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摘 要

精馏是为了将沸点不同的、互溶的液体混合物分离开,并满足规定的纯度要求。精馏过程在化工、石油化工、炼油生产中应用特别广泛。本课题针对某化工厂苯基氯硅烷精细生产过程精馏工段设计了一套基于PCS7的精馏工段自动控制系统，最终获得产物苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷。

本文，首先详细的介绍了各段的工艺流程，尤其是针对精馏过程中关键的温度、压力、液位等参数做出描述以及总结出实现的方法，设计出Pamp;ID流程图，并根据工艺给出相关的设备、管线、控制点以及联锁回路等内容，并给出仪表索引表。然后进行控制系统的总体设计，包括介绍了系统的设计原则，重要过程的特点及其控制策略，接着根据对反应的具体流程分析从而对仪器仪表进行选型。结合仪表的重要工艺条件及参数建立仪表规格书。最后进行系统的软硬件设计，控制器选用西门子的S7-400，使用其编程语言对精馏过程的温度、压力和液位的控制程序进行编写。系统采用分层结构，S7-400采集现场的各种过程数据发送到上位机，并根据工艺流程设计WinCC监控画面。

此控制系统结合工艺流程实现了自动控制要求，可对现场设备运行状态实时远程监控和数据采集，对阀门PID参数、精馏塔等设备的参数可进行配置，操作简易，具有较高的安全生产可靠性和效率。

关键词：精馏；PCS7；过程控制；PID控制

A chemical plant with annual capacity of 10000 tons of phenyl chlorosilane distillation section automation system design

Abstract

The purpose of distillation is to separate liquid mixtures with different boiling points and to meet the required purity requirements. Distillation process is widely used in chemical, petrochemical, oil refining and other industries. This topic for a chemical plant phenyltrichlorosilane production process distillation section to design a set of rectifying section automatic control system based on PCS7, obtain product phenyltrichlorosilane and diphenyldichlorosilane.

This paper detailed introduces the technological process of paragraphs, especially for the key in the process of distillation of parameters such as temperature, pressure, liquid level to make descriptions, and sums up the implementation, the method of design the PIamp;D flow chart, and according to process the relevant equipment, pipeline, locus of control and interlock valve, etc, and instrument index table is given. Then the overall design of the control system, including the introduction of the system design principles, important process characteristics and control strategy, and then according to the reaction of the specific process analysis of the instrument selection. Set up instrument specification according to important process conditions and parameters of instrument. Finally, the hardware and software design of the system is carried out, the controller selects Siemens S7-400, and uses its programming language to write the control procedures of the temperature, pressure and level of the distillation process. The system adopts hierarchical structure. Various process parameters collected by the S7-400 controller are transmitted to the upper computer (operator station and engineer station) to, monitor the whole distillation process by the monitoring interface based on Win CC .

This control system combines the process flow to realize the automatic control requirements, real-time remote monitoring and data acquisition of field equipment operation status, valve PID parameters, distillation tower and other equipment parameters can be configured, easy to operate, with high safety and production reliability and efficiency.

Keywords:Distillation; PCS7;Win CC; PID control

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2分布式控制系统（DCS）概述 2

1.2.1 DCS及其发展历程 2

1.2.2第四代DCS及其优势 3

1.3精馏塔控制研究现状及发展 3

1.4本文主要安排 3

第二章 苯基氯硅烷精馏工段工艺 5

2.1苯基氯硅烷工艺说明 5

2.2苯基氯硅烷精馏工艺 5

2.2.1间歇精馏 5

2.2.2连续精馏 9

2.3小节 12

第三章 控制系统总体设计 13

3.1精馏塔控制的基本目标 13

3.2精馏塔控制系统设计的基本原则 13

3.3控制系统设计具体内容 14

3.3.1精馏过程的变量安全控制 14

3.3.2精馏过程的物料平衡控制 15

3.3.3 PID控制 15

3.4仪器仪表选型 18

3.4.1温度仪表 18

3.4.2 压力仪表 19

3.4.3流量仪表 21

3.4.5液位仪表 21

3.4.6调节阀选型 22

第四章DCS系统软硬件设计 23

4.1 DCS控制系统选型 23

4.2系统硬件设计组态 23

4.2.1 AS硬件组态 23

4.2.2 OS硬件组态 24

4.3系统I/O点分配 26

4.4逻辑程序的编写 26

4.4.1 CFC程序编写 26

4.4.2 SFC程序编写 29

4.5画面组态及监控 31

第五章 总结 32

参考文献 33

致谢 35

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

本课题以“某化工厂年产10000吨苯基氯硅烷”的项目为研究背景，主要研究生产项目的精馏、精制工段，在此次项目中需要搭建一个基于PCS7的精馏控制系统，在此背景下需对精馏精制工段的过程控制系统进行分析与研究^[1]。

如今，化工自动控制的先进性要求，过程控制工厂的生产设备和控制系统要能够充分体现当代的技术水平，这就对精馏过程控制系统提出了更加严格的要求，在这种情况下，作为典型代表的新一代过程控制系统SIMATIC PCS7应运而生^[2]。此项目以SIMATIC PCS7系统为核心对苯基氯硅烷精馏工艺阶段进行控制。

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