精馏塔塔顶组分质量控制系统设计课件.ppt

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1、精馏塔塔顶组分质量控制系统设计目录一、概述二、控制任务分析及方案确定三、仪表选型四、软件编程及控制系统投运本课题以一个简单二元精馏塔为被控对象，被控变量为塔顶组分含量，考虑到塔顶组分含量不易测得，所以采用间接指标控制的方式，且确定以灵敏塔板的温度为间接的被控变量。要求学生完成该精馏塔塔顶产品质量简单控制系统的设计，确定控制方案（包括被控变量、操纵变量、控制器控制规律的选择），选择合适的测量仪表，根据所确定的控制器控制规律编写相应的控制程序，并画出流程图。任务回顾一、概述根据欣斯基提出的精馏塔控制中变量配对的准则：当仅需要控制塔的一端产品时，

2、应选用物料平衡方式控制该端产品的质量。当为了生产塔顶合格产品，而没有侧线产品时，常用的控制方案是：利用回流量来控制顶部塔板的温度，改变通往再沸器加热蒸汽量来控制底部塔板的温度。精馏塔为了保证塔顶产品符合质量要求，要求精馏段温度恒定，控制精度较高。控制方案可选择：单回路控制,控制器选用PLC控制任务分析二、控制任务分析及方案确定2.1控制方案的选择以精馏段灵敏板温度温度T为被控变量，塔顶冷回流量R为操纵变量组成温度控制系统。由于回流变化后再影响馏出量，因此是间接物料平衡控制。主要扰动为进料量与泵出口压力二、控制任务分析及方案确定图2-1.精馏塔顶

3、温度控制流程图该控制方案的优点是控制作用及时，温度稍有变化就可通过回流量进行控制，动态响应快，对克服扰动影响有利。主要适用于回流比小于0.8及动态响应快速的精馏操作，是精馏塔常用的控制方案。本项目中，乙醇和水的分离要求不高，较易实现，回流量较小，故采用简单控制系统中的单回路控制系统较为适合。在塔顶温度控制系统中，灵敏塔板温度作为被控变量，选用回流量R为操纵变量。此外，需要控制回流量，以回流量为被控变量，回流罐液位为操纵变量构成单回路控制系统。二、控制任务分析及方案确定2.1控制方案的选择2.2.控制规律的选择二、控制任务分析及方案确定控制规律阶

4、跃作用下的响应（阶跃幅值为A）优缺点使用场合位式结构简单，价格便宜，控制质量不高，被控变量会振荡对象容量大，负荷变化小，控制质量要求不高，允许等幅振荡。比例（P）结构简单，控制及时，参数整定方便控制结果有余差对象容量小，负荷变化不大，纯滞后小，允许有余差存在，常用于塔釜液位，储罐液位，冷凝液位和次要的蒸汽压力等控制系统比例积分（PI）能消除余差，积分作用控制慢，会使系统稳定性变差对象滞后较大，负荷变化较大，但变化缓慢，要求控制结果无余差，广泛用于液位、压力、流量和那些没有大的时间滞后的具体对象。比例微分（PD）响应快，偏差小、能增加系统稳定性，

5、有超前控制作用，可以克服对象的惯性，但控制结果有余差。对象滞后小，负荷变化不大，被控变量变化不频繁，控制结果允许有余差存在。比例积分微分（PID）控制质量高，无余差，但参数整定较麻烦对象滞后性大，负荷变化较大，但是变化较不频繁，对控制质量要求较高，常用于精馏塔、反应器、加热炉等温度制系统的及某些成分控制系统综上所述，从控制规律优缺点和适用场合的方面来考虑，被控变量为塔顶组分含量，考虑到塔顶组分含量不易测得，采用间接指标控制的方式，且确定以灵敏塔板的温度为间接的被控变量。因此，选择PID控制规律来控制。二、控制任务分析及方案确定2.2.控制规律的

6、选择2.2.控制系统方框图二、控制任务分析及方案确定调节阀控制器回流罐流量变送器f控制变量sv图2-2.回流罐流量控制系统方框图调节阀采用气关阀“－”，已由设计要求中给定。被控对象符号为“－”。差压变送器符号为“+“液位调节器选择反作用，符号为“－”。为了形成一个负反馈，所以调节器选择反作用。2.2.控制系统方框图二、控制任务分析及方案确定调节阀PLC精馏塔温度变送器f控制变量sv图2-3.塔顶温度控制系统方框图调节阀采用气关阀“－”，已由设计要求中给定。被控对象符号为“－”。温度变送器符号为“+“PLC选择反作用，符号为“－”。为了形成一个负

7、反馈，所以调节器选择反作用。3.1.1控制器的选择三、仪表选型图3-1.三菱FX系列FX2N_48MRFXon-3A特殊功能模块有两个输入通道和一个输出通道。FXon-3A可以连接到FX2N系列的可编程控制器上。所以数据传输和参数设置都是通过应用到PLC中的TO/FROM指令，通过FXon-3A的软件控制调节的PLC和FXon-3A之间的通信由光点耦合器保护。FXon-3A在PLC扩展母线上占用8个I/O点。8个I/O点可以分配给输入和输出。温度系统增加FXon_3A功能模块。3.1.2.系统的安装与接线无远程功能的PLC用在单机或控制范围不大

8、的系统，有远程功能的PLC则用于大范围的控制系统。远程系统中，本地站一般设在集中控制室，远程站一般设在低压配电室或仪表室，这样可使PLC的外部接线最短