(1) 间歇反应釜系统组成及特点
化工产品的生产,都离不开原料预处理、化学反应、反应精制三个过程。其中,化学反应过程是化工生产过程的核心,反应器则是完成化学反应的关键设备。本套反应釜单元操作实训系统主要由反应釜实训设备对象,钢质安装框架,就地仪表电器操作台,就地计算机控制台,就地智能仪表控制上位监控软件(以工控组态软件为平台)以及外置配套设备等组成。实训学生对典型反应釜结构、特点及应用的认识。系统特点如下:
采用工业标准压力反应釜,两台釜可独自成体系工作,也可串联工作。反应釜采用间歇反应工作方式,反应釜夹套带有电加热器,导热油夹套加热。采用自带的小循环导热油加热系统,夹套带有电加热器工作。中和釜同反应釜的机械结构及控制系统都一样,不同之处是:没有配套的竖式冷凝器、卧式冷凝器。中和釜和反应釜各有一套检测控制系统。
(2) 间歇反应釜系统功能及训练目标
1、 工艺流程图的识读与表述。
2、 熟悉现场装置及主要设备、仪表、阀门的位号、功能、工作原理和使用方法。
3、 按照要求制定操作方案。
4、 检查流程中各设备、管线、阀门是否处于正常开车状态。
5、 引入公用工程并确保正常。
6、 装置上电,检查各仪表状态是否正常;动设备试车。
7、 按正确的开车步骤开车,调节原料流量、温度、压力、搅拌转速到指定值。
8、 能执行换热器的切换操作。
9、 按照指令改变原料流量、温度、压力、液位、转速等操作参数到指定值并建立正常操作。按照要求巡查各流量、温度、压力、液位、转速等操作参数并做好记录,能及时判断各指标否正常。按照要求巡查动设备(离心泵、计量泵)的运行状况,确认并做好记录。
10、观察正常操作时反应釜的操作状况,并指出可能影响其正常操作的因素。能按正常操作进行间歇反应的进、出料操作。能按照不同要求进行夹套、盘管、外冷却器等的换热切换。能按照不同要求进行夹套、电加热等的切换操作。
(3) 间歇反应釜设备配置清单
类别 |
材料名称 |
规格型号 |
数量 |
备注 |
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一、设备主体:对象部分:长×宽×高4000×2200×3200mm钢质安装框架(两层设计,一层平面方便操作、检修、出入,二层有安全斜梯通上并有护栏、防滑花纹板)防锈红丹底漆,喷塑处理;钢质喷塑琴式结构就地仪表电器操作台(含仪表、嵌入式微机位及开关位,并内含DCS接入口。);倾角嵌入式就地计算机控制台;就地智能仪表控制上位监控软件(以工控组态软件为平台);外置配套设备等组成。 |
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动设备 |
原料输送离心泵 |
CHLF2-20不锈钢水泵 |
2台 |
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冷凝水泵 |
CHLF2-20不锈钢水泵 |
1台 |
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计量泵 |
20L/H |
1台 |
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填料密封搅拌器 |
304不锈钢,锚式和浆式搅拌桨 |
2台 |
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静设备 |
中和搅拌反应釜 |
不锈钢50升,高径比为1:1.2 (不配置竖式分馏柱、竖式冷凝器、卧式冷凝器,耐压0.6Mpa、夹套加热方式为蒸汽及电加热导热油两种加热方式) |
1台 |
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蒸馏反应釜 |
不锈钢50升,高径比分别为1: 2 (配置竖式分馏柱、竖式冷凝器、卧式冷凝器,耐压0.6MPa、夹套加热方式为蒸汽及电加热导热油两种加热方式) |
1台 |
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均质器 |
304不锈钢,φ50×500mm |
1台 |
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原料液储罐 |
304不锈钢,φ377×600mm |
2台 |
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高位槽储罐 |
304不锈钢,φ377×600mm |
2台 |
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蒸馏反应釜反应釜蒸汽冷凝液储罐 |
304不锈钢,φ377×600mm |
1台 |
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反应釜产品储罐 |
304不锈钢,φ400×500mm |
1台 |
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蒸馏反应釜竖式分馏柱 |
304不锈钢,φ76×500mm |
1台 |
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蒸馏反应釜蒸汽卧式冷凝器 |
304不锈钢列管,φ108×600mm |
1台 |
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蒸馏反应釜蒸汽竖式冷凝器 |
304不锈钢列管,φ76×500mm |
1台 |
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反应釜产品卧式冷凝器 |
304不锈钢列管,φ108×600mm |
1台 |
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小循环导热油储罐(兼事故罐) |
304不锈钢,φ377×1000mm |
1台 |
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小循环导热油膨胀槽 |
304不锈钢,φ250×600mm |
1台 |
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小型均化器 |
304不锈钢,φ50×500mm |
1台 |
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N2钢瓶及加压阀 |
工业N2 |
1套 |
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二、检测控制参数 |
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变量 |
检测机构 |
显示控制仪表及型号 |
数量 |
控制机构 |
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检测控制参数 |
反应釜温度 |
K型热电偶 精度:1%FS |
宇电AI-519AV24×S 2台 精度:0.5%FS |
2 |
可控硅移相调压器或电动调节阀 |
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反应釜夹套温度 |
K型热电偶 精度:1%FS |
宇电AI-519AV24×S 2台 精度:0.5%FS |
2 |
可控硅移相调压器或电动调节阀 |
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反应釜蒸汽冷凝液温度 |
PT100热电阻 精度:0.5%FS |
宇电智能巡检仪一台 |
3 |
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反应釜压力检测 |
国标指针压力表和扩散硅压力传感器 精度:0.5%FS |
宇电智能巡检仪 精度:0.5%FS |
1 |
压力定值调节阀 |
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高位槽储罐液控制 |
法兰式可变色液位计 |
就地 |
2 |
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釜内胆液位控制 |
磁翻板液位计(带智4-20MA远传信号及高低位报警) |
智能数显表 |
2 |
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反应釜搅拌器转速 |
霍尔转速传感器 |
数字转速表精度:0.5%FS |
2 |
变频调速器 |
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原料进料流量 |
转子流量计 精度:1%FS |
转子流量计就地显示 |
1 |
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反应原料进料流量 |
转子流量计+微计量柱塞泵 精度:1%FS |
转子流量计就地显示 宇电智能调节仪 |
1 |
微计量泵 |
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冷却液流量 |
LWGY-15涡轮流量计 精度:0.5%FS |
宇电智能流量积算仪 |
1 |
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高位槽储罐液位 |
机械平衡放料管控制 |
宇电智能调节仪 |
2 |
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闪光报警器 |
AI-302M,8路 |
宇电AI-302M |
1 |
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执行器 |
可控硅移相调压器 |
STY-380D35 |
|
1台 |
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变频器 |
FRS520-0.4 |
|
2 |
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球阀,截止阀,疏水阀、背压阀等 |
不锈钢 |
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一批 |
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三、智能仪表电器控制台及计算机控制操作台 |
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就地智能仪表电器控制柜 |
钢制喷塑内安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护;同时每一组强电输出都有旋钮开关控制,保证设备安全,操作控制便捷;装有分相指示灯,开关电源,接触器,自锁开关,塑铜线,橡套线,屏蔽线,铝合金线槽等。 |
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四、计算机控制软件 |
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上位监控软件 |
1、MCGS工控组态软件;2、上位监控软件(以工控组态软件为平台软件) |
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(4) 双塔串连串级精馏实训系统
双塔串联串连精馏实训系统由一台筛板精馏塔和一台填料精馏塔组成,两塔可独自成体系工作,也可组成串连精馏操作系统。系统为二层框架平台结构,碳钢框架:两层设计,长×宽×高=4800×2200×3300mm,整机采用钢质安装框架。防锈红丹底漆,喷塑处理。
a) 筛板精馏塔系统由筛板精馏塔精馏实训装置对象;就地仪表电器操作台;倾角嵌入式就地计算机控制台;就地智能仪表控制上位监控软件(以工控组态软件为平台);外置配套设备等组成。装置运行介质为乙醇-水体系,塔顶产品乙醇浓度不低于92%。
筛板精馏塔实训系统装置对象:筛板精馏塔塔体(主体不锈钢φ76×100×4mm,16节塔节,带两个玻璃观测段,冷凝面积0.5m2,设备总高度3500mm)、板式精馏塔加热釜(60升、电加热管加热)、板式精馏塔塔底产品冷却器(冷凝面积0.5m2)、板式精馏塔加料预热器(功率1kW)、板式精馏塔塔顶冷凝器(冷凝面积0.5m2)、筛板塔原料罐(80升)、筛板塔塔底产品罐(80升)、筛板塔侧线采出罐(兼萃取剂加料罐,80升)、筛板塔塔顶产品罐(80升)、筛板塔塔顶回流罐罐(70升)、真空缓冲罐(60升)。
b) 填料精馏塔实训系统由填料精馏塔精馏实训装置对象;就地仪表电器操作台;倾角嵌入式就地计算机控制台;就地智能仪表控制上位监控软件(以工控组态软件为平台);外置配套设备等组成。装置运行介质为乙醇-水体系,塔顶产品乙醇浓度不低于92%。
填料精馏塔实训系统装置对象:填料精馏塔塔体(主体不锈钢φ76×4mm不锈钢制作,带两个玻璃观测段,填料为¢6θ环填料,冷凝面积0.5m2,设备总高度3500mm)、填料精馏塔加热釜(60升、电加热管加热)、填料精馏塔塔底产品冷却器(冷凝面积0.5m2)、填料精馏塔加料预热器(功率1kW)、填料精馏塔塔底产品冷凝器(冷凝面积0.5m2)、填料塔原料罐(80升)、填料塔塔底产品罐(80升)、填料塔塔顶产品罐(80升)、填料塔塔顶回流罐罐(70升)。
c) 筛板/填料塔各有一套下列检测控制系统
1、再沸器温度控制:PT100+可控硅移项调压器+智能调节仪(可手、自动切换)
2、进料流量控制:精微计量泵+智能调节仪(可手、自动切换)
3、回流罐液位控制:磁翻板液位计(带4-20MA远传信号及高底位报警)+精微计量泵+转子流量计+智能调节仪(可手、自动切换)
4、回流流量控制:精微计量泵+转子流量计+智能调节仪(可手、自动切换)
5、塔顶产品流量控制:精微计量泵+转子流量计+智能调节仪(可手、自动切换)
6、冷凝水流量控制,涡轮流量计+转子流量计+变频器+智能调节仪(可手、自动切换)
7、进料温度控制,PT100+可控硅移项调压器+智能调节仪(可手、自动切换)
8、进料浓度控制:电磁阀+远传红外开关发射器。
6、塔板温度检测:PT100+智能数字数显变送仪表
7、塔压降检测:膜盒压力表
8、塔釜液位检测:法兰式变色液位计
d) 冷却循环水系统包含:304不锈钢板制作的循环水箱(800×500×7000),循环水箱带一个南方泵业生产的CHLF2-20/0.37不锈钢卧式单级离心泵。
304不锈钢板制作的循环水箱(1000×800×1000)安装在双塔串联串连精馏实训系统框架平台底部的右侧面。
e) 就地智能仪表电器控制台:钢制喷塑内安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护;同时每一组强电输出都有旋钮开关控制,保证设备安全,操作控制便捷;装有分相指示灯,开关电源,接触器,自锁开关,塑铜线,橡套线,屏蔽线,布线槽等。
倾角嵌入式就地计算机控制台:钢制喷塑结构,嵌入式安装就地控制计算机:品牌计算机:CPU双核2.0,2G DDR2内存,硬盘160G以上,光驱,鼠标,键盘,显示器:17”液晶显示屏。三年质保。
分析仪器:气相色谱(学校自配或代购)。酒精比重计:玻璃分析仪器,含酒精密度全量程。
(5) 双塔精馏实训装置配置清单
序号 |
主要部件名称 |
规 格 |
数量 |
备注 |
1 |
碳钢框架 |
长×宽×高4800×2200×3500mm |
1套 |
两层设计,一层平面方便操作、检修、出入,二层有安全斜梯通上并有护栏、防滑花纹板(100×50×4mm方钢管,50×5角铁,60×6槽钢,扶手护栏:1寸及4分钢管,3mm厚碳钢花纹板)。防锈红丹底漆,喷塑处理(筛板同填料共用)。 |
2 |
原料、成品及塔底不锈钢储罐 |
φ377×600 mm |
8个 |
2mm厚304不锈钢材料 |
3 |
真空不锈钢储罐 |
φ250×600 mm |
1个 |
2mm厚304不锈钢材料 |
3 |
不锈钢储罐回流罐 |
φ300×600 mm(下部锥体) |
2个 |
2mm厚304不锈钢材料 |
4 |
再沸器 |
φ300×600 mm |
2个 |
3mm厚304不锈钢材料(外带不锈钢包裹硅酸铝保温棉保温) |
5 |
进料预热器 |
φ108×150 mm;带上下法兰。 |
2个 |
3mm厚304不锈钢材料(外带不锈钢包裹硅酸铝保温棉保温) |
6 |
精馏塔塔体 |
筛板精馏塔体:主体不锈钢φ76×100×4mm,16节上,带两个玻璃观测段;塔板为筛板。填料精馏塔塔体:主体不锈钢φ76×4mm不锈钢制作,带两个玻璃观测段;填料为¢6θ环填料。 |
2套 |
304不锈钢φ76×4mm |
7 |
塔顶产品列管换热器 |
不锈钢φ108×800mm |
2个 |
304不锈钢 |
8 |
塔底产品列管换热器 |
不锈钢φ108×800mm |
2个 |
304不锈钢 |
9 |
冷凝水循环水箱 |
800×500×700(长×宽×高) |
1个 |
304不锈钢厚2mm |
10 |
管道、三通、活接、法兰 |
|
若干 |
304不锈钢 |
11 |
4分铜球阀及铜闸阀 |
4分 |
40个 |
永德信重型阀门 |
12 |
冷凝离心水泵 |
CHLF2-20不锈钢多级低噪离心泵 |
1个 |
0.37KW/扬程12m不锈钢多级低噪离心泵(电机变频特性好) |
13 |
物料循环泵 |
WG-18循环水泵 |
1个 |
|
14 |
真空泵 |
不锈钢,380V,2L/S |
1个 |
旋片式真空泵 |
15 |
*精微计量泵 |
30L/S |
6个 |
进料/回流/成品/计量控制 |
16 |
PT100热电阻 |
PT100热电阻(德标) 精度:0.5%FS |
20个 |
再沸器温度/精馏塔塔结1、2、5、8、11、14、16/塔顶升气段/回流液进口温度/进料液进口温度两个/预热器温度 |
17 |
塔釜液位传感器 |
法兰式变色液位计 |
2个 |
0-600 mm |
18 |
回流液位传感器 |
磁翻板液位传感器(带上下限报警) |
2个 |
0-600 mm |
19 |
塔底及塔顶压力 |
扩散硅压力传感器 |
4个 |
|
膜合压力表 |
4个 |
0-20KPa |
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21 |
可控硅移相调压器 |
STY380-25(带4-20mA控制信号输入) |
4个 |
杭州西子 |
23 |
转子流量计 |
LZB-10 |
8个 |
进料/回流/成品/计量(同精微计量泵计量系统冗余) |
24 |
涡轮流量计 |
涡轮流量计 |
1个 |
冷凝水流量计量 |
转子流量计 |
LZB-15 |
2个 |
||
25 |
智能调节仪 |
AI519A |
7个 |
厦门宇电 |
27 |
智能流量积算仪 |
AI708H |
1个 |
厦门宇电 |
28 |
智能数显仪 |
AI501A |
16个 |
厦门宇电 |
29 |
开关量计算机控制器 |
ICP7060D |
1个 |
台湾 |
30 |
闪光报警器 |
AI-302M 装置安全报警 |
1个 |
八通道 |
31 |
就地智能仪表控制上位监控软件 |
以MCGS工控组态软件为平台组态编程 |
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32 |
就地智能仪表电器控制柜 |
钢制喷塑内安装漏电保护空气开关、电流型漏电保护器充分考虑人身安全保护;同时每一组强电输出都有旋钮开关控制,保证设备安全,操作控制便捷;装有分相指示灯,开关电源,接触器,自锁开关,塑铜线,橡套线,屏蔽线,铝合金线槽等。 |
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35 |
酒精比重计 |
玻璃分析仪器,含酒精密度全量程 |
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36 |
色谱分析仪 |
热导式气相色谱仪:包括六通阀+色谱工作站+色谱柱+H2钢瓶(学校自配或代购) |
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37 |
其它附件 |
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(6) 双塔精馏实训装置系统功能
项目 |
基本理论及专业课程的实验教学 |
实验教学 |
1)了解板式/填料精馏塔的结构,熟悉板式/填料式连续精馏塔的工作原理、基本结构及物料流程。 2) 通过高硼硅玻璃观察塔板上气─液传质过程全貌,学会和掌握测定筛板式精馏塔的全塔效率和单板效率。 3)可以完成全回流和部分回流各种条件下精馏操作实验。 4)掌握精馏塔的操作方法。观察和测定筛板精馏塔中灵敏塔板的温度变化。 5)了解精馏塔控制时需要检测及控制的参数、检测位置、检测传感器及控制方法。 6)学习掌握精馏塔智能仪表控制系统软硬件控制知识。 |
实训功能 |
操作实训内容 |
开车准备 |
1、工艺流程图的识读与表述 2、熟悉现场装置及主要设备、仪表、阀门的位号、功能、工作原理和使用方法 3、按照要求制定操作方案 4、检查流程中各设备、管线、阀门是否处于正常开车状态 5、引入公用工程(水、电、汽)并确保正常 6、装置上电,检查各仪表状态是否正常;动设备试车 |
开车 |
1、按正确的开车步骤开车,调节精馏塔达到平衡点 |
正常操作 |
1、能改变进料流量、塔釜温度到指定值并重新建立正常操作 2、按照要求巡查各温度、压力、流量并做好记录,能及时判断各指标否正常 3、按照要求巡查动设备(水泵)的运行状况,确认并做好记录 4、观察正常操作时精馏塔的操作状况,并指出可能影响其正常操作的因素 5、能按正常操作调节进料流量及塔釜温度 6、能测定精馏塔的全塔效率。 7、能够进行常规连续精馏操作和间歇精馏操作,单塔操作、串连操作及组合操作。 |
停车 |
1、按正常的停车步骤停车 2、检查停车后各设备、阀门、储液罐的状态,确认后做好记录 |
事故处理 |
1、会观察、分析因溢泛引起的系统操作异常并恢复至正常操作状态 2、通过玻璃视盅观察塔板上气─液传质过程全貌、分析精馏塔系统操作异常并恢复至正常操作状态。 3、可观察塔板及填料气液接触状况及塔中灵敏板温度变化。 4、会观察、分析因进料温度变化引起的系统工况变化。 5、会观察、分析因回流量变化引起的系统工况变化。 6、会观察、分析因进料浓度变化引起的系统工况变化。 7、会观察、分析因进料位置变化引起的系统工况变化。 |
设备维护 |
1、设备的开、停、正常操作及日常维护 2、精馏塔的构造、工作原理、正常操作及维护 3、主要阀门的位置、类型、构造、工作原理、正常操作及维护 |
控制仪表 |
1、温度、流量、压力传感器的测量原理;温度、压力显示仪表及流量控制仪表的正常使用。 2、控制执行装置变频器、调压器的正常使用。 3、了解精馏塔控制时需要检测及控制的参数、检测位置、检测传感器及控制方法。 |
监控软件 |
1、上位组态监控平台软件的熟悉、了解及使用 |
DCS中控系统应用 |
DCS转接卡(本系统留有DCS集散控制系统备用接口;方便以后系统扩展) |
(7)DCS控制系统
典型石油化工连续生产流程实训基地DCS集散控制系统建立了工业标准DCS控制中控室。所有需集中的控制信号均接至DCS控制站。控制室内配置有工业操作台、计算机、DCS控制柜、网络部件、投影仪和液晶显示屏等。
一个总控制室内,石油化工芳烃类产品生产---甲苯歧化生产流程系统配置独自的DCS现场控制站及带转角的8工位DCS现场工程师/操作员站监控盘台系统。
使用现代化工常用典型的DCS集散控制系统,用于本装置的控制与操作。
DCS集散控制系统包括:现场站、操作站(有工业键盘),显示器、工业DCS键盘、及DCS系统软件和一个辅助操作台进行事故报警及连锁系统监控。DCS用于管理、调度DCS操作软件各部分,实现动态实时数据库、各类的标准画面、键盘操作、各种算法,以及通信的协调配合,完成DCS操作站的显示、操作等各种功能。
DCS自动控制系统主要由三大部份组成。一部份是起控制作用的全套自动化装置;另一部份是受自动化装置控制的被控对象;最后是起到控制系统和对象之间信息联系的控制网络。因此,建设一个装备先进的全套自动化装置控制及网络系统是自动化的首要保证。
分散控制系统DCS(Distriduted Control System)是集计算机技术、控制技术、通迅技术和CRT技术为一体的综合性高技术产品。具备控制对象任意组合、为连续或间歇过程提供任意度的分散控制、具有功能多样化、操作简便、系统便于扩展、维护方便、可靠性高、便于与其他计算机联用等特点。因此,本项目采用基于100M工业以太网MACS-F集散控制系统为系统自动控制基础装置。
基于100M工业以太网及的DCS控制系统
系统主要由六部分组成:DCS控制柜、现场主控单元、I/O单元、工程师/操作员站、DCS控制软件、网络部件及系统。
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