畢業(yè)設(shè)計--- 基于dcs的二元精餾過程控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p>　　基于DCS的二元精餾過程控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　精餾是一種利用回流使液體混合物得到高純度分離的蒸餾方法，是工業(yè)上應(yīng)用最廣的液體混合物分離操作，廣泛用于石油、化工、輕工、食品、冶金等部門。精餾的目的是利用混合液中各組分具有不同的揮發(fā)度，將各組分分離并達到規(guī)定的純度要求。</p>

2、<p>　　本文主要圍繞精餾過程的DCS控制系統(tǒng)設(shè)計，選取了丁醇塔為研究對象，在分析其工藝流程和系統(tǒng)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，結(jié)合實際系統(tǒng)，進行了以下研究：</p><p>　　1、分析了精餾過程的影響因素和擾動變量，并結(jié)合實際情況，詳細設(shè)計了精餾過程的控制方案,包括串級控制、分程控制等。</p><p>　　2、利用浙大中控JX-300X.DCS軟硬件資源，根據(jù)裝置的I/O點統(tǒng)計和功能需求

3、，進行集散系統(tǒng)的選型和控制系統(tǒng)設(shè)計，并闡述了集散控制系統(tǒng)的控制站組態(tài)、操作站組態(tài)等。</p><p>　　3、針對系統(tǒng)控制功能實現(xiàn)的技術(shù)方法進行了分析，證明了DCS系統(tǒng)在精餾過程中控制的有效性。針對精餾塔塔釜溫度控制，提出了改進控制方案，即Smith預(yù)估補償控制。</p><p>　　本文設(shè)計的精餾過程DCS控制系統(tǒng)是一種新型有效的系統(tǒng)，達到了設(shè)計要求。</p><p&

4、gt;　　關(guān)鍵詞：精餾塔，集散控制系統(tǒng)，串級控制，Smith預(yù)估補償控制</p><p>　　The Design of Binary Distillation Process Control System Based on DCS </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Distillation is a

5、method that makes liquid mixture obtain the separation of high purity by returning, is the most widely used separation of liquid mixture operation in industry, widely used in petroleum, chemical industry, light industry,

6、 food, metallurgy and other sectors. The purpose of distillation is to make the components separate and achieve the required purity requirements, use their different volatility.</p><p>　　In this paper, I foc

7、used on the distillation process controlled by DCS, selected butyl alcohol tower as the object of researching. Based on the analysis of its process, system structure and the actual control system, I conducted the followi

8、ng studies: 1, I analyzed the impact of factors and disturbance variables in distillation process, and based on the actual situation, designed the distillation process control system, including cascade control, split

9、 control and so on.</p><p>　　2, I used SUPCON JX-300X.DCS hardware and software resources, based on the device I / O point statistics and functional requirements, selected the distribution system, designed t

10、he control system , then described the configuration of distributed control system, control station, operator station configuration and so on. 3, Based on the methods of implementing system control functions, I demon

11、strated the effectiveness of DCS system to control the distillation process. Focused on the temperatur</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　Abs

12、tractII</p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　1．1 課題研究的目的和意義1</p><p>　　1．2 本課題的主要研究內(nèi)容2</p><p>　　第2章 精餾過程的控制分析3</p><p>　　2.1 精餾過程的工藝流程簡介3<

13、/p><p>　　2.2 精餾過程的控制需求分析4</p><p>　　第3章 精餾過程的控制方案設(shè)計7</p><p>　　3.1精餾塔塔頂壓力控制方案設(shè)計7</p><p>　　3.2精餾塔塔釜和回流罐液位控制方案設(shè)計9</p><p>　　3.3 精餾塔塔釜溫度控制方案設(shè)計10</p>&l

14、t;p>　　3.4 精餾塔流量控制方案設(shè)計12</p><p>　　3.5精餾過程總體控制方案設(shè)計12</p><p>　　第4章 精餾過程的控制系統(tǒng)設(shè)計15</p><p>　　4.1 DCS系統(tǒng)選型15</p><p>　　4.2 JX-300X DCS系統(tǒng)設(shè)計18</p><p>　　4.2.1

15、JX-300X DCS系統(tǒng)硬件配置19</p><p>　　4.2.2 JX-300X DCS系統(tǒng)軟件配置22</p><p>　　4.3控制系統(tǒng)在DCS中的實現(xiàn)23</p><p>　　4.3.1控制站組態(tài)25</p><p>　　4.3.2 操作站組態(tài)26</p><p>　　4.4 設(shè)備儀表選型27

16、</p><p>　　4.4.1 測控儀表選型27</p><p>　　4.4.2 執(zhí)行機構(gòu)選型35</p><p>　　第5章 控制功能的實現(xiàn)36</p><p>　　5.1 串級控制功能實現(xiàn)36</p><p>　　5.2 Smith預(yù)估補償控制功能實現(xiàn)38</p><p>　　第

17、6章 結(jié)束語40</p><p><b>　　參考文獻41</b></p><p><b>　　謝 辭43</b></p><p><b>　　朗讀</b></p><p>　　顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音</p><p><b>　　字

18、典</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p>　　1．1 課題研究的目的和意義</p><p>　　丁辛醇是隨著石油化工、聚氯乙烯材料工業(yè)以及羰基合成工業(yè)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的。近年，隨著下游市場需求的快速增長及羰基醇新建裝置的增多，我國異丁醇的生產(chǎn)能力不斷增加。在國際丁/辛醇市場火爆的情況下，

19、國內(nèi)羰基醇生產(chǎn)裝置通過優(yōu)化，或調(diào)節(jié)裝置正異構(gòu)比的方法，均力爭多產(chǎn)正丁醛，而異丁醇生產(chǎn)原料異丁醛的產(chǎn)量較少，同時國內(nèi)新戊二醇的生產(chǎn)又占用了一定比例的異丁醛原料，因此異丁醇原料處于嚴重供不應(yīng)求狀態(tài)。隨著我國化工行業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)原料供應(yīng)難以自給自足的矛盾日益明顯。可見，丁醇塔控制系統(tǒng)的處理能力和安全穩(wěn)定性對石油化工的有著重大而深遠的意義。在這里，采用DCS系統(tǒng)實現(xiàn)丁醇塔精餾系統(tǒng)的控制，有利于提高丁醇塔的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。</p>

20、<p>　　隨著現(xiàn)代化工的飛速發(fā)展，生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，工藝過程越趨復(fù)雜，對工藝流程前后工序相互關(guān)聯(lián)緊密，充分利用能源等提出的要求，DCS控制系統(tǒng)已發(fā)展為過程控制的主流。它在工業(yè)過程控制領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用，廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)的生產(chǎn)過程中。生產(chǎn)設(shè)備自動化程度的提高，有利于降低工廠成本、促進生產(chǎn)線的柔性化和集成化，有利于提高產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及產(chǎn)品的競爭力。從某種意義上說，DCS控制技術(shù)為我們創(chuàng)造了不可忽視的經(jīng)濟效益和

21、社會效益。</p><p>　　DCS的實質(zhì)是利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的一種新型技術(shù)，它是由計算機技術(shù)，信號處理技術(shù)，測量控制技術(shù)，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人機接口技術(shù)相互滲透發(fā)展而產(chǎn)生的，既不同于分散的儀表控制系統(tǒng)，又不同集中式的計算機控制系統(tǒng)，它吸收了兩者的優(yōu)點，是在它們基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門系統(tǒng)工程技術(shù)，有很強的生命力和優(yōu)越性。</p><p>　　DCS應(yīng)用是

22、為了優(yōu)化操作，提高操作水平和自動化程度，它跟常規(guī)儀表相比有以下的好處：</p><p>　?。?）系統(tǒng)操作方便，人機聯(lián)系好，便于集中管理；</p><p>　　（2）系統(tǒng)擴展靈活；</p><p>　　（3）系統(tǒng)安全可靠；</p><p><b>　　（4）系統(tǒng)優(yōu)越。</b></p><p>　　

23、1．2 本課題的主要研究內(nèi)容</p><p>　　本課題的主要內(nèi)容是熟悉二元精餾的工藝流程，了解二元精餾塔的特性和結(jié)構(gòu)及其工藝計算，結(jié)合以前所學(xué)的知識，認真學(xué)習(xí)測控儀表教材，了解二元精餾系統(tǒng)流程儀表的位號和特點，仔細研究二元精餾的工藝流程圖，熟悉二元精餾的工藝流程，依此設(shè)計相應(yīng)的一套相對完整的控制方案，使系統(tǒng)能對二元精餾的工藝過程進行有效的監(jiān)控。學(xué)習(xí)并設(shè)計DCS系統(tǒng)，使系統(tǒng)具有工藝流程顯示畫面，報表，報警，參數(shù)修

24、改、調(diào)節(jié)等功能。本系統(tǒng)應(yīng)操作簡單，便于工作人員操作，功能齊全，使上述功能完整的應(yīng)用于現(xiàn)場，使之能對二元精餾系統(tǒng)各變量進行有效實時監(jiān)控。設(shè)計的二元精餾系統(tǒng)應(yīng)穩(wěn)定改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)量，優(yōu)化操作，降低能耗，使系統(tǒng)更加平穩(wěn)有效的運行。</p><p>　　第2章 精餾過程的控制分析</p><p>　　2.1 精餾過程的工藝流程簡介</p><p>　　本設(shè)計以C12深

25、加工裝置中丁醇分餾段為背景，C12經(jīng)脫焦加氫生成醇類再經(jīng)過丁醇塔分餾得到 正—異丁醇。本流程是利用精餾方法，在丁醇塔中將丁醇從塔釜混合物中分離出來。精餾是將液體混合物部分氣化，利用其中各組分相對揮發(fā)度的不同，通過液相和氣相間的質(zhì)量傳遞來實現(xiàn)對混合物分離。本裝置中將丁醇塔釜混合物部分氣化，由于丁醇的沸點較高，，又C5 C6等中間餾分與C4的沸點相近，不易揮發(fā)，故采用負壓精餾，泡點進料與蒸汽加熱。經(jīng)氣化的蒸汽冷凝，可得到丁醇組成高于原料的混

26、合物，經(jīng)過多次氣化冷凝，即可達到分離混合物中丁醇的目的。</p><p>　　原料為117.5℃丁醇塔的釜液(主要有C4、C5、C6、C7、C8、重組分等)，由丁醇塔的第16塊板進料(全塔共32塊板),進料量由流量控制器控制。靈敏板溫度由溫度調(diào)節(jié)器通過調(diào)節(jié)再沸器加熱蒸汽的流量來控制提餾段靈敏板溫度，從而控制丁醇的分離質(zhì)量。</p><p>　　丁醇塔塔釜液（主要為C5以上餾分）一部分作為產(chǎn)

27、品采出，一部分經(jīng)再沸器部分汽化為蒸汽從塔釜上升。塔釜的液位和塔釜產(chǎn)品采出量由液位和流量組成的串級控制器控制。再沸器采用蒸汽加熱。塔釜液位由液位控制器調(diào)節(jié)釜部采出量控制。</p><p>　　塔頂?shù)纳仙羝–4餾分和少量C5餾分）經(jīng)塔頂冷凝器全部冷凝成液體，該冷凝液靠液位差流入回流罐。塔頂壓力采用分程控制：在正常的壓力波動下，通過調(diào)節(jié)塔頂冷凝器的冷卻水量來調(diào)節(jié)壓力，當壓力超高時，壓力報警系統(tǒng)發(fā)出報警信號，流量控制

28、器調(diào)節(jié)塔頂至回流罐的排氣量來控制塔頂壓力調(diào)節(jié)氣相出料。操作壓力，高壓控制器將調(diào)節(jié)回流罐的氣相排放量，來控制塔內(nèi)壓力穩(wěn)定。冷凝器以冷卻水為載熱體?；亓鞴抟何挥梢何豢刂破髡{(diào)節(jié)塔頂產(chǎn)品采出量來維持恒定?；亓鞴拗械囊后w一部分作為塔頂產(chǎn)品送下一工序，另一部分液體由回流泵送回塔頂作為回流，回流量由流量控制器控制。</p><p>　　2.2 精餾過程的控制需求分析</p><p>　　精餾塔的控制是

29、從物料平衡、熱量平衡、相平衡及精餾塔的性能等幾個方面考慮的，通過控制系統(tǒng)建立并調(diào)節(jié)塔的操作條件，使精餾塔滿足分離要求。</p><p>　　精餾塔控制的典型參數(shù)中，有六個流量參數(shù)：進料量、塔頂和塔釜產(chǎn)品流量、冷凝量、蒸發(fā)量和回流量。此外，還有壓力、塔釜液位、回流罐液位、塔頂產(chǎn)品組成和塔釜產(chǎn)品組成等參數(shù)。</p><p>　　壓力和液位控制是為建立塔穩(wěn)定操作提供條件。液位恒定阻止了液位積累，

30、壓力恒定阻止了氣體積累。對于一個連續(xù)系統(tǒng)，若不阻止積累就不可能取得穩(wěn)態(tài)操作，也就不可能穩(wěn)定。壓力是精餾塔操作的主要控制參數(shù)，壓力除影響氣體積累外，還影響冷凝、蒸發(fā)、溫度、組成、相對揮發(fā)度等塔內(nèi)發(fā)生的幾乎所有過程。</p><p>　　產(chǎn)品組成控制可以直接使用產(chǎn)品組成測定值，也可以采用代表產(chǎn)品組成的物性，如密度、蒸汽壓，最常用的是采用靈敏點溫度。</p><p><b>　　1.壓

31、力控制</b></p><p>　　精餾塔對壓力的平衡要求很嚴格。一旦壓力大幅度波動，塔釜液位、回流液位緊跟著波動，進而影響到物料平衡、熱量平衡、相平衡三大平衡，從而使整個操作系統(tǒng)處于不平穩(wěn)狀態(tài)，影響到產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量。例如從提高產(chǎn)品質(zhì)量來說，壓力越高，沸點越接近，氣液兩相越難分離，顯然降低壓力可以提高產(chǎn)品質(zhì)量。但降低操作壓力是以增加冷卻介質(zhì)的用量或降低冷卻介質(zhì)溫度為前提的，因此降低操作壓力是有限度的。

32、由此可見，壓力控制對精餾塔的操縱有主導(dǎo)作用。</p><p>　　一般情況下，冷卻介質(zhì)、加熱介質(zhì)的溫度、壓力、流量都會影響到壓力的平穩(wěn)，因此可以根據(jù)控制要求選擇其中之一作為操縱變量來控制精餾塔的操作壓力。</p><p><b>　　2.液位控制</b></p><p>　?。?）塔釜液位控制：塔釜液位既不能空也不能滿，塔釜液位滿，容易淹住返塔

33、口，照成熱虹吸效果差，影響重沸器換熱效果。塔釜液位空，易造成再沸器內(nèi)液體液化氣蒸干，蒸干后，再有液化氣下到再沸器，馬上急劇汽化，沖塔造成整個塔的操作全部混亂。</p><p>　　塔釜液化氣主要受塔釜產(chǎn)品產(chǎn)出量、塔壓力、塔釜溫度等影響，可根據(jù)造成塔釜液位變化的原因進行調(diào)節(jié)。一般塔釜液位用塔釜產(chǎn)品采出量進行控制。</p><p>　?。?）回流罐液位控制：回流罐液位既不能滿更不能空?；亓鞴蘅?/p>

34、，造成回流泵抽空停泵，則全塔停工。回流罐滿，造成塔內(nèi)氣相介質(zhì)無法冷卻，使得塔內(nèi)壓力急劇上升，易造成安全閥起跳或全塔操作混亂。</p><p>　　影響回流罐液位的因素有塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出量、壓力、釜溫、頂溫、回流量等。一般回流罐液位用釜溫或塔頂產(chǎn)品產(chǎn)出量進行控制。</p><p><b>　　3.流量控制</b></p><p>　　精餾塔操作控制中

35、有六個流量參數(shù)：進料量、塔頂和塔釜采品流量、冷凝量、蒸發(fā)量和回流量。而流量的波動又會影響到壓力的平穩(wěn)，所以精餾塔的流量控制是必不可少的。但是，并不是說所有的流量都要控制，不同的控制方案選擇的控制流量參數(shù)也不同，精餾塔的控制一般包括物料平衡控制方案和熱量平衡控制方案，可以根據(jù)所選擇的控制方案來選擇需要控制的流量參數(shù)。</p><p><b>　　4.溫度控制</b></p>&l

36、t;p>　　溫度控制是最常用的產(chǎn)品組成控制手段。溫度控制的前提是控制溫度能正確反應(yīng)其組成的變化。若溫度控制不能與組成很好關(guān)聯(lián)，或?qū)M成變化反應(yīng)不靈敏，則溫度控制將失去作用，因此，一般采用提餾段靈敏板溫度作為主參數(shù)，以實現(xiàn)對塔的間接分離質(zhì)量控制。</p><p>　　根據(jù)這些控制需求，我們將詳細的設(shè)計合理的控制方案。</p><p>　　第3章 精餾過程的控制方案設(shè)計</p>

37、;<p>　　在精餾塔結(jié)構(gòu)一定時，可通過增加回流比來達到產(chǎn)品要求，但是很少采用這種方法控制。而通過改變物料平衡分配控制，較改變回流比控制靈敏幾倍，因此，在這里對于精餾系統(tǒng)采用物料平衡控制。物料平衡控制方案是精餾塔最常用的控制方案。此控制方案通過調(diào)節(jié)進出塔的物料流量控制產(chǎn)品組成、回流量或加熱量作為自由變量。對于物料平衡控制，進料和兩個產(chǎn)品流量只能固定一個作為自由流。那是因為若進料和其中一個產(chǎn)品固定，則另一產(chǎn)品必然是它們之差，

38、否則將產(chǎn)生積累，這樣就變成了產(chǎn)品組成控制。</p><p>　　下面，我們將聯(lián)系上一章闡述的控制需求，采用物料平衡控制，設(shè)計控制方案。</p><p>　　3.1精餾塔塔頂壓力控制方案設(shè)計</p><p>　　壓力點取在丁醇塔塔頂出口管線上。該丁醇塔采用熱旁路控制壓力，為了擴大調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍，并滿足工藝操作的特殊要求，采用了分程控制，分程控制就是用一個調(diào)節(jié)器同時控

39、制兩個或兩個以上執(zhí)行機構(gòu)的控制系統(tǒng)。兩個調(diào)節(jié)閥分別為熱旁路調(diào)節(jié)閥和回流罐上的不凝氣放空閥。兩個調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間輸出為：當調(diào)節(jié)器輸出信號是0%～50%時，PV-1-1由全開到全關(guān)，這時PV-1-2全開；當調(diào)節(jié)器輸出信號是50%～100%時PV-1-1全關(guān)，PV-1-2由全關(guān)到全開（閥PV-1-1和PV-1-2的位置如圖3-2所示）。</p><p>　　分程控制的方框圖如圖3-1所示：</p><

40、p>　　考慮調(diào)節(jié)閥的分程區(qū)間信號對分程控制系統(tǒng)的影響。分程控制系統(tǒng)的改造有兩種方法可供選擇：①取消分程控制：在回流罐上增設(shè)壓力變送器口，并增設(shè)調(diào)節(jié)器，用于直接控制調(diào)節(jié)閥PV-101-2。②改變調(diào)節(jié)器輸出信號的區(qū)域：即調(diào)節(jié)器輸出信號的0到 45％用于調(diào)節(jié)熱旁路調(diào)節(jié)閥 PV-101-1，PV-101-2在此區(qū)域關(guān)閉；調(diào)節(jié)器輸出信號的 55％到 100％用于調(diào)節(jié) PV-101-2，PV-101-1在此區(qū)域關(guān)閉；中間的信號區(qū)域45％到55

41、％對PV-101-1、PV-101-2均不起作用（閥PV-1-1和PV-1-2的位置如圖3-2所示）。 方法②改造工作簡單、投資少，因此，在實際生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　塔頂壓力控制方案如圖3-2所示：</p><p>　　圖3-2 塔頂壓力控制方案示意圖</p><p>　　3.2精餾塔塔釜和回流罐液位控制方案設(shè)計</p><p

42、>　　(1)塔釜液位控制方案：丁醇塔塔釜液位控制回路是單回路，由精餾塔塔 釜的產(chǎn)品采出量來控制，保持恒定。被控變量為精餾塔塔釜液位，操縱變量為精餾塔塔釜產(chǎn)品采出量。當塔釜液位變化時，液位傳感器測量到液位值并將其變送到控制器，與設(shè)定值比較?？刂破鞲鶕?jù)差值發(fā)出控制信號，控制閥的開度，改變塔釜采出量，以此維持塔釜液位在設(shè)定數(shù)值。由于塔釜液位的變化不快，采用單回路控制滯后不大，完全可以達到控制要求。

43、其控制方案示意圖由圖3-3所示。</p><p>　　(2)回流罐液位控制方案：本文采用單回路控制，由塔頂采出量來控制回流罐液位。當回流罐液位變化時，液位傳感器測量到液位值并將其變送到控制器，與設(shè)定值比較?？刂破鞲鶕?jù)差值發(fā)出控制信號，控制閥的開度，改變塔頂采出量，以此維持回流罐液位在設(shè)定數(shù)值?；亓鞴抟何豢刂品桨溉鐖D3-3所示。</p><p>　　圖3-3 塔釜和回流罐液位控制方案示意圖&

44、lt;/p><p>　　3.3 精餾塔塔釜溫度控制方案設(shè)計</p><p>　　精餾塔溫度控制選取塔釜靈敏板溫度作為被控變量，靈敏板是當外界條件或負荷改變時精餾塔內(nèi)溫度變化最靈敏的一塊塔板。如果只是采用靈敏板溫度調(diào)節(jié)器單一回路調(diào)節(jié)，凋節(jié)反應(yīng)慢，時間滯后，對精餾操作而言，產(chǎn)品的純度很難保證。本文設(shè)計了兩種串級控制方案（控制方案a和b）來調(diào)節(jié)精餾塔塔釜溫度。</p><p>

45、;　　a.采用靈敏板溫度作為主參數(shù)，以再沸器加熱蒸汽的流量作為副參數(shù)，這樣就組成了一個由靈敏板溫度和再沸器加熱蒸汽流量組成的串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以實現(xiàn)對精餾塔的塔釜溫度的控制。其示意圖如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 溫度控制方案a示意圖</p><p>　　b．采用靈敏板溫度作為主參數(shù)，以精餾塔塔頂產(chǎn)品采出量作為副參數(shù)，這樣就組成了一個由靈敏板溫度和塔頂產(chǎn)品采出量組成的串級調(diào)節(jié)系

46、統(tǒng)，以實現(xiàn)對精餾塔的塔釜溫度的控制。其示意圖如圖3-5所示：</p><p>　　圖3-5 溫度控制方案b示意圖</p><p>　　兩種控制方案的比較：方案a更直接地控制塔釜產(chǎn)品組成，因而當塔釜產(chǎn)品組成要求嚴格時，采用此方案較為有力。同樣，方案b更直接地控制塔頂產(chǎn)品組成，因而當塔頂產(chǎn)品組成要求嚴格時，采用方案b較為有力。</p><p>　　3.4 精餾塔流量控制

47、方案設(shè)計</p><p>　　進料量和回流量都采用單回路的流量控制。再沸器加熱蒸汽流量，由靈敏板溫度調(diào)節(jié)和蒸汽流量調(diào)節(jié)構(gòu)成串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。主參數(shù)為塔釜溫度，副參數(shù)是蒸汽流量。當塔釜溫度變化時，溫度傳感器測量到溫度值并將其變送到主調(diào)節(jié)器，與溫度設(shè)定值比較。主調(diào)節(jié)器根據(jù)差值輸出一個信號作為副調(diào)節(jié)器的給定值，并與蒸汽流量傳感器測量變送的流量值比較，副調(diào)節(jié)器根據(jù)其差值輸出信號，控制閥的開度，以控制蒸汽流量。精餾塔流量控制方

48、案示意圖如圖3-6所示：</p><p>　　圖3-6 流量控制方案示意圖</p><p>　　3.5精餾過程總體控制方案設(shè)計</p><p>　　由于3.1-3.4節(jié)已經(jīng)全面細致的分析了針對塔壓力、進料流量、回流罐液位、回流罐流量、靈敏板溫度、塔釜液位等參數(shù)的控制方案，綜合上文所述并根據(jù)物料平衡提出以下兩種控制方案。</p><p>　?。?/p>

49、1）圖3-7為精餾控制系統(tǒng)的控制方案a，是根據(jù)物料平衡設(shè)計的精餾過程的其中一個控制方案。</p><p>　　圖3-7 精餾過程的控制方案a</p><p>　?。?）圖3-8為精餾控制系統(tǒng)的控制方案b，是根據(jù)物料平衡設(shè)計的精餾過程的另一個控制方案。</p><p>　　圖3-8精餾過程的控制方案b</p><p>　　(3) 兩種控制方案的

50、比較</p><p>　　塔頂和塔釜產(chǎn)品流量差異較大，控制流量大的產(chǎn)品，易引起流量小的產(chǎn)品波動；相反，控制流量小的產(chǎn)品，則流量量大的產(chǎn)品變化慢、滯后。對于塔的控制最不希望出現(xiàn)波動，因此，將兩個產(chǎn)品中的較小流量的產(chǎn)品作為被控的主要對象。方案a適合于塔釜產(chǎn)品流量小的場合，方案b適合于塔頂產(chǎn)品流量小的場合。</p><p>　　方案a適合于溫度靈敏點在進料以下的場合，方案b適合于溫度靈敏點在進料

51、以上的場合。</p><p>　　方案b特別適合于冷卻介質(zhì)波動及由于環(huán)境溫度變化、保溫不好造成回流溫度變化而引起波動的場合。例如，由于降雨引起的回流溫度突然降低，加熱量不變，冷回流使上升氣體在塔上部部分冷凝，上升氣量減小，回流罐液位下降，液面控制將減小回流，但塔內(nèi)內(nèi)回流保持不變。相反，若采用方案a相同的變化也使回流罐液位下降，回流罐液位下降減小了采出，回流量持不變，等量低溫的回流進入塔內(nèi)，塔的內(nèi)回流增大，直至靈敏

52、點變化引起調(diào)節(jié)。方案b至少引起塔頂部波動，而方案a引起整個塔的波動。</p><p>　　塔頂采出量小于回流量宜采用方案b，回流量小于塔頂采出量宜采用方案a。采用這兩種控制方案塔釜液面波動易引起塔釜產(chǎn)品流量波動，采用方案a為使塔頂流量波動小，設(shè)計需加大液體在回流罐的停留時間。</p><p>　　第4章 精餾過程的控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　筆者針對精餾過程設(shè)

53、計了具體的控制方案，并給予了充分的論述，下面將詳細闡述二元精餾過程的DCS系統(tǒng)設(shè)計，包括DCS儀表、執(zhí)行器的選型，DCS控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計及DCS在二元精餾過程中的實現(xiàn)等內(nèi)容。</p><p>　　4.1 DCS系統(tǒng)選型</p><p>　　70年代，大規(guī)模集成電路問世，微處理器（MICROPROCESSOR-μP）的誕生，控制技術(shù)、顯示技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)（即所謂4C技術(shù)）等的進一

54、步發(fā)展，人們?yōu)榱死^承常規(guī)模擬儀表和計算機控制系統(tǒng)的優(yōu)點，進一步提高控制系統(tǒng)安全性和可靠性，降低成本，開發(fā)研制以微處理器為基礎(chǔ)的新型控制系統(tǒng)—分散控制系統(tǒng)（Distributed Control System—DCS）。</p><p>　　分散型綜合控制系統(tǒng)，又稱為集散控制系統(tǒng)，它綜合了計算機技術(shù)、控制技屬、通信技術(shù)和圖形顯示等技術(shù)，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進入了一個新階段。DCS系統(tǒng)以其構(gòu)成靈活、模塊化結(jié)構(gòu)、安全、可靠、

55、危險分散、功能齊全以及對大規(guī)模系統(tǒng)經(jīng)濟性好等特點成為當代自動化控制的主流系統(tǒng)。</p><p>　　集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)品眾多，但從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，都是由三部分組成，即分散過程控制裝置部分、操作管理裝置部分、以及通信系統(tǒng)部分組成。三部分關(guān)系如圖4-1所示。</p><p>　　常規(guī)模擬儀表組成的過程控制系統(tǒng)與集中式計算機過程控制系統(tǒng)都有其固有的局限性。而DCS系統(tǒng)在工業(yè)控制上具有上述兩種系統(tǒng)所

56、無法比擬的優(yōu)越性。</p><p>　　(1)控制功能完善。集散控制系統(tǒng)的控制單元具有連續(xù)、離散、批量控制等高級功能，可以完成從簡單的單回路控制到復(fù)雜的多變量模型優(yōu)化控制及邏輯控制;可實現(xiàn)監(jiān)控、顯示、打印、報警、歷史數(shù)據(jù)存貯等日常全部操作。</p><p>　　(2)系統(tǒng)擴展靈活。集散系統(tǒng)多采用模塊式結(jié)構(gòu)，可以靈活地組建單回路、多回路、大、中、小等各類系統(tǒng)。由于系統(tǒng)采用局域網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)的擴展

57、變得異常方便，局域網(wǎng)節(jié)點可以靈活地接入各種單元或其它網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　(3)完善的人一機聯(lián)系和集中監(jiān)控功能。CRT屏幕可將整個工廠的生產(chǎn)狀況，單元的數(shù)據(jù)及時、準確地展現(xiàn)在操作者面前;同時，CRT操作站還能夠適應(yīng)現(xiàn)代管理中對畫面和報表的各種要求，從而實現(xiàn)真正的集中操作和管理。</p><p>　　(4)安全可靠性高。由于采用了多微機分散控制結(jié)構(gòu)，危險分散，系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備采用雙重或多

58、重冗余，設(shè)有自動備用系統(tǒng)和完善的自診斷功能;現(xiàn)場信號的采集采用分布式，采集的信號經(jīng)智能前端處理成數(shù)據(jù)信號，抗干擾的能力增強。</p><p>　　(5)安裝調(diào)試簡單。集散系統(tǒng)各單元安裝在標準機框內(nèi)，模件之間采用多芯電纜，標準化接插件相連;現(xiàn)場與控制室之間只需1-2根屏蔽電纜進行數(shù)據(jù)通訊，布線量大大減少。系統(tǒng)采用專用軟件調(diào)試，安裝調(diào)試時間僅為常規(guī)儀表的一半。</p><p>　　(6)具有良

59、好的性能價格比。鑒于上述優(yōu)良的性能及布線、安裝、調(diào)試費用等的大幅度下降，DCS系統(tǒng)規(guī)模越大，平均每個回路的投資越省。</p><p>　　浙江浙大中控推出的全數(shù)字化的新一代集散控制系統(tǒng) JX-300X，大限度地滿足應(yīng)用需要的原則，應(yīng)用了最新信號處理技術(shù)、高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、可靠的軟件平臺和軟件設(shè)計技術(shù)以及現(xiàn)場總線技術(shù)，采用了高性能的微處理器和成熟的先進控制算法，全面提高了 JX-300 的功能和性能，使其兼具了高速

60、可靠的數(shù)據(jù)輸入、輸出、運算、過程控制功能和 PLC 連鎖邏輯控制功能，能適應(yīng)更廣泛更復(fù)雜的應(yīng)用要求，成為一個全數(shù)字化、結(jié)構(gòu)靈活、功能完善的新型開放式集散控制系統(tǒng)。 </p><p>　　JX-300X 的基本組成包括工程師站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通訊網(wǎng)絡(luò) SCnet II。通過在 JX-300X 的通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接總線變換單元（BCU）可實現(xiàn)與 JX-100、JX-200、JX-300 系統(tǒng)的互

61、聯(lián)；在通訊網(wǎng)絡(luò)上掛接通信接口單元（CIU）可實現(xiàn) JX-300X與PLC等數(shù)字設(shè)備的連接；通過多功能計算站（MFS）和相應(yīng)的應(yīng)用軟件Advantrol-PIMS可實現(xiàn)與企業(yè)管理計算機網(wǎng)的信息交換，實現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實時數(shù)據(jù)采集、實時流程查看、實時趨勢瀏覽、報警記錄與查看、開關(guān)量變位記錄與查看、報表數(shù)據(jù)存貯、歷史趨勢存貯與查看、生產(chǎn)過程報表生成與輸出等功能，從而實現(xiàn)整個企業(yè)生產(chǎn)過程的管理、控制全集成綜合自動化。</p>&

62、lt;p>　　JX-300X DCS 采用三層通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖4-2所示。 </p><p>　　圖4-2 JX-300X系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　最上層為信息管理網(wǎng)，采用符合 TCP/IP 協(xié)議的以太網(wǎng)，連接了各個控制裝置的網(wǎng)橋以及企業(yè)內(nèi)各類管理計算機，用于工廠級的信息傳送和管理，是實現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道。 中間層為過程控制網(wǎng)（名稱為 SCnetⅡ），采用了雙高速冗余工

63、業(yè)以太網(wǎng) SCnetⅡ作為其過程控制網(wǎng)絡(luò)，連接操作站、工程師站與控制站等，傳輸各種實時信息。釜層網(wǎng)絡(luò)為控制站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（名稱為 SBUS），采用主控制卡指揮式令牌網(wǎng)，存儲轉(zhuǎn)發(fā)通信協(xié)議，是控制站各卡件之間進行信息交換的通道。</p><p>　　4.2 JX-300X DCS系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　DCS系統(tǒng)是硬件、系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件三部分的有機結(jié)合體。所以DCS系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容主要包括硬

64、件設(shè)計和軟件設(shè)計。</p><p>　　4.2.1 JX-300X DCS系統(tǒng)硬件配置</p><p>　　JX-300X DCS系統(tǒng)的硬件配置包括：①通信系統(tǒng)：通信系統(tǒng)是選擇DCS系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展和市場的需求，大多數(shù)DCS系統(tǒng)都以開放系統(tǒng)為標準來設(shè)計其通信系統(tǒng)。②人-機接口：人-機接口是DCS系統(tǒng)的操作站部分。③接口單元：這里的接口單元是指DCS系統(tǒng)與本系

65、統(tǒng)之外產(chǎn)品的接口單元。主要有DCS系統(tǒng)與上位計算機的接口，與氣相工業(yè)色譜的接口及與可編程控制器的接口。</p><p>　　JX-300X DCS系統(tǒng)硬件簡介：</p><p><b>　　控制站硬件</b></p><p>　　控制站是系統(tǒng)中直接與現(xiàn)場打交道的I/O處理單元，完成整個工業(yè)過程的實時監(jiān)控功能。通過軟件設(shè)置和硬件的不同配置可構(gòu)成不

66、同功能的控制結(jié)構(gòu)，如過程控制站、邏輯控制站、數(shù)據(jù)采集站?？刂普局饕蓹C柜、機籠、供電單元和各類卡件（包括主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和各種信號輸入/輸出卡）組成，其核心是主控制卡。主控制卡通常插在過程控制站最上部機籠內(nèi)，通過系統(tǒng)內(nèi)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)擴充各種功能，實現(xiàn)現(xiàn)場信號的輸入輸出，同時完成過程控制中的數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制、以及包括優(yōu)化控制等各種控制算法。</p><p>　　JX-300X DCS 控制站內(nèi)部以機籠

67、為單位。機籠固定在機柜的多層機架上，每只機柜最多配置 7只機籠：1 只電源箱機籠和 6 只卡件機籠（可配置控制站各類卡件）?？C籠根據(jù)內(nèi)部所插卡件的型號分為兩類：主控制機籠（配置主控制卡）和 I/O機籠（不配置主控制卡）。每類機籠最多可以配置 20 塊卡件，即除了最多配置互為冗余的主控制卡和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡各一對外，還可以配置 16 塊各類 I/O卡件。</p><p>　　主控制卡必須插在機籠最左端的兩個槽位。在一

68、個控制站內(nèi)，主控制卡通過 SBUS網(wǎng)絡(luò)可以掛接 8 個 IO或遠程 IO單元（即 8 個機籠）。主控制卡是控制站的核心，可以冗余配置，保證實時過程控制的完整性。主控制卡的高度模件化結(jié)構(gòu)，用簡單的配置方法實現(xiàn)復(fù)雜的過程控制。</p><p><b>　　2．操作站硬件</b></p><p>　　JX-300X DCS 操作站的硬件基本組成包括：工控 PC機（IPC）、

69、彩色顯示器、鼠標、鍵盤、SCnetⅡ網(wǎng)卡、專用操作員鍵盤、操作臺、打印機等。JX-300X DCS 的工程師站的硬件配置與操作站的硬件配置基本一致，無特殊要求，而它們的區(qū)別在于系統(tǒng)軟件的配置不同，工程師站除了安裝有操作、監(jiān)視等基本功能的軟件外，還裝有相應(yīng)的系統(tǒng)組態(tài)、維護等工程師應(yīng)用的工具軟件。</p><p><b>　　3．通信網(wǎng)絡(luò) </b></p><p>　　J

70、X-300X DCS 的通信網(wǎng)絡(luò)分三層：第一層網(wǎng)絡(luò)是信息管理網(wǎng)（用戶可選）； 第二層網(wǎng)絡(luò)是過程控制網(wǎng)，稱為 SCnet Ⅱ；第三層網(wǎng)絡(luò)是控制站內(nèi)部I/O控制總線，稱為 SBUS。</p><p>　　JX-300X DCS系統(tǒng)硬件：</p><p>　　(1)主操作站；(2)控制站：MICRO I/A；(3)非標機箱；(4)現(xiàn)場總線組件(FBM)：見表4-1所示；(5)NEC PS000J

71、打印機一臺；(6)計算機系統(tǒng)配置：配置如圖4-3所示。</p><p>　　表4-1 現(xiàn)場總線組件</p><p>　　圖4-3 計算機系統(tǒng)配置</p><p>　　JX-300X DCS I/O點：</p><p>　　實現(xiàn)精餾系統(tǒng)控制及數(shù)據(jù)采集功能所需I/O點如表4-2所示。</p><p>　　表4-2 I/O點

72、統(tǒng)計</p><p>　　4.2.2 JX-300X DCS系統(tǒng)軟件配置 </p><p>　　用于給 CS、OS、MFS 進行組態(tài)的專用軟件，包括：SCKey （系統(tǒng)組態(tài)）、SCDiagnose（系統(tǒng)診斷）、SCControl（圖形化組態(tài)）等工具軟件包，稱之為組態(tài)軟件包。用于過程實時監(jiān)視、操作、記錄、打印、事故報警等功能的人機接口軟件稱為實時監(jiān)控軟件 AdvanTrol。</p&

73、gt;<p>　　JX-300X 系統(tǒng)組態(tài)軟件包包括基本組態(tài)軟件 SCKey、流程圖制作軟件 SCDraw、報表制作軟件 SCForm；用于控制站編程的編程語言 SCLang、圖形化組態(tài)軟件 SCContorl等。各功能軟件之間通過對象鏈接與嵌入技術(shù)，動態(tài)地實現(xiàn)模塊間各種數(shù)據(jù)、信息的通訊、控制和管理。該軟件包以 SCKey 系統(tǒng)組態(tài)軟件為核心，各模塊彼此配合，相互協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成了一個全面支持 JX-300X 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功

74、能組態(tài)的軟件平臺。系統(tǒng)組態(tài)軟件包在系統(tǒng)的工程師站上運行，在未設(shè)工程師站的系統(tǒng)中亦可在操作站上運行。 </p><p>　　幾種組態(tài)軟件的功能介紹： </p><p>　?。?）基本組態(tài)軟件Sckey </p><p>　　系統(tǒng)基本組態(tài)指完成對系統(tǒng)硬件構(gòu)成的軟件設(shè)置，如設(shè)置系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、冗余狀況、控制周期；I/O 卡件的數(shù)量、地址、冗余狀況、類型；設(shè)置每個 I/O 點

75、的類型、處理方法、報警選項和其他特殊的設(shè)置；選擇控制方案；定義操作畫面。</p><p><b>　　（2）報表制作軟件</b></p><p>　　JX-300X系統(tǒng)中的自動報表系統(tǒng)分為組態(tài)（即報表制作）和實時運行兩部分。其中，報表制作部分在 SCForm 報表制作軟件中實現(xiàn)，實時運行部分與 AdvanTrol 監(jiān)控軟件集成在一起（該部分的說明包括在 AdvanTr

76、ol 監(jiān)控軟件的說明中）。</p><p>　?。?）流程圖制作軟件 </p><p>　　流程圖制作軟件SCDraw是基于Windows NT操作系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的全中文界面的繪圖工具軟件，具有良好的用戶界面。流程圖制作軟件繪圖功能齊全，支持多種編輯功能并提供標準圖形庫，可滿足大多數(shù)用戶的需求。該軟件還支持在畫面的基礎(chǔ)上的各類動態(tài)參數(shù)的直接數(shù)據(jù)組態(tài)，這些動態(tài)參數(shù)在實時監(jiān)控軟件的流程圖畫面中可

77、以進行實時觀察和操作。</p><p>　　4.3控制系統(tǒng)在DCS中的實現(xiàn)</p><p>　　控制系統(tǒng)的實現(xiàn)過程控制就是在DCS系統(tǒng)中，通過組態(tài)將系統(tǒng)軟件包中的相應(yīng)功能模塊按照控制系統(tǒng)設(shè)計中的實際儀表方案進行組合、分配，使DCS系統(tǒng)具有針對該裝置的過程監(jiān)控功能。通過應(yīng)用軟件的組態(tài)來實現(xiàn)對的控制系統(tǒng)控制、顯示、操作、通信、維護、管理等功能。</p><p>　　組態(tài)

78、是用DCS控制系統(tǒng)所提供的功能模塊或算法組成所需的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，完成所需功能；操縱站的顯示組態(tài)則是用DCS控制系統(tǒng)提供的組態(tài)編輯軟件組成所需的各種顯示畫面；為了完成這些特定的功能，采用DCS提供的組態(tài)語言編寫有關(guān)程序也屬于組態(tài)范圍。</p><p>　　DCS系統(tǒng)的組態(tài)包括系統(tǒng)組態(tài)、畫面組態(tài)和控制組態(tài)。其中，系統(tǒng)組態(tài)完成組成系統(tǒng)的各設(shè)備間的連接；畫面組態(tài)完成操作站的各種畫面及其之間的連接；控制組態(tài)完成各控制器、過程裝

79、置的控制結(jié)構(gòu)連接、參數(shù)設(shè)置等。</p><p>　　此外，趨勢顯示、歷史數(shù)據(jù)壓縮、數(shù)據(jù)報表打印及畫面拷貝等組態(tài)常作為畫面組態(tài)或控制組態(tài)的一部分來完成，也可以分開進行。</p><p>　　本設(shè)計采用JX-300X DCS系統(tǒng)的組態(tài)工作是通過組態(tài)軟件 SCKey 來完成。該軟件用戶界面友好，操作方便，充分支持各種控制方案。SCKey 組態(tài)軟件將幫助工程師有序且系統(tǒng)地完成“系統(tǒng)組態(tài)”這一復(fù)雜的

80、工作。SCKey 組態(tài)軟件是一個全面支持該系統(tǒng)各類控制方案的組態(tài)軟件平臺。該軟件是運用面向?qū)ο螅∣OP）技術(shù)和對象鏈接與嵌入（OLE2）技術(shù)，基于中文 Windows系列操作系統(tǒng)開發(fā)的32位應(yīng)用軟件。 </p><p>　　SCKey 組態(tài)軟件通過簡明的下拉菜單和彈出式對話框建立友好的人機對話界面，并大量采用 Windows的標準控件，使操作保持了一致性，易學(xué)易用。該軟件采用分類的樹狀結(jié)構(gòu)管理組態(tài)信息，使用戶能清

81、晰把握系統(tǒng)的組態(tài)狀況。另外，SCKey 組態(tài)軟件還提供了強大的在線幫助功能。</p><p>　　SCKey組態(tài)軟件的主畫面及菜單介紹 ：軟件啟動后，首先出現(xiàn)的是組態(tài)環(huán)境的主畫面。主畫面由標題欄、工具欄、菜單條、操作顯示區(qū)、狀態(tài)欄五部分組成?？刂普静藛巍↖/O組態(tài)、自定義變量、常規(guī)控制方案、自定義控制方案和折線表定義等五個菜單項，各菜單項功能簡介見表 4-3。</p><p>　　表

82、4-3 SCKey組態(tài)軟件的主畫面及菜單</p><p>　　4.3.1控制站組態(tài)</p><p>　　控制站由主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O 卡件、供電單元等構(gòu)成。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可擴展修改，控制站內(nèi)的總線結(jié)構(gòu)也可方便地擴展 I/O卡件。控制站組態(tài)是指對系統(tǒng)硬件和控制方案的組態(tài)，主要包括 I/O組態(tài)、自定義變量、常規(guī)控制方案、自定義控制方案和折線表定義等五個部分。</p><

83、;p>　　圖 4-4 控制站組態(tài)流程</p><p>　　4.3.2 操作站組態(tài) </p><p>　　操作站組態(tài)是對系統(tǒng)操作站上操作畫面的組態(tài)，是面向操作人員的 PC 操作平臺的定義。它主要包括操作小組設(shè)置、標準畫面組態(tài)（總貌畫面、趨勢曲線、控制分組、數(shù)據(jù)一覽）、流程圖、報表、自定義鍵、語音報警等六部分。在進行操作站組態(tài)前，必須先進行系統(tǒng)的單元登錄及系統(tǒng)控制站組態(tài)，只有當這些組態(tài)信

84、息已經(jīng)存在，系統(tǒng)的操作站組態(tài)才有意義。</p><p>　　圖4-5 操作站組態(tài)流程</p><p>　　操作站組態(tài)主畫面如圖4-6所示：</p><p>　　4.4 設(shè)備儀表選型</p><p>　　4.4.1 測控儀表選型</p><p>　　在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了正確指導(dǎo)生產(chǎn)操作、保證生產(chǎn)安全運行、提高產(chǎn)品質(zhì)量和

85、實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，一項必不可少的工作是準確而及時地檢測出生產(chǎn)過程中的各個有關(guān)參數(shù)，例如壓力、流量、物位及溫度等。用來檢測這些參數(shù)的技術(shù)工具稱為檢測儀表。用來將這些參數(shù)轉(zhuǎn)化為一定的便于傳送的信號（例如電信號或氣壓信號）的儀表通常稱為傳感器。當傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標準信號時，通常稱為變送器。在生產(chǎn)過程中需要測量的參數(shù)是多種多樣的，相應(yīng)的測量方法及儀表的結(jié)構(gòu)原理也各不相同，但從測量過程的實質(zhì)來看，都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單

86、位進行比較的過程，而測量儀表就是實現(xiàn)這種比較的工具。各測量儀表不論采用那一種原理，它們都是將被測參數(shù)經(jīng)一次或多次信號能量轉(zhuǎn)換，最后獲得一種測量的信號能量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來。</p><p>　　本小節(jié)主要介紹有關(guān)壓力、流量、溫度、液位的檢測方法、檢測儀表及相應(yīng)的傳感器和變送器。</p><p><b>　　1．壓力變送器</b></p>

87、<p>　　BPK-ZK 智能型壓力變送器</p><p><b>　?。?）儀表性能</b></p><p>　?、?測量、顯示、控制一體化，安裝使用方便。</p><p>　?、?零位、量程可用電位器調(diào)整。</p><p>　　③ 模擬輸出多種標準形式供用戶選擇。</p><p>

88、　　④ 多點繼電器輸出接口，易于控制。</p><p>　　⑤ 是指針式電接點壓力表的理想替代產(chǎn)品。 </p><p><b>　?。?）技術(shù)參數(shù): </b></p><p>　　壓力范圍:－0.1～0～60MPa </p><p>　　電源電壓:220VAC </p><p>　　輸出信號:0/

89、4～10/20mADC 0/1～5/10VDC </p><p>　　使用溫度:－10℃～60℃(介質(zhì)溫度為1080) </p><p>　　存儲: －40℃--﹢125℃ </p><p>　　相對濕度:0～80% </p><p>　　振動頻率:0～300HZ </p><p>　　輸出信號精度:≤±0.

90、5%/年FS(線性+重復(fù)性+遲滯) </p><p>　　數(shù)字顯示準確度:滿四位顯示1位數(shù) ±1位數(shù) </p><p>　　限位控制精度:程序可設(shè)定≥最小分度值 </p><p>　　穩(wěn)定性: ≤±05%/年 </p><p>　　最大壓力:1.5倍滿量程壓力 </p><p><b>　

91、　最大功耗:8W </b></p><p>　　繼電器負載能力:240V/3A(AC) 30V/5A(DC)</p><p><b>　　2. 流量傳感器</b></p><p>　?。?）概述：LUGB系列旋渦流量傳感器是采用國際先進技術(shù)而推出的新型流量傳感器，它具有測量范圍廣、壓損小、性能穩(wěn)定、安全可靠、準確度高和安裝使用方便等

92、優(yōu)點，特別是解決了耐高溫、抗振動等關(guān)鍵性問題。廣泛應(yīng)用于過熱蒸汽、飽和蒸汽、壓縮氣體和一般氣體，以及各種液體的質(zhì)量流量和體積流量的測量。</p><p>　　主要功能特點● 壓電元件是鑲嵌在探頭體中，檢測元件不接觸介質(zhì)，可靠性高● 傳感器抗振與抗脈動流性能優(yōu)越● 結(jié)構(gòu)簡單而牢固、無可動部件、壓力損失小、耐用性強● 在規(guī)定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)，輸出信號不受流體溫度、壓力、粘度的影響● 范圍寬度達10：1，15：

93、1，20：1● 法蘭式、夾持式連接，安裝方便、簡單、易于操作● 通用性強，可與本廠任何一種或其他廠家生產(chǎn)的某些流量積算儀組成測量、 控制系統(tǒng)● 具備調(diào)校、數(shù)字濾波功能，有效提高系統(tǒng)的測量精度● 脈沖輸入折線修正（16段）● 小信號切除● 累積/瞬時流量顯示</p><p><b>　　主要技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　測量介質(zhì)：液體、氣體、過

94、熱/飽和蒸汽。</p><p>　　測量范圍：正常工作范圍，雷諾數(shù)為20,000～7,000,000；測量可能范圍雷諾數(shù)為8,000～7,000,000。</p><p>　　準確度：ａ.液體，指示值的±0.5％；</p><p>　?。?液體，指示值的±1.0％；</p><p>　?。?氣體，指示值的±1.0

95、％</p><p>　?。?蒸汽，指示值的±1.0％</p><p>　?。?蒸汽，指示值的±1.5</p><p>　　重復(fù)性：準確度的1/3。 輸出信號：ａ.三線制電壓脈沖，低電平：0～1V；高電平：大于4V；占</p><p>　　空比為50％；ｂ.二線制電流4～20mA；ｃ.三線制電流4～20mA；

96、 ｄ.RS-485通訊接口。 電源電壓：+12VDC（三線制脈沖輸出）；+24VDC(二線制/三線制電流輸出 /RS485 通訊)。</p><p>　　介質(zhì)溫度：普通型-40℃～+130℃；高溫型-40℃～+300℃；</p><p>　　特高溫型-10℃～+380℃；防爆型-40℃～+80℃。工作壓力：2.5MPa。大氣壓力：86kPa～106kPa。壓力損失：△

97、P＝1.079ｘ10-6ｘρｘV2?。ㄊ街校骸鱌-壓力損失MPa；ρ-</p><p>　　被測介質(zhì)的密度kg/m3 ； V-被測介質(zhì)的流速m/s）。殼體材質(zhì)：ａ.碳鋼；ｂ.不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）。規(guī)格（管道內(nèi)徑）：20、25、32、40、50、65、80、100、125、150、200、</p><p>　　250、300、350、400、 500mm。環(huán)境溫度：

98、-30℃～+60℃。相對濕度：5％～95％。保護等級：IP65、IP67。防爆類型：本安型；防爆標志：ExiaⅡCT6。</p><p><b>　　3．液位測量儀表</b></p><p>　?。?）概述：FGA系列磁浮子液位計，利用浮力和磁耦合原理，將液位的變化線性地傳遞到指示器上，清晰地指示出液位的高度。指示器和貯罐是完全隔離的，因此絕對保證使用安全。該液

99、位計還可配液位報警開關(guān)和液位遠傳變送器。液位報警開關(guān)可實現(xiàn)液位上下控制、限位報警和聯(lián)鎖；液位遠傳變送器可將液位變化線性地轉(zhuǎn)換成直流4—20mA輸出，實現(xiàn)遠距離的液位指示、檢測、控制和記錄。 </p><p>　?。?）主要技術(shù)參數(shù) </p><p>　　測量范圍：0 ~ 12m </p><p>　　指示精度：±10mm </p><p

100、>　　工作壓力：1.0 ~ 6.4MPa </p><p>　　工作溫度：-20 ~ 450℃ </p><p>　　介質(zhì)密度：≥0.45g/cm³ </p><p>　　介質(zhì)密度差：≥0.15g/cm³（測界面） </p><p>　　介質(zhì)粘度：≤0.15Pa ·S </p><p&g

101、t;　　接液材質(zhì)：1Cr18Ni9Ti、SUS304、SUS316、鈦材、PVC、玻璃鋼 </p><p>　　連接法蘭：壓力≤2.5MPa JB/T81-94 PN2.5 DN25；壓力≥2.5MPa JB/T82.2-94 PN6.4 DN25(或按用戶所需) </p><p>　　排污接管：ZG1/2＂（內(nèi)） </p><p><b>　　（3）工作

102、原理 </b></p><p>　　磁浮子液位計由浮子、立管組件、指示器三部分組成。浮子在立管組件內(nèi)隨液位的變化而上升或下降，通過磁耦合作用，帶動立管組件外的指示器顏色發(fā)生變化（液紅氣藍），從而指示出液位高度。液位報警開關(guān)安裝在立管組件外部相應(yīng)的報警位置上，當浮子隨液位到達報警位置時，報警開關(guān)閉合，發(fā)出開關(guān)信號；液位遠傳變送器也安裝在立管組件外部，通過磁耦合將液位的變化線性地轉(zhuǎn)換成4—20mA電流信號

103、遠傳給控制室，實現(xiàn)液位的顯示、測量、控制和記錄。</p><p><b>　　溫度測量儀表</b></p><p>　　熱電偶是工業(yè)上最常用的一種測溫元件（感溫元件）。熱電偶溫度計是以熱電效應(yīng)為基礎(chǔ)的測量儀表。它的測量范圍很廣、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、測溫準確可靠，便于信號的遠傳、自動記錄和集中控制，因而在化工生產(chǎn)中應(yīng)用極為普遍。</p><p>

104、　　根據(jù)工業(yè)上對熱電偶材料的要求，目前在國際上被公認的比較好的熱電偶材料只有幾種：鉑銠30-鉑銠6熱電偶（也稱鉑銠熱電偶），分度號為B；鉑銠10-鉑熱電偶，分度號為S；鎳鉻-鎳硅熱電偶，分度號為K；鎳鉻-考銅熱電偶，分度號為XK。這些材料是經(jīng)過精選而且標準化了的，它們分別被用在各溫度范圍內(nèi)，測量效果良好。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計的溫度測量特點選用XPZX隔爆型一體化溫度變送器，下面是XPZX隔爆型一體化溫

105、度變送器的介紹。 </p><p>　?。?）XPZX隔爆型一體化溫度變送器簡介</p><p>　　隔爆型一體化溫度變送器（以下簡稱溫度變送器）由溫度傳感器和信號轉(zhuǎn)換器組成、信號轉(zhuǎn)換器安裝在溫度傳感器的冷端接線盒內(nèi)，把溫度傳感器檢測到的電壓、電阻信號直接轉(zhuǎn)換成4～20mA電流輸出。結(jié)構(gòu)簡單，安裝、使用、維修方便，是新一代溫度檢測、控制儀表，深受廣大設(shè)計人員和用戶的歡迎。目前已廣泛用于石油

106、、化工、冶金、電站、輕工等部門，與調(diào)節(jié)器、記錄儀表、計算機等配套使用，組成各種測量控制系統(tǒng)。 </p><p>　　該溫度變送器按溫度傳感器不同，分為熱電偶和熱電阻兩種系列，在每種系列中，根據(jù)使用場合的的不同分為隔爆型和普通型，根據(jù)輸出功能的不同，分為帶現(xiàn)場顯示和不帶現(xiàn)場顯示。用戶可根據(jù)使用場合和配套儀表的要求選擇適當?shù)囊?guī)格型號。 </p><p>　　隔爆型溫度變送器經(jīng)國家級儀器儀表防爆

107、安全監(jiān)督檢驗站測試合格，可在爆炸性氣體環(huán)境中使用。 </p><p>　?。?）XPZX隔爆型一體化溫度變送器的主要特點 </p><p>　?、?二線制傳送。信號轉(zhuǎn)換器供電的兩根導(dǎo)線同時也傳送輸出信號。 </p><p>　?、?輸出恒流信號（4～20mA）?？垢蓴_能力強、遠傳性能好。 </p><p>　　③ 信號轉(zhuǎn)換器用環(huán)氧樹脂封裝成模

108、塊，具有抗震動、耐腐蝕、防潮濕等優(yōu)點，可用于條件較差的場所。 </p><p>　?、?熱電偶的毫伏信號經(jīng)信號轉(zhuǎn)換器直接轉(zhuǎn)換成4～20mA電流輸出、用普通電纜線傳送信號，可省去價格昂貴的補償導(dǎo)線。 </p><p>　?、?帶現(xiàn)場顯示的溫度變送器既輸出4～20mA的電流信號，又能在測溫現(xiàn)場讀到實測溫度，給操作人員帶來很大方便。 </p><p>　　（3）主要技術(shù)指

109、標 </p><p>　　供電電壓：13～30V，DC </p><p>　　負載電阻：0～850Ω </p><p>　　輸出信號：4～20mA </p><p>　　基本誤差：±0.2%，±0.5%</p><p>　　使用環(huán)境溫度：-20～70℃ </p><p>