【item1设计开发赛项】工程设计文档--2015西安邮电大学参赛队分享(有删减).doc

2015年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛工程设计文件
ITEM1 设计开发赛项
参赛队伍名称:未来星
参赛学校名称:西安邮电大学
2015年 6 月 28 日
一、方案设计依据、范围及相关标准
1 1 、设计依据
(1)PCS7-SMPT1000 实验指导
(2)SMPT-1000 蒸发器及其 PCS7 控制
(3)2012 年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛实施方案
(4)SIMATIC PCS7 使用手册及产品目录
2 2 、设计范围
本设计包括反应温度的控制、产物浓度的控制、反应器液位的控制以及
压力的控制;启动时,对液位、升温、产物的顺序控制,启动完
稳定之后,对稳定液位、保温、稳定浓度,提升或者降低出口
流量的控制;以及操作员监视控制系统设计等等。
3 3 、设计遵循的标准及规范
(1)HG/T20636-1998《自控专业设计管理规定》
(2)HG/T20637-1998《自控专业工程设计文件的编制规定》
(3)HG/T20638-1998《自控专业工程设计文件深度的规定》
(4)HG/T20639-1998《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》
(5)HG20505-2000《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》
(6)HG20506-1992《自控专业施工图设计内容深度规定》
(7)HG/T20519-1992《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》
(8)HG20559-1993《管道仪表流程图设计规定》
二、系统分析(包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等)
工艺流程分析
被控对像为多功能过程控制系统(SMPT-1000)中的反应器单元,为连续
反应系统。(图 )
图 反应器及进出口的结构图
所选被控对象为过程工业常见的连续反应器。反应过程为反应物A、反应物B以及催化剂C发生反应,生成产物D。反应由热水加热诱发,由冷却水进行冷却。其工艺流程图如上:该连续反应系统以反应物A、反应物B以及催化剂C,℃下进行反应,反应的产物为D。
反应设备包括:反应器,。为了安全,要求反应器在系统开、 MPa。
反应过程主要有三股连续进料。第一股是反应物A,FI1201为进料流量,FV1201是进料阀;第二股是反应物B,FI1203为进料流量,FV1203是进料阀;第三股为催化剂C,FI1104为进料流量,FV1104为进料阀门;HS1101为搅拌开关;HS1102为热水加热开关,热水用来诱发反应。
反应器内主产物D重量百分比浓度在图中指示为AI1201,反应温度为TI1201,液位为LI1201。反应器出口流量为FI1202,由出口阀FV1202控制其流量。反应器出口为混合液,由产物D与未反应的A、B、C组成。反应器冷却水入口流量为FI1105,由阀FV1105控制流量。
控制需求分析
开车控制需求分析
1. 初始化检查,系统处于开车前状态,确认所有阀门处于关闭状态。
,开始B进料,液位上升。
%左右,开FV1201,开始A进料。
%,打开阀门FV1202。
5. 打开搅拌开关HS1101。
6. 打开热水加热开关HS1102,诱发反应。
7. 打开催化剂阀门FV1104。
8. 当温度TI1201大于40℃时,关闭热水加热开关。
9. 如果温度继续上升则反应诱发成功,调节冷却水进料反应器温度缓慢上升,℃/秒,直到到达70℃。
10. 反应器正常运行时,确保反应器温度、压力、液位、产品组份和出口流量均维持在工艺要求范围内。同时,确保反应器处在安全、稳定的生产工况。
稳定控制需求分析
反应器工作原理是将反应器中的反应物互相反应,从而得到新的产物。在这个过程中存在着这样的关系:起始反应物的质量=反应后反应物和生成物混合物的质量。各个反应物在催化剂的作用下会不断的发生反应生成新的产物。
反应过程主要有三股连续进料,第一股是反应物A,FI1201为进料流量,FV1201是进料阀;第二股是反应物B,FI1203为进料流量,FV1203是进料阀;第三股为催化剂C,FI1104为进料流量,FV1104为进料阀门;HS1101为搅拌开关;HS1102为热水加热开关,热水用来诱发反应。
反应器内主产物D重量百分比浓度在图中指示为AI1201,反应温度为TI1201,液位为LI1201。压力为PI1201。反应器出口流量为FI1202,由出口阀FV1202控制其流量。反应器出口为混合液,由产物D与未反应的A、B、C组成。反