连续过程控制系统的设计与仿真

廖育梅

摘要：本文针对连续过程控制系统的控制要求，利用西门子PCS7软件进行系统组态和程序设计，并在西门子过程控制仿真平台SMPT-1000上进行过程控制系统的仿真。

前言

大多数的过程控制系统的结构会很复杂，要求的被控变量多，影响因素多。其运行状态多变，难以控制，不仅影响生产效率和产品质量，而且决定了生产的安全性和稳定性，对连续过程控制的控制策略进行设计，提高资源利用率，是工业控制领域的一个重大问题。本文通过对控制系统的控制要求进行分析，利用西门子PCS7进行系统组态和程序设计，并在西门子过程控制仿真平台SMPT-1000上进行过程控制系统的仿真，能得到较好地控制效果。

1工艺分析

由图1-1可知，此生产工艺需设计一个稳定的控制系统，物料AB混合后，在催化剂的作用下进行化学反应，从而生成我们需要的产品 D，杂质物料由副产物 E及没有反应的反应原料A、B、催化剂C 组成。

控制工艺要求如下：

（1）反应物料A、反应物料B、催化剂C 比值为：9：3：1;

（2）反应罐温度范围：20-125℃;

（3）反应罐液位范围：0%-100%;

（4）反应罐压强范围：101–135KPa;

（5）闪蒸罐压强范围：30–70KPa;

（6）产品D的输出浓度达 80%及以上。

2控制设计

针对工艺要求，设计了混合罐液位单闭环控制CFC组态、反应罐液位单闭环控制CFC组态、闪蒸罐液位LI1201单闭环控制CFC组态、冷凝罐液位单闭环控制CFC组态、混合罐出口流量单闭环控制CFC组态、加热蒸汽流量单闭环控制CFC组态等几种CFC组态，以其中的两种为了讲解。

1）混合罐液位单闭环控制CFC组态

混合罐液位主要受物料AB流量及出口流量FI1103的影响，考虑到A，B之间进行比值控制，则只需控制一路进料流量即可，进而很好的控制混合罐液位。由第二章判断控制器正反作用的方法可知此控制器为正，设定值为45，控制器投手动。

2）反应罐液位LI1102单闭环控制CFC组态

反应罐液位对于罐体温度和压强有直接影响，反应罐堆积的液位越高，与冷却水接触的表面积越大，冷却效果越好。反应罐液位主要受混合物料出口流量FI1103及反应罐出口流量FI1105的影响，由于FV1103用作系统增大负荷的操作阀，所以利用反应罐出口阀FV1105作为此回路的操作阀。

3控制效果

在我们的上位机进行硬件组态之后，就需要与实验仿真设备SMPT-1000进行通讯，我们通常使用MAC地址通讯，此时需要在组件视图中的Option设置PG/PC接口，完成通讯后，就可将CFC，SFC程序下载到CPU中，在仿真设备SMPT-1000中的對应工程中进行程序仿真。实验结束后，有下列各被控变量的曲线趋势图。

4结论

针对控制要求，基于PLC设计的连续过程控制系统在达到各项参数指标的要求下，做到又快又稳，而且实现原料A的平稳回收利用，系统的调节效率较高，产品积累量较大。

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