进料流量及比例控制,由于物料 B 的流量FI1203对反应压力调节起重要作用,因此以物料 B 的流量作为主动量,分别与物料 A、C 的进料流量FI1201和FI1104构成双闭环比值控制系统。物料 B 的扰动可通过自身闭环回路实现,而由于物料 B 波动而造成的影响,可通过比值函数环节 Kab,Kac 保证三种物料所需的比值关系。
反应器液位LI1201控制,当三个物料进料控制阀与出料控制阀均打开时,液位LI1201受四者的影响,在一定进料流量比例的前提下,由于反应过程的停留时间只与进料体积流量与反应器容积有关,因此可通过调节出料流量FI1202实现液位LI1201控制。此外,如果只有一个液位LI1201控制系统,当反应器内压力变化时,虽然阀门开度没有改变,但流量FI1202却会发生变化,这样会使反应器内液面发生较大的波动。因此在液位LI1201控制的基础上加上了一个流量FI1202控制。流量FI1202与液位LI1201构成串级控制系统。引入副环能够迅速有效地克服反应釜的压力等干扰量对流量FI1202的影响,即通过抑制副环流量FI1202的干扰来稳定主环变量液位,流量控制器的设定值由液位控制器的输出来决定,当液位LI1201不变而流量FI1202在压力的干扰作用下发生变化时,可以借助流量控制器的校正作用使流量FI1202稳定,较平稳实现液位LI1201控制。
反应温度TI1201及升温速率控制,由于温度TI1201持续升高而可能造成的积分饱和现象,因此采用积分外反馈方式防止积分饱和出现,在实际的程序设计中暂不加入抗积分饱和控制,若现场需要再增加此控制功能。反应器温度TI1201随着反应加快而逐渐升高,从而导致反应器内压力增加,压力主要由反应器内物料比例影响,因此在冷却水作为主要调节因素之外,可将进料流量作为反应温度TI1201的主要扰动因素,作为前馈信号进行补偿。
反应器压力PI1201安全控制,当压力PI1201达到报警值时,需要迅速采取措施,此时选用快开阀可以尽快冷却降压,若是压力在程序的设定范围内时,则压力安全PI1201控制程序不起作用。
反应器组份AI1201控制,通过比值控制之后,按照一定的流量比保证反应器内的组份浓度,在保持温度不变的情况下,通过对物料 B 的流量FI1203进行控制,改变物料 B 的流量FI1203,从而改变反应的转化率,实现浓度的控制,若要提高浓度AI1201,则减少物料B流量 FI1203的进料量,降低浓度AI1201则增大进料量。
2.2 CFC图简介
CFC(Continuous Function Chart)又被称为连续功能图编程,是西门子公司的一种图形化程序编辑器,它是西门子众多编程程序工具中的一种。它是一种高级编程语言,具有友好人机界面,编程者易于上手,可能通过拖拽鼠标等,不需要输入语句指令就能完成一些简单的编程工作。当了解各个块的功能和它们每个引脚信号代表的具体含义后,可直接通过引用标准库和特殊库中的功能块和连接它们之间的相互关联信号完成编程工作。它是不能直接被CPU识别和执行,必须先通过编译生成PLC可以执行的SCL机器代码。编译过程中可以将程序中一些语法错误检查出来,功能性错误是无法通过编译检查出来的只能人为分析检查。
CFC应用的场合:它主要用于一些混合运算和比较复杂运算,解决重大型功能场合功能需要的场合。 CFC直接用事先编好的BLOCK或者库中的BLOCK来完成整个项目的编程工作。
也就是说CFC将各个块之间相互联系和协调,也就是凭借块间那些连接线来完成,只要连接信号变量类型匹配就可以。
2.3 控制需求分析
2.3.1 进料流量及比例控制
反应器共有三股连续物料进量反应物A,进料量流量:FI1201,进料阀门:FV1201;反应物B,进料流量:FI1203,进料阀门:FV1203和催化物C,进料流量:FI1104,进料阀门:FV1104;要求在克服三股物料进料的流量波动外还要确保三股物料的进料流量以一定的比例进入化学反应器。