[发明专利]基于PCS7具有回收工艺的连续过程控制策略的设计及实现方法

说明书

本发明涉及过程控制技术领域，尤其为一种基于PSC7具有回收工艺的连续过程控制策略的设计及实现方法，针对传统的连续过程系统物料浪费、产量偏低的缺点，综合考虑安全、生产优化、节能等多角度，用SDG图分析系统特性，制定具有回收工艺的改进型串级‑比值控制策略，以及整个系统8个部分的控制思路，基于PCS7完整地设计硬件组态、CFC、并行SFC等全套控制方案。对所设计策略采用高级多功能过程控制实验装置SMPT‑1000进行仿真，运行结果表明，本发明能够全自动平稳运行，物料回收利用率和生成物产量显著提高，安全性、实用性和鲁棒性较好。基于WinCC设计的组态能实时监控系统的运行状态，浓度、最终产量、回收工艺流量等重要指标可直观显示。

技术领域

本发明涉及过程控制技术领域，具体是一种基于PCS7具有回收工艺的连续过程控制策略的设计及实现方法。

背景技术

连续过程控制是工业生产中的关键技术，多应用于化学品、燃料、聚合物等大规模生产上，结构复杂、调节参数和扰动因素过多，具有高温、高压、多输入、多输出、强耦合和强非线性等特性，运行状况多变难控，直接影响了生产和生活中的动力源，决定了工业生产的品质、种类和生产能力，积极推动着我国的工业发展，其反应过程同时消耗大量能源。当今社会，能源紧缺、环境污染严重，在资源和环境的双重约束下，节能降耗以及改善能源利用率、增加产量对提高经济效益具有重要意义，同时影响企业的生存状况。因此，在工艺要求允许、系统稳定的前提条件下，尽量减少能耗、提高能源利用率、增加产量，对连续过程控制系统进行回收工艺的研究，提高原料的利用率，不仅具有重大的现实意义，还具有极高的经济价值。

传统的连续过程策略中，原料A进入系统进行反应，其过量部分经闪蒸罐精馏排出，没有进行回收利用，造成物料浪费，能耗较大，系统产量偏低。SMPT-1000上位机软件SMPTLab监控环境的流程图窗口仅能显示实验中所涉及的工艺参数，回收工艺累积量无法显示，同时缺少参数预警、控制器监控、SFC监控等功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于PCS7具有回收工艺的连续过程控制策略的设计及实现方法，以解决上述背景技术中提出的问题。该方法采用改进的串级-比值控制策略实现物料的回收，且生成物产量显著提高，编程简单易实现，安全性、实用性和鲁棒性较好，基于WinCC设计的组态能实时监控系统的运行状态，浓度、最终产量、回收工艺流量等重要指标可直观显示。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于PCS7具有回收工艺的连续过程控制策略的设计及实现方法，以过程工业常见的连续过程反应系统为被控对象中，通过对物料A、B阀门流通能力的计算与实验得出，当A、B阀门开度为0.76335时，A、B进料的流量比值约为3：1；

在未进行物料A循环回收前，在SFC中分别将OP1的U管脚置为1.0、OP2的U管脚置为0.0、FIC1102设置为手动的同时MAN_OP管脚置为0.76335，进料阀FV1101、FV1102以0.76335的比值紧密关联；

从开始手动进料、液位波动到切换全自动运行都能严格保证进料比，冷凝罐液位到达设定值，物料A开始回收时，在SFC中分别将OP1的U管脚置为0.0、OP2的U管脚置为1.0、控制器FIC1102设置为自动同时SPEXTSEL_OP管脚置为外给定，断开了进料阀FV1101、FV1102之间的比值控制，无扰动切换为液位-流量的串级-比值控制串，以A料总流量的1/3为控制器FIC1102的设定值；

在串级-比值控制系统的作用下，混合罐液位经过微小波动后迅速稳定，同时物料A的总流量与原料B流量以3:1的比例全自动进料，同时物料A开始循环回收加入新一轮的反应，达到生产优化、节能的要求。

优选的，反应时开车分为小流量、中流量、大流量投放进料，通过转移条件的改变控制开车状态的进行，待反应器预热完成，各参数当前值接近设定值时，无扰切换成自动运行，在SFC中选择并行结构。