毕业设计--基于PLC和OPC在氨合成塔温度控制系统设计

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1、 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 设计设计( (论文论文) )题目：题目：基于基于 PLCPLC 和和 OPCOPC 在氨合成塔温度控制系统在氨合成塔温度控制系统 设计设计 姓姓 名：名： 学院（系） ：机电工程系学院（系） ：机电工程系 专专 业：业： 过程装备与控制工程过程装备与控制工程 年年 级：级： 20082008 级级 指导教师：指导教师： 2012 年 6 月 1 日 1 毕业设计（论文）任务书 学院（直属系） ：化学与生物工程学院 时间： 2012 年 3 月 1 日 学 生 姓 名 指 导 教 师 设计（论文）题目 基于 PLC 和 OPC 在氨合成塔温度控制系统设

2、计 主要研 究内容 1.合成氨合成工段的生产工艺及流程； 2.各种控制策略； 3.提出氨合成塔温度的控制方案； 4.应用 Step7 和 WinCC 仿真。 研究 方法 调查法、观察法、文献研究法、用 Step7 和 WinCC 软件等。 主要技 术指标 (或研究 目标) 通过这次毕业论文的设计，进一步加深对所学的基础理论、 基本技能和专业知识的掌握；培养设计计算、数据处理、文件编 辑、文字表达、文献查阅、计算机应用、外文应用等基本工作实 践能力。 主要参 考文献 1 合成氨工学. 2 孙洪程，李大字.过程控制工程设计（第二版）M.北京：化学工业出 版社. 3 李国勇，谢克明，杨丽娟.计算机仿

3、真技术与CAD：基于MATLAB的控制 系统（第2版）M. 北京：电子工业出版社，2008. 4 孙洪程，李大字.过程控制工程设计（第二版）M.北京：化学工业出 版社. 2 目录 摘要. 3 第 1 章 引言. 5 1.1 工业过程控制概述 5 1.2 氨合成塔温度控制概述 . 6 1.3 课题来源及主要任务 . 8 第 2 章 各种控制策略的介绍 9 2.1 反馈控制 9 2.2 前馈控制 14 2.3 串级控制系统 . 18 第 3 章 合成氨工艺的介绍 20 3.1 氨合成生产的流程 20 3.2 氨合成塔 22 3.3 氨合成工艺条件选择 . 26 3.4 催化剂的还原、钝化和再升温

4、30 3.5 催化剂的卸出. 32 3.6 系统概述 33 第 4 章 控制策略的选择 . 35 4.1 氨合成塔控制系统分析 . 35 4.1.1 控制方案的选取 35 4.1.2 被控对象的数学模型 . 36 第 5 章 PLC 的设计和仿真 38 5.1 控制系统 38 5.2 设计 PLC 程序 38 5.2.1 简要介绍运行程序 . 38 5.2.2 程序的编写 . 39 第 6 章 WinCC 的仿真 52 6.1 创建新项目 . 52 6.2 组态变量 53 6.3 创建过程画面 . 55 6.4 组态画面对象 . 56 6.5 运行组态项目 62 第 7 章 结论与展望 63

5、7.1 全文总结 63 7.2 展望 . 63 参考文献 65 致谢. 66 外文文献翻译. 67 3 基于基于 PLCPLC 和和 OPCOPC 在氨合成塔温度控制系统设计在氨合成塔温度控制系统设计 摘要摘要 氨是最为重要的基础化工产品之一， 其产量居各种化工产品的首位; 同时也 是能源消耗的大户， 世界上大约有10 %的能源用于生产合成氨。 氨主要用于农业, 合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先 合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占70 %的比例，称之为“化肥 氨” ；同时氨也是重要的无机化学和有机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、 染料、炸药、

6、制药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占30 %的比例,称之 为“工业氨” 。 我国合成氨装置以中小规模居多,年产 30 万吨以上的大型合成氨装置很 少；合成氨系统自动化程度低,尤其是关键的氨合成塔温度控制绝大多数是人工 操作,工人劳动强度大且温度控制效果不好.因此氨合成系统先进控制技术的研 究与应用已成为合成氨工业的迫切要求,对我国合成氨生产企业在现有条件下挖 潜增效,提高经济效益和竞争力具有重要意义。 本文分析了氨合成工艺和氨合成塔床层温度控制的特点, 通过对不同位置 的温度响应分析比较、对控制点位置的选择提供了基础。为了满足在线控制的需 要提出简化控制模型结构，本文采用一阶加纯滞后模型结构。该模型通过实验进 行验证，结果是令人满意的。 PLC 具有结构简单、编程方便、性能优越、灵活通用、使用方便、可靠性 高、搞干扰能力强等到一系列优点，在工业生产过程自动控制领域得到了广泛应 用。本文就基于 PLC 完成对氨合成塔温度的控制。 关键词：氨，氨合成系统，氨合成塔， PLC 4 ABSTRACT Ammo