毕业论文基于dcs的糖厂提汁工段的计算机监控系统(编辑修改稿)

毕业论文基于dcs的糖厂提汁工段的计算机监控系统(编辑修改稿)内容摘要：

二、比值控制系统 比值控制系统是控制两个物流流量比值的控制系统，它是按功能命名的复杂控制系统，在比值控制系统中，一个物流流量需要跟随另一物流流量变化。 前者称为从动量，后者称为主动量。 通常，选择的主动量应是主要的 物料或关键物流的流量，它们通常是可测不可控，物流不足时可能会影响安全生产的物流流量。 通常，从动量可测且可控，及供应有余，可供调节。 通常，工业生产过程中采用闭环比值控制系统。 为了调节从动量，从动量应组成闭环，因此，根据主动量是否组成闭环，可分别为单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统。 采用 DCS 或计算机控制系统实施比值控制系统时，由于采用数字运算，因此，不必计算仪表比值系数 K，可直接根据工艺所需比值设置。 如 图 23 所示的系统，是 渗透水 流量控制系统 FFIC101 和 甘蔗 流量检测系统组成的单闭环比值控制。 主动量： 甘蔗 的流量 从动量： 渗透水 的流量 进入 压榨机 的 甘蔗 流量经 核子称 检测变送后，送往乘法器 FFY101，该信号在乘法器中与比值系数 K 相乘后，输入到从动量控制器 FFIC101，作为其设定值，组成单闭环比值控制系统，使 渗透水 按 甘蔗量 的一定比例进 行渗透。 广西大学毕业设计 基于 DCS 的糖厂提汁工段的计算机监控系统 蒋云桥 10 图 23 渗透水流量控制系统 甘蔗量 FFY 101 核子称 FFIC 101 渗透水流量 广西大学毕业设计 基于 DCS 的糖厂提汁工段的计算机监控系统 蒋云桥 11 第三章 仪表选型 仪表索引、仪表数据表等的编制是自控设计中的一个主要的设计文件。 在这些设计文件中，可以反映设计中所使用的仪表等设备的类型、规格、数量及在系 统中的位置等，为设计投资的核算、仪表设备的订货等提供依据。 控制装置的选择 控制装置或系统是过程自动化的中枢 ，其发展经历了以下的几个阶段： （ 1）早期的基地式仪表：一般与检测装置、显示装置一起组装在一个整体之内，同时具有检测、控制与显示的功能，结构简单、价格低廉、使用方便，通用性差，信号不易传递，一般应用于简单控制系统中。 （ 2）单元组合式 仪表：按各组成环节的不同功能和使用要求，将整套仪表分为若干单元，各单元能独立实现某种功能，使用时可以按生产工艺的不同要求挑选需要的单元加以组合，其特点是应用 灵活，通用性强，使用维护方便，特别适用于中、小企业的过程控制系统； （ 3）组件组装式仪表：单元组合仪表的基础上发展起来的一种成套仪表装置，结构上包括控制机柜和显示操作盘两部分，它的主要特点是功能分离，结构组件化，特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的过程控制系统。 （ 4）单回路控制器： 一种以微处理器为计算、控制核心，配以相应软件，在外观及使用上类似常规模拟控制器的数字式控制仪表。 （ 5） 可编程控制器 （ PLC）： 是一种数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。 它采用一类可编程的 存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程。 可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 （ 6）集中式计算机控制系统（ DDC）： DDC 系统是利用微信号处理器来做执行各种逻辑控制功能 ， DDC 系统的组成通常包括中央控制设备 (集中广西大学毕业设计 基于 DCS 的糖厂提汁工段的计算机监控系统 蒋云桥 12 控制电 脑、彩色监视器、键盘、打印机、不间断电源、通讯接口等 )、现场DDC 控制器、通讯网络、以及相应的传感器、执行器、调节阀等元器件。 （ 7）集散控制系统（ DCS）： 是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称 DCS 系统。 该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人 机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。 （ 8）现场总线控制系统（ FCS）： 它是用现场总线这一开放的、具 有互操作性的网络将现场各个控制器和仪表及仪表设备互联，构成现场总线控制系统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维修费用。 因此，FCS 实质上是一种开放的、具有互操作性的、彻底分散的分布式控制系统，有望成为 21 世纪控制系统的主流产品。 本设计使用的自动控制装置时 DCS 系统，这是目前最常用的控制装置，其技术最成熟、最可靠。 自动化仪表选型的原则 检测仪表（元件）选型的一般原则如下： ①工艺过程的条件 工艺过程的温度、压力、流量、粘度、腐蚀性、毒性、脉动等因素是决定仪表选型的主要条件，它关系 到仪表选用的合理性、仪表的使用寿命及车间的防火、防爆、保安等问题。 ②操作上的重要性 各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录、积算、报警、控制、遥控等功能选定依据。 一般来说，对工艺过程影响不大，但需经常监视的变量，可选指示型；对需要经常了解变化趋势的重要变量，应选记录式；而一些对工艺过程影响较大的，又需随时监控的变量，应设控制；对关系到物料衡算和动力消耗而要求计量或经济核算的变量，宜设积算；一些可能影广西大学毕业设计 基于 DCS 的糖厂提汁工段的计算机监控系统 蒋云桥 13 响生产或安全的变量，宜设报警。 ③经济性和统一性 仪表的选型也决定于投资的规模，应在满足工艺和自考 的要求前提下，进行必要的经济核算，取得适宜的性能 /价格比。 为便于仪表的维修和管理，在选型时也要注意到仪表的统一性。 尽量选用同一系列、同一规格型号、及同一生产厂家的产品。 ④仪表的使用和供应情况 选用的仪表应是较为成熟的产品，经现场使用证明性能可靠的；同时要注意到选用的仪表应当是货源供应充沛，不会影响工程的施工进度。 在本设计中需要选定的仪表主要有：温度、流量、料位、液位等仪表。 温度仪表的选型 一．一般原则 （一）单位及标度（刻度） 温度仪表的标度（刻度）单位，统一采用摄氏温度（℃）。 （二 ）检出（测）元件插入长度 （ 1）插入长度的选择应以检出（测）元件插至被测介质温度变化灵敏具有代表性的位置为原则。 但在一般情况下，为了便于互换，往往整个装置统一选择一至二挡长度。 （ 2）在烟道、炉膛及带绝热材料砌体设备上安装时，应按实际需要选用。 （ 3）检出（测）元件保护套材质不应低于设备或管道材质。 如定型产品保护套太薄或不耐腐蚀（如铠装热电偶），应另加保护套管。 （ 4）安装在易燃易爆场所的就地带电接点的温度仪表、温度开关、温度检出（测）元件和变送器等，应选用防爆型。 二．温度仪表的选型 本毕业设计采用的是集 散控制系统（ DCS 系统），因此，对于就地温度仪表，如双金属温度计、压力式温度计、玻璃温度计、温度开关和基地式仪表等不适用于远距离传输、监视和控制用，在此都不选用，应选用的是集中温度仪表，下面就集中温度仪表的选型进行讨论。 广西大学毕业设计 基于 DCS 的糖厂提汁工段的计算机监控系统 蒋云桥 14 （一）检测元件 根据温度仪表的测量方式通常可分为接触式和非接触式两大类。 表 31 接触式和非接触式测温特点比较 测温方式 优点 缺点 接触式 简单、可靠、价廉， 精确度较高 响应时间较长，不能用于极高温测量 非接触式 测温范围宽， 相应时间较快 测量误差大，结构较复杂，价格较昂贵 接触式有：热膨胀、热电阻、热电偶。 （二）结合设计选现场仪表 压榨工段温度测控点只有对渗透水的温度，其测量范围为 0~100℃ . 根据温度仪表选型的一般原则以及化工工艺要求，结合温度测控点选型。 考虑选用接触式仪表：热电阻或热电偶。 热电阻和热电偶可直接与计算机相连接而不选用温度变送器。 热电阻和热电偶优、缺点比较见下： 表 32 热电阻和热电偶比较 优点 缺点 热电阻 测量精度高；再现性好，可保持多年稳定性、精确度；相应速度快；便于远距离、多点、集中测量和自动控制；不需要冷点温度补偿 价格较热电偶贵；需要外接电源；热惯性较大；避免使用在有机械振动的场合；不能测量高温；由于体积大，测点温度较困难 热电偶 测温范围广；精度高；便于远距离、多点、集中测量和自动控制 需自由端补偿，在低温段测量精度较低 由于所要检测的温度处在低温段 0~100℃，考虑使用热电阻。 、分类： 热电阻是利用物质在温度变化时自身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。 广西大学毕业设计 基于 DCS 的糖厂提汁工段的计算机监控系统 蒋云桥 15 热电阻按感温元件材料可分为金属导体和半导体两大类。 金属导体材料的热电阻是目前工业上大量采用的，有铂、铜、镍等。 铂热电阻的化学物理性能温度且复现性好，能测量较高 的温度，已被广泛应用。 铜热电阻与铂热电阻相比，其优点主要是铜电阻温度系数大，线性好，价格便宜，但测温范围较小，只适用于 50~+100℃。 这两种热电阻都已经是国家的标准产品。 常用的接线盒形式有防溅式、防水式和防爆式。 常见安装固定装置有螺纹安装、法兰安装、焊接安装和无固定安装。 一般情况可选用螺纹连接方式，对下列场合应选用法兰连接方式： ①在设备、衬里管道和有色金属管道上安装； ②结晶、结疤、堵塞和强腐蚀性介质； ③易燃、易爆和剧毒介质。 综上，选用铜热电阻已经能满足各方面的要求，因此选用 广州市泛泰自动化设 备有限公司 生产的 WZC220 型热电阻。 流量仪表的选型 一．流量单位 体积流量用 m179。 /h、 L/h； 质量流量用 kg/h、 t/h； 标准状态下气体体积流量用 Nm179。 /h（ 0℃， ）。 二．流量仪表的选型 压榨提汁工段只需要对渗透水的流量进行测控，其测量范围为 0~400 m179。 /h。 三、流量计的种类和工作原理： 流量计分为差压式流量计和电磁流量计。 差压式流量计 是根据安装于管道中流量检测件产生的差压，已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸以测量流量的仪表。 差压式流量计 按其检测件 的作用原理可分为：节流式、动压头式、水力阻力式、离心式、动压增益式及射流式等几大类，其中以节流式和动压头式应用最为广泛。 电磁流量计的测量原理是基于法拉第电磁感应定律来测量管内导电广西大学毕业设计 基于 DCS 的糖厂提汁工段的计算机监控系统 蒋云桥 16 性介质体积流量的感应式仪表。 电磁流量计由传感器、转换器和流量显示仪三部分组成。 它在管道的两侧加一个磁场，被测介质流过管道就切割磁力线，在两个检测电极上产生感应电势。 转化器将传感器输出的电压信号转化成与被测介质体积流量成正比的标准信号，以便与流量显示仪组合，实现流量显示、记录、积算和调节。 四、仪表选择 在此选择 开封仪表厂 生 产的 EmagC 系列电磁流量计。 与转换器配套使用用于测量控制渗透水的流量。 液位仪表的选型 一．物位测量仪表分类和特性 （一）分类 按测量方法分类，分为直接式、差压式、浮力式、电气式、超声波式、雷达、放射性液位测量仪表。 （二）特性简述： ，现场显示。 因液位计与被测介质直接接触，其材质需适应介质要求，并能承受操作状态的压力和温度。 在石化生产过程中大量应用差压变送器测量液位，对腐蚀、粘稠介质可采用法兰式及带毛细管的差压变送器。 ：浮筒式测量范围有限，一般为 300~20200mm，适用于介质纯净的场合；浮标式测量范围较大，也适用于易燃、有毒的介质。 ，价格便宜。 适用于有腐蚀、有毒、导电或非导电解质的液位测量，对粘稠、易结垢的介质，尚可选择带保护极的测量电极。 广西大学毕业设计 基于 DCS 的糖厂提汁工段的计算机监控系统 蒋云桥 17 在本设计中需要测量液位的只有渗透水的液位。 考虑介质、维护及经济方面的问题，可以选用差压式、电气式，则选用电气式的电容式液位 计。 （二）电容式液位计工作原理： 在电容器的极板之间充以不同介质时，其电容量的大小是不同的，因此，可用测量电容量的变化来检测液位或两种不同截止的液位分界面。 对于非导电介质，液位测量的电容式液位计原理：在被测介质中放入两个同轴圆筒状极板内电极和外电极，组成圆筒型电容器。 外电极上有孔，使被测液体能流进电极之间。 电容量与液面高度呈线性关系，因此，可通过测量该电容值的变化便可知液位的高低。 如果被测介质为导。