DCS在生產(chǎn)中的應(yīng)用—18萬噸合成30萬噸尿素裝置開題報告

1、 畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 所在學(xué)院： 專 業(yè)： 設(shè)計(論文)題目： DCS在生產(chǎn)中的應(yīng)用18萬噸合成氨 30萬噸尿素裝置 指導(dǎo)教師： 2011年 3 月 14 日開題報告填寫要求1開題報告（含“文獻綜述”）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見及所在專業(yè)審查后生效；2開題報告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計的電子文檔標(biāo)準格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時交給指導(dǎo)教師簽署意見；3“文獻綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接

2、書寫（或打?。┰诒鹃_題報告第一欄目內(nèi)，學(xué)生寫文獻綜述的參考文獻應(yīng)不少于15篇（不包括辭典、手冊）；4有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)GB/T 740894數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時間表示法規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述DCS簡介一、 前言集散控制系統(tǒng)又名分布式計算機控制系統(tǒng)，國外最早稱為分散控制系統(tǒng)，即DCS(Distributed Control System)。后來叫集中(總體)

3、分散控制系統(tǒng)(Total Distributed Control System)，我國習(xí)慣上稱之為集散控制系統(tǒng)或DCS。它是以微機處理器為基礎(chǔ)，繼承單元組合儀表及計算機系統(tǒng)的優(yōu)點，充分利用控制技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、圖像顯示技術(shù)(即4C技術(shù))的應(yīng)用成果，集中了連續(xù)控制、批量控制、順序邏輯控制和數(shù)據(jù)采集功能的計算機綜合控制系統(tǒng)。其主要特征是：集中管理，分散控制。自1975年第1套集散控制系統(tǒng)TDC2000誕生以來的20多年中，各類集散控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、煉油、紡織、制藥等各行業(yè)，均取得了很好的效果。需要論文的全文的Q他或者看用戶名+扣扣：149-9088-324 （去掉中間的橫

4、線）二、 DCS技術(shù)的發(fā)展史1、DCS的系統(tǒng)構(gòu)成 DCS系統(tǒng)的基本組成：（1） 控制站（過程控制單元）它是由一個微處理器、存儲器、I/O輸入輸出板、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、內(nèi)總線、電源和通信接口等組成，它可以控制多個回路，具有較強的運算能力和各種控制算法功能，可自主地完成回路控制任務(wù)，并將過程信息經(jīng)過程控制網(wǎng)絡(luò)送到上層計算機，實現(xiàn)了分散控制。（2）工程師站它為專業(yè)工程技術(shù)人員設(shè)計，具有應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的功能，包括系統(tǒng)生成、結(jié)構(gòu)定義、操作組態(tài)、流程圖畫面組態(tài)、報表程序編制等，還具有系統(tǒng)維修機能諸如系統(tǒng)維護、保養(yǎng)、遠程維護保養(yǎng)、維護保養(yǎng)履歷管理。工程師站配有相應(yīng)的組態(tài)軟件和系統(tǒng)管理軟件。通過組態(tài)軟件生成

5、適合于生產(chǎn)工藝要求的應(yīng)用系統(tǒng)，通過系統(tǒng)管理軟件可以維護集散控制系統(tǒng)和生成日常的生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)。圖1-1 集散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（3）操作站它是由微處理器、CRT、鍵盤、打印機、鼠標(biāo)等組成的人機系統(tǒng)，實現(xiàn)集中顯示、集中操作和集中管理。對全系統(tǒng)信息進行信息管理，與現(xiàn)場控制相分離。其中操作站的監(jiān)控軟件是操作人員操作、信息顯示、數(shù)據(jù)管理的環(huán)境，是高性能人機接口，具有卓越的流程圖機能，多窗口等畫面顯示功能。（4）過程控制網(wǎng)絡(luò)它是實現(xiàn)分散控制和集中管理的關(guān)鍵，它是操作站、現(xiàn)場控制站、工程師站和管理計算機的聯(lián)系紐帶。它由通信電纜和通信軟件所組成。（5）管理計算機它是集散控制系統(tǒng)的主計算機，一般采用小型計算機，具

6、有大規(guī)模的復(fù)雜的運算能力和多輸入多輸出控制功能。它綜合監(jiān)視全系統(tǒng)的各個工作站，管理全系統(tǒng)的所有信息，可以建立復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，可以高速進行模型預(yù)測，為實現(xiàn)復(fù)雜的控制策略提供了基礎(chǔ)。此外還可以實現(xiàn)全系統(tǒng)的最優(yōu)控制和全工廠的優(yōu)化管理。2、集散控制系統(tǒng)的發(fā)展過程1) 集散控制系統(tǒng)產(chǎn)生的背景最初的工業(yè)過程控制是通過單元組合儀表采用原始分散控制，各控制回路相互獨立，其優(yōu)點是某一控制回路出現(xiàn)故障時，不影響其它回路的正常工作，缺點是硬件過多，自動化程度不高難以實現(xiàn)整個系統(tǒng)的最優(yōu)控制。隨后出現(xiàn)集中控制，它是通過計算機將控制回路的運算、控制及顯示等功能集于一身，其優(yōu)點是硬件成本較低，便于信息的采集和分析，易實現(xiàn)系

7、統(tǒng)的最優(yōu)控制，缺點是危險集中，局部出現(xiàn)故障會影響整體。鑒于以上原因，人們開始研究集中分散控制，隨著控制技術(shù)、計算機伎術(shù)、通信技術(shù)、圖像顯示技術(shù)的發(fā)展,70年代中期吸收原始分散控制和集中控制兩者優(yōu)點，克服其缺點的集中分散控制系統(tǒng)誕生了。2) 集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生集散控制系統(tǒng)的產(chǎn)生大致可以分為三個階段：第一階段：由常規(guī)的模擬式調(diào)節(jié)儀表構(gòu)成的過程控制系統(tǒng)，成本低、可靠性高，容易維護和操作。但是隨著生產(chǎn)的發(fā)展，摸擬式儀表的局限性越來越明顯，如棋擬儀表難于實現(xiàn)多變且解耦控制以及其它復(fù)雜的控制規(guī)律；控制精度不高；生產(chǎn)規(guī)模的擴大和工藝的日益復(fù)雜，儀表控制系統(tǒng)越來越多，控制室的儀表屏越來越大，難于實現(xiàn)集中的操作

8、和顯示；各個系統(tǒng)之間難于實現(xiàn)通信聯(lián)系；當(dāng)生產(chǎn)工藝要求變更時，往往需要變更調(diào)節(jié)儀表。而計算機控制系統(tǒng)就可以克服摸擬調(diào)節(jié)儀表的上述缺陷。計算機控制系統(tǒng)可實現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律；各分系統(tǒng)之問可以實現(xiàn)通信，能集中操作和顯示。控制精度比較高。第二階段：在計算機集中控制中，一臺計算機控制幾十個乃至幾百個回路，一旦什算機發(fā)生故障，將會影響整個系統(tǒng)的工作，系統(tǒng)的可靠性比較低。當(dāng)然，為了提高系統(tǒng)的可靠性，可采用雙機運行方式，但是成本就會提高。20世紀70年代工業(yè)的發(fā)展使生產(chǎn)過程更加復(fù)雜，規(guī)模更加擴大。其中石油化學(xué)工業(yè)尤為突出。生產(chǎn)規(guī)模的擴大和復(fù)雜，追切要求高可靠性的計算機控制系統(tǒng)。第三階段：在總結(jié)模擬調(diào)節(jié)儀表和計算

9、機集中控制的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，發(fā)展、形成了集散控制系統(tǒng)。集散控制系統(tǒng)以多臺微機處理機分散在生產(chǎn)現(xiàn)場，進行過程的測量和控制，實現(xiàn)了功能和地理上的分散，避免了測量、控制高度集中帶來的危險性和常規(guī)儀表控制功能單一的局限性；數(shù)據(jù)通偏技術(shù)和CRT顯示技術(shù)以及其他外部設(shè)備的應(yīng)用，能夠方便的集中操作、顯示和報警，克服了常規(guī)儀表控制過于分散和人機聯(lián)系困難的特點。20世紀70年代微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的重大突破，為集散控制系統(tǒng)提供了體積小、功能強、可靠性高、價格低廉的微處理機和各類半導(dǎo)體芯片，為發(fā)展集散型控制系統(tǒng)奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。3) 集散控制系統(tǒng)的發(fā)展階段DCS的發(fā)展主要分為三個階段：第一階段：DCS主要依賴于“

10、4C”技術(shù)，解決“集中“與“分散”的問題；第二階段：DCS達到了所謂"4A"的目標(biāo)，即生產(chǎn)過程自動化PA (Production Automation)、辦公A動化OA (Office Au-tomation),實驗室自動化LA(Laboratory Automation)、工廠自動化FA（Factory Automation),考慮到互用性和開放性,DCS按系統(tǒng)構(gòu)成在垂直方向分解成過程控制級、控制管理級、生產(chǎn)管理級。1996年美國honywell公司提出了全廠一休化的概念，把過程控創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)、實時操作網(wǎng)絡(luò)和工廠信息網(wǎng)絡(luò)觸為一體，率先推出了TPS(Total Plant Sol

11、ution)全廠一體化控制系統(tǒng)。TPS是第一個采用微軟的Windows NT操作系統(tǒng)的DCS.利用微軟的OLE(對象鏈接和嵌人)技術(shù)，使用戶直接將過程控制畫面鏈接或插入至數(shù)據(jù)庫或其它與Windows NT相似的操作系統(tǒng)。例如，TDCS-3000系統(tǒng)，它把TDCS-2000作為與生產(chǎn)過程連接的部分承擔(dān)過程控制（由現(xiàn)場控制單元完成）和控制管理級（由操作站完成）的任務(wù)，而TDCS-3000則主要承擔(dān)生產(chǎn)管理以及經(jīng)營管理級的任務(wù)。第三階段：DCS引人了現(xiàn)場總線，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場。現(xiàn)場總線使現(xiàn)場設(shè)備加人工廠信息網(wǎng)絡(luò)，成為企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，它是實現(xiàn)工廠底層信息集成的關(guān)鍵技術(shù)?，F(xiàn)場

12、總線融人DCS中，推動了DCS功能的進一步發(fā)展。由于系統(tǒng)原來的420mA模擬通信方式與現(xiàn)場總線方式混合存在，系統(tǒng)可以靈活地加以擴展，DCS功能與現(xiàn)場總線儀表的控制功能相融合，保持了產(chǎn)品的實時性與先進性，使原來的系統(tǒng)不致被淘汰，在DCS向Fcs過渡的初級階段，不失為一種較好的選擇。3、集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀DCS問世以來，經(jīng)歷了多次重大改進和發(fā)展。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本功能都已趨于穩(wěn)定，產(chǎn)品也達到了成熟實用前程度。針對不同的應(yīng)用領(lǐng)域，存在著不同的有針對迎的成熟的DCS產(chǎn)品。如電力、冶金、石化，和建材行業(yè)都有適合各自行業(yè)的、滿足不同生產(chǎn)工藝和設(shè)備控制要求的DCS產(chǎn)品。世界上主要DCS供應(yīng)商為：Honeyw

13、al!,Bailey ,WestingHouse,ABB,FOXboro,L&N,Si-emens,EURO,橫河、日本山武霍尼韋爾等。我國在20世紀80年代從國外引進了幾百套DCS來裝備石化、冶金、電力、化肥等企業(yè)，同時又從國外引進技術(shù)，與外資合作合資組裝生產(chǎn)并逐步實現(xiàn)國產(chǎn)化。如浙大中控 SuperconJX,重慶工業(yè)自動化儀發(fā)所和上海工業(yè)自動化儀表所開發(fā)的DJK -7500,航天的友力一2000、電子部六所的HS1000和HS2000,北京康拓公司的KT6000、天津中環(huán)DCS-2001、上海新華XDPS,杭州戚盛公司的FB-2000等分散控制系統(tǒng)每年生產(chǎn)上千臺，已其備很強的競爭能

14、力，在技術(shù)上形成了可初步與國外產(chǎn)品相抗衡的產(chǎn)業(yè)。國產(chǎn)DCS主要應(yīng)用于中小系統(tǒng)，可占市場的60%左右，“十一五”期間，大型DCS以國外產(chǎn)品為主的狀況近期不會有大的改變,PLC和基于IPC的國產(chǎn)DCS及工業(yè)控制裝置在中小工程中將占據(jù)主導(dǎo)地位。4、DCS的發(fā)展趨勢DCS的出現(xiàn)是工業(yè)控制技術(shù)的一次革命，它的出現(xiàn)使工業(yè)控制的可靠性和控制質(zhì)ME有了質(zhì)的飛躍，在應(yīng)用過程中，DCS也在不斷的發(fā)展，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：1）通用計算機的使用早期的DCS中的控制站和操作站都是使用各個廠家自己的專用計算機，不同廠家的計算機在軟、硬件方面都不通用，制約了DCS的應(yīng)用和發(fā)展。隨著PC(個人計算機)機性價比的不斷提高，

15、PC機在DCS中的得到了廣泛應(yīng)用，目前操作員站和工程師站采用通用PC機已成為發(fā)展趨勢.尤其是PC機擁有豐富的軟件資源、網(wǎng)絡(luò)支持和圖形處理能力，能夠大大的提高DCS的性能。2）網(wǎng)絡(luò)的開放和標(biāo)準化無論是廠家還是用戶都希望DCS是一個開放的系統(tǒng)，以提高DCS的適用性，而DCS初期產(chǎn)品中的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)都是各個廠家開發(fā)的專用產(chǎn)品，難于同其它同類設(shè)備溝通，形成了封閉的系統(tǒng)。因此網(wǎng)絡(luò)的開放和標(biāo)準化就成為DCS開放性的核心問題。日前DCS已廢棄了原有的專用網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)而采用符合諸如MAP協(xié)議的高速工業(yè)以太網(wǎng)。3）軟件的開放在DCS中常規(guī)控制儀表的功能是靠軟件來實現(xiàn)的，所以除了高性能的硬件外，DCS還需要與這些硬件相

16、匹配的各種軟件，軟件的功能直接關(guān)系到DCS的質(zhì)量，而軟件的通用性也是DCS系統(tǒng)開放性的另一個重要的方面。日前專業(yè)軟件廠商開發(fā)了基于DCS的控制模塊的各種通用軟件包，以提高DCS的控制功能。DCS的操作平臺也越來越多的采用UNIX和WINDOWS操作系統(tǒng)以便于互操作和互通信息，這些都加速了DCS的開放性。4）功能更強大的控制算法DCS系統(tǒng)將更多的標(biāo)準化控制策略和先進控制方法以軟件形式融合進來，增強了系統(tǒng)的控制功能，如多變甩預(yù)估控制、統(tǒng)計過程控制、自適應(yīng)控制、推斷控制、模糊控制和神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等控制策略，都能以軟件方式融于DCS中，從而擴大了DCS的應(yīng)用領(lǐng)域，解決了現(xiàn)代工業(yè)過程的復(fù)雜性(系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)

17、具有高維性、時變性、模糊性和非線性)、不確定性(系統(tǒng)及其外部環(huán)境只有許多未知和不確定因素，且這些因素隨著時間或空間的變化發(fā)生難以預(yù)料的變化)、高標(biāo)準的性能要求(系統(tǒng)復(fù)雜，導(dǎo)致控制目標(biāo)多樣性和各種目標(biāo)間的矛盾性)等 5）管理控制一體化趨勢市場決定著企業(yè)裝置的生產(chǎn)負荷和產(chǎn)品種類，這就要求自動化系統(tǒng)提供更多的生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)和市場交易信息，乃至提供最佳生產(chǎn)策略。因此，把生產(chǎn)控制和企業(yè)生產(chǎn)管理、經(jīng)營決策結(jié)合起來，向綜合信息管理自動化系統(tǒng)發(fā)展，是當(dāng)前工業(yè)自動化發(fā)展的必然趨勢。目前,DCS控制網(wǎng)絡(luò)和企業(yè)生產(chǎn)管理與調(diào)度管理信息系統(tǒng)（MIS）聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成DCS與MIS集成的。CIMS(計算機集成制造系統(tǒng))和CIPS

18、(計算機集成過程系統(tǒng))成為工業(yè)自動化發(fā)展的一種趨勢。本課題來源于浙大中控的河南心連心18萬噸合成氨30萬噸尿素工程項目，并選擇其中尿素合成工段的DCS控制作為本課題的主要研究對象，根據(jù)當(dāng)前最常用的的集散控制系統(tǒng)的控制和工程實施方式，設(shè)計相應(yīng)的可行的方案，包括控制方案的設(shè)計，系統(tǒng)的組態(tài)，系統(tǒng)硬件設(shè)計直至最后的工程實施等等。參考文獻1褚健，榮岡 .流程工業(yè)綜合自動化技術(shù).機械工業(yè)出版社.2004年7月版2王師祥，楊保和.小型合成氨廠生產(chǎn)工藝與操作. 化學(xué)工業(yè)出版社.1996年版3周慶海、翁維勤.過程控制系統(tǒng)工程設(shè)計M.化學(xué)工業(yè)出版社.1992年版4張雪申.分散型綜合控制系統(tǒng)M. 華東化工學(xué)院出版社

19、.1993年版5王樹青.先進控制系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用M. 化學(xué)工業(yè)出版社.2001年版6楊春升.小型尿素裝置生產(chǎn)工藝與操作.化學(xué)工業(yè)出版社.1998年版7王志魁.化工原理.化學(xué)工業(yè)出版社.第二版8WebField ECS-100集散控制系統(tǒng)使用手冊 浙江中控技術(shù)有限公司9AdvanTrol-Pro 2.50 浙江中控技術(shù)有限公司10沈俊合成氨工學(xué)化學(xué)工業(yè)出版社.2001年1月 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：1.基本內(nèi)容：解決18萬噸合成氨30萬噸尿素項目的自動化控制系統(tǒng)設(shè)計方案，使其實現(xiàn)生產(chǎn)的自動化。需要論文的全文的Q他或者看用戶名+扣扣：149-9088-324 （去掉中間的橫線）2.解決的主要問題：1、了解18萬噸合成氨30萬噸尿素項目（簡稱1830工程）的工藝過程，并著重分析其中尿素合成工段的控制要求，設(shè)計出合理的DCS系統(tǒng)控制方案。2、學(xué)習(xí)中控WebField ECS-100控制系統(tǒng)原理、系統(tǒng)構(gòu)架，并熟練掌握組態(tài)軟件、實時監(jiān)控軟件。3、確定系統(tǒng)控制方案，收集資料，并進行DCS系統(tǒng)的組態(tài)，包括I/O信號采集點的設(shè)置，圖形化編程，流程圖等的制作。4、進行現(xiàn)場DCS系統(tǒng)的軟硬件安裝和靜態(tài)聯(lián)調(diào)。5、使裝置在尿素合成工段的工藝及控制過程正常運行。3、研究步驟、方法及措施：1.生產(chǎn)工藝流程： 1830工