10万吨PVC精馏装置DCS系统设计毕业论文.doc

附录二 图纸目录10万吨/年PVC精馏装置DCS系统设计 摘要PVC材料已经成为我国第一、世界上产量第二大的合成材料，广泛应用于轻工、建材、农业、日常生活、电力、包装、公共事业等领域。庞大的社会需求给PVC的生产企业带来了前所未有的机遇和挑战。一方面巨大的社会需求使得企业有充足的生产动力；另一方面由于价格等客观因素的影响使得很多企业仍使用很落后的生产线。生产的低效率、低性能、低自动化程度是日前亟待解决的问题。而利用计算机控制技术对生产进行管理以及对生产进行数据采集和控制，越来越受到人们的关注。DCS集散控制系统就是顺应这一形势发展起来的的技术。利用DCS控制系统能实现更有效的管理和控制。本文以某化工厂的10万吨/年PVC精馏装置DCS工程设计为依托。运用PC机为上位机，西门子S7-300可编程控制器为下位机以及WinCC软件的强大的组态技术实现PVC精馏装置的控制和管理。本文完成的主要工作如下：A. 分析了国内外PVC生产的现状、我国在PVC生产中的不足以及DCS集散控制系统在该领域的应用情况。B. 结合精馏装置的特点和具体要求确定控制系统的控制装置，完成整个控制系统的控制的回路的设计。C. 根据工艺控制流程图和自动控制工艺条件表完成管道及仪表流程图的绘制；再根据控制系统的控制方案和管道仪表流程图完成仪表回路图的绘制。D. 根据精馏装置的特点和工艺的具体要求检测仪表、执行机构、辅助仪表的选型以及仪表安装图的绘制。E. 利用西门子S7-300 PLC完成整个控制系统的硬件配置和控制程序的编写，使用WinCC组态软件完成整个系统的软件组态。关键字：PVC；DCS；PLC；WinCC；仪表；控制系统The DCS engineer design of 100000 tons/year PVC distillation device of a chemical plantAbstractPVC material is a kind of synthetic material that its production has become the first largest in China, and second largest in the world, Widely used in light industry, building materials, agriculture, daily life, electricity, packaging, utilities and other fields. Large social demand has brought unprecedented opportunities and challenges for PVC production enterprises. On the one hand, huge social demand which makes production firms has plenty of power; On the other hand, due to objective factors such as the price of influence that many companies still use very backward production line. The low efficiency of production, low performance and low degree of automation is a problem to be solved. The computer control technology is used to analyse the production and management and to data acquisition and control of production, people pay more and more attention to the technology. DCS (distribution control system) is the technology that conforms to the situation. Using the DCS control system can realize more effective management and control.The research of this thesis is based on the DCS engineer design of 100000 tons/year PVC distillation device of a chemical plant. Using PC as upper machine, Siemens S7-300 programmable controller as the next machine and WinCC softwares powerful configuration technology achieve the control and management of PVC distillation device.The main works accomplished in this paper are as follows:A. Analyzes the production situation of PVC at home and abroad, the insufficiency in the production of PVC and DCS (distribution control system) and its application in the field.B. According to the characteristics of the distillation unit and the specific requirements determine the control device of control system, complete the whole control system's control circuit design.C. According to the process control flow chart and flow chart of table completed pipeline automatic control technology and instrument drawing; then according to the control scheme of the control system and pipeline flow chart meters complete instrument circuit diagram drawing.D. According to the characteristics of the distillation device and process specific requirements complete the selection of the testing instruments, actuators and auxiliary instrument and draw instrument installation diagram E. Using Siemens S7-300 PLC to complete the whole control system's hardware configuration and control programs, use WinCC configuration software to complete the whole system software configuration.Key words: PVC; DCS; PLC; WinCC; Instrument; The control systemIII目录摘要IABSTRACTII第1章 绪论21.1 选题的背景及意义31.2 国内外PVC及DCS研究现状和发展动态41.2.1 PVC的发展现状41.2.2 DCS系统的发展现状41.2.3 DCS系统在PVC生产中的应用51.3 本论文的主要工作5第2章 PVC精馏装置DCS控制方案设计72.1 PVC精馏装置主要工艺流程72.2 PVC精馏装置控制系统的分析与设计72.2.1 高沸塔控制系统回路分析72.2.2 低沸塔控制系统回路分析82.2.3 成品冷凝器控制回路分析92.3 PVC精馏装置管道及仪表流程图的设计92.4 PVC精馏装置DCS结构设计112.4.1 DCS系统结构简介112.4.2 DCS系统的优点122.5 DCS系统的硬件选型132.5.1 I/O及存储量的估算132.5.2 PLC的硬件选型142.6 系统的冗余设计162.6.1 冗余原理162.6.2 硬件冗余162.6.3 软冗余设计18第3章 PVC精馏装置控制系统仪表选型及图纸设计203.1 仪表的选型203.1.1 就地压力表选型203.1.2 温度感应元件选型213.1.3 压力变送器选型223.1.4 物位测量仪表的选型233.1.6 气动控制阀选型243.2 PVC精馏装置控制系统图纸的设计273.2.1 系统回路图的设计283.2.2 仪表安装图的设计283.2.3 I/O通道表设计283.2.4 控制室平面布置图设计283.2.5 仪表柜接线图设计283.2.6 仪表柜安装图29第4章 下位机控制系统的软件设计与实现304.1 PVC精馏装置的控制目标304.2 PVC精馏装置的自动控制的软件设计与实现304.2.1 控制系统的PID控制回路的设计304.2.2 PLC硬件组态324.2.3 程序所用到的模块介绍334.2.4 控制系统PID控制PLC功能模块的实现36第5章 上位机监控系统的设计395.1 WinCC组态软件介绍及设计原则395.1.1 WinCC介绍395.1.2 监控界面的设计原则405.2 PVC精馏装置控制系统的组建405.2.1 PVC精馏装置项目的建立415.2.2 计算机属性设置415.2.2 建立通讯连接425.2.2 监控数据变量添加435.3 各监控界面的设计与实现455.3.1 导航主界面的设计455.3.2 报警页面的设计465.3.3 趋势页面的设计475.3.4 报表页面的设计49第6章 结论与展望516.1 结论516.2 展望51附录一 程序54附录二 图纸目录74第1章 绪论 1.1 选题的背景及意义聚氯乙烯（PVC）是我国第一、世界上产量第二大的合成材料，广泛应用于轻工、建材、农业、日常生活、电力、包装、公共事业等领域。中国的PVC生产企业与发达国家的发展水平还