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空气分离dcs监控系统,空气分离dcs监控系统全文64页约28000字论述翔实摘 要随着空气分离工艺的改进，以计算机为基础而构成的控制、管理、决策为一体的dcs系统在空气分离中起着越来越重要的作用。本文基于实际工程背景，研究与探讨了无锡华润氮气生产控制系统的设计与分析。该系统是一个将工业控制计算机系统与可编程逻辑控制器融合为一体的新型综合集散...
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空气分离DCS监控系统
全文64页 约28000字 论述翔实
摘 要
随着空气分离工艺的改进，以计算机为基础而构成的控制、管理、决策为一体的DCS系统在空气分离中起着越来越重要的作用。本文基于实际工程背景，研究与探讨了无锡华润氮气生产控制系统的设计与分析。该系统是一个将工业控制计算机系统与可编程逻辑控制器融合为一体的新型综合集散控制系统。
本文首先根据无锡华润氮气生产线的建设，分析了水泥生产的工艺及要求，提出了相应的控制方案。然后阐述了该DCS系统的选型、结构及软硬件的设计。在硬件设计系统中着重分析了现场设备层的电气设计原理以及现场控制站的构建与通信网络的设计。软件设计采用GE90-30系列PLC提供的CIMPLICITY系列开发工具Versapro.软件，利用梯形图法进行程序设计。根据对生产工艺的分析，完成了对生产线的逻辑控制设计。在回路控制设计中，分析了水泥生产过程的特点以及其物理化学的反应，近似建立了控制回路的数学模型，设计了具有Smith预估补偿器的PID调节器。集中操作监视层采用Versapro.软件，完成了工程师站的I/O数据点的建立及管理，在操作员站实现了报警、标准的画面操作和报表打印等功能。最后分析了本系统在调试中遇到的问题及其解决方案。
系统总体的运行是可靠的，也较好地满足了市场的需求，体现了先进性和实用性的统一。
关键词：DCS,可编程逻辑控制器,通信网络,回路控制,组态
DCS Application And Designing In Air separated
Abstract
DCS has the function of control, management, decision-making based on computer technology. It has played more and more role in hydronitrogen production with the development of hydronitrogen technology. With the background of practical production, a Distributed Control System (DCS) which is applied to hydronitrogen plant is discussed in this paper. The DCS consists of GE90-30 and PLC, and it realizes processing automation and information management automation.
First, this paper gives a brief introduce of the product line of Huarun hydronitrogen Plant. A controlling scheme is brought forward in this paper. And then, the type-selection, structure, hardware design and software design is expand on by this paper. Electric control logic of field device and network communication of field control station is mainly analyzed in the design of hardware. CIMPLICITYTools offered by GE90-30 Series PLC is used to program with the Ladder Diagram method. Logic control of production line is designed by giving diagnosis of cement technology. In the loop control, the process mathematical model is built by physicochemical research in production process. PID regulator with Smith algorithm is designed based on the mathematical model. Engineer station and operator stations’ software are made by Versapro.configuration. Engineer station’s configuration is mainly included the I/O data creation and administration. The configuration of Operator stations have the function of process monitoring, operation, report printing. The problem and the solution found in debugging are given at the end of the paper.
The operation of the system is reliable. It also meets the market demand.
Key Words: DCS; PLC; Network Communication; Loop control; configuration
目录
1 绪论 1
1.1 系统简介 1
1.2 空气分离系统自动化的发展状况 1
1.3 系统的技术特点及应用前景 2
1.4 课题来源 2
1.5系统的技术要求及研究内容 2
1.5.1设备连锁启停 3
1.5.2过程参数的调节 3
1.5.3监控功能 3
1.5.4报表功能 3
1.5.5历史数据采集与查询 3
2 空气分离工艺流程简介及分类 4
2.1空分工艺流程简介 4
2.2空分装置的工艺流程分类 5
3 系统的控制方案设计 6
3.1 制氮流程简介 6
3.2 系统设计方案的总体介绍 6
3.3 系统硬件结构分析 7
3.3.1 现场设备层 7
3.3.2 过程控制层 7
3.3.3 集中操作监视层 8
3.4 系统软件体系 9
3.4.1 现场控制站软件 9
3.4.2 工程师站和操作员站软件 10
3.5 系统网络体系 10
3.5.1 工业通信网络特点 10
3.5.2 网络选取及分析 11
4 系统硬件设计 14
4.1 现场设备的控制 14
4.1.1变频设备控制 14
4.2 过程控制层设计 15
4.2.1 现场控制站构建 15
4.2.2 I/O地址号的分配 15
4.2.3 输入输出通道 17
4.3 集中操作监视层硬件配置 18
5 系统软件设计与实现 19
5.1 现场控制站的软件实现 19
5.2 过程控制层设计 19
5.1.1 空气压缩系统的自动控制 19
5.1.2纯化系统的自动控制 20
5.1.3膨胀机制冷系统的自控 21
5.1.4 空气分馏系统的自控 21
5.3 系统软件组态 23
5.3.1 工程师站组态 23
5.3.2 操作员站组态 24
6 系统可靠性分析 25
6.1 现场控制站的可靠性措施 25
6.1.1串行通信的可靠性 25
6.1.2电源 25
6.1.3数字输入信号 25
6.1.4解决好屏蔽 25
6.1.5机柜设计 26
6.1.6信号隔离 26
6.2 操作监视层可靠性设计 26
7 系统的总体实现与结论 28
7.1 系统安装与调试 28
7.1.1 系统的安装 28
7.1.2 系统调试 28
7.2 系统设计结论 29
8 总 结 30
参考文献 31
致谢 32
附录A 毕业设计开题报告 33
附录B 毕业设计中期报告 34
附录C 英文资料 35
附录D 英文翻译 46
附 录E 操作站监控画面 55
部分参考文献
[10] 于海生.微型计算机控制技术.北京：清华大学出版社. 2000
[11] 胡寿松.自动控制原理.北京：国防工业出版社.2001
[12] 施 仁.自动化仪表与过程控制.北京：电子工业出版社.1990
[13] 王锦标.现场总线和现场总线控制系统.化工自动化及仪表.1997
[14] 朱三元.网络通信软件设计指南.北京：清华大学出版社.1994
[15] 殷洪以.可编逻辑控制选择设计与维护.北京：机械工业出版社
全文64页 约28000字 论述翔实
摘 要
随着空气分离工艺的改进，以计算机为基础而构成的控制、管理、决策为一体的DCS系统在空气分离中起着越来越重要的作用。本文基于实际工程背景，研究与探讨了无锡华润氮气生产控制系统的设计与分析。该系统是一个将工业控制计算机系统与可编程逻辑控制器融合为一体的新型综合集散控制系统。
本文首先根据无锡华润氮气生产线的建设，分析了水泥生产的工艺及要求，提出了相应的控制方案。然后阐述了该DCS系统的选型、结构及软硬件的设计。在硬件设计系统中着重分析了现场设备层的电气设计原理以及现场控制站的构建与通信网络的设计。软件设计采用GE90-30系列PLC提供的CIMPLICITY系列开发工具Versapro.软件，利用梯形图法进行程序设计。根据对生产工艺的分析，完成了对生产线的逻辑控制设计。在回路控制设计中，分析了水泥生产过程的特点以及其物理化学的反应，近似建立了控制回路的数学模型，设计了具有Smith预估补偿器的PID调节器。集中操作监视层采用Versapro.软件，完成了工程师站的I/O数据点的建立及管理，在操作员站实现了报警、标准的画面操作和报表打印等功能。最后分析了本系统在调试中遇到的问题及其解决方案。
系统总体的运行是可靠的，也较好地满足了市场的需求，体现了先进性和实用性的统一。
关键词：DCS,可编程逻辑控制器,通信网络,回路控制,组态
DCS Application And Designing In Air separated
Abstract
DCS has the function of control, management, decision-making based on computer technology. It has played more and more role in hydronitrogen production with the development of hydronitrogen technology. With the background of practical production, a Distributed Control System (DCS) which is applied to hydronitrogen plant is discussed in this paper. The DCS consists of GE90-30 and PLC, and it realizes processing automation and information management automation.
First, this paper gives a brief introduce of the product line of Huarun hydronitrogen Plant. A controlling scheme is brought forward in this paper. And then, the type-selection, structure, hardware design and software design is expand on by this paper. Electric control logic of field device and network communication of field control station is mainly analyzed in the design of hardware. CIMPLICITYTools offered by GE90-30 Series PLC is used to program with the Ladder Diagram method. Logic control of production line is designed by giving diagnosis of cement technology. In the loop control, the process mathematical model is built by physicochemical research in production process. PID regulator with Smith algorithm is designed based on the mathematical model. Engineer station and operator stations’ software are made by Versapro.configuration. Engineer station’s configuration is mainly included the I/O data creation and administration. The configuration of Operator stations have the function of process monitoring, operation, report printing. The problem and the solution found in debugging are given at the end of the paper.
The operation of the system is reliable. It also meets the market demand.
Key Words: DCS; PLC; Network Communication; Loop control; configuration
目录
1 绪论 1
1.1 系统简介 1
1.2 空气分离系统自动化的发展状况 1
1.3 系统的技术特点及应用前景 2
1.4 课题来源 2
1.5系统的技术要求及研究内容 2
1.5.1设备连锁启停 3
1.5.2过程参数的调节 3
1.5.3监控功能 3
1.5.4报表功能 3
1.5.5历史数据采集与查询 3
2 空气分离工艺流程简介及分类 4
2.1空分工艺流程简介 4
2.2空分装置的工艺流程分类 5
3 系统的控制方案设计 6
3.1 制氮流程简介 6
3.2 系统设计方案的总体介绍 6
3.3 系统硬件结构分析 7
3.3.1 现场设备层 7
3.3.2 过程控制层 7
3.3.3 集中操作监视层 8
3.4 系统软件体系 9
3.4.1 现场控制站软件 9
3.4.2 工程师站和操作员站软件 10
3.5 系统网络体系 10
3.5.1 工业通信网络特点 10
3.5.2 网络选取及分析 11
4 系统硬件设计 14
4.1 现场设备的控制 14
4.1.1变频设备控制 14
4.2 过程控制层设计 15
4.2.1 现场控制站构建 15
4.2.2 I/O地址号的分配 15
4.2.3 输入输出通道 17
4.3 集中操作监视层硬件配置 18
5 系统软件设计与实现 19
5.1 现场控制站的软件实现 19
5.2 过程控制层设计 19
5.1.1 空气压缩系统的自动控制 19
5.1.2纯化系统的自动控制 20
5.1.3膨胀机制冷系统的自控 21
5.1.4 空气分馏系统的自控 21
5.3 系统软件组态 23
5.3.1 工程师站组态 23
5.3.2 操作员站组态 24
6 系统可靠性分析 25
6.1 现场控制站的可靠性措施 25
6.1.1串行通信的可靠性 25
6.1.2电源 25
6.1.3数字输入信号 25
6.1.4解决好屏蔽 25
6.1.5机柜设计 26
6.1.6信号隔离 26
6.2 操作监视层可靠性设计 26
7 系统的总体实现与结论 28
7.1 系统安装与调试 28
7.1.1 系统的安装 28
7.1.2 系统调试 28
7.2 系统设计结论 29
8 总 结 30
参考文献 31
致谢 32
附录A 毕业设计开题报告 33
附录B 毕业设计中期报告 34
附录C 英文资料 35
附录D 英文翻译 46
附 录E 操作站监控画面 55
部分参考文献
[10] 于海生.微型计算机控制技术.北京：清华大学出版社. 2000
[11] 胡寿松.自动控制原理.北京：国防工业出版社.2001
[12] 施 仁.自动化仪表与过程控制.北京：电子工业出版社.1990
[13] 王锦标.现场总线和现场总线控制系统.化工自动化及仪表.1997
[14] 朱三元.网络通信软件设计指南.北京：清华大学出版社.1994
[15] 殷洪以.可编逻辑控制选择设计与维护.北京：机械工业出版社
