有機(jī)硅生產(chǎn)集成控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用.pdf

1、有機(jī)硅是化工新材料產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，被稱為“工業(yè)維生素”和“科技催化劑”，并被廣泛應(yīng)用于汽車、紡織、造紙、機(jī)械、電子、建筑、冶金、化工、醫(yī)療等諸多領(lǐng)域。但我國(guó)有機(jī)硅的生產(chǎn)能力普遍較低，產(chǎn)品質(zhì)量也不高，這和國(guó)內(nèi)許多工廠生產(chǎn)仍使用繼電器邏輯控制方式有一定關(guān)系。繼電器邏輯控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度低，數(shù)據(jù)管理水平低，控制精度差而且運(yùn)行成本高。本文旨在實(shí)現(xiàn)有機(jī)硅生產(chǎn)過程的自動(dòng)化，設(shè)計(jì)完成有機(jī)硅生產(chǎn)集成控制系統(tǒng)，以此獲得豐厚產(chǎn)量和優(yōu)質(zhì)質(zhì)量。
　

2、　本文首先介紹了控制科學(xué)的發(fā)展以及在化工生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用，為選用合適的控制策略完成有機(jī)硅生產(chǎn)集成控制系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。并敘述了有機(jī)硅生產(chǎn)線的工作流程，針對(duì)人工生產(chǎn)模式中存在的問題提出了解決方法和控制要求。
　　根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，進(jìn)行了集成控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，以集散控制系統(tǒng)為設(shè)計(jì)模型確定了上位機(jī)管理層、下位機(jī)控制層、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的體系結(jié)構(gòu)。反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)完成反應(yīng)過程的邏輯順序控制、溫度控制、壓力控制、流量控制等環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)集成自動(dòng)操作

3、和溫度控制目標(biāo)。冷凝器變頻供水恒壓系統(tǒng)是根據(jù)檢測(cè)冷凝回流量的變化，利用變頻器控制水泵實(shí)現(xiàn)恒壓下自調(diào)節(jié)供水流量，高效節(jié)能。精餾釜質(zhì)量控制系統(tǒng)是通過控制精餾段溫度實(shí)現(xiàn)不同組分的順序分離，從而完成產(chǎn)品的質(zhì)量控制。
　　反應(yīng)釜溫度是影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的最關(guān)鍵因素，不同溫度下生成不同產(chǎn)品，而且各產(chǎn)品成分比重也不同，需要保證在恒定的最佳溫度下發(fā)生反應(yīng)才能獲得最優(yōu)產(chǎn)品質(zhì)量。為實(shí)現(xiàn)恒溫控制目標(biāo)，本文重點(diǎn)研究了反應(yīng)釜溫度控制系統(tǒng)，根據(jù)熱量平衡的原理

4、建立釜溫與冷卻水流量的關(guān)系模型結(jié)構(gòu)，根據(jù)階躍響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性并利用MATLAB工具處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)辨識(shí)得到模型的參數(shù)。針對(duì)反應(yīng)釜溫度控制的滯后性、非線性、復(fù)雜性等難題，本文采用了基于Smith預(yù)估補(bǔ)償?shù)哪：齈ID控制器，利用Smith補(bǔ)償滯后延遲，模糊控制提高響應(yīng)速度，PID控制降低系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，可以達(dá)到良好的控制效果。然后在Simulink環(huán)境下進(jìn)行了單位階躍響應(yīng)的系統(tǒng)仿真，通過常規(guī)PID-Smith控制、模糊PID控制、基于Smith的模

5、糊PID控制的仿真結(jié)果比較，在一定理論程度上驗(yàn)證了控制效果。
　　最后，介紹了控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)以及實(shí)施步驟，并將研究成果成功運(yùn)用到了實(shí)際生產(chǎn)中。根據(jù)研究成果和工藝要求編寫西門子S7-300 PLC程序，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)過程的集成自動(dòng)控制和精餾過程的質(zhì)量控制；通過獨(dú)立的電路設(shè)計(jì)和變頻器內(nèi)置PID參數(shù)的調(diào)試實(shí)現(xiàn)了冷凝器的恒壓供水；利用KingView6.55組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)的連接通訊、畫面展示、報(bào)警安全、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。系統(tǒng)經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)