石油化工甲苯歧化实训装置S7300PLC上位控制系统设计

摘要 甲苯歧化工艺中的各项参数的控制是保证反应正常进行的重要条件。气化反应中的需要保证的参数主要由压力、流量和温度。本系统设计主要是完成对甲苯歧化反应中的参数的控制与反应过程的实时监控，对于反应中的各个环节的输出取样比较，防止因为温度或是催化剂的活性降低而影响产量。本次设计的上位机系统有利于设定现场的控制量，在对现场控制量的选取时，可以通过上位机来观测该控制量的效果。 本系统设计的控制系统采用的是西门子公司可编程控制器S7-300系列S7-315-2PN/DP CPU。该模块化微型PLC系统，满足中、小规模的性能要求；各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务；简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活；当控制任务增加时，可自由扩展；大量的集成功能使它功能非常强劲；用于恶劣环境条件下的PLC；扩展温度范围从-25℃到+70℃；适用于特殊的环境( 污染空气中使用)； S7-300采用经过认证的PLC技术；易于操作、编程、维护和服务；特别适用于汽车工业、环境技术、采矿、化工厂、生产技术以及食品加工等领域。考虑到本设计中的现场传感器比较多，还需要有传感器的远程控制，所以，控制器设备与现场设备的连接采用的是Profibus现场总线。本系统就是利用该总线协议进行控制站与上位机之间的通信和控制器对于输出设备的远程控制。 上位机的设计采用的组态为西门子公司的Wincc组态软件。在组态中设置好了系统中的需要检测的所有参数以及所有控制过程，使得现场的生产及状态的变化及故障都能进行实时的远程监控。 关键字? 上位机，甲苯歧化，PLC，Wincc 目录1.前言??? 22. 甲苯歧化装置实训装置的S7300PLC上位控制系统设计??? 32.1甲苯歧化系统分析??? 32.2甲苯歧化系统的控制系统设计??? 43控制系统的设计??? 53.1传感器设计??? 53.1.1温度传感器的设计??? 53.1.2流量计的设计??? 63.1.3压力传感器的设计??? 73.2检测信号处理??? 83.3控制方案设计??? 103.3.1 过程控制基本方案??? 103.3.2预热器和加热炉控制方案设计??? 113.3.3绝热式固定床控制方案设计??? 113.3.4精馏塔控制方案设计??? 124控制器设计??? 134.1控制器概述??? 134.2控制器的选型??? 144.3控制器的极点配置??? 154.4PLC的上位机系统设计??? 154.4.1PLC站点的建立??? 154.4.2PLC与上位机的连接??? 174.4.3程序设计??? 19第5章 系统调试??? 225.1 profibus-DP 系统的工作过程??? 225.2 通信协议分析??? 235.3上位机设计??? 246.结论??? 28致谢??? 29参考文献??? 30附录 上位机程序代码??? 31附录二 信号处理系统电路??? 34 随着计算机技术迅速发展，石油化工仪表自控系统也逐渐向数字化、网络化、模型化，智能化方向发展。石化企业在发展现有信息系统的基础上，不断深化企业综合自动化系统，加强安全控制系统的应用，提高 企业基础自动化和先进控制水平，以增强企业的市场竞争力。新型自动检测与分析仪的应用国内外仪表系统向数字化、智能化、网络化、微型化的发展，使石 化企业提高了自动检测仪表的应用水平。为适应现场总线控制系统要求， 现场总线型变送器获得了迅速发展。 此变送器是全数字式，结构简单，分辨力和稳定性都高于一般智能型变 送器。由于现场总线数字仪表产品日趋完善，并具有可靠性高、可互操 作性（即可将不同品牌产品集成组态）等特点，在石化过程控制领域将 会得到更多应用。 国内外商业贸易的发展，要求提高商品交割计量精确度，石化出厂计量应用的质量流量计精确度为±0.1%或更高。石化企业为加强产品质量管理，也促进了在线分析仪表的应用。它会直接影响到石化企业产品质量及先进控制应用的水平，因此得到了石化系统的积极推广，主要包括在线油品质量分析仪，在线气相或液相色 谱仪及其他物理特性分析仪等。 最新的在线多路近红外（NIR）光谱分析仪已应用于石化企业炼油 调合系统并取得较好效果。 新一代实验室低成本汽油质量指标快速测定 仪已成功应用于中石化杭州炼油厂等单位，受到了用户的好评。软测量 技术发展也很快，主要用于解决石化企业部分分析检测难题。 由于环境保护要求越来越高，环保仪表应用也增多，如在线烟气分析、综合水质分析仪、在线 COD分析仪、DO分析仪及PH分析仪等。目前，石化企业在线分析仪表的需求很大，国产在线分析仪表与国 外产品相比，存在一定差距。现在应用的大多数在线分析仪表是进口产 品。 石化对工厂维护工作越来越重视，特别是对预测维护保养问题更感兴趣。有些公司要求提供在线联机和实时传感系统，用于监控热交换器和加热炉的效率，振动和腐蚀及评估“健康“状况的指示器。