DCS在生产中的应用—18万吨合成30万吨尿素装置开题报告

1、 毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 学 号： 所在学院： 专 业： 设计(论文)题目： DCS在生产中的应用18万吨合成氨 30万吨尿素装置 指导教师： 2011年 3 月 14 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接

2、书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2004年4月26日”或“2004-04-26”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述DCS简介一、 前言集散控制系统又名分布式计算机控制系统，国外最早称为分散控制系统，即DCS(Distributed Control System)。后来叫集中(总体)

3、分散控制系统(Total Distributed Control System)，我国习惯上称之为集散控制系统或DCS。它是以微机处理器为基础，继承单元组合仪表及计算机系统的优点，充分利用控制技术、计算机技术、通信技术、图像显示技术(即4C技术)的应用成果，集中了连续控制、批量控制、顺序逻辑控制和数据采集功能的计算机综合控制系统。其主要特征是：集中管理，分散控制。自1975年第1套集散控制系统TDC2000诞生以来的20多年中，各类集散控制系统广泛应用于石油化工、冶金、炼油、纺织、制药等各行业，均取得了很好的效果。需要论文的全文的Q他或者看用户名+扣扣：149-9088-324 （去掉中间的横

4、线）二、 DCS技术的发展史1、DCS的系统构成 DCS系统的基本组成：（1） 控制站（过程控制单元）它是由一个微处理器、存储器、I/O输入输出板、A/D、D/A转换器、内总线、电源和通信接口等组成，它可以控制多个回路，具有较强的运算能力和各种控制算法功能，可自主地完成回路控制任务，并将过程信息经过程控制网络送到上层计算机，实现了分散控制。（2）工程师站它为专业工程技术人员设计，具有应用系统设计的功能，包括系统生成、结构定义、操作组态、流程图画面组态、报表程序编制等，还具有系统维修机能诸如系统维护、保养、远程维护保养、维护保养履历管理。工程师站配有相应的组态软件和系统管理软件。通过组态软件生成

5、适合于生产工艺要求的应用系统，通过系统管理软件可以维护集散控制系统和生成日常的生产管理数据。图1-1 集散控制系统网络结构（3）操作站它是由微处理器、CRT、键盘、打印机、鼠标等组成的人机系统，实现集中显示、集中操作和集中管理。对全系统信息进行信息管理，与现场控制相分离。其中操作站的监控软件是操作人员操作、信息显示、数据管理的环境，是高性能人机接口，具有卓越的流程图机能，多窗口等画面显示功能。（4）过程控制网络它是实现分散控制和集中管理的关键，它是操作站、现场控制站、工程师站和管理计算机的联系纽带。它由通信电缆和通信软件所组成。（5）管理计算机它是集散控制系统的主计算机，一般采用小型计算机，具

6、有大规模的复杂的运算能力和多输入多输出控制功能。它综合监视全系统的各个工作站，管理全系统的所有信息，可以建立复杂的数学模型，可以高速进行模型预测，为实现复杂的控制策略提供了基础。此外还可以实现全系统的最优控制和全工厂的优化管理。2、集散控制系统的发展过程1) 集散控制系统产生的背景最初的工业过程控制是通过单元组合仪表采用原始分散控制，各控制回路相互独立，其优点是某一控制回路出现故障时，不影响其它回路的正常工作，缺点是硬件过多，自动化程度不高难以实现整个系统的最优控制。随后出现集中控制，它是通过计算机将控制回路的运算、控制及显示等功能集于一身，其优点是硬件成本较低，便于信息的采集和分析，易实现系

7、统的最优控制，缺点是危险集中，局部出现故障会影响整体。鉴于以上原因，人们开始研究集中分散控制，随着控制技术、计算机伎术、通信技术、图像显示技术的发展,70年代中期吸收原始分散控制和集中控制两者优点，克服其缺点的集中分散控制系统诞生了。2) 集散控制系统的产生集散控制系统的产生大致可以分为三个阶段：第一阶段：由常规的模拟式调节仪表构成的过程控制系统，成本低、可靠性高，容易维护和操作。但是随着生产的发展，摸拟式仪表的局限性越来越明显，如棋拟仪表难于实现多变且解耦控制以及其它复杂的控制规律；控制精度不高；生产规模的扩大和工艺的日益复杂，仪表控制系统越来越多，控制室的仪表屏越来越大，难于实现集中的操作

8、和显示；各个系统之间难于实现通信联系；当生产工艺要求变更时，往往需要变更调节仪表。而计算机控制系统就可以克服摸拟调节仪表的上述缺陷。计算机控制系统可实现复杂的控制规律；各分系统之问可以实现通信，能集中操作和显示。控制精度比较高。第二阶段：在计算机集中控制中，一台计算机控制几十个乃至几百个回路，一旦什算机发生故障，将会影响整个系统的工作，系统的可靠性比较低。当然，为了提高系统的可靠性，可采用双机运行方式，但是成本就会提高。20世纪70年代工业的发展使生产过程更加复杂，规模更加扩大。其中石油化学工业尤为突出。生产规模的扩大和复杂，追切要求高可靠性的计算机控制系统。第三阶段：在总结模拟调节仪表和计算

9、机集中控制的优缺点的基础上，发展、形成了集散控制系统。集散控制系统以多台微机处理机分散在生产现场，进行过程的测量和控制，实现了功能和地理上的分散，避免了测量、控制高度集中带来的危险性和常规仪表控制功能单一的局限性；数据通偏技术和CRT显示技术以及其他外部设备的应用，能够方便的集中操作、显示和报警，克服了常规仪表控制过于分散和人机联系困难的特点。20世纪70年代微电子技术和计算机技术的重大突破，为集散控制系统提供了体积小、功能强、可靠性高、价格低廉的微处理机和各类半导体芯片，为发展集散型控制系统奠定了物质基础。3) 集散控制系统的发展阶段DCS的发展主要分为三个阶段：第一阶段：DCS主要依赖于“

10、4C”技术，解决“集中“与“分散”的问题；第二阶段：DCS达到了所谓4A的目标，即生产过程自动化PA (Production Automation)、办公A动化OA (Office Au-tomation),实验室自动化LA(Laboratory Automation)、工厂自动化FA（Factory Automation),考虑到互用性和开放性,DCS按系统构成在垂直方向分解成过程控制级、控制管理级、生产管理级。1996年美国honywell公司提出了全厂一休化的概念，把过程控创网络、实时操作网络和工厂信息网络触为一体，率先推出了TPS(Total Plant Solution)全厂一体化控

11、制系统。TPS是第一个采用微软的Windows NT操作系统的DCS.利用微软的OLE(对象链接和嵌人)技术，使用户直接将过程控制画面链接或插入至数据库或其它与Windows NT相似的操作系统。例如，TDCS-3000系统，它把TDCS-2000作为与生产过程连接的部分承担过程控制（由现场控制单元完成）和控制管理级（由操作站完成）的任务，而TDCS-3000则主要承担生产管理以及经营管理级的任务。第三阶段：DCS引人了现场总线，使企业信息沟通的覆盖范围一直延伸到生产现场。现场总线使现场设备加人工厂信息网络，成为企业信息网络底层，它是实现工厂底层信息集成的关键技术。现场总线融人DCS中，推动了

12、DCS功能的进一步发展。由于系统原来的420mA模拟通信方式与现场总线方式混合存在，系统可以灵活地加以扩展，DCS功能与现场总线仪表的控制功能相融合，保持了产品的实时性与先进性，使原来的系统不致被淘汰，在DCS向Fcs过渡的初级阶段，不失为一种较好的选择。3、集散控制系统的应用现状DCS问世以来，经历了多次重大改进和发展。系统结构和基本功能都已趋于稳定，产品也达到了成熟实用前程度。针对不同的应用领域，存在着不同的有针对迎的成熟的DCS产品。如电力、冶金、石化，和建材行业都有适合各自行业的、满足不同生产工艺和设备控制要求的DCS产品。世界上主要DCS供应商为：Honeywal!,Bailey ,

13、WestingHouse,ABB,FOXboro,L&N,Si-emens,EURO,横河、日本山武霍尼韦尔等。我国在20世纪80年代从国外引进了几百套DCS来装备石化、冶金、电力、化肥等企业，同时又从国外引进技术，与外资合作合资组装生产并逐步实现国产化。如浙大中控 SuperconJX,重庆工业自动化仪发所和上海工业自动化仪表所开发的DJK -7500,航天的友力一2000、电子部六所的HS1000和HS2000,北京康拓公司的KT6000、天津中环DCS-2001、上海新华XDPS,杭州戚盛公司的FB-2000等分散控制系统每年生产上千台，已其备很强的竞争能力，在技术上形成了可初步与国外产

14、品相抗衡的产业。国产DCS主要应用于中小系统，可占市场的60%左右，“十一五”期间，大型DCS以国外产品为主的状况近期不会有大的改变,PLC和基于IPC的国产DCS及工业控制装置在中小工程中将占据主导地位。4、DCS的发展趋势DCS的出现是工业控制技术的一次革命，它的出现使工业控制的可靠性和控制质ME有了质的飞跃，在应用过程中，DCS也在不断的发展，主要表现为以下几个方面：1）通用计算机的使用早期的DCS中的控制站和操作站都是使用各个厂家自己的专用计算机，不同厂家的计算机在软、硬件方面都不通用，制约了DCS的应用和发展。随着PC(个人计算机)机性价比的不断提高，PC机在DCS中的得到了广泛应用

15、，目前操作员站和工程师站采用通用PC机已成为发展趋势.尤其是PC机拥有丰富的软件资源、网络支持和图形处理能力，能够大大的提高DCS的性能。2）网络的开放和标准化无论是厂家还是用户都希望DCS是一个开放的系统，以提高DCS的适用性，而DCS初期产品中的数据传输网都是各个厂家开发的专用产品，难于同其它同类设备沟通，形成了封闭的系统。因此网络的开放和标准化就成为DCS开放性的核心问题。日前DCS已废弃了原有的专用网络，转而采用符合诸如MAP协议的高速工业以太网。3）软件的开放在DCS中常规控制仪表的功能是靠软件来实现的，所以除了高性能的硬件外，DCS还需要与这些硬件相匹配的各种软件，软件的功能直接关

16、系到DCS的质量，而软件的通用性也是DCS系统开放性的另一个重要的方面。日前专业软件厂商开发了基于DCS的控制模块的各种通用软件包，以提高DCS的控制功能。DCS的操作平台也越来越多的采用UNIX和WINDOWS操作系统以便于互操作和互通信息，这些都加速了DCS的开放性。4）功能更强大的控制算法DCS系统将更多的标准化控制策略和先进控制方法以软件形式融合进来，增强了系统的控制功能，如多变甩预估控制、统计过程控制、自适应控制、推断控制、模糊控制和神经元网络等控制策略，都能以软件方式融于DCS中，从而扩大了DCS的应用领域，解决了现代工业过程的复杂性(系统结构和参数具有高维性、时变性、模糊性和非线

17、性)、不确定性(系统及其外部环境只有许多未知和不确定因素，且这些因素随着时间或空间的变化发生难以预料的变化)、高标准的性能要求(系统复杂，导致控制目标多样性和各种目标间的矛盾性)等 5）管理控制一体化趋势市场决定着企业装置的生产负荷和产品种类，这就要求自动化系统提供更多的生产管理数据和市场交易信息，乃至提供最佳生产策略。因此，把生产控制和企业生产管理、经营决策结合起来，向综合信息管理自动化系统发展，是当前工业自动化发展的必然趋势。目前,DCS控制网络和企业生产管理与调度管理信息系统（MIS）联网，构成DCS与MIS集成的。CIMS(计算机集成制造系统)和CIPS(计算机集成过程系统)成为工业自

18、动化发展的一种趋势。本课题来源于浙大中控的河南心连心18万吨合成氨30万吨尿素工程项目，并选择其中尿素合成工段的DCS控制作为本课题的主要研究对象，根据当前最常用的的集散控制系统的控制和工程实施方式，设计相应的可行的方案，包括控制方案的设计，系统的组态，系统硬件设计直至最后的工程实施等等。参考文献1褚健，荣冈 .流程工业综合自动化技术.机械工业出版社.2004年7月版2王师祥，杨保和.小型合成氨厂生产工艺与操作. 化学工业出版社.1996年版3周庆海、翁维勤.过程控制系统工程设计M.化学工业出版社.1992年版4张雪申.分散型综合控制系统M. 华东化工学院出版社.1993年版5王树青.先进控制

19、系统技术及应用M. 化学工业出版社.2001年版6杨春升.小型尿素装置生产工艺与操作.化学工业出版社.1998年版7王志魁.化工原理.化学工业出版社.第二版8WebField ECS-100集散控制系统使用手册 浙江中控技术有限公司9AdvanTrol-Pro 2.50 浙江中控技术有限公司10沈俊合成氨工学化学工业出版社.2001年1月 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1.基本内容：解决18万吨合成氨30万吨尿素项目的自动化控制系统设计方案，使其实现生产的自动化。需要论文的全文的Q他或者看用户名+扣扣：149-9088-324 （去掉中间的横线）2.解决的主要问题：1、了解18万吨合成氨30万吨尿素项目（简称1830工程）的工艺过程，并着重分析其中尿素合成工段的控制要求，设计出合理的DCS系统控制方案。2、学习中控WebField ECS-100控制系统原理、系统构架，并熟练掌握组态软件、实时监控软件。3、确定系统控制方案，收集资料，并进行DCS系统的组态，包括I/O信号采集点的设置，图形化编程，流程图等的制作。4、进行现场DCS系统的软硬件安装和静态联调。5、使装置在尿素合成工段的工艺及控制过程正常运行。3、研究步骤、方法及措施：1.生产工艺流程： 1830工程