过程控制工程课程设计

过程控制工程

课程设计任务书

设计名称：扬子烯烃厂丁二烯装置控制模拟设计设计时间：2006.2.20~2006.3.10

姓名：毛磊

班级：自动化0201

学号：05号

南京工业大学自动化学院

2006年3月

1.课程设计内容：

学习《过程控制工程》课程和下厂毕业实习2周后，在对扬子烯烃厂丁二烯装置的实际过程控制策略、实习环节的控制系统以及相应的组态软件有一定的认识和了解的基础上，针对扬子烯烃厂丁二烯装置，设计一个复杂控制系统（至少包含一个复杂回路和3-5个简单回路），并利用组态软件进行动态仿真设计，调节系统控制参数，使控制系统达到要求的控制效果。

1)独立完成设计任务，每个人根据下厂具体实习装置，确定自己的课程设

计题目，每1-3人/组；

2)选用一种组态软件（例如：采用力控组态软件）绘制系统工艺流程图；

3)绘制控制系统原有的控制回路；

4)利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利用组态软

件，对控制系统进行组态；

5)改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态；

6)调节控制参数，使性能指标达到要求；

7)写出设计工作小结。对在完成以上设计过程所进行的有关步骤：如设计

思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出

说明，并对所完成的设计做出评价，对自己整个设计工作中经验教训，

总结收获。

2. 进度安排（时间3周）

1)第1周选用一种组态软件绘制系统工艺流程图；绘制控制系统原有的

控制回路；

2)第2周利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利

用组态软件，对控制系统进行组态；

3)第3周(1-3) 改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态；

调节控制参数，使性能指标达到要求；

4)第3周(4) 书写课程设计说明书

5)第3周(5) 演示、答辩

过程控制工程

课程设计报告书

课程设计名称：扬子烯烃厂丁二烯装置控制模拟设计设计时间：2006.2.20~2006.3.10

姓名：毛磊

班级：自动化0201

学号：05号

南京工业大学自动化学院

2006年3月

四、课程设计内容

（包括：现场的实际过程控制策略、以及相应的组态软件介绍，针对具体被控对象，设计4-5个简单回路和至少包含一个复杂控制系统的控制策略，并利用组态软件进行动态仿真设计，调节系统控制参数，使控制系统达到要求的控制效果，写出设计说明书。设计说明书包括：设计思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等步骤做出说明，并对所完成的设计做出评价，总结整个设计工作中经验教训和收获。）

过程控制工程课程设计报告书

“过程控制工程课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分，通过对扬子石化实际丁二烯车间生产流程的认识、控制方案的选择以及现场工程图纸的绘制等基础设计的学习，培养了自己理论与实践相结合能力、工程设计能力和创新能力。

过程控制系统设计是为实现生产过程自动化，应用图纸资料和文字资料来表达设计思想和工程实现方法。设计大致可以分为两个阶段：设计前期工作和设计工作。在设计前期工作中，要查阅一些现场生产技术资料，这主要以我们在扬子石化生产实习时所搜集的一些资料为主，同时还要根据具体情况确定自己想要实现的自动控制范围，进而再对被控对象动态特性进行分析，确定控制系统的被调量和调节量，确定控制质量指标和报警设限，最后根据对现场安全等方面因素的考虑，提出仪表选型原则，包括现场测量、检测变送、调节以及执行仪表的选型。在第二阶段也就是设计工作中，要根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，完成控制系统原理图，根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，利用组态软件（力控软件、MCGS组态软件等）完成控制系统工艺流程图，然后根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表型号，再对所设计的系统进行仿真试验，并进行PID调节器参数整定，调试出比较理想的过程控制实时曲线图。

一、丁二烯车间DA-107的现场实际过程控制策略

DA-107是第二精馏塔，它的作用是脱除第一精馏塔塔釜液中的高沸物，例

如顺丁烯

-2、丁二烯

-1，2

、乙基乙炔和碳五等等，该塔一共有85块塔板，其中第

30块塔板为进料塔板。DA-106釜液去DA-107的流量由LICA-119控制，产品丁二烯在丁二烯产品冷却器冷至40℃以下，并送入丁二烯产品检验槽，EA-129出口管线及DA-107塔顶馏出管线分别连续地加入TBC。DA-107的塔顶操作压力为0.43±0.03MPaG，该压力是由PICA-120调节EA-118冷却水流量来控制。在回流方面，工艺设计的回流量为28.08t/h；实际操作的回流量=采出量×（4.0～5.0）。釜液流量的设计值为230kg/h，此值随DA-107进料中高沸物如顺丁烯

-2

、丁二烯

-1，2、乙基乙炔和碳五的含量而变化，丁二烯

-1，3

维持在0.15kg/kg以下，釜液中

丁二烯

-1，2的含量可以有一定压力下的釜温来估算。当产品丁二烯

-1，3

中杂质顺丁

烯

-2

含量超过允许限度时，不管需要的回流量供给多少，也要增大塔釜液的排放。DA-107的釜温设计值为62.5℃，实际操作温度为52-66℃，而该温度随塔釜组分和操作压力而变化，原料中高沸物含量增加，则釜温会略有上升。再沸器EA-119和EA-120系立式热虹吸型再沸器，分别以循环正气冷凝液、循环热溶剂作热源，通过LICA-122调节蒸气冷凝液的流量来控制DA-107塔釜液位。产品丁

二烯中丁二烯

-1，3的纯度应维持在0.98kg/kg以上，产品丁二烯中丁二烯

-1，3

和顺

丁烯

-2

含量通过取样分析检测，产品丁二烯中杂质如羟基化合物、二聚物、过氧化物等也通过取样分析检验。来自各再沸器和热交换器的所有蒸汽冷凝液（STC）全部送入蒸汽冷凝液罐（FA-113）。而FA-113中的STC则由蒸汽冷凝液泵（GA-118A/B）送入EA-119（第二精馏塔蒸汽冷凝再沸器），向再沸器提供热量。再沸器出口（EEA-119）的大部分STC送入EA-105（第一汽提塔冷凝器）；一部分经二甲胺萃取塔水进料泵（GA-130A/B）升压后送入DA-109作为二甲胺萃取剂用；一小部分STC送出界区，其流量由LICA-121控制，在EA-105中，STC被第一汽提塔馏出气的潜热和显热加热，然后返回FA-113。

二、力控2.6版组态软件简介

在此次课程设计的第二阶段设计工作中，要根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，完成控制系统原理图，并利用组态软件完成简单的控制系统工艺流程图，我选择使用的是力控2.6版组态软件。力控2.6版是一个面向方案的HMI/SCADA平台软件。它基于流行的32位Windows平台，丰富的I/O驱动能够连接到各种现场设备。分布式实时数据库系统，可提供访问工厂和企业系统数据的一个公共入口。内置TCP/IP协议的网络服务程序可以使用户充分利用Intranet或Internet的网络资源。重新设计的实时数据库管理器，全屏浏览编辑，组态过程更加方便、灵活、高效。新增内置数据表，具备标准关系数据库所具有的基本特征和功能，免去在向管理信息系统延伸时必须捆绑各种关系数据库所带来的烦恼。最值得一提的是其中的控制策略生成器，力控的新一代产品--控制策略生成器（Strategy Builder）是优异的自动化控制解决方案。与传统的DCS、PLC控制系统相比，它充分体现了控制功能丰富、系统组建灵活、扩展方便的特点。力控控制策略生成器是一个既可以运行在Windows98/2000/NT环境，