基于对连续化工工艺对象的设计与分析

经典的PID系统自动调节程序，能够有效的实现系统可靠的运行。

2 锅炉系统

（1）系统工艺。A、B原料在催化剂C下反应生成主产物D和副产物E。

主反应：  2A + B —> D

副反应：  A + B —> E

在原料A与原料B混合加入反应罐，最终看生成物D产品的累积量。研究可知冷凝管线上的A循环泵的打开及反应速率的快慢影响着原料的转化率，同时闪蒸灌的压强最为关键。综述，实验中原料A过量。

（2）控制要求。本方案在满足对生产安全的基础上确定的，并且考虑生产控制要求、效能、环保等，锅炉是本次分析研究的主要对象。对控制对象、被控变量，同时结合串级控制、单回路控制等多种控制方式基于pcs7控制程序，高效方便的解决化工工艺。

（3）系统要求。A、B、C进料比约为：9：3：1;反应器温度范围80-110度;闪蒸罐压力范围20–120KPa;产量的出口浓度要求在79%以上。

3 锅炉控制系统的实施

（1）系统I/O分配表及硬件组态。根据控制对象，整个生产系统包括14个模拟输入量，27个模拟输出量以及8个数字量输入。硬件组态的建立和选择，根据设备所对应的订货号。如主控制器为SIMATIC S7-400系列CPU，型号为412-5H以及在pcs7环境下，对自动控制（AS）组态完成硬件通讯。

（2）顺序编程控制系统。根据控制对象和被控对象以及开车顺序，SFC是一种顺序的控制系统。合理设定各个参数，实现对功能流程的可靠生产控制。与此同时，CFC控制变量中常有的模块有：输入输出、加法、乘法、条件、PID等。根据工艺确定被控变量的控制方法，完成连续功能图时PID模块管脚的设置以及整定PID参数，顺序控制流程图如图1所示，保证系统稳定运行。

4 实施及分析

（1）根据设计的方案在SMPT-1000实训装置进行工艺实验以及调试PID参数整定任务。整个工艺流程中，混合灌的液位控制在35%、反应器的液位60%、压强129.37、温度101℃。闪蒸灌液位29%。压强45KPa、冷凝管的液位88%、出口流量11kg/s。实验结果如图2所示：

（2）结果分析：1）F1103和F1105是一个对应的关系。F1105等于F1103乘K系数，只有这样才会产生更多的D产品。闪蒸汽的压强波动一下也没什么关系。2）反应器R101的压力主要通过温度来调节，压力的大小不能超过系统的要求，当超过某一数值时，会引起爆炸风险的存在。3）冷凝管中既有物质A，还有杂质，循环中乘以系数k。冷凝管液位的设置也很关键，因为原料A在反应后余留量一般是很少的，这里就值得注意的是液位的控制，从而循环进行。4）其中发现阀门的开度不能大起大落，控制要适宜，只有这样在调节PID后，系统比较稳定有效的进行下去。PID调节环节一定要多尝试记录数据，比较中选择最佳值。还有调试的过程进料比要变比的进行，具体参考基于催化剂与变进料比控制的化工生产反应速率及转化率的研究。

5 结论

本文对化工生产控制方案的设计，基于pcs7控制系统在SMPT-1000仿真试验平台對所设计开车顺序控制的实验运行。实验结果表明：所设计的系统达到了工艺要求，产品出口浓度在79%下，累积量15500以上，曲线稳定，系统安全，达到了预期的效果。

参考文献：

[1]丁磊，王永亮.锅炉汽包三冲量液位控制系统的特点及使用条件解析[J].江西化工，2017（06）：78-80.

[2]刘力溥，袁建华，陈庆等.基于pcs7生产连续过程控制系统的设计与实现[J].2018.

[3]刘美，陈山羊，张翼成.基于PCS7的锅炉控制系统设计与实现[J].广东石油化工学院学报，2015，25（06）：50-53.

[4]麻丽明，白锐，高天生.基于PCS7的工业连续反应过程控制系统的设计与开发[J].辽宁工业大学学报（自然科学版），2016，36（05）：286-290.

作者简介：杨真（1994-），男，回族，宁夏海原人，本科，研究方向：自动化、电力系统。

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