[发明专利]多功能过程装备DCS控制实验装置及其控制实验方法

说明书

本发明公开一种多功能过程装备DCS控制实验装置，包括实验设备模块、工艺管道模块、DCS控制系统模块、电源供电系统模块和给水冷却管道模块；实验设备模块包括填料塔、换热器、储罐、泵、阀门、测量仪表、传感器和控制器；工艺管道模块包括多个细管道；给水冷却管道模块包括金属管道和非金属软管；DCS控制系统模块包括管理计算机、监控计算机、控制柜和高速数据通道；电源供电系统模块由强电系统和弱电系统组成。该装置采用同一套装置实现几十种控制方案和控制实验，从而实现不同设备联合使用来构建多种控制方法同时使用的复杂控制实验项目。本发明还提供一种利用上述实验装置的控制实验方法，具有功能丰富、可调性高、操作弹性大、适用范围广的优点。

技术领域

本发明涉及一种过程装备与控制工程领域的实验与科研装置，特别是涉及一种多功能过程装备DCS控制实验装置。

背景技术

过程装备广泛的应用于石油化工、能源动力、油气储运、环保设备以及火电和核电设备中，主要包括静设备和动设备两大类，其中静设备主要有塔器、换热器、储罐、反应压力容器等，动设备主要有泵、压缩机、离心机、分离器等。生产过程一般都是将流程性流体物料，采用上述动设备、静设备搭建起来的成套装置进行反应、分离、换热和储存，最后生成目标产品。为了保证产品质量、维护系统和设备安全、减少人员劳动强度，都会在成套设备中复加各种传感器、控制器等组成PID控制体系，也是现代工业发展的方向。

在控制系统中，分散控制系统(DCS)是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则，是新一代的仪表控制系统，同时，也是使用最广泛、最有发展前景的PID控制系统。而对过程装备生产工艺及控制其生产稳定性的DCS系统的实验研究，是过程装备与控制工程、化工工艺以及自动化专业本科教学和科研中必不可少的内容。

目前全国各高校相关专业中，配备的实验装置都不能完全满足过程装备DCS控制实验的要求，有的控制系统不符合过程装备的生产特点，有的DCS模块功能不全，而大多数情况是一套装置只能做一个、至多几个DCS控制实验，无法体现过程装备生产过程的复杂性和多样性，限制了学生针对控制系统开创性的创新思维发展，不能对各种控制流程和控制方法中相互之间的横向和纵向关系有清醒的认识。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种多功能过程装备DCS控制实验装置，旨在完善过程装配的生产特点，更充分的体现过程装备生产过程的复杂性和多样性，提供具有集成性的分散控制实验装置。

本发明提供一种多功能过程装备DCS控制实验装置，包括实验设备模块、工艺管道模块、DCS控制系统模块、电源供电系统模块和给水冷却管道模块。所述实验设备模块、所述工艺管道模块和所述给水冷却管道模块相互连接，并独立设置；所述实验设备模块包括原料罐、与所述原料罐相连接的原料罐加料阀、原料罐排空阀和产品罐排气阀，原料的一端经进料泵阀与进料泵相连接，进料泵的排出口分别接入预热器和进料回流阀；原料经预热器处理后经进料调节阀进入到塔釜中，塔釜的上部连接有塔釜加料阀，塔釜的下部连接有塔釜排空阀，塔釜中的残液经残液泵阀和残液泵流入预热器中；预热器中的残液经残液调节阀流入到残液罐中；残液罐与产品罐并列设置，残液罐的下端设有残液罐排空阀和残液回收阀，残液罐的上端设有残液罐排气阀；塔釜的上端部设有与冷凝器连接的管路从而将塔釜C102中排出的物质引入到冷凝器中；冷凝器的端部分别设有冷凝水调节阀、冷凝器排气阀和冷凝器排空阀；所述工艺管道模块包括多个细管道；所述给水冷却管道模块包括金属管道和非金属软管，所述金属管道和所述非金属软管用于输送冷却水，并将使用过后已经升温的所述冷却水排出；所述DCS控制系统模块包括一台管理计算机、多台监控计算机、两个控制柜和高速数据通道；所述管理计算机作为操作员站，用于监控系统总貌、控制分组、数据一览及故障诊断，所述监控计算机作为现场控制站，用于进行常规控制和操作，所述高速数据通道由大量数据传输线组成；所述电源供电系统模块由强电系统和弱电系统组成。

优选地，所述细管道具有多种规格尺寸，用于各模块之间的连接从而构成整体的成套设备。