福州西门子中国授权代理商交换机供应商

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 虚拟仪器是在计算机基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的仪器。

    虚拟仪器了传统仪器只能由生产厂家定义，用户无法改变的局面，从而使得任何一个用户都可以方便灵活地用鼠标或按键在计算机显示屏幕上操作虚拟仪器软面板的各种“旋钮”进行测试工作，并可以根据不同的测试要求通过窗口切换不同的虚拟仪器，或通过软件来变、增减虚拟仪器系统的功能与规模。虚拟仪器具有的这种可开发性和可扩展性等优越特点使虚拟仪器具有强大的生命力和竞争力。

    虚拟仪器技术由三大部分组成一、的软件。软件是虚拟仪器技术中重要的部分。使用正确的软件工具并通过设计或调用特定的程序模块，工程师们可以地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。NI公司提供的行业标准图形化编程软件－－-LabVIEW，不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接，能提供强大的后续数据处理能力，设置数据处理、转换、存储的方式，并将结果显示给用户。此外，NI提供了多交互式的测量工具和高层的系统管理软件工具，满足客户对应用的需求。

    二、模块化的I/O硬件。面对如今日益复杂的测试测量应用，NI提供了的软硬件的解决方案。无论用户是使用PCI、PXI、PCMCIA、USB或者是1394总线，NI都能提供相应的模块化的硬件产品，产品种类从数据采集、信号处理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通信，应有尽有。NI的硬件产品结合灵活的开发软件，可以为负责测试和设计工作的工程师们创建自定义的测量系统，满足各种特的应用要求。目前，NI已经达到了每两个工作日推出一款硬件产品的速度，大大拓宽了用户的选择面。

    三、用于集成的软硬件平台。NI提出的专为测试任务设计的PXI硬件平台，已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台，它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势，为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的变革。由NI发起的PXI系统联盟现已吸引了68家厂商，联盟属下的产品数量也已激增至近千种。

    1 硬件技术

    1.1卡式仪器

    传统仪器主要由控制面板和内部处理电路组成；而卡式仪器自身不带仪器面板，它借助计算机强大的图形环境，建立图形化的虚拟面板，完成对仪器的控制、数据分析和显示。以数据采集卡为例，它通常具有A/D转换、D/A转换、数字I/O和计数器/定时器等功能，有些还具有数字滤波和数字信号处理的功能。现在的多功能数据采集卡多采用了“虚拟硬件(VirtualHardware，简称VH)的技术，它的思想源于可编程器件，使用户通过程序能够方便地改变硬件的功能或性能参数，从而依靠硬件设备的柔性来增强其适用性和灵活性。目前市面上的VH，其采样率和精度都是可变的。

    由于卡式仪器与计算机结合紧密，能够充分利用已有的计算机资源，较之传统仪器廉、使用灵活、性能强，因此它是一种潜力的仪器种类。

    1.2总线技术

    1.2.1仪器总线

    GPIB总线(即IEEE488总线)是一种数字式并行总线，主要用于连接测试仪器和计算机。该总线多可以连接15个设备(包括作为主控器的主机)。如果采用高速HS488交互握手协议，传输速率可高到8MBps。

    VXI总线(即IEEE1155总线)是一种高速计算机总线—VME总线在仪器领域的扩展。它是在1987年，由五家测试和仪器公司(Hewlett-Packard,Wavetek,Tektronix,ColoradoDataSystems,Racal-DanaInstruments)制订的仪器总线标准。VXI总线具有标准开放、结构紧凑、数据吞吐能力强，可达40MBps，定时和、模块可重用、众多仪器厂家支持的特点，因此得到了广泛的应用。不过，由于价格较高，推广应用受到一定限制，主要集中在航空、航天等领域。

    PXI总线是以CompactPCI为基础的，由具有开放性的PCI总线扩展而来(NI公司于1997年提出)。PXI总线符合工业标准，在机械、电气和软件特性方面充分发挥了PCI总线的全点。PXI构造类似于VXI结构，但它的设备、运行速度快，体积紧凑。目前基于PCI总线的软硬件均可应用于PXI系统中，从而使PXI系统具有良好的兼容性。PXI还有高度的可扩展性，它有8个扩展槽，而台式PCI系统只有3～4个扩展槽。PXI系统通过使用PCI-PCI桥接器，可扩展到256个扩展槽。PXI总线的传输速率已经达到132Mbps(为500Mbps)，是目前已经发布的传输速率。因此，基于PXI总线的仪器硬件将会得到越来越广泛的应用。

    1.2.2计算机总线

    ISA总线是一种8位或16位非同步数据总线，工作频率为8MHz，率在8位时为24MBps，16位时为48MBps。这种总线对于低速数据采样与处理来说是有效的，但对于基于PC机的多任务操作系统和高速数据采集系统来说，ISA总线由于其带宽、位数等的限制，故不能满足系统工作的要求。新型主板和高版本操作系统已不再支持ISA总线。

    PCI总线是一种同步的立于CPU的32位或64位局部总线，时钟频率为33MHz，率高达132～264MBps，PCI总线技术的无限读写突发方式，可在一瞬间发送大量数据。PCI总线上的外围设备可与CPU并发工作，从而提高了整体性能。PCI总线还有自动配置功能，从而使所有与PCI兼容的设备实现真正的即插即用(plug&play)。PCI总线由于上述优点而得到了广泛应用，已成为PC工业的事实标准。

    USB通用串行总线(Universalserialbus)和IEEE1394总线(又叫Fireware总线)是被PC机广泛采用的两种总线，它们已被集成到计算机主板上。

    USB总线能以雏菊链方式连接127个装置，需要一对信号线及电源线。USB2.0标准的率能达到480Mbps。该总线具有轻巧简便、价格、连接方便快捷的特点，现在已被广泛用于宽带数字摄像机、扫描仪、打印机及存储设备。IEEE1394总线是由苹果公司于1989年设计的串口总线，目前传输速率为100、200、400Mbps，将来可达3.2Gbps。这种总线需要两对信号线和一对电源线，可以用任意方式连接63个装置，它是专为需要大数据量串行传送的数码相机、硬盘等设计的［1］。USB及IEEE-1394总线均具有“即插即用”的能力，与并行总线相比，适合于连接多外设的需要。

    1.2.3工业现场总线

    为了共享测试系统资源，越来越多的用户正在转向网络。工业现场总线是一个网络通讯标准，它使得不同厂家的产品通过通讯总线使用共同的协议进行通讯。现在，有很多现场总线标准，如ISA-SP50、ProfiBus、CAN、FieldBus和DeviceNet等，它们竞争非常激烈。通用现场总线的发展需要一段时间。

    1.3虚拟仪器系统组建方案

    虚拟仪器的成就是不仅可以利用PC机组建成为灵活的虚拟仪器，重要的是它可以通过各种不同的接口总线，组建不同规模的自动测试系统。虚拟仪器系统按硬件构成方式，可有以下几种组建方案：

    (1)GPIB仪器通过GPIB接口卡与计算机组成GPIB系统。

    (2)VXI仪器与计算机组成VXI系统。

    (3)PXI仪器组成PXI系统。

    (4)以DAQ和信号调理部分为硬件组成PC-DAQ测试系统。

    (5)并行总线仪器组成并行总线系统。

    (6)串行总线仪器组成串行总线系统。

    (7)现场总线设备组成现场总线系统。

    一般来说，GPIB、VXI、PXI适合大型集成测试系统；PC-DAQ、并行口式、串行口式(如USB式)系统适合普及型的廉价系统；现场总线系统主要用于大规模的网络测试。有时，可以根据不同需要组建不同规模的自动测试系统，也可以将上述几种方案结合起来组成混合测试系统。

    2软件技术

    软件是虚拟仪器的关键，以下介绍虚拟仪器应用软件的开发平台、仪器驱动程序以及I/O接口软件。

    2.1软件开发平台

    虚拟仪器的开发环境主要有VisualC++，VisualBasic，以及HP公司的VEE和NI公司的LabVIEW、Labbbbbbbs/CVI等。VC、VB、Labbbbbbbs/CVI虽然是可视化的开发工具，但它们对开发人员的编程能力要求很高，而且开发周期较长。HPVEE是一个基于图形的虚拟仪器编程环境，拥有较多的用户，缺点是其生成的应用程序是解释执行的，运行速度较慢。

    LabVIEW是目前上的基于数据流的编译型图形编程环境，它把复杂、烦琐、费时的语言编程简化成用简单或图标提示的方法选择功能(图形)，并用线条把各种图形连接起来的简单图形编程方式，使得不熟悉编程的工程技术人员都可以按照测试要求和任务快速“画”出自己的程序，“画”出仪器面板，这大大提高了工作效率，减轻了科研和工程技术人员的工作量，因此，LabVIEW是一种的虚拟仪器软件开发平台。 2.2仪器驱动程序

    仪器驱动程序是测试系统中重要的组成部分之一，用来实现仪器硬件的通信、控制功能。传统的仪器驱动程序由仪器硬件厂商随硬件提供，由于不同厂家仪器硬件的差异，使得在换仪器硬件的同时不得不修改测试代码。为了能自由互换仪器硬件而修改测试程序，即解决仪器的互操作问题，VXIplug&play联盟开发了仪器驱动标准VISA。VISA用G语言(图形语言)或ANSIC语言写成，它可以用于多种虚拟仪器开发环境和多种操作系统。

    1999年NI公司提出了可互换虚拟仪器标准IVI(InterchangeableVirtualInstruments)，使程序的开发立于硬件。IVI是建立在VXIplug&play驱动程序标准之上的，它解决了仪器的互操作问题。IVI驱动器通过一个通用的类驱动器实现对仪器的控制。类驱动器是仪器的功能和属性集，通过这些功能和属性集实现对一种仪器类(示波器、数字电压表、函数发生器等)中的仪器进行控制。应用程序调用类驱动器，类驱动器再通过的驱动器与物理的仪器通信。的仪器驱动器(和对应的物理仪器)可以被改变，但应用程序代码保持不变［2］。采用IVI技术，可以降低软件的维护费用，减少系统停运时间，提高测试代码的可重用性，使仪器编程简单。

    2.3I/O接口软件

    I/O接口软件是虚拟仪器系统软件的基础，用于处理计算机与仪器硬件间连接的低层通信协议。当今的虚拟仪器测试软件都建立在一个标准化I/O接口软件组件的通用内核之上，为用户提供一个一致的、跨计算机平台的应用编程接口(API)，使用户的测试系统能够选择不同的计算机平台和仪器硬件［3］。

    3发展趋势

    随着计算机技术、仪器技术和网络通信技术的不断完善，虚拟仪器将向以下三个方向发展：

    (1)外挂式虚拟仪器

    PC-DAQ式虚拟仪器是现在比较流行的虚拟仪器系统，但是，由于基于PCI总线的虚拟仪器在插入DAQ时都需要打开机箱等，比较麻烦，而且，主机上的PCI插槽有限，再加上测试信号直接进入计算机，各种现场的被测信号对计算机的造成很大的威胁，同时，计算机内部的强电磁干扰对被测信号也会造成很大的影响，故以USB接口方式的外挂式虚拟仪器系统将成为今后廉价型虚拟仪器测试系统的主流。

    (2)PXI型集成虚拟仪器测试系统

    PXI系统高度的可扩展性和良好的兼容性，以及比VXI系统高的性价比，将使它成为未来大型集成测试系统的主流虚拟仪器平台。

    (3)网络化虚拟仪器

    尽管Internet技术初并没有考虑如何将嵌入式智能仪器设备连接在一起，不过NI等公司已开发了通过Web浏览器观测这些嵌入式仪器设备的产品，使人们可以通过Internet操作仪器设备。根据虚拟仪器的特性，我们能够方便地将虚拟仪器组成计算机网络。利用网络技术将分散在不同地理位置不同功能的测试设备联系在一起，使昂贵的硬件设备、软件在网络上得以共享，减少了设备重复投资。现在，有关MCN(MeasurementandControlNetworks)方面的标准正在积进行，并了一定进展。由此可见，网络化虚拟仪器将具有广泛的应用前景。

    4虚拟仪器技术凸显四大优势

    虚拟仪器技术就是利用的模块化硬件，结合灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。只有同时拥有的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分，才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少以及出色的集成这四大优势。

    4.1性能高

     虚拟仪器技术是在PC技术的基础上发展起来的，所以继承了以现成即用的PC技术为主导的新商业技术的优点，包括功能的处理器和文件I/O，使用户在数据高速导入磁盘的同时，就能实时进行复杂的分析。此外，不断发展的因特网和越来越快的计算机网络使得虚拟仪器技术展现其强大的优势。

    4.2扩展性强

    得益于NI软件的灵活性，只需新计算机或测量硬件，就能以少的硬件投资和少的、甚至软件上的升级即可改进用户的整个系统。在利用新科技的时候，用户还可以把它们集成到现有的测量设备，终以较少的成本加快产品上市时间。

    4.3开发时间少

    在驱动和应用两个层面上，NI的软件构架能与计算机、仪器仪表和通信方面的结合在一起。NI设计这一软件架构的初衷就是为了方便用户的操作，同时还提供了灵活性和强大的功能，使用户轻松地配置、创建、发布、维护和修改、的测量和控制解决方案。

    4.4集成

     虚拟仪器技术从本质上说是一个集成的软硬件概念。随着产品在功能上不断趋于复杂，工程师们通常需要集成多个测量设备来满足完整的测试需求，而连接和集成这些不同设备总是要耗费大量的时间。NI的虚拟仪器软件平台为所有的I/O设备提供了标准的接口，帮助用户轻松地将多个测量设备集成到单个系统，减少了任务的复杂性。

    直流输电损耗小、线路走廊小、联网灵活、运行稳定,是当今世界上国家远距离输电以及异频网间联络的重要输电方式。它与交流输电并存,互为,各扬所长。运用直流输电可以提高电力系统的经济指标、技术性能、运行性和调度灵活性。我国长距离的输电都将采用高压直流输电或特高压交流输电。由于直流输电具有线路造价低、线损少、能快速准确调节功率、故障、故障过流小、线路不消耗无功等优点,已成为远距离、大功率输电的重要方法之一。

    目前,国内外采用直流输电方式实现大功率输电的已很多。嵊泗直流输电工程是继舟山工程之后,我国自行设计、制造和施工的2个直流输电工程项目。工程将在上海南汇芦潮港和嵊泗岛建2个换流站,2个换流站之间的输电距离为63.2km,其中架空线为3.5km,海底电缆为59.7km。直流送电方式为双,额定直流电压为±50kV,额定直流电流为600A,额定输送功率2×30MW。在嵊泗换流站有2组调相机设备,每台调相机30MVA。B&R公司的可编程计算机控制器(PCC)具有模块化结构、实时性好、多任务分时操作等特点,比较适合调相机的控制。下面详细介绍系统流程及原理。

    2 系统控制流程

    系统包括调相机,起动电机,励磁系统,空气冷却、润滑油系统,循环水泵,交流油泵,直流油泵,轴油泵,排水泵等。下面介绍调相机启停流程。调相机系统图如图1所示。     

图1调相机系统图

    2.1正常程序起动

    调相机正常启动采用PCC程序控制。调相机开机流程如图2所示。    

图2调相机开机流程

    ①启动润滑油泵、轴油泵,使润滑油压达到额定值;启动循环水泵,启动频敏变阻器风机;将交流油泵、直流油泵、循环水泵甲、循环水泵乙的程控开关打到程控位置；②在调相机启动准备就绪后,将1DL(调相机断路器)、MK(灭磁开关)、2DL(启动电机断路器)、3DL(励磁变断路器)、G(频敏电阻)、1C(短接开关)、2C(转子同步化励磁开关)的控制选择开关置于程控位置,程控开关DK置于启动位置；

    ③工作励磁变3DL合闸,合同步化励磁电源开关ZK,频敏电阻接入(G合闸),转子短接开关退出(断开1C)；

    ④合2DL,调相机启动电机起动,合整流柜风机；

    ⑤启动电机达到亚同步转速时,转子短接开关短接,频敏电阻退出(合上1C,断开G);

    ⑥经3min延时,启动电机达到异步额定转速后,转子同步化励磁开关接入,转子短接开关退出(先合2C,后断1C),同步励磁装置投励,以1.2倍强励电流励磁,经10s延时,启动电机达到同步转速,这时同轴的调相机也达到同步转速；

    ⑦调相机稳定运行后,合灭磁开关MK,调节励磁使调相机电压升到额定值,投入同期装置,待同期鉴定后自动或手动合调相机开关1DL,调相机并网后,将控制开关转换到对应位置；

    ⑧断开启动电机开关2DL,断开同步化励磁电源开关ZK,转子短接开关短接,(合1C),并断开转子同步化励磁开关(跳2C),手动停频敏电阻柜风机。拖动电机停机流程如图3所示。

    2.2正常停机

    停机准备就绪后,减调相机励磁电流至空载额定励磁电流,控制选择开关置于程控位置,程控开关DK置于启动位置;然后由后台机或现场控制屏发出停机命令;跳开关1DL(调相机断路器),跳灭磁开关MK,跳励磁变开关3DL,待调相机惰走结束(约45min),手动跳开油、水泵。调相机停机流程如图4所示。    

图3调相机停机流程

图4拖动电机停机流程

    2.3调相机手动启、停为就地操作

    操作步骤同程控。

    2.4调相机的快速再起动

    直流输电系统故障使调相机与系统解列,当系统恢复正常后若需快速再启动调相机,这时调相机还在惰走,启动频敏电阻柜风机,接入频敏电阻后,合2DL开关,启动电机进入异步运行,随后重复正常启动的⑤,⑥,⑦,⑧程序,使调相机再次并网。

    3控制原理及特点

    由于调相机系统的特点及在直流输电系统中的重要性,在系统设计时,经过反复的研究讨论和比较,决定采用B&R公司PCC实现调相机系统的监控。

    3.1系统特点

    ①高性系统特定的环境和条件要求自动化监控系统有较高的性。但从根本上讲,系统的性取决于系统各单元的程度。要保证整个系统的运行,要求系统各单元的质量得到保证。B&R公司PCC产品从各项指标上可以达到系统的要求。

    ②开放性和兼容性支持多种标准现场总线或网络协议,可以很方便地实现与其它产品的兼容性问题。除支持CANbus,ETHERNET,PROFIbus等标准网络或现场总线外,还提供一个桢驱动器(framedriver)工具,方便地解决串口通信问题。

    ③多任务分时操作系统可以将整个任务分成数个具有不同权的任务等级(taskclass)。其中,权高的任务等级,有着较短的巡回扫描周期,而且每个任务等级可包括多个具体任务,在这些任务中间可再细分其权的高低。这样一个操作系统中可以将比较重要的任务定义得任务等级高一些,如中断任务等;而一些较一般的任务,可以定义得任务等级低一些,如结果处理任务等。这样整个控制系统便得到了优化,具有较好的实时性。

    ④编程语言化梯形图和指令表这两种编程方式是比较常见和习惯的。梯形图靠近电气线路,比较直观;指令表是由汇编语言演绎而来,比较靠近计算机硬件结构。在语言技术已经发展成熟的今天,一个复杂的控制思想仅用梯形图和指令表来表述实在是一件憾事,因为语言(如C语言,PASCAL,FORTRAN等)毕竟可以很方便地描述一个复杂的思想。

    ⑤较大的应用程序存储空间较高的系统分析计算能力当然要求有足够的程序存储空间。同时,足够的程序存储空间是系统具备较强数据块处理能力的先决条件,也说明了其硬件系统的性。B&R公司PCC的内存容量为100KB～16MB。

    ⑥可扩展性系统的扩展一般分为当地扩展、远程扩展和组网。在判断一个系统的扩展能力时,一般有两个判据:,在一个CPU下可以扩展的I/O点数;二,能支持多少种网络协议(如PROFIBUS,ETH-ERNET,CAN,MODBUS...)。PCC在硬件及软件上具备模块化结构,还有多任务分时操作系统的支持,从而使系统具有很好的扩展性。

    3.2系统原理图

 图5系统原理图

    3.3系统组成

    可编程计算机控制器(PCC)具有模块化结构,下面简要介绍B&R2005系列各模块的配置:

    ①BP151:12槽底板。

    ②IF260:可编程模块处理器CPU,850KBRRAM,512KBFLASHPROM,1个接口卡插入槽。

    ③IF671:接口模块,插入接口槽使用,它具有1×RS-232,1×RS-485/422,1×CAN,实现与后台或其它设备的通信。

    ④PS477:电源24V,d.c.,50W,带扩展从站。

    ⑤DI475:16个数字量输入模块,24V,d.c.,10ms开关延时。

    ⑥DO650:16个数字量输出模块,24V,d.c.,2A。

    ⑦AI775:8个电流输入4～20mA,分辨率12bit。

    温度量采集采用三线制温度变送器,输出4～20mA信号,再采集到AI775模拟量模块。电气量选用交流采集模块,用RS-485通信口实现与PCC的通信。

    4 结论

    采用B&R2005PCC实现调相机的控制在技术上具有一定的性、开放性、通用性、可扩展性。系统经过现场运行,能够满足设计的要求,保证系统的运行。

    无轴印刷机中的套色控制系统，是在印刷机生产过程中，通过连续检测印刷完毕的材料上的图形的位置，计算出印刷误差，再通过对连续旋转印刷版辊的相位进行微调，使的在接下来的生产中相应的图案能够被印刷到正确的位置。要达到这个控制目的，就要的检测图案的位置，一般印刷的过程如图所示，印刷完毕的材料边缘的不同颜色的色标，就是用来检测各种颜色位置的标志，由于被印刷的图案和承印物（纸张或者塑料薄膜）之间通常都会有一定的色差，利用这一点，我们就可以通过检测颜色的深度，来确定是否有图案，因此，我们所说的用来检测色标的色标传感器（俗称光电眼）其实是一种高速模拟量传感器，它可以在承印物高速运动的情况下，辨识出承印物上不同的颜色，并转换成时域下的电信号。

    按照印刷业界的标准，在不同场合下印刷的，使用的色标形状也有所不同，有矩形、三角形、梯形等不同形状，其中矩形标细的一种仅为2mm，所以当印刷速度为200m/min时，2mm的标经过光电眼的时间仅为，生产速度越高，标形越细，对于标的辨识就越困难，换句话说，能否大限度的提升机器的生产速度，并能生产具有各种形状的标形的产品，很大程度上来说就是依赖于是否能到这类高速的模拟量信号。

    贝加莱新的ACOPOSmulti系列智能伺服驱动器内部集成了的模拟量反馈接入端口，其具体的性能参数如下：

    端口为单路模拟量输入，输入方式支持差分方式或者单跳沿两种，驱动器端内置光电隔离，具有好的抗干扰能力，输入信号电压值±10V（到15V），信号测量的同步周期为50us，模数转换精度16bit，并内置30khz的输入滤波功能。

    对于ACOPOS系列产品来说，是通过AC132插卡的方式来接入高速模拟量信号的，并且受限于其400us的循环扫描时间，在为苛刻的条件（印刷版辊的色标宽为2mm）下，生产速度为300m/min时，单个色标经过传感器的时间仅为400us，可见，当速度再进一步提高时，驱动器将无法辨识；而新的ACOPOSmulti系列产品，在其本体上就直接集成了1路高速的模拟量输入端口，而且其循环扫描时间仅为50us，和原来的方案相比，信号辨识能力得到了数倍提高。因此，由于ACOPOSmulti内部循环扫描时间的提高，即使印刷速度进一步提到300m/min甚的情况下，只要色标经过传感器的时间大于50us，理论上就能够被驱动器辨识到，所以具备了这样高速的模拟量直接输入技术的ACOPOSmulti伺服系统能适应高的印刷速度；其次，由于其内部的模数转换为16bit，并内置了频率高达30khz的输入滤波器，意味着能的发挥出传感器的色彩辨识能力，从而可以辨认出接近于承印物的颜色。因此，具备了模拟量直接输入功能的ACOPOSmulti智能伺服驱动系统将能好的适应各种苛刻的工业应用环境，并为客户提供为灵活，高速和的运动控制解决方案，和客户携手一起实现的自动化。

    单体是生产聚不可缺少的原料,目前,大部分企业是利用电石法来制备单体。在制备单体过程中,精馏是至关重要的过程,它的传热、传质过程是非常复杂的,精馏塔的负荷经常由于生产的要求而改变,造成精馏系统压力波动大,操作难度较大,单体的纯度容易标,严重影响大批树脂的质量。针对以上的问题,同时为了配合扩产技改项目的实施,我公司采用了浙大中控JX-300XDCS控制系统和相应的控制方案,并于2003年5月投入运行,了很好的效果。

    1 工艺流程

    粗经压缩机入全凝器,借用工业水进行冷却,使粗冷凝液化。液体借位差进入水分离器,再借密度连续分层,进入低沸塔。全凝器中未冷凝气体进入尾气冷凝器,作为回流液返回低沸塔部。低沸塔底部的加热釜借转化器循环热水进行加热,以将沿塔板下流的液相中低沸物蒸出。气相沿塔板向动与塔板上液相进行热量和质量的交换,后经塔冷凝器以-10℃冷冻盐水将其冷却作为塔回流液,不冷凝气体亦由塔经全凝器通入尾气处理,低沸塔底除去低沸物的借助位差经过中间槽进入高沸塔,经过高沸塔的加热,把沸点低的组分蒸馏出来,经成品冷凝器进行冷凝进入单体贮槽中,高沸物由塔底的两位阀排出（见图1）。    

    2 系统构成和控制方案实施2.1系统构成

    精馏DCS控制系统由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件配置中,根据实际情况,配置了2个操作站,1个控制站。操作站选用了研华P4工控机,通过Scne过程控制网和控制站进行通讯。控制站内由电源、主控卡、数据转发卡以及输入输出卡等硬件构成。此外还配置了打印机1台、UPS不间断电源1个。

    软件配置中,JX-300X系统包括软件和组态软件两部分,其组态软件包括基本组态软件（SCKey）、流程图制作软件（SCDraw）、报表制作软件（SCbbbb）、编程语言（SCLang）等。在组态软件上很容易实现各种画面的编辑和复杂控制的构造。软件主要用于操作人员进行操作和历史查询等。

    2.2控制方案的实施

    精馏过程的特点是各物理量存在着很大的关联性,而且进入精馏系统的粗组分、流量、温度等的变化对塔的控制影响也很大。针对这种情况,通过建立多变量解耦控制系统,把相关的变量作为前馈信号引入,来扰动、关联和滞后。根据上面情况,精馏塔控制可分为低沸塔、高沸塔的控制两部分。低沸塔控制由尾排压力控制（PIRC-103）、过料控制（LIRC101）、低沸釜加热温度控制（TIRC102）和低沸塔回流控制（TIRC101）四个回路和低塔温差、压力等检测点组成。高沸塔控制检测由高沸塔液位控制（LIRC201）、高沸塔回流控制（TIRC201）、成品压力控制（PIRC201）三个回路与高塔精馏段和提馏段温差、压力等检测点组成。对于PIRC-103、TIRC102、TIRC101、TIRC201、PIRC201都是由单回路组成。

    现具体分析低沸塔的过料控制（LIRC101）和高沸塔的液位控制（LIRC201）,这也是精馏控制关键的部分。

    2.2.1低沸塔的过料控制

    粗进入低沸塔中,它的组分、流量、温度根据工况随时在改变,这些变化可通过低沸塔温差（TDE101）、低沸塔底的液位和低沸釜阀门开度反映出来,通过分析这些变量之间的趋势和逻辑关系,该控制方案把液位作为控制对象,把温差和加热阀开度看成干扰量,作为前馈加入该控制回路中,既克服了干扰又提高了系统的精度。

    2.2.2高沸塔的液位控制

    除去低沸物的借助位差经过中间槽进入高沸塔,由于中间槽体积很小,没有起到缓冲的作用,也就没有把低沸塔和高沸塔之间的关联解除,对高沸塔控制影响很大。为了克服这个问题,同时保证高沸物在质量指标之内,通过分析各变量,设计了多变量补偿控制系统。具体的方案如下。

    （1）低沸塔过料阀开度、高沸塔回流阀开度、高沸塔液位阀开度以及高沸釜温度对高沸塔液位控制回路的补偿:当上面几个变量发生变化时,高沸塔液位也相应变化。因此把上面各变量按一定补偿系数引入高沸塔液位控制回路中,作用高沸塔液位控制阀。

    （2）高沸塔压差和高沸塔提馏段温差对高沸塔液位控制回路的补偿:高沸塔压差和高沸塔提馏段温差不是任何时候都起补偿作用的,根据理论分析和操作经验,先设置一个设定值,由测量的实际值和设定值进行比较来决定是否应该引入补偿。当实际值大于设定值时,补偿则起作用,把它们相应的补偿系数引入高沸塔液位控制回路,否则,不起补偿作用。

    通过不断的摸索和分析,各变量对高沸塔液位补偿系数分别为:LIC201BCIC-1,0.24;LIC201BC-2,0.1;LIC201BC-3,0.7;LIC201BC-4,0.1;LIC201BC-5,0.15;LIC201BC-6,0.1。

    3管理功能

    该系统还具有显示、历史数据查询、报警、记忆、打印等功能,特别指出的是:该系统通过信息管理网和公司的ERP系统连接起来,把关键的数据及时地传送到决策层,决策层根据市场情况,及时反馈到生产中,构成了管控一体化。

    4结语

    该系统投运半年以来,与老系统相比,生产很稳定,产品质量、产量有了明显的提高,节约了能源,降,提高了劳动生产率。