基于组态王 控制系统综合实化工厂一氯苯自控采集系统.docx

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基于组态王控制系统综合实化工厂一氯苯自控采集系统

东北石油大学

课程设计

课程控制系统综合实验

题目化工厂一氯苯自控采集系统

院系电气信息工程学院

专业班级自动化08-6

学生姓名xxxxx

学生学号xxxxxxxxxxx

指导教师

2010年8月13日

东北石油大学课程设计任务书

课程控制系统综合实验

题目化工厂一氯苯自控采集系统

专业XXXXX姓名xxxx学号xxxxxxxxxxxx

主要内容：

根据设计要求，运用所学的控制系统和组态王软件应用等知识，自行设计一个自动采集化工厂一氯苯的系统。

基本要求：

（1）首先要正确熟练地掌握如何打开组态王软件。

（2）理解各元器件的组成和联系。

（3）熟练掌握制作工程过程中的步骤，弄清楚在制作过程出现的问题，尽量解决问题。

（4）要实现对化工厂一氯苯自控采集的实现画面，运行画面，趋势曲线界面，仪表画面。

主要参考资料：

[1]张文明，刘志军，组态软件控制技术[M]，北方交通大学出版社，2006

[2]龚运新，方立有，工业组态软件使用技术[M]，清华大学出版社，2005

[3]刘志峰，张军，工控组态软件实例教程[M]，电子工业出版社，2008

[4]薛迎成，何坚强，工控机及组态控制技术原理与应用[M]，中国电力出版社，2007

[5]龙志文，工控组态软件[M]，重庆大学出版社，2005

[6]张运刚，宋小春，工控组态技术与应用[M]，人民邮电出版社，2008

完成期限2010.8.2——2010.8.13

指导教师

专业负责人

2010年7月12日

目录

第1章化工厂一氯苯自控采集控制系统工艺分析1

1.1一氯苯自控采集控制系统控制方案分析1

1.2一氯苯自控采集控制系统的实现目的2

第2章化工厂一氯苯自控采集控制系统设计3

2.1化工厂一氯苯自控采集系统仪表的选择3

2.2化工厂一氯苯自控采集系统传感器的选型4

第3章基于组态王的化工厂一氯苯自控采集系统监控程序设计6

3.1化工厂一氯苯自控采集系统主控界面6

3.2化工厂一氯苯自控采集系统实时曲线趋势界面8

3.3化工厂一氯苯自控采集系统仪表界面10

第4章心得与体会11

参考文献12

第1章化工厂一氯苯自控采集控制系统工艺分析

1.1一氯苯自控采集控制系统控制方案分析

一氯苯的标准分析法是用己烷萃取，再用带电子捕获检测器的汽液色谱法检测。

然而应用于实际的化工生产，大批量采集一氯苯要求我们采用新的方法。

在

此次的课程设计中可以采用一氯苯的氯化方法实现一氯苯的自控采集。

其原理如图1-1所示。

图1-1化工厂一氯苯自控采集系统原理

1、苯液相氯化法：

苯与氯气在氯化铁催化下连续氯化得氯化液，经水洗、碱洗、中和、食盐干燥，进入初馏塔脱苯、脱焦油，粗氯代苯进入精馏塔，塔顶馏出一氯苯的成品，塔釜物料再经过一个精馏塔分离出一氯苯。

2、苯气相氧氯化法：

苯蒸气、空气、氯化氢气混合物（温度210℃）进入氯化反应器，在迪肯型催化剂（CuCl2、FeCl3附在三氧化铝上）存在下进行氧化。

反应温度300℃，单程转化率10~15%，氯化氢转化率98%，生成物含多氯苯6%。

一氯苯自控采集系统的设计实际是为了实现过程控制在化工业生产中合理有效应用。

简单的控制系统由检测变送单元、控制器、执行器和被控对象组成。

其流程简介：

所有原料都必须经过充分干燥后，再加入FeCl3进行催化氯化。

氯气输入管由塔顶插入到塔底，液苯由塔底通入。

在分散孔与氯气相遇并反应。

反应前和反应时通过控制器对反应进行控制。

通过实时趋势曲线及设备的压力传感器和温度传感器对控制器返回参数，利用控制器对反应器进行实时监控，及时合理的做出调整。

产物和多余的氯气分离运输，产物收集，多余的氯气重新干燥净化后循环利用。

在此之后对一氯苯和多氯苯进行中和分离即可。

1.2一氯苯自控采集控制系统的实现目的

一氯苯自控采集系统可实现对一氯苯控制，可以减少大量人力，而且简单便捷的观测到你想要的数，。

是对自动化发展的一个进步体现。

鉴于一氯苯的经济价值，从环境保护的角度出发，实现化工厂一氯苯的自控采集对工厂生产具有重要的意义。

第2章化工厂一氯苯自控采集控制系统设计

2.1化工厂一氯苯自控采集系统仪表的选择

对测量方法和仪表的选择，必须熟悉流量仪表和生产过程流体特性这两方面的技术，还要考虑经济因素，归纳起来有五个方面因素，即性能要求，流体特性、安装要求、环境条件和费用。

对某一应用场所可以采用的仪表可能有几种方案，如选择时只凭以往经验和单纯考虑初装费用贸然作出决定，从而失去了选择最适和仪表的机会。

例如仪表的流量范围和实际流量不匹配、对测量要求不高的场所选用过于复杂和昂贵的仪表、仪表安装后就不能正常工作，这些情况是屡见不鲜的。

如涡街波动剧烈，孔板超出量程范围。

有时候还会产生事故，如易闪蒸液体烧毁涡轮流量计的涡轮，在负压下拉坏电磁流量计衬里等。

图2-1分析五方面因素程序

如果仅希望知道管道中流体是否在输送流动，其大体流量，那么选用流动窥视窗或流动指示器就能以较低费用达到这一目标。

他们是一些结构简单的器具，往往有一活动体（板、球、翼轮等）显示流体是否流动，有些能知识流动快慢的大体程度，精确度很低，误差一般在20－30％之间，或更大。

国内流量仪表制造业对窥视窗和流动指示器重视宣传不够，仅有几个企业提供产品，从而设计单位和直接用户忽视了这类简易器具，或想使用因品种单一，不能在多种形式中选择合用产品。

反观从国外引进石化成套设置中，在较多的工位上装有流动窥视窗或指示器。

如果测量要求比上述高些，指示流量误差在2－10％之间，则安装一台流量仪表。

若按后文选择步序认为选择差压式仪表,也不一定要专门安装孔板节流体等流量传感器，可利用弯管流量计或或用外夹装便携式超声流量计。

图2-2五方面因素相互关系

实际中的工业氯化方法有热氯化法、光氯化法以及催化氯化法，鉴于本实验采取的是热氯化法，故在自控采集过程中要实时对反应器、管道及各储存容器的压力和温度进行监视和调整。

因此选用了若干压力传感器及温度传感器。

执行器位于控制回路的最终端，对控制系统的控制性能指标有着十分重要的作用。

最常用的执行器是控制阀，设计中使用了一个控制器。

2.2化工厂一氯苯自控采集系统传感器的选型

传感器通常用来在电子系统中监视温度，并提供保护，以免产生过度的温度偏移。

下面我们列出几种在电子系统中最常用的温度传感器技术。

电偶由两根不同的金属线连在一起形成，金属线之间的连接点产生一个与温度近似成比例的电压。

其特点包括：

宽温度范围（高达1250°C）、低成本、极低输出电压（对于K型，可低至40µV/°C量级）、适当的线性及中等复杂的信号调理（冷端补偿及放大）。

有几种不同的热电偶类型，分别用字母来表示。

最常见的是K型。

由Maxim制造的IC（MAX6674及MAX6675）具有调整K型热电偶信号的功能，从而可简化设计，并极大地减少信号放大、冷端补偿、输出量化所需的器件数量。

热电偶可采用带有裸露引线的探针形式。

鉴于传感器在工业生产上非常重要，设备制造商正在把计算机控制的这些传感器部件集成起来。

在此次的化工厂一氯苯自控采集控制系统设计中，运用组态王软件建立了仿真PLC设备。

通过仿真PLC设备可以用于控制温度、压力、

混合剂、浓缩度等，还可以使用一些简单的传感器来检测产品的相关情况。

传感器在执行简单任务时，比人的效率更高，速度快，出错概率小。

传感器的分类方法有很多。

可以分为模拟传感器和数字传感器。

在此次实验中，运用传感器感应温度和压力的变化。

温度是模拟信息，通常温度介于0~90℃之间时，模拟传感器可以探测到温度值，并向PLC输出相应的电流。

温度越高，传感器输出的电流值也越高。

压力传感器也是一种模拟传感器，依据探测到的压力不同，提供在一定范围内变化的电压值。

由于化工厂一氯苯自控采集过程中，反应对温度环境的要求较高，为此，设计过程中选用的是热电阻温度传感器。

其精度高，对温度的感应灵敏。

压力传感器一般用来测量和控制流体，如气体和液体等。

第3章基于组态王的化工厂一氯苯自控采集系统监控程序设计

3.1化工厂一氯苯自控采集系统主控界面

3.1.1建立化工厂一氯苯自控采集系统工程

点击“开始”---〉“程序”---〉“组态王6.5”---〉“组态王6.5”（或直接双桌面上组态王的快捷方式），启动后的工程管理窗口如图3-1所示

图3-1

新建：

单击此快捷键，弹出新建工程对话框建立组态王工程。

点击工程管理器上的“新建”，弹出“新建工程向导之一”，接下来一直按下一步直到点击完成后会出现“是否将新建的工程设为组态王当前工程”的提示，选择“是”即可新建一工程如图3-2：

图3-2

3.1.2设计画面的实现

设计实现画面如图3-3,3-4,3-5所示：

图3-3一氯苯自控采集设计界面

图3-4一氯苯自控采集运行界面

图3-5化工厂一氯苯自控采集主界面

3.2化工厂一氯苯自控采集系统实时曲线趋势界面

趋势曲线有实时趋势曲线和历史趋势曲线。

在组态王中通过图库可方便地绘制曲线画面。

一氯苯采集系统设计界面、运行界面、主界面实时曲线趋势图如图3-6、3-7、3-8所示。

图3-6一氯苯自控采集设计界面实时趋势曲线

图3-7一氯苯自控采集运行界面实时趋势曲线

图3-8一氯苯自控采集主界面实时趋势曲线

3.3化工厂一氯苯自控采集系统仪表界面

化工厂一氯苯自控采集系统仪表界面的实现如图3-9所示。

图3-9一氯苯自控采集系统仪表界面

第4章心得与体会

本次化工厂一氯苯自控采集系统课程设计，培养识图、设计、安装、调试仪表的能力。

在二个星期内我们小组坚持不懈，在老师和同学的帮助下克服了很多困难终于完成了这次课程设计。

这次的实习让我们增加了自己控制系统设计能力，也让我们在一步步的探索中培养了解决问题的能力，任何事情只有一步步的探索才能最终发现解决问题的方法。

也学习了了组态王软件的使用，用学会了一个专业软件。

通过二个星期的学习，使我们对化工厂一氯苯采集的理论有了初步的系统了解。

这些知识不仅在课堂上有效，对以后的过程控制的学习有很大的指导意义，也对自己的学习能力是个很大的锻炼。