氫化反應(yīng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析論文
摘要：氫化反應(yīng)是加工生產(chǎn)中常見的化學(xué)現(xiàn)象，為了保障氫化反應(yīng)的順利進(jìn)行，應(yīng)該優(yōu)化設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，提供可行的控制基礎(chǔ)，管控氫化反應(yīng)�？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，不僅規(guī)范了氫化反應(yīng)的過程，更是提供了優(yōu)質(zhì)的環(huán)境，消除外界影響因素的干擾。因此，本文以氫化反應(yīng)為研究對(duì)象，分析控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：氫化反應(yīng)；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)
氫化反應(yīng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，以計(jì)算機(jī)控制為核心，確保氫化反應(yīng)中的溫度、壓力等數(shù)據(jù)，能夠維持在最佳的狀態(tài)�？刂葡到y(tǒng)的實(shí)踐設(shè)計(jì)中，需要以氫化反應(yīng)的實(shí)際情況為主，既要提高氫化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化效率，又要體現(xiàn)控制系統(tǒng)的安全性和可靠性，保證氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)運(yùn)行，體現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的作用。
1氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)
結(jié)合氫化反應(yīng)對(duì)控制系統(tǒng)的需求，分析控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該遵循的目標(biāo)，規(guī)范控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)質(zhì)性。例舉氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，如：
(1)控制系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)氫化反應(yīng)的狀態(tài)，及時(shí)收集氫化反應(yīng)的狀態(tài)信息，反饋出某一階段氫化反應(yīng)的狀態(tài)，促使控制人員能夠掌握氫化反應(yīng)的整個(gè)狀態(tài)，便于提供處理的方法；
(2)綜合控制氫化反應(yīng)中的各項(xiàng)參數(shù)，維護(hù)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，體現(xiàn)氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的可靠性；
(3)氫化反應(yīng)中，如果使用催化劑，需要在控制系統(tǒng)內(nèi)設(shè)計(jì)好催化劑的比值，避免催化劑超出規(guī)定的范圍而影響整個(gè)反應(yīng)的速度；
(4)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，要具備監(jiān)督氫化反應(yīng)的功能，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)督與控制的設(shè)計(jì)目標(biāo)；
(5)控制系統(tǒng)具有存儲(chǔ)的目標(biāo)，在氫化反應(yīng)完成后，主動(dòng)存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)的參數(shù)數(shù)值，有效處理氫化反應(yīng)中的數(shù)據(jù)，滿足控制人員的查詢和調(diào)用；
(6)控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的設(shè)計(jì)，其可監(jiān)測(cè)氫化反應(yīng)的整體過程，一旦發(fā)現(xiàn)實(shí)際反應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)值不同，就需要執(zhí)行報(bào)警功能，控制系統(tǒng)內(nèi)還要顯示錯(cuò)誤的信息，方便人員查詢，輔助快速恢復(fù)氫化反應(yīng)的正常狀態(tài)。
2氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
硬件設(shè)計(jì)是氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)支持，為氫化反應(yīng)提供控制的場所。本文以DNT氫化反應(yīng)為例，將硬件設(shè)計(jì)分為結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)兩個(gè)部分，對(duì)其做如下分析。
2.1硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，以計(jì)算機(jī)為控制中心，計(jì)算機(jī)控制屬于控制系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)，保障硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。按照DNT的氫化反應(yīng)，分析控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。該反應(yīng)硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖1。根據(jù)氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的硬件實(shí)況，分析主要硬件的功能，如：(1)反應(yīng)器設(shè)計(jì)，選用板式換熱器，設(shè)計(jì)成圓形結(jié)構(gòu)，換熱器連接了控制系統(tǒng)的內(nèi)部管路，能夠?qū)NT、氫氣以及催化劑，導(dǎo)入到換熱器的底部，規(guī)范自下向上的反應(yīng)順序，保障氫化反應(yīng)的有序性，避免引起安全問題；(2)溫度傳感器(TT+TC)，將其設(shè)置在控制系統(tǒng)的內(nèi)部，用于監(jiān)測(cè)氫化反應(yīng)的實(shí)際溫度，TT檢測(cè)溫度，同時(shí)利用溫度傳感器，將溫度數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂破銽C段，TC可以控制板式換熱器的水流量，通過水流量控制DNT反應(yīng)的溫度，實(shí)現(xiàn)溫度控制的目的，體現(xiàn)溫度傳感器與控制器硬件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與作用；(3)壓力控制器，其可表示為PC控制，規(guī)劃DNT中的氫氣流量，根據(jù)反應(yīng)的實(shí)況，及時(shí)補(bǔ)充反應(yīng)中的`氫氣，而且還能掌握DNT控制系統(tǒng)內(nèi)的壓力，維持安全、穩(wěn)定的內(nèi)部反應(yīng)，體現(xiàn)壓力控制器硬件的支持功能；(4)變頻調(diào)速器硬件，專門用于控制計(jì)量泵內(nèi)的流量數(shù)據(jù)，因?yàn)镈NT反應(yīng)中使用的是FT1、FT2催化劑，兩者需控制在特定的比例，所以變頻調(diào)速器可以準(zhǔn)確的控制計(jì)量泵，保證催化劑的混合比例，按照比例實(shí)現(xiàn)混合、催化；(5)液位控制器(LT)，是控制出料量的硬件結(jié)構(gòu)，關(guān)系到DNT氫化反應(yīng)中的溫度與質(zhì)量控制，硬件結(jié)構(gòu)內(nèi)，液位控制器會(huì)根據(jù)溫度指標(biāo)判斷是否出料，當(dāng)溫度達(dá)到規(guī)定的工藝指標(biāo)時(shí)，才能進(jìn)行出料設(shè)置，如果液位低于規(guī)定指標(biāo)，就要停止出料操作。
2.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
DNT氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，主要分為智能測(cè)控和檢測(cè)控制兩個(gè)部分。智能測(cè)控模塊的原理是：PC機(jī)通過RS-485總線，連接DNT氫化反應(yīng)硬件系統(tǒng)中的溫度測(cè)控模塊、流量測(cè)控模塊、壓力測(cè)控模塊、變頻器等設(shè)備，與氫化反應(yīng)的現(xiàn)場進(jìn)行交互，主要交互變速器、執(zhí)行器、傳感器內(nèi)的信息，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)控[1]。智能測(cè)控設(shè)計(jì)，比較注重模塊的功能，引入PID模塊和PC機(jī)，實(shí)現(xiàn)智能測(cè)控模塊的相關(guān)功能。例如：DNT氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的智能測(cè)控模塊中，通過PC機(jī)控制每個(gè)功能模塊，如：采集區(qū)域、PID設(shè)備等，PC機(jī)可以根據(jù)DNT氫化反應(yīng)的現(xiàn)場情況，發(fā)送溫度、流量等現(xiàn)場參數(shù)，同時(shí)采集現(xiàn)場的反應(yīng)參數(shù)，發(fā)送到上位機(jī)中，交由PID處理。智能測(cè)控模塊的設(shè)計(jì)，完善了現(xiàn)場采集與控制執(zhí)行，全部過程中的參數(shù)都可經(jīng)過RS-485，傳輸?shù)絇C機(jī)，構(gòu)成智能測(cè)控中的數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)。智能測(cè)控模塊中，還能顯示出DNT氫化反應(yīng)電路系統(tǒng)的參數(shù)信息，促使工作人員可以全面掌握系統(tǒng)反應(yīng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。檢測(cè)模塊的控制，屬于硬件設(shè)計(jì)的要點(diǎn)部分，用于檢測(cè)DNT、催化劑的使用，達(dá)到規(guī)范化的控制標(biāo)準(zhǔn)。由于DNT、催化劑在氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)內(nèi)，無法直接進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，避免影響檢測(cè)值的精準(zhǔn)顯示，所以需要設(shè)計(jì)檢測(cè)控制。例如：DNT氫化反應(yīng)硬件系統(tǒng)內(nèi)，檢測(cè)控制模塊內(nèi)，配置了液體脈動(dòng)阻尼器，控制DTN、催化劑的流量脈動(dòng)，將其控制在最小的脈動(dòng)狀態(tài)，借助軟件的濾波處理，能夠檢測(cè)到最小的波動(dòng)流量，提高流量檢測(cè)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而為DNT、催化劑的使用提供流量標(biāo)準(zhǔn)。以鎳基催化劑為例，分析檢測(cè)控制在氫化反應(yīng)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。檢測(cè)控制中，將計(jì)量泵接入PC機(jī)，控制鎳基比值，而且利用變頻器，檢測(cè)DNT的實(shí)際流量，促使DNT達(dá)到定值流量的狀態(tài)，而鎳基可以根據(jù)DNT的流量，實(shí)現(xiàn)比例控制，通過變頻器調(diào)節(jié)比例信息，達(dá)到規(guī)定的比例設(shè)計(jì)。
3氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
以氫化反應(yīng)釜為例，分析控制系統(tǒng)內(nèi)的軟件設(shè)計(jì)。反應(yīng)釜控制方面的軟件系統(tǒng)，可以分為三個(gè)部分，分別是：軟件編程、HMI界面和進(jìn)料量控制，具體分析如下。
3.1軟件編程
反應(yīng)釜內(nèi)的控制系統(tǒng)，軟件編程上采用PLC語言設(shè)計(jì)，既能提高軟件編程控制的能力，又能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。反應(yīng)釜的編程程序內(nèi)，考慮到氫化反應(yīng)的需求，設(shè)計(jì)了自動(dòng)、手動(dòng)兩項(xiàng)編程，可以在反應(yīng)釜的控制面板調(diào)節(jié)[2]。以PLC為核心的軟件編程，其在功能上分為三類，分別是：(1)自動(dòng)功能，反應(yīng)釜會(huì)根據(jù)控制面板中的參數(shù)，自動(dòng)執(zhí)行氫化反應(yīng)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成生產(chǎn)，保證控制程序、電氣回路的自動(dòng)化；(2)手動(dòng)功能，操作人員自行輸入控制參數(shù)，在控制面板直接啟動(dòng)相關(guān)的編程，節(jié)約了編程控制的時(shí)間；(3)停止功能，當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜內(nèi)有錯(cuò)誤的信息時(shí)，按下停止按鈕，反應(yīng)釜內(nèi)的程序會(huì)強(qiáng)制停止。軟件編程除了正常的功能以外，還包括警報(bào)、故障等編程設(shè)計(jì)，按照氫化反應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，編程反應(yīng)釜的運(yùn)行程序，要求氫化反應(yīng)按照規(guī)范編程運(yùn)行，一旦與軟件編程不符，表明反應(yīng)釜內(nèi)出現(xiàn)異常。
3.2HMI界面
HMI界面，是氫化反應(yīng)釜的控制界面，提供了氫化反應(yīng)控制的所有程序和按鈕。HMI界面圍繞組態(tài)王編程展開，配合CPHostLink通訊連接，在界面上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)的轉(zhuǎn)化控制，方便操作人員選擇。HMI界面根據(jù)氫化反應(yīng)釜內(nèi)的硬件運(yùn)行，提供動(dòng)態(tài)的變化數(shù)據(jù)，氫化反應(yīng)的每一項(xiàng)步驟，都可反饋到控制界面內(nèi)，有利于在線控制。HMI界面，屬于軟件設(shè)計(jì)的一部分，但是其在運(yùn)行中顯示的是硬件運(yùn)行的信息，有效控制HMI系統(tǒng)調(diào)試。例如：HMI界面的報(bào)警設(shè)置，控制界面自主記錄反應(yīng)釜的故障信息，迅速執(zhí)行報(bào)警處理，界面在顯示故障的同時(shí)，PLC會(huì)立即動(dòng)作，進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)。
3.3進(jìn)料量控制
進(jìn)料量控制結(jié)構(gòu)的軟件設(shè)計(jì)，配合氫化反應(yīng)的需求，保證反應(yīng)釜內(nèi)物料配比的精準(zhǔn)性[3]。因?yàn)榉磻?yīng)釜內(nèi)的配料比，需要考慮溫度、液壓等因素的干擾，所以需要根據(jù)軟件編程，控制進(jìn)料量。軟件編程流程如下圖2，由軟件編程讀取氫化反應(yīng)中的壓力、溫度等參數(shù)，溫度值＜上限，進(jìn)入下限檢測(cè)，溫度值＞下限，執(zhí)行液位測(cè)量，必須確保溫度保持在特定的范圍內(nèi)，再檢測(cè)反應(yīng)液位，確定液位與上限數(shù)值的關(guān)系，即：反應(yīng)液位＜上限，計(jì)算氫化反應(yīng)中物流A、B的進(jìn)料量，最終由變頻器給定，輸出進(jìn)料量的控制結(jié)果。
4氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)可以應(yīng)用在多個(gè)行業(yè)中，如：化工生產(chǎn)、藥品生產(chǎn)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，是一項(xiàng)重要的工作。為了配合氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，提出實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思想，用于規(guī)范控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，消除其在實(shí)踐運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而保證氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，主要探討了控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊之間的關(guān)系，促使各個(gè)控制模塊處于良好的工作狀態(tài)，達(dá)到統(tǒng)一化的配合性。例如：設(shè)計(jì)氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)在藥品實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，評(píng)估控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的效益，氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)能夠提供全過程的監(jiān)控作用，而且還能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，有效降低了現(xiàn)場的人員數(shù)量，一方面降低人為參與的誤差，另一方面保護(hù)操作人員的安全性，實(shí)驗(yàn)中，氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)藥品配置，保障藥品內(nèi)氫化反應(yīng)的穩(wěn)定性，避免影響氫化反應(yīng)控制的質(zhì)量，通過控制實(shí)驗(yàn)可以證明，氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的有效性，也能發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足，進(jìn)而提出改進(jìn)措施，全面維護(hù)控制系統(tǒng)的質(zhì)量，提供穩(wěn)定的氫化反應(yīng)。
5結(jié)束語
氫化反應(yīng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，有利于提高氫化反應(yīng)的效率和水平，落實(shí)各項(xiàng)控制信息，提供優(yōu)質(zhì)的溫度、流量等參數(shù)控制，為氫化反應(yīng)營造可靠的運(yùn)行空間。氫化反應(yīng)的控制系統(tǒng)，遵循自動(dòng)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)，全面規(guī)范軟件與硬件設(shè)計(jì)，充分利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方式，改善氫化反應(yīng)的控制過程，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)、高效的氫化反應(yīng)，表明控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要性。
【氫化反應(yīng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析論文】相關(guān)文章：
會(huì)議集中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析的論文11-14
CPAC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文11-21
智能照明控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文11-15
TSC無功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文11-12
自考論文PC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)06-21
泵站集水井PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)運(yùn)用分析論文11-20
智能幕墻的控制系統(tǒng)與設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法的論文11-08