS通信系统

4．3 I／O地址分配及接线图绘制

4．4 现场仪表选型

4．4．1 温度仪表

4．4．2 压力仪表

4．4．3 流量仪表

4．4．4 液位仪表

4．4．5 PH值测量电极

4．4．6 ORP二次显示仪表

5 提溴系统的软件开发

5．1 PLC软件编程

5．1．1 STEP7软件简介

5．1．2 PLC系统硬件组态

5．1．3 STEP7控制程序结构及编程

5．1．4 S7300PLC中PID控制策略的实现

5．2 计算机管理界面开发

5．2．1 项目的创建及系统设置

5．2．2 变量数据库的构建

5．2．3 图形画面设计

5．2．4 大屏集中显示效果

5．2．5 用户安全管理设置

6 智能模糊自调整PID控制

6．1 概述

6．2 模糊控制理论

6．2．1 模糊控制变量的确定及其模糊化

6．2．2 模糊控制规则设计

6．2．3 模糊判决和制定模糊查询表

6．2．4 模糊自调整PID控制策略的实现

6．3 模糊自调整PID控制在MATLAB中的仿真

6．3．1 构建模糊推理系统

6．3．2 Simulink环境下的仿真调试

7 结论

8 展望

参考文献

10 攻读硕士期间发表的论文情况

致谢