連續過程控制系統的設計與仿真

廖育梅

摘要：本文針對連續過程控制系統的控制要求，利用西門子PCS7軟件進行系統組態和程序設計，并在西門子過程控制仿真平臺SMPT-1000上進行過程控制系統的仿真。

前言

大多數的過程控制系統的結構會很復雜，要求的被控變量多，影響因素多。其運行狀態多變，難以控制，不僅影響生產效率和產品質量，而且決定了生產的安全性和穩定性，對連續過程控制的控制策略進行設計，提高資源利用率，是工業控制領域的一個重大問題。本文通過對控制系統的控制要求進行分析，利用西門子PCS7進行系統組態和程序設計，并在西門子過程控制仿真平臺SMPT-1000上進行過程控制系統的仿真，能得到較好地控制效果。

1工藝分析

由圖1-1可知，此生產工藝需設計一個穩定的控制系統，物料AB混合后，在催化劑的作用下進行化學反應，從而生成我們需要的產品 D，雜質物料由副產物 E及沒有反應的反應原料A、B、催化劑C 組成。

控制工藝要求如下：

（1）反應物料A、反應物料B、催化劑C 比值為：9：3：1;

（2）反應罐溫度范圍：20-125℃;

（3）反應罐液位范圍：0%-100%;

（4）反應罐壓強范圍：101–135KPa;

（5）閃蒸罐壓強范圍：30–70KPa;

（6）產品D的輸出濃度達 80%及以上。

2控制設計

針對工藝要求，設計了混合罐液位單閉環控制CFC組態、反應罐液位單閉環控制CFC組態、閃蒸罐液位LI1201單閉環控制CFC組態、冷凝罐液位單閉環控制CFC組態、混合罐出口流量單閉環控制CFC組態、加熱蒸汽流量單閉環控制CFC組態等幾種CFC組態，以其中的兩種為了講解。

1）混合罐液位單閉環控制CFC組態

混合罐液位主要受物料AB流量及出口流量FI1103的影響，考慮到A，B之間進行比值控制，則只需控制一路進料流量即可，進而很好的控制混合罐液位。由第二章判斷控制器正反作用的方法可知此控制器為正，設定值為45，控制器投手動。

2）反應罐液位LI1102單閉環控制CFC組態

反應罐液位對于罐體溫度和壓強有直接影響，反應罐堆積的液位越高，與冷卻水接觸的表面積越大，冷卻效果越好。反應罐液位主要受混合物料出口流量FI1103及反應罐出口流量FI1105的影響，由于FV1103用作系統增大負荷的操作閥，所以利用反應罐出口閥FV1105作為此回路的操作閥。

3控制效果

在我們的上位機進行硬件組態之后，就需要與實驗仿真設備SMPT-1000進行通訊，我們通常使用MAC地址通訊，此時需要在組件視圖中的Option設置PG/PC接口，完成通訊后，就可將CFC，SFC程序下載到CPU中，在仿真設備SMPT-1000中的對應工程中進行程序仿真。實驗結束后，有下列各被控變量的曲線趨勢圖。

4結論

針對控制要求，基于PLC設計的連續過程控制系統在達到各項參數指標的要求下，做到又快又穩，而且實現原料A的平穩回收利用，系統的調節效率較高，產品積累量較大。

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