设定值 精馏塔 TT TY TC 蒸汽 图2-7塔釜温度反馈控制的工艺节点图 同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。系统本身的工作效果，反过来又作为信息指导该系统的工作，叫做反馈调节。 开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制(即前馈控制)作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。 由于前馈控制因不含时间因子，比较简单，在一般情况下，不需要专用的补偿器，单元组合仪表便可以满足使用要求。由于本设计主要考虑物料、压力等物理量对精馏塔釜温度的影响，并且干扰变化剧烈，幅度大，有时从0.5Mpa突然下降到0.3Mpa，压力变化40％。干扰幅度较大，所以应用串级控制系统。
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第3章 系统各仪表选型
3.1 温度传感器的选择
热电偶作为温度传感元件，能将温度信号转换成电动势（mV）信号，配以测量毫伏的指示仪表或变送器可以实现温度的测量指示或温度信号的转换。具有稳定、复现性好、体积小、响应时间较小等优点、热电偶一般用于500°C以上的高温，可以在1600°C高温下长期使用。
热电阻也可以作为温度传感元件。大多数电阻的阻值随温度变化而变化，如果某材料具备电阻温度系数大、电阻率大、化学及物理性能稳定、电阻与温度的关系接近线性等条件，就可以作为温度传感元件用来测温，称为热电阻。热电阻分为金属热电阻和半导体热敏电阻两类。大多数金属热电阻的阻值随其温度升高而增加，而大多数半导体热敏电阻的阻值随温度升高而减少。
铂铑10－铂热电偶传感器测温围在0~1600℃，WRP型铂铑10－铂热电偶性能可靠、耐高温、抗氧化，可长期工作在0~1600℃环境下。 3.2 执行器的选择
执行器在控制系统中夜起着重要的作用，它直接实施控制系统的动作就好像人体的五官和手脚一样，大脑是调节器，而手就是执行器。执行器是一种现场类仪表因此它的精度、使用寿命、抗干扰和环境的适应能力等就是人们所关注的指标。
控制器的动作是由调节器的输出信号通过各种执行机构来实现的，在由电信号作为控制信号的控制系统中，目前广泛使用的是以下三种控制方式：
1.按动力来源分，有气动和电动两大类； 2.按动作极性分，有正作用和反作用两大类；
3.按动作特性分，有比例和积分两大类。ZMAP-1.6Mpa气开式 ZMAP-16P DN15气动调节阀 PN1.6MPa。特点：
1.采用平衡式阀芯结构，轴向不平衡力小，允许压差大，稳定性好。 2.套筒互换性强，拆装方便，容易维修。
3.全金属阀芯结构适用多种工作场合，达到IV级泄漏标准，ZXMQ型软密封结构阀 芯达到VI级泄漏标准。
4.阀体按流体力学原理设计成等截面低流阻流道，可调围大，固有可调比为50， 额定流量系数增大30。
5.执行机构采用多弹簧结构，高度减少30。重量减轻30。
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6.ZJHPW型波纹管密封型调节阀，对移动的阀杆形成了完全的密封，堵绝流体外漏。 7.ZJHPJ型调节阀带有保温夹套，用于流体冷却后易结晶、凝固造成堵塞的场合
3.3 调节器的选择
调节器是控制系统的大脑和指挥中心，是整个控制系统的核心所在，输入信号进入调节器，并且按照调节器的控制规律进行计算，即进行大脑的信号处理，运算处理的结果作为调节器的输出信号控制执行机构的动作，完成指挥控制系统的任务。
DT2031数字调节器是基于电动单元组合仪表进行升级，采用数字化控制技术的新型过程控制仪表，是一种智能型调节器，仪表的部有功能强大的微处理器，根据不同要求进行组态设定。
DT2031数字调节器是基于电动单元组合仪表进行升级，采用数字化控制技术的新型过程控制仪表，是一种智能型调节器，仪表的部有功能强大的微处理器，根据不同要求进行组态设定。实现具有微分前馈功能的PID，PI，PD，P控制方案，操作，组态，设定方便，性能价格比高，可用于电力、冶金、石油、化工等领域的自动化控制。
DT2031数字调节器支持4-20mA、0-10mA信号输入，输出；外部给定电压和跟踪电压可选择1-5V或0-10V。
3.4 压力变送器的选择
压力变送器也称差变送器，主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程连接件等组成。它能将接收的气体、液体等压力信号转变成标准的电流电压信号，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。
压力变送器测量原理是：流程压力和参考压力分别作 变送器用于集成硅压力敏感元件的两端，其差压使硅片变形（位移很小，仅μm级），以使硅片上用半导体技术制成的全动态惠斯登电桥在外部电流源驱动下输出正比于压力的mV级电压信号。由于硅材料的强性极佳，所以输出信号的线性度及变差指标均很高。工作时，压力变送器将被测物理量转换成mV级的电压信号，并送往放大倍数很高而又可以互相抵消温度漂移的差动式放大器。放大后的信号经电压电流转换变换成相应的电流信号，再经过非线性校正，最后产生与输入压力成线性对应关系的标准电流电压信号。压力变送器根据测压围可分成一般压力变送器（0.001MPa～20MPa）和微差压变送器（0～30KPa）两种。
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HSL-3051型压力变送器，传感器是采用引进国外先进技术生产的高精度小型化智能传感器，在转换原理上利用数字化补偿技术对温度、静压进行补偿，提高了测量精度，降低了温度漂移。具有长期稳定性好，可靠性高，自诊断能力强等特点。以其极高的性能价格比，而成为变送器市场的主流产品。
详细参数
供电电源:15-36 VDC(标定电压24VDC) 输出信号:(4-20)mA(二/三线制)、带Hart协议
工作温度:放大器工作在-29℃— +93℃; 敏感元件工作在-40℃— +104℃
3.5 温度变送器的选择
热电偶温度变送器由基准源、冷端补偿、放大单元、线性化处理、V/I转换、断偶处理、反接保护、限流保护等电路单元组成。它是将热电偶产生的热电势经冷端补偿放大后，再帽由线性电路消除热电势与温度的非线性误差，最后放大转换为4-20mA电流输出信号。为防止热电偶测量中由于电偶断丝而使控温失效造成事故，变送器中还设有断电保护电路。当热电偶断丝或接解不良时，变送器会输出最大值(28mA)以使仪表切断电源。
在量程围输出4-20mA直流信号，与热电偶或热电阻的输入信号成线性或与温度成线性。智能型温度变送器输出4-20mA直流信号同时叠加符合hart标准协议通信；隔离式温度变送器：输入与输出相隔离，隔离电压500V，增加了抗共模干扰能力，更适合与计算机连网使用。
3.6 控制器的正反作用选择
控制阀：气开式取“+”号，气关式取“-”号； 控制器：正作用取“+”号，反作用取“-”号；
对象：当控制阀的物料或能量增加的时候，若被控量随之增加取“+”号，反之取“-”号；
变送器：一般为正环节；
气开阀随着控制信号的增大而开度增大，当无压力控制信号的时候，阀门处于全关闭状态；
当物料及蒸汽压力加大的时候阀门处于气开状态；
当物料流量增加的时候，输出物料也会增加，同时精馏塔本身容量的限制会控制这个流量的大小，所以控制器选择反作用，调节器即为正作用。
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第4章 软件设计
4.1 系统控制流程图
本系统利用工业生产过程控制采用串级控制系统实现精馏塔塔釜温度控制系
统。通过选用温度传感器采入塔釜温度设定值和实际值，在通过计算机计算控制器输出值，然后发出命令驱动执行机构。系统的控制流程图如图4-1所示： 输入设定值 塔釜温度测量 调节阀关闭 开始 初始化 Y 塔釜温度大于设定值 调节阀打开 N Y Y 结束 塔釜温度小于设定值 到达设定值 图4-1系统控制流程图
4.2 DCS组态
DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System)，在国自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
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精馏塔塔釜温度控制系统的设计说明
