聚合反应釜控制系统的设计与实现

论文摘要

丁二烯聚合反应是ABS生产中的重要一环,对反应釜各种参数的控制,直接关系到丁二烯聚合的反应时间和产品质量。本文针对某ABS生产厂在生产过程中丁二烯聚合反应釜控制系统存在的问题,分析了原因,并根据生产工艺特点和对控制系统的要求,在该厂ABS扩建项目中对原有的控制系统进行了技术改进。本文从四个方面进行了研究：首先,是硬件配置。根据工艺生产的需要,选择了Honeywell公司的TDC3000 DCS控制系统,介绍了系统的硬件组成,并为聚合反应釜控制系统进行了硬件配置。其次,是选择一种合适的控制算法。结合聚合反应的特点和反应釜的控制特性,指出了单纯的PID控制难以满足控制要求。分析了TDC3000控制系统中的PIDERFB算法,该算法不但具有PID控制的优点,而且不需要复杂的数学模型,同时可以消除积分饱和,能满足聚合反应对控制算法的要求。再次,是在控制策略方面,摒弃了原来的温度-液位和压力-液位的选择串级调节系统,改为温度-液位的串级调节系统,并由CL/HPM程序来实现对压力的控制。最后,从安全生产的角度出发,为聚合反应釜设计了联锁系统。通过实际的生产运行,改进的控制算法和控制策略能很好的适应生产的需要,减少了人为因素引起的误操作,缩短了聚合反应的时间,提高了产品的质量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的提出和意义
• 1.2 文献综述
• 1.2.1 聚合反应釜的控制情况
• 1.2.2 工业温度控制发展情况
• 1.2.3 微机控制系统控制方案
• 1.2.4 温度控制方法
• 1.2.5 DCS的发展与应用
• 1.2.6 DCS在聚合反应釜中的发展趋势
• 1.3 本文主要工作和章节安排
• 1.3.1 本文主要工作
• 1.3.2 章节安排
• 第2章 聚合反应的生产过程及控制要求
• 2.1 引言
• 2.2 工艺原理
• 2.2.1 反应原理
• 2.2.1.1 丁二烯反应均聚原理
• 2.2.1.2 ABS接枝共聚反应原理
• 2.2.1.3 SAN聚合反应原理
• 2.2.1.4 挤出原理
• 2.2.2 工艺流程
• 2.2.2.1 丁二烯聚合反应的工艺流程
• 2.2.2.2 ABS聚合反应的工艺流程
• 2.2.2.3 SAN聚合反应的工艺流程
• 2.2.2.4 混炼包装的工艺流程
• 2.3 聚合反应控制要求
• 2.3.1 聚合反应对控制系统的要求
• 2.3.2 聚合反应过程中温度控制的要求
• 2.4 本章小结
• 第3章 控制系统的硬件设计
• 3.1 引言
• 3.2 TDC3000系统简介
• 3.2.1 TDC3000系统网络设备
• 3.2.1.1 局部控制网络（LCN）
• 3.2.1.2 通用控制网络（UCN）
• 3.2.2 TDC3000系统通信功能
• 3.2.2.1 通信介质
• 3.2.2.2 网络结构
• 3.2.2.3 通信协议
• 3.3 控制系统硬件配置
• 3.3.1 配置原则
• 3.3.2 操作站的配置
• 3.3.3 打印机的配置
• 3.3.4 历史模件的配置
• 3.3.5 应用模件的配置
• 3.3.6 网络接口模件的配置
• 3.3.7 控制器的配置
• 3.3.8 电缆的配置
• 3.4 本章小结
• 第4章 聚合反应釜控制系统设计
• 4.1 引言
• 4.2 被控对象
• 4.3 聚合反应釜中原有控制方案的不足
• 4.4 控制算法的改进
• 4.4.1 PID算法
• 4.4.2 PIDERFB算法
• 4.5 控制系统的改进
• 4.5.1 串级调节系统组成
• 4.5.2 温度控制系统组成
• 4.6 CL语言编程实现顺序控制
• 4.6.1 CL-PM语言
• 4.6.2 对温度、压力和液位的控制
• 4.7 本章小结
• 第5章 控制系统联锁设计
• 5.1 引言
• 5.2 联锁设计
• 5.2.1 逻辑点
• 5.2.2 联锁设计
• 5.3 本章小结
• 第6章 工程实施效果
• 6.1 引言
• 6.2 工程实施
• 6.2.1 控制系统实施
• 6.2.2 系统的控制效果
• 6.2.2.1 系统的控制情况
• 6.2.2.2 效益分析
• 6.3 本章小结
• 第7章 总结和展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢