聚合釜温压测控系统

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1、《典型单元自动化系统开发实践》总结――聚合釜温压测控系统设计电子与自动化学院自动化专业目录一．系统概述二．系统构成三．仪表测控系统设计四．组态软件编程设计五．心得体会六．参考文献一．系统概述1工艺流程及测控要求本项目是为了完成科技部“应用离子液体进行甲烷转化”重大攻关项目而研制的用于实验室聚合釜的温度压力测控系统。其工艺流程与控制要求简述如下。1.1工艺流程简介实验室中配置了4个完全相同的白钢聚合釜，进行着完全相同的间歇式反应过程。每个聚合釜浸在一个电加热的油浴里，釜的上部有一个高压组阀，分别控制反应物的进入与排出。当反应物流入聚合釜中，开始发生化学反应并产生气体，排出口引到气相色谱仪在线检

2、测气体的成分和含量。釜内的反应物介质为酸性腐蚀性气体，且产生很高的压力。1.2测控技术要求工艺要求聚合釜内的温度应可控制。在正常情况下，要求釜内温度为200℃±5℃。釜内压力需要检测显示，最高可达10MPa。整个反应过程应在计算机显示屏上实时显示、记录并存储下来，其中包括4个聚合釜釜中的4点温度与4点压力的数据列表与参数变化曲线，而且显示记录参数的时间周期可以在秒、分、时之间任意调整。聚合釜在加工时已为温度传感器与压力传感器设置了限定条件：在釜的上部已密封焊接了埋入釜内的传感器保护套管，其直径为f2.0mm，插入深度为100mm；在组阀上留出了压力传感器的设备接口，为外管螺纹，直径为f14×

3、1.5mm，螺纹长度为10mm，即需要带螺帽的传感器。电加热器的功率为1000W，220VAC。二．系统构成系统总体方案设计根据聚合釜工艺流程及测控要求，已经非常明确测控任务为：检测并控制4个回路的温度参数与检测4个压力参数，而且要实时地显示、记录、存储这8个参数的动态变化信息，并能根据需要任意改变显示记录的时间周期。现从以下两个方面进行方案设计。2.1测控系统硬件组成根据上述讨论，可以得出明确的方案：采用底层测控和上层监视的上、下两层控制模式最为合适。其关键是如何确定选择底层的测控装置：仪表、PLC还是IPC？因为温度传感器和压力传感器的输出信号一般都是模拟量信号，而且整个系统只有4个控制

4、回路和4个检测参数，所以底层测控装置采用智能型数字仪表的性价比最高，只要4块数字调节器与1块多路巡检显示仪即可完成所有的参数采集与控制任务（可参见图3-11所示温压测控系统图）。温度控制系统：4点温度分别采用4块数字调节器构成4个单回路控制系统，调节器的信号输入端口直接接入温度传感器，其输出控制端口连接固态继电器以控制电加热器的通断，另外还应有通信接口，以便实时地把测控信号传送到上层计算机中进行监视。压力采集系统：4点压力只要采用1块多路巡检显示仪即可，仪表的信号输入端口接入4路压力传感器，不仅可在仪表显示面板上轮流显示4路测量值，而且同样可以通信接口实时地把4路压力信号传送到上层计算机中进

5、行监视。上层计算机只是普通计算机即可，它不直接面向工艺流程，又在实验室内。它只是通过通信电缆（实际上即是RS-485现场总线）实时地采集下层仪表上传的测控数据，并实时地显示、记录、存储。这部分功能主要依靠软件程序完成。2.2测控系统软件组成上位机要完成的任务是实现数据采集、信号数据处理、数据列表、操作图形显示，而且可以实现人机对话，进行实时数据的存储、历史数据的查询，以及实时通信等多个任务。在上位机软件设计中，目前常用可视化组态软件、Visual Basic（VB）、VisualC++（VC++）等面向对象的编程工具。组态软件由于具备强大的图形处理、信息处理、通信、数学运算、数据采集、数据处

6、理和数据存储等功能，特别适合于映射工业对象动作和各种特性的图形显示与动画处理，也具备较强的控制功能。VB是大家比较熟悉的编程语言之一，与VC++相比，前者比后者应用得更多，原因是，虽然两者都能在功能上满足工业现场的要求，但前者使用简单、上手时间快，代码的编写量相对较少，开发周期短而成本低。本章介绍在自动化工程中最流行的可视化组态软件（组态王）与VB这两种语言的设计编程过程。三．仪表测控系统设计3.1工艺控制流程图设计首先要在工艺流程图的基础上，画出自动化系统工程的第一张图纸——带测控点的工艺流程图或简称控制流程图，即用过程检测和控制系统的设计符号来描述生产过程的测控内容。聚合釜温压测控系统的

7、工艺控制流程图如图所示。4个聚合釜的反应流程完全一样，根据测控要求，共设有4套温度控制系统与4路压力检测系统。4套温度控制系统完全相同，即由4套温度传感器（TE-01/02/03/04）、4套显示控制仪表（TC-01/02/03/04）及4套电加热器组成。聚合釜温度由热电偶传感器检测送出，当釜内温度与设定温度有偏差时，通过温度控制仪表输出驱动固态继电器，并按时间比例控制电加热器的通断，以调节油浴温度使釜内温度