(完整版)硫酸法鈦白粉水解工段DCS系統(tǒng)工程設計畢業(yè)設計論文.doc

1、優(yōu)秀論文未經(jīng)允許審核通過切勿外傳1 引言1.1本課題的意義隨著鈦白粉的生活中的廣泛應用，鈦白粉的生產(chǎn)總量已成為社會消費水平的重要參考標志。它廣泛應用于各種結(jié)構(gòu)表面涂料、塑料及彈性體、印刷油墨、紙張涂層和填料、陶瓷、玻璃、催化劑、涂布織物等行，因此鈦白粉的生產(chǎn)備受各工業(yè)發(fā)達國家的重視。鈦白粉目前是最佳的無可替代的無機化工顏料料，我國的鈦白粉行業(yè)面臨嚴峻考驗。1.2國內(nèi)外發(fā)展狀況目前鈦白粉的生產(chǎn)主要有氯化法和硫酸法兩種工藝，我國主要應用硫酸法生產(chǎn)鈦白粉。 其中，硫酸法是以鈦鐵礦為原料用硫酸分解 ，然后除鐵后經(jīng)水解而制得 。氯化法是以金紅石或高鈦渣為原料 ，經(jīng)氯化生產(chǎn)四氯化鈦 ，然后在高溫下氧化而制

2、得 。目前世界上 51%的工廠采用硫酸工藝生產(chǎn) ，49%的工廠采用鹽酸工藝生產(chǎn)。1.2.1鈦白粉生產(chǎn)方法硫酸法生產(chǎn)硫酸法是挪威在 1916年首次實現(xiàn)工業(yè)化的。主要步驟： 1. 二氧化鈦原料用硫酸酸解 2沉降 " 將可溶性硫酸氧鈦從固體雜質(zhì)中分離出來 3水解硫酸氧鈦以形成不水解產(chǎn)物或稱偏鈦酸 4煅燒除去水分，生產(chǎn)干燥的純二氧化鈦 5后處理，進行無機物和有機物包膜主要流程是：1、研磨 2、酸解 3、沉降 4、洗渣 5、結(jié)晶 6、鈦液壓濾 7、濃縮 8、水解 9、水洗 10、漂白 11、鹽處理 12、煅燒 13、粉碎和包裝。氯化法生產(chǎn)氯化法是將天然金紅石或高鈦渣原料與焦炭或石油焦混合后進行

3、高溫氯化， 生成四氯化鈦 ，再經(jīng)高溫氧化生成二氧化鈦 ，最后經(jīng)過濾、 水洗、 干燥和粉碎而得到鈦白粉的。1.2.2國內(nèi)外發(fā)展狀況我國硫酸法鈦白粉生產(chǎn)經(jīng)過三十多年的努力，雖然有了較大的發(fā)展，但與國外先進水平相比，仍存在著生產(chǎn)技術(shù)落后、生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品檔次低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等諸多差距，尤其是高檔金紅石型鈦白粉。在生產(chǎn)技術(shù)上，國外以氯化法為主，而我國基本上都是硫酸法生產(chǎn)；除幾家引進國外硫酸法鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)的廠家外， 我國大部分鈦白生產(chǎn)廠家在工藝技術(shù)、生產(chǎn)設備、自動控制、“三廢” 治理等方面與國外先進水平相比還有相當?shù)牟罹?；在生產(chǎn)規(guī)模上，國外以裝置大型化見長，而我國鈦白粉生產(chǎn)裝置規(guī)模偏小，點多分散，造

4、成了能耗和生產(chǎn)成本較高， 也導致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定；在原料方面，國外硫酸法大都采用高品位的酸溶性鈦渣，而國內(nèi)基本上使用的是鈦精礦。在產(chǎn)品質(zhì)量上，國外以光學性能好和遮蓋力、消色力、耐候性優(yōu)異的金紅石型鈦白粉為主，其中又以經(jīng)過表面處理的金紅石型鈦白粉居多，并有各種專用鈦白粉產(chǎn)品。 國內(nèi)硫酸法鈦白粉以銳鈦型產(chǎn)品為主，大部分未經(jīng)過表面處理，專用產(chǎn)品極少。1.1.3硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(a) 裝置和設備的大型化： 裝置大型化可降低單位產(chǎn)品投資， 提高產(chǎn)品競爭力，同時能夠更好的消化因環(huán)保治理導致成本增加的壓力。設備大型化可提高設備有效利用率，減少頻繁操作給產(chǎn)品質(zhì)量帶來的波動，減少裝置的占地面

5、積。(b) 開發(fā)適用各種用途的專用產(chǎn)品：由于鈦白粉用途的不斷拓展，新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。世界各大鈦白粉生產(chǎn)廠家在保持傳統(tǒng)行業(yè)競爭優(yōu)勢的同時，致力于專用產(chǎn)品的開發(fā)和推廣應用，擁有完善的科研開發(fā)及應用體系，注重技術(shù)進步。(c) 注重清潔生產(chǎn)：硫酸法鈦白粉清潔生產(chǎn)，除最大限度地將污染源消減和循環(huán)利用外，更重要的是改變依靠末端治理的傳統(tǒng)思想，通過改進原料路線及生產(chǎn)工藝，達到消減污染保護環(huán)境的目的。采用酸溶性鈦渣和廢酸濃縮綜合利用是硫酸法鈦白粉清潔生產(chǎn)的發(fā)展方向。2 鈦白粉水解工藝簡介及控制參數(shù)2.1鈦白粉水解流程簡介硫酸法生產(chǎn)鈦白粉中水解是最關(guān)鍵的一步。影響水解過程的因素主要有兩個一方面是鈦液自身的質(zhì)量，另

6、一方面是水解的操作條件。鈦液的水解是二氧化鈦從液相（鈦液）重新轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程。鈦液具有普通離子溶液的性質(zhì)，在 PH值 0.5 時便發(fā)生水解。更重要的是，鈦液具有膠體溶液的性質(zhì)。在游離酸很高的情況下， 使其維持沸騰狀態(tài)也會發(fā)生水解反應，這是我們制取一定應用性能和制品性能的水合二氧化鈦的依據(jù)。通過控制加熱的速度，使鈦液按照需要的水解速度發(fā)生水解反應，生成我們需要的水和二氧化鈦粒子。研究表明：在混合均勻，慢速加料，溫和升溫的條件下水解效果最好。這一步它將可溶性硫酸氧鈦在 90時水解成不溶于水的偏態(tài)酸。要獲得所需粒度的高質(zhì)量水解產(chǎn)物，必須嚴格控制鈦液的亞鐵離子和鈦離子含量、加熱速度等條件。為控制水解

7、速度、水解物的過濾洗滌性能和最終產(chǎn)品的細度，需要在水解時加入晶種。偏態(tài)酸的沉淀時通過鈦液沸騰幾個小時的實現(xiàn)的。在沉淀結(jié)束時有時需要加入一定的水來提高水解率，整個水解沉淀過程大概需要 3-5 個小時。水解沉淀物過濾洗滌后，在原條件作用下用硫酸除去最后的廢物。鈦白粉水解工段流程（如圖2.1 ）圖 2.1鈦白粉水解2.2控制要點鈦白粉生產(chǎn)在水解工段流程中的主要參數(shù)有：溫度、壓力、液位、流量。表 2.2溫度和壓力的控制溫度控制測量地點溫度（）4070V1911黑鈦液計量槽0170V1910晶體制備器2090V1901鈦液預熱器0100壓力控制測量地點壓力（ kPa）R1903A水解槽1.6R1903B

8、水解槽1.6溫度： V1911 黑鈦液計量槽溫度， V1910 晶體制備器溫度， V1901 鈦液預熱器溫度，水解罐 B 的溫度，水解罐蒸汽溫度（ TI-1905 、 TI-1906 ）。液位： V1911 黑鈦液計量槽， V1907 緩沖罐 V 的液位， V1901 鈦液預熱器的液位， R1903AB 水解罐的液位， V1906AB偏鈦酸貯槽的液位。流量：水解罐蒸汽口（ FIQ-1093 、FIQ-1904 ），蒸汽總管流量 。3 控制方案的設計3.1 V1911黑鈦液計量槽內(nèi)鈦液溫度控制回路通過溫度傳感器檢測黑鈦液計量槽鈦液溫度，把檢測的溫度傳給溫度變送器。將檢測偏鈦酸溫度信號傳送給溫度控

9、制器TIRS1902 。用給定值與測量值相減得到偏差信號，溫度控制器輸出信號傳給控制閥，控制閥的開閉以控制冷去水的流量，最終控制管道內(nèi)偏鈦酸的溫度在0 170 攝氏度。如圖 3.1 所示圖 3.1 鈦液溫度控制回路方框圖控制對象：黑鈦液計量槽。控制變量：蒸汽流量。被控變量：鈦液溫度。3.2 V1910晶種制備器內(nèi)鈦液溫度控制回路通過溫度傳感器檢測晶體制備器的鈦液溫度，把檢測的溫度傳給溫度變送器。將檢測偏鈦酸溫度信號傳送給溫度控制器TIS1903 。用給定值與測量值相減得到偏差信號，溫度控制器輸出信號傳給控制閥，控制閥的開閉以控制冷去水的流量，最終控制管道內(nèi)偏鈦酸的溫度在20 90 攝氏度。如圖

10、 3.2 所示圖 3.2 鈦液溫度控制回路方框圖控制對象：晶種制備器?？刂谱兞浚赫羝髁?。被控變量：鈦液溫度。3.3 V1901鈦液預熱器內(nèi)鈦液溫度控制回路通過溫度傳感器檢測鈦液預熱器的鈦液溫度，把檢測的溫度傳給溫度變送器。將檢測偏鈦酸溫度信號傳送給溫度控制器TIRAS1901 。用給定值與測量值相減得到偏差信號，溫度控制器輸出信號傳給控制閥，控制閥的開閉以控制冷去水的流量，最終控制管道內(nèi)偏鈦酸的溫度在0 100 攝氏度。如圖 3.3 所示圖 3.3 鈦液溫度控制回路方框圖控制對象：鈦液預熱器。控制變量：蒸汽流量。被控變量：鈦液溫度。變送器。將檢測偏鈦酸壓力信號傳送給壓力控制器PICRA190

11、1 。用給定值與測量值相減得到偏差信號，壓力控制器輸出信號傳給控制閥，控制閥的開閉以控制蒸汽的流量，最終控制水解槽內(nèi)壓力。如圖3.4 所示圖 3.4蒸汽壓力控制回路方框圖控制對象：水解槽?？刂谱兞浚赫羝髁?。被控變量：蒸汽壓力。變送器。將檢測偏鈦酸壓力信號傳送給壓力控制器PICRA1901 。用給定值與測量值相減得到偏差信號，壓力控制器輸出信號傳給控制閥，控制閥的開閉以控制蒸汽的流量，最終控制水解槽內(nèi)壓力。如圖3.5 所示圖 3.5蒸汽壓力控制回路方框圖控制對象：水解槽?？刂谱兞浚赫羝髁俊１豢刈兞浚赫羝麎毫?。3.6 R1903B 水解槽內(nèi)鈦液壓力控制回路通過壓力傳感器檢測 R1903B 水解

12、槽內(nèi)的壓力，把檢測的壓力傳給壓力變送器。將檢測偏鈦酸壓力信號傳送給壓力控制器 PICR1902B 。用給定值與測量值相減得到偏差信號，壓力控制器輸出信號傳給控制閥，控制閥的開閉以控制蒸汽的流量，最終控制水解槽內(nèi)壓力在 1.6kPa 左右。如圖 3.6 所示圖 3.6 蒸汽壓力控制回路方框圖控制對象：水解槽B。控制變量：蒸汽流量。被控變量：蒸汽壓力。3.7R1903A水解槽內(nèi)鈦液壓力控制回路通過壓力傳感器檢測R1903A 水解槽內(nèi)的壓力，把檢測的壓力傳給壓力變送器。將檢測偏鈦酸壓力信號傳送給壓力控制器PICR1902A 。用給定值與測量值相減得到偏差信號，壓力控制器輸出信號傳給控制閥，控制閥的開

13、閉以控制蒸汽的流量，最終控制水解槽內(nèi)壓力在1.6kPa 左右。如圖3.7 所示圖 3.7 鈦液壓力控制回路方框圖控制對象：水解槽A。控制變量：蒸汽流量。被控變量：鈦液壓力。4 儀表選型本課題主要使用的儀表類型為：熱電阻，溫度計，差壓變送器，物位測量儀，壓力表，減壓閥，閥門定位器，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥等，電氣閥門定位器，差壓變送器，操作端安全柵，檢測安全柵。4.1溫度計的選型溫度計選用原則：滿足對測溫范圍的要求；滿足對測溫準確度的要求；滿足對指示、記錄和報警及溫度控制方面的要求；滿足對使用環(huán)境條件的要求；在滿足上述前提下選用價格低廉，堅固耐用，維修方便的儀表。在水解過程中 TiO2 液體在石墨冷卻器出

14、口的溫度需要控制，液體溫度在 0 200，要求可以現(xiàn)場檢測直接測量出該液體溫度，所以選擇雙金屬溫度計。它適合測量中、低溫的現(xiàn)場檢測工業(yè)儀表，可用來直接測量氣體、液體、和蒸汽的溫度?？紤]溫度計安裝的位置覺得可調(diào)角型較好，安裝固定裝置為固定法蘭式，最后選擇的萬向型雙金屬溫度計型號為WSS-584W 。4.2熱電阻的選型測量水解罐進口管蒸汽的溫度，考慮到是測量管內(nèi)的溫度所以不適宜選擇溫度計而選擇熱電阻或熱電偶。熱電偶的測溫原理是基于熱電效應，它是將兩種不同的導體或半導體連接成閉合回路，當兩個接點處的溫度不同時，回路中將產(chǎn)生熱電勢從而測量出溫度的。熱電阻的測溫原理是基于導體或半導體的電阻值隨著溫度的變

15、化而變化的特性。它是測量低溫的溫度傳感器，一般測量溫度在-200800，而熱電偶是測量中高溫的溫度傳感器，一般測量溫度在4001800。 考慮到只有一種導體，被測管內(nèi)溫度大概在 0 300左右，所以這里選擇熱電阻WZP 型。安裝固定形式是固定螺紋，要求有防水作用，保護管直徑是16。所以型號確定為熱電阻型號 WZP-230 。測量 V1911 黑鈦液計量槽溫度，首先考慮溫度范圍-200300，安裝固定形式是固定螺紋， 所以在此位置選擇WZP-269 。測量管道內(nèi)的溫度，從安全角度考慮選擇防爆式熱電阻，管內(nèi)溫度范圍在控制在-50150，安裝固定形式是活動法蘭， 所以選擇防爆式熱電阻WZC-240G

16、 。測量 R1910晶體制備器溫度，此處選擇一般的裝配熱電阻即可，溫度范圍控制在0100，安裝方式固定螺紋，所以此處選擇單只熱電阻WZP-260 。測量水解罐 AB 的溫度，水解罐內(nèi)液體有腐蝕性，所以選擇帶保護套鎧裝的熱電阻，分度號是Pt100，溫度范圍在 0250，安裝方式是固定卡套法蘭，所以型號為WZPK-433 。4.3物位計的選型物位測量通常指對工業(yè)生產(chǎn)過程中封閉式或敞開容器中物料（固體或液位）的高度進行檢測；如果是對物料高度進行連續(xù)的檢測，稱為連續(xù)測量。如果只對物料高度是否到達某一位置進行檢測稱為限位測量。完成這種測量任務的儀表叫做物位計。雷達物位計：用于槽罐或容器內(nèi)的物位測量，可直

17、接安裝或通過遠傳密封組件安裝。超聲波物位計：用于液體和顆粒狀固體等物位的監(jiān)控。電容式物位計：高溫、高壓條件下的物位測量。防塵、防掛料、防蒸汽、防冷凝。 測量偏態(tài)酸貯槽V1906AB 的液位時，需要保證液位在L>=200mm ，L<=4000mm 范圍時用超聲波物位測量儀。在水解罐 AB 和鈦液預熱器 V1901 測量液位高度最大是20m 所以選擇雷達液位器 GDRD57 。4.4差壓變送器的選型差壓變送器用于測量液體、氣體和蒸汽的液位、密度和壓力，然后將其轉(zhuǎn)變成 4- 20mADC 的電流信號輸出。它可以用于壓力、差壓、液位、流量的測量。測量水解罐蒸汽口的流量，輸入輸出信號是420

18、mA，指示積累0 4000kg Protocol ，MAP) 以及表面安裝技術(shù)。 第三代集散控制系統(tǒng)的特點是綜合化，開放化和現(xiàn)場級的智能化。5.1.1綜合化包括縱向和橫向兩個方面。 縱向綜合化就是管理功能縱向擴展，從原料進廠到產(chǎn)品設計，計劃進度，質(zhì)量檢查，成品包裝，出廠供銷等一系列信息的管理調(diào)度。橫向綜合化是過程自動化與順序控制，電機控制相結(jié)合的計算機，儀表，電器綜合的控制系統(tǒng)。5.1.2開放化集散控制系統(tǒng)改變過去各DCS 生產(chǎn)企業(yè)自成系統(tǒng)的封閉結(jié)構(gòu)，組成一個連接規(guī)則標準化的開放性系統(tǒng)，符合國際標準化組織（OSI ）參考模型，使來自不同制造廠的符合開放系統(tǒng)要求的設備間能進行靈活的互相通信。5.

19、1.3現(xiàn)場級的智能化現(xiàn)場級的智能化是指現(xiàn)場傳感器或變送器的智能化?，F(xiàn)場儀表可由現(xiàn)場通信器或系統(tǒng)工作站進行遠程訪問，組態(tài)，調(diào)零，調(diào)量程及自動標定。傳感器輸出的數(shù)字信號直接在現(xiàn)場儀表的通信網(wǎng)絡上傳遞。DCS集散控制系統(tǒng)是一套分層分布式的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，分為3 層，分別為現(xiàn)場控制網(wǎng) ( CNet) 、系統(tǒng)網(wǎng) ( SXet) 和管理網(wǎng) ( MNet ) ，共包括 3 個部分：數(shù)據(jù)采集單元、 過程控制單元和監(jiān)控管理單元。對于 DCS 的系統(tǒng)網(wǎng)絡來說，它必須滿足實時性的要求， 即在確定的時間限度內(nèi)完成信息的傳送。這里所說的“確定”的時間限度，是指在無論何種情況下，信息傳送都能在這個時間限度內(nèi)完成，而這個時間

20、限度則是根據(jù)被控制過程的實時性要求確定的。5.2集散控制系統(tǒng)的展望縱觀集散控制系統(tǒng)的30 年的發(fā)展歷史， 可以清楚的看到， 正是半導體集成技術(shù)，顯示技術(shù)，計算機技術(shù)，網(wǎng)絡和通信技術(shù)的不斷發(fā)展，才推動了集散控制系統(tǒng)的不斷更新。今后DCS 的發(fā)展還是秉承集中顯示，操作，管理和分散控制這一宗旨，向著更寬廣范圍的集中和對控制的更徹底的分散兩個方向發(fā)展。即是向著計算機集成制造系統(tǒng)，計算機集成過程系統(tǒng)方向和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)方向發(fā)展。a）向 CIMS和 CIPS 方向發(fā)展在第四代DCS中，全廠的信息集成和管理已經(jīng)提到了一定的高度，今后DCS從功能上應朝著過程控制自動化，制造業(yè)自動化，辦公自動化和經(jīng)營管理自動

21、化相結(jié)合的發(fā)展方向，即向CIMS和 CIPS 發(fā)展。b）向現(xiàn)場總線系統(tǒng)控制方向發(fā)展傳統(tǒng) DCS 的分散控制是建立在分散的過程控制裝置的基礎上的，過程控制裝置與現(xiàn)場變送器以及執(zhí)行器之間是通過420mA 的模擬信號進行單向傳輸，模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換，各種控制規(guī)律的運算都需要在過程控制裝置內(nèi)完成，不僅傳輸?shù)男畔⒘可?，傳輸效率低，而且安裝工作量大?，F(xiàn)場總線傳輸是雙向的數(shù)字信號的傳播誤差小，可靠性高，傳輸信息量增大，操作人員可在控制室對現(xiàn)場儀表進行標定，校驗和故障診斷，還可得到儀表的位號，工作狀態(tài)，最近一次的標定時間等信息?，F(xiàn)場總線的采用，減少了 DCS 的安裝空間，輸入輸出的接口以及附屬設備。 以一根

22、電纜連接 2 3 臺儀表計算，平均可減少 12 和 23 的輸入輸出卡，輸入輸出柜和隔離器等DCS 系統(tǒng)是在對計算機局域網(wǎng)的研究基礎上發(fā)展起來的, 它是相對于計算機集中控制系統(tǒng)而言的計算機控制系統(tǒng)，它是過程控制專家們借用計算機局域網(wǎng)的研究成果，把局域網(wǎng)變成一個實時性、可靠性要求很高的網(wǎng)絡型控制系統(tǒng)，運用于過程控制領域。這樣的控制帶來的好處：縮小控制室尺寸或控制表盤的長度。減少工藝生產(chǎn)的運行對儀表控制設備廠商的依賴，減少儀控人員培訓所需的費用。大量減少控制系統(tǒng)所需的備品備件種類及數(shù)量。故障分散。這是推出DCS 系統(tǒng)的最大理由， DCS 系統(tǒng)就是要解決集中控制系統(tǒng)致命的弱點，“故障集中”。故障分散

23、的理由是DCS系統(tǒng)采用了大量的微處理器，各個微處理器承擔一個范圍較小的(地域上)控制任務，某個微處理器故障不會影響整個系統(tǒng)的幣常工作。提供了控制系統(tǒng)構(gòu)成的靈活性，具有組念便利和可擴展性。大量縮減控制系統(tǒng)所需的電纜。5.3我國集散控制系統(tǒng)的發(fā)展概括目前我國每年用先進的DCS 裝備石油，冶金，電力，化肥，輕工等行業(yè)，DCS 的增長速度在 10% 以上。應用最多的首推石化，其次為冶金，化肥和電力。按 DCS 得應用水平大致可分為一下四類：a）DCS 的功能發(fā)揮齊全，應用水平較高，經(jīng)濟效益顯著，實現(xiàn)了生產(chǎn)安全，穩(wěn)定，長周期，滿負載，優(yōu)化的運行。b）發(fā)揮了 DCS 的功能，促進了工藝管理的改進，采用了先

24、進控制策略，經(jīng)濟效益良好，實現(xiàn)了生產(chǎn)安全，穩(wěn)定和長周期運行。c）發(fā)揮了 DCS 的基本功能，提高了控制品質(zhì)，應用深度有待進一步提高，基本滿足了生產(chǎn)安全，穩(wěn)定和長周期運行。d）DCS 基本功能沒有發(fā)揮，只起到集中顯示的作用，應用水平低。為了加速我國 DCS 的發(fā)展步伐，目前要做好以下幾方面的工作。1 ）充分發(fā)揮現(xiàn)有的DCS 資源的作用， 在改善常規(guī)的控制品質(zhì)， 使生產(chǎn)安全，穩(wěn)定，長周期運行的基礎上，深入進行先進控制，優(yōu)化軟件，專家系統(tǒng)的開發(fā)工作，不斷提高DCS的應用水平。2 ）采取有效的激勵機制，促使工藝，儀表，計算計人員的技術(shù)參透與協(xié)調(diào)配合，進行優(yōu)秀人才的培養(yǎng)，鍛煉與積聚，盡快形成一支高水平的

25、DCS 應用技術(shù)隊伍。3 ）切實加強對現(xiàn)場儀表的管理，提高基礎自動化水平，提高檢測計量儀表，質(zhì)量儀表以及執(zhí)行結(jié)構(gòu)的水平，為 DCS 應用提供準確齊全的實時信息與靈活可靠的執(zhí)行機構(gòu)。4）從管控一體化高度出發(fā)，搞好DCS 的應用，在選型配置上要留出管理計算機接口，以逐步向控制，管理，決策一體化過渡。6 浙大中控 DCS介紹中控集團始創(chuàng)于1993 年，是中國領先的自動化與信息化技術(shù)、產(chǎn)品與解決方案供應商，業(yè)務涉及流程工業(yè)綜合自動化、公用工程信息化、裝備工業(yè)自動化等領域。目前，中控集團設有9 家子公司、 1 家研究院、 17 家分公司、 3 家海外分支機構(gòu)SUPCON JX-300X DCS由工程師站

26、、操作站、控制站、過程控制網(wǎng)絡等組成。工程師站是為專業(yè)工程技術(shù)人員設計的，內(nèi)裝有相應的組態(tài)平臺和系統(tǒng)維護工具。通過系統(tǒng)組態(tài)平臺生成適合于生產(chǎn)工藝要求的應用系統(tǒng)，具體功能包括：系統(tǒng)生成、 數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義、 操作組態(tài)、 流程圖畫面組態(tài)、報表程序編制等。而使用系統(tǒng)的維護工具軟件實現(xiàn)過程控制網(wǎng)絡調(diào)試、故障診斷、信號調(diào)校等。操作站是由工業(yè) PC 機、 CRT、鍵盤、鼠標、打印機等組成的人機系統(tǒng)，是操作人員完成過程監(jiān)控管理任務的環(huán)境。高性能工控機、卓越的流程圖機能、多窗口畫面顯示功能可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的集中顯示、集中操作和集中管理?？刂普臼窍到y(tǒng)中直接與現(xiàn)場打交道的 IO 處理單元，完成整個工業(yè)過程

27、的實時監(jiān)控功能?？刂普究扇哂嗯渲?，靈活、合理。在同一系統(tǒng)中，任何信號均可按冗余或不冗余連接，詳見卡件描述。對于系統(tǒng)中重要的公用部件，建議采用 100%冗余，如主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和電源箱。過程控制網(wǎng)絡實現(xiàn)工程師站、操作站、控制站的連接，完成信息、控制命令等傳輸，雙重化冗余設計，使得信息傳輸安全、高速?？刂普臼窍到y(tǒng)中直接與現(xiàn)場打交道的 IO 處理單元，完成整個工業(yè)過程的實時監(jiān)控功能。通過軟件設置和硬件的不同配置可構(gòu)成不同功能的控制結(jié)構(gòu)，如過程控制站、邏輯控制站、數(shù)據(jù)采集站?？刂普局饕蓹C柜、機籠、供電單元和各類卡件（包括主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和各種信號輸入輸出卡）組成，其核心是主控制卡。主控制卡通

28、常插在過程控制站最上部機籠內(nèi)，通過系統(tǒng)內(nèi)高速數(shù)據(jù)網(wǎng)絡 SBUS擴充各種功能，實現(xiàn)現(xiàn)場信號的輸入輸出，同時完成過程控制中的數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制、以及包括優(yōu)化控制等各種控制算法。JX-300X DCS 采用三層通信網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，最上層為信息管理網(wǎng)，采用符合 TCPIP 協(xié)議的以太網(wǎng)，連接了各個控制裝置的網(wǎng)橋以及企業(yè)內(nèi)各類管理計算機，用于工廠級的信息傳送和管理， 是實現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道。中間層為過程控制網(wǎng)（名稱為 SCnet ），采用了雙高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)SCnet 作為其過程控制網(wǎng)絡，連接操作站、工程師站與控制站等，傳輸各種實時信息。底層網(wǎng)絡為控制站內(nèi)部網(wǎng)絡（名稱為 SBUS），采用主控

29、制卡指揮式令牌網(wǎng)，存儲轉(zhuǎn)發(fā)通信協(xié)議，是控制站各卡件之間進行信息交換的通道。控制站所有的卡件，都按智能化要求設計，系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn)了全數(shù)字化的數(shù)據(jù)傳輸和信息處理，即均采用專用的工業(yè)級、低功耗、低噪聲微控制器，負責該卡件的控制、檢測、運算、處理、傳輸以及故障診斷等工作。同時，其中 IO 卡件采用了智能調(diào)理和先進信號前端處理技術(shù)，降低了信號調(diào)理的復雜性，減輕了主控制卡 CPU的負荷，加快系統(tǒng)的信號處理速度，增強了每塊卡件在系統(tǒng)中的自洽性，提高了整個系統(tǒng)的可靠性。智能化卡件設計也實現(xiàn)了 AD、 DA 信號的自動調(diào)校和故障自診斷， 使卡件調(diào)試簡單化， 所有卡件都采用了統(tǒng)一的外型尺寸，都具有 LED 的卡件的

30、狀態(tài)指示和故障指示功能，如電源指示、工作備用指示、運行指示、故障指示、通訊指示燈。JX-300X DCS 是浙大中控自動化有限公司在JX-100，JX-200 基礎上，經(jīng)過不斷完善，提高而全新設計的新一代全新數(shù)字化DCS，精良設計的JX-300X 是當今國際同類產(chǎn)品的佼佼者。7 卡件選型控制站卡件位于控制站卡件機籠內(nèi)，主要由主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和IO卡（即信號輸入輸出卡）組成?？幕竟δ芫褪茿D轉(zhuǎn)換和信號處理，其選型原則需要對信號類型、程序控制冗余都有要求，并且要隔離相互有干擾的 IO 點。主控制卡必須插在機籠最左端的兩個槽位。主控制卡是控制站的核心，可以余配置，保證實時過程控制的完整性。

31、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡槽位可配置互為冗余的兩塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡。主控制卡可以冗余配置，也可以非冗余配置，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡可以冗余配置，也可以非冗余配置在水解工段中溫度控制信號有9 路，溫度控制卡件選用卡件SP316（熱電阻信號輸入卡），卡件 SP316是兩路溫度信號輸入，所以需要5 個卡件SP316，另外還需要 5 片作為冗余備用，所以共需選用10 片卡件。在水解工段中輸入電流信號有22 路，控制電流的卡件選用SP313（電流輸入卡），卡件 SP313是四路電流信號輸入，所以需要6 片卡件，另外需要 6 片作為冗余備用，所以共需選用12 片卡件。輸出電流信號有6 路，選用卡件 SP322(模擬信號輸出卡件 ) ，每片

32、 4 路輸出信號，所以需要4 片卡件，其中 2 片作為冗余備用。 輸出電壓信號有 3 路，每片 4 路輸出信號，所以需要 2 片卡件，其中 1 片作為冗余備用。在水解工段中共有9 個控制回路，其中有四個是溫度控制回路和五個壓力控制回路。溫度控制需選用4 片卡件 SP316，兩片用于 4 路電流輸入兩片用于冗余備用。壓力控制需選用4 片卡件 SP314，2 片用于 4 路電壓輸入， 2 片用于冗余備用。選用的主控卡是SP243X。選用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡件是SP233。綜上所述，共選用了卡件SP316十四片，選用了卡件SP314四片，選用了卡件 SP313十二片，選用卡件SP322六片，選用主控卡SP2

33、43X兩片，還需兩片與其相互冗余，所以共需四片。要選用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡SP244兩片，其中一片作為冗余。表 7部分卡件介紹型號卡件名稱性能及輸入輸出點數(shù)SP243X主控制卡負責采集、控制和通信等SP313電流信號輸入卡4 路輸入，可配電，分組隔離，可冗余SP322模擬信號輸出卡4 路輸出，點點隔離，可冗余SP244數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡SBUS總線標準，用于擴展 IO 單元SP314電壓信號輸入卡4 路輸入，分組隔離，可冗余SP316熱電阻信號輸入卡2 路輸入，點點隔離，可冗余結(jié)論完成了鈦白粉水解工段PLC 控制系統(tǒng)設計論文。在研究水解過程中，經(jīng)過查閱很多資料讓我了解了鈦白粉生產(chǎn)對于民生的重要性。我國的鈦白粉生

34、產(chǎn)水平與國外還有很大差距，設備有待提高。在寫太白粉水解的論文過程中遇到的困難有儀表的選型，卡件的選型，和自己設計的控制系統(tǒng)。儀表選型是通過老師指導和自己反復看圖紙基本得以解決，卡件選型是根據(jù)自控調(diào)節(jié)表完成選型的。 不足之處是覺得設計系統(tǒng)方面還需提高和改進。致謝讀書生活即將在這個夏季劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，將面對又一次征程的開始。在此論文撰寫過程中， 要特別感謝我的導師吳鵬松教授的指導與督促，同時感謝她的諒解。沒有吳老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。求學歷程是艱苦的，但又是快樂的。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。在論文即將完成之際，我的心情很平靜，能從開始進入課題到論文的順利完成，多虧同學和老師的幫助，在這里請接受我誠摯謝意！同時也感謝學院為我提供良好的做畢業(yè)設計的環(huán)境。最后再一次感謝所有在畢業(yè)設計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學，以及在設計中被我引用或參考的論著的作者。參考文獻1 龔家竹 . 鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)進展 . 無機鹽工業(yè) , 2003, 35( 6)33392 呂彥杰，董濤 . 鈦白粉發(fā)展前景看好 . 中國化工， 1996（8）50513 陳朝華