专利名称：一种丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统。
背景技术：
目前，丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统的控制方案采用常规单回路控制和少量串级控制来实现，控制水平、控制精度较低，控制稳定性差，不能保证产品的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种可进行PID调节，分程调节，批量控制、集中控制、顺序控制于一体的丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统。一种丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，它包括操作站、控制柜及控制中心、网络交换机、各种变送器、脉冲探测仪、温度检测仪及变送器、阀门类、安全栅、开关仪表、热电阻、变频器、调节阀、搅拌器、分程功能块、批量设定功能块、顺控单元；其特征在于 各类变送器、脉冲探测仪、温度检测仪及变送器和阀门类的输出端接到控制柜及控制中心内安全栅的输入端；再由安全栅的输出端通过电缆传到控制柜及控制中心的CPU中，由交换机链接控制柜及控制中心和操作站；调节阀与分程功能块和热阻连接构成控制系统；脉冲探测仪、变频器和搅拌器相连；批量设定功能块将变送器与开关仪表相连接；顺控单元控制整个制备过程；网络交换机连接控制柜和操作站；所述的顺控单元包括次亚磷酸钠溶解控制单元、硫酸铜制备控制单元、硫酸铜浓度调节控制单元、铜催化剂制备控制单元。所述次亚磷酸钠溶解控制单元通过储罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号(1)根据该信号控制进料开关阀的开关和溶解程序的运停；当储罐液位达到预设低液位限时，打开进料阀；当储罐液位达到预设高液位限时，关闭进料阀；(2)根据该信号控制加水流量计和开关阀的开关，当溶解罐液位达到预设低液位限时，打开进水阀；当溶解罐液位达到预设高液位限时或流量计达到预先设定值时，关闭进水阀，启动搅拌器使溶液溶解均勻。所述硫酸铜制备控制单元(1)通过硫酸铜制备罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，根据该信号控制进料开关阀的开关，当制备罐液位达到预设低液位限时，打开进料阀；当制备罐液位达到预设高液位限时，关闭进料阀；(2)通过硫酸计量罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，根据该信号控制进料开关阀的开关，当计量罐液位达到预设低液位限时，打开进料阀；当计量罐液位达到预设高液位限时，关闭进料阀；计量好一定量的硫酸，准备加入到硫酸铜制备罐中；(3)制备罐内部温度是通过制备罐底部热电阻检测出来的信号，根据该信号分别控制低压蒸汽调节阀和循环水回水调节阀的开度，当制备罐内部温度达到预设低限时，低压蒸汽调节阀开度增大，循环水回水调节阀的开度减小；当制备罐内部温度达到预设高限时，低压蒸汽调节阀开度减小，循环水回水调节阀的开度增大。所述硫酸铜浓度调节控制单元(1)通过硫酸铜储罐循环管线上的浓度分析仪检测出浓度信号，根据该信号计算出加水量，再通过进水流量计和开关阀进行补水调浓度；(2)通过硫酸铜储罐侧壁热电阻检测出内部温度信号，根据该信号控制低压蒸汽调节阀的开度，当制备罐内部温度达到预设低限时，低压蒸汽调节阀开度增大，当制备罐内部温度达到预设高限时，低压蒸汽调节阀开度减小。所述铜催化剂制备控制单元(1)通过制备罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，根据该信号控制四种进料开关阀的开关状态，当储罐液位达到预设低液位限时，逐一打开四种进料阀；当储罐液位达到预设高液位限时，关闭所有进料阀。所述次亚磷酸钠溶解控制单元通过次亚磷酸钠储罐循环管线上的浓度分析仪检测出浓度信号，根据该信号计算出加水量，再通过进水流量计和开关阀进行补水调浓；次亚磷酸钠储罐内部温度通过热电阻检测出信号，根据该信号控制低压蒸汽调节阀的开度，当制备罐内部温度达到预设低限时，低压蒸汽调节阀开度增大，当制备罐内部温度达到预设高限时，低压蒸汽调节阀开度减小。所述铜催化剂制备控制单元通过脉冲探测仪检测搅拌器转数信号，并根据该信号控制变频器的频率值，来控制搅拌器的快慢，另外通过流量计控制开关阀，控制进水量来对罐壁进行清洗。在所述控制系统中加入批量设定功能块，实现流量计与开关阀的串级。在所述控制系统中加入分程功能块来实现一个变送器控制两个调节阀。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下特点1、本发明核心控制中的次亚磷酸钠溶解控制单元、硫酸铜制备控制单元、硫酸铜浓度调节控制单元和铜催化剂制备控制单元不仅能完成铜催化剂制备相关技术数据的采集，保证铜催化剂制备工序的正常运行，并达到优化铜催化剂活性、提高制备过程的浓度量化控制。2、本发明核心控制中的铜催化剂制备控制单元可以实现按比率、按先后次序进料，可对故障进行诊断和报警，特别情况下可以停止铜催化剂制备。3、本发明核心控制中增加了路径选择开关，可以实现一个变送器控制两路进料， 切换简单、操作安全、方便，并可以在DCS上实现自动切换。4、本发明的上位机可以实现动画显示、流程控制、数据采集、顺序控制、工程报表、 历史趋势等多种功能，以实现整个系统直观、简单的操作和安全、稳定的运行。5、本发明核心控制器选用的是横河公司的CS3000系统，符合国际IEEE通讯标准， 具有当今可靠、先进的硬件指标，具有自诊断功能，采用顺控表编程既简单又方便，操作系统为WIND0WS-XP平台，操作方便。
图1是本发明实施设备整体结构框图。其中1操作站、2网络交换机、3控制柜及控制中心、4变送器、5脉冲探测仪、6温度检测仪及变送器、7阀门类。图2是本发明铜催化剂制备的逻辑程序流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施对本发明进行详细描述。如图1所示，本发明所述的丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，它包括操作站1、控制柜及控制中心3、网络交换机2、各种变送器4、脉冲探测仪5、温度检测仪及变送器6、阀门类7、安全栅、开关仪表、热电阻、变频器、调节阀、搅拌器、分程调节、批量设定单元、顺控单元；各类变送器4、脉冲探测仪5、温度检测仪及变送器6和阀门类7的输出端接到控制柜及控制中心3内安全栅的输入端；再由安全栅的输出端通过电缆传到控制柜及控制中心3的CPU中，由交换机2链接控制柜及控制中心3和操作站1 ；调节阀与分程调节和热阻连接构成控制系统；脉冲探测仪、变频器和搅拌器相连；批量设定单元将变送器与开关仪表相连接；顺控单元控制整个制备过程；网络交换机连接控制柜和操作站。本发明的核心控制柜及控制中心3的顺控单元包括次亚磷酸钠溶解控制单元、硫酸铜制备控制单元、硫酸铜浓度调节控制单元、铜催化剂制备控制单元。次亚磷酸钠溶解控制单元通过储罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，并根据该信号控制进料开关阀的开关是否进料，溶解程序运停。硫酸铜制备控制单元通过储罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，并根据该信号控制进料开关阀的相应动作。硫酸铜浓度调节控制单元通过硫酸铜储罐侧壁热电阻检测出内部温度信号，并根据该信号控制低压蒸汽调节阀的开度。铜催化剂制备控制单元通过制备罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，并根据该信号控制四种进料开关阀的开关状态，当储罐液位达到预设低液位限时，允许逐一打开四种进料阀；当储罐液位达到预设高液位限时，关闭所有进料阀。本发明的工作原理是各类变送器的输出端接到控制柜及控制中心3内安全栅的输入端，再由安全栅的输出端通过专用电缆传到控制柜及控制中心的CPU中，经过运算处理后的数据由交换机2传到操作站1上显示，操作站1上的操作再由交换机2传到控制柜及的控制中心3里，经过处理后的数据经安全栅来控制现场各类阀门7。在操作站1上利用自动化控制系统软件建立过程控制系统的人机界面，并在组态软件中写入相应的组态地址，下装到控制柜及控制中心3的控制器中，通过编写顺控程序来实现对相应的模拟量和数字量仪表的监视和控制。同时各种数据在操作站1上显示出来。如图2所示，本发明的启动逻辑顺序流程图是1、来自脱盐水站的脱盐水首先进入次亚磷酸钠溶解控制单元的次亚磷酸钠溶解罐，通过底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，并根据该信号控制进料开关阀的开关是否进料，溶解程序进水过程也会停止。当液位达到一定量时，启动搅拌器开始加料进行溶解，当储罐液位达到预设低液位限时，允许打开转移阀向储罐进行转移，当储罐液位达到预设高液位限时，转移阀关闭。次亚磷酸钠溶解控制单元中次亚磷酸钠溶液的浓度是通过储罐循环管线上的浓度分析仪检测出浓度信号，并根据该信号计算出加水量，再通过进水流量计和开关阀进行补水调浓。另外次亚磷酸钠储罐内部温度通过热电阻检测出信号，并根据该信号控制低压蒸汽调节阀的开度，当制备罐内部温度达到预设低限时，低压蒸汽调节阀开度增大，当制备罐内部温度达到预设高限时，低压蒸汽调节阀开度减小。2、来自酸碱站的硫酸首先进入硫酸铜制备控制单元中的硫酸计量罐，通过计量罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，并根据该信号控制进料开关阀的开关是否进料，当制备罐液位达到预设低液位限时，允许打开进料阀；当计量罐液位达到预设高液位限时，关闭进料阀。计量好一定量的硫酸，加入到硫酸铜制备罐中；与来自铜浆储罐的铜浆进行中和，在硫酸铜制备控制单元中通过制备罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，并根据该信号控制进料开关阀的开关是否进料，当制备罐液位达到预设低液位限时，允许打开进料阀；当制备罐液位达到预设高液位限时，关闭进料阀。另外制备罐内部温度是通过制备罐底部热电阻检测出来的信号，并根据该信号引入分程功能块来实现一个变送器控制两个调节阀，分别控制低压蒸汽调节阀和循环水回水调节阀的开度， 当制备罐内部温度达到预设低限时，低压蒸汽调节阀开度增大，循环水回水调节阀的开度减小；当制备罐内部温度达到预设高限时，低压蒸汽调节阀开度减小，循环水回水调节阀的开度增大。3、硫酸铜浓度调节控制单元通过硫酸铜储罐循环管线上的浓度分析仪检测出浓度信号，并根据该信号计算出加水量，再通过进水流量计和开关阀进行补水调浓。硫酸铜浓度调节控制单元33通过硫酸铜储罐侧壁热电阻检测出内部温度信号，并根据该信号控制低压蒸汽调节阀的开度，当制备罐内部温度达到预设低限时，低压蒸汽调节阀开度增大，当制备罐内部温度达到预设高限时，低压蒸汽调节阀开度减小。4、铜催化剂制备控制单元通过制备罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，并根据该信号控制四种进料开关阀的开关状态，当储罐液位达到预设低液位限时，允许逐一打开四种进料阀；当储罐液位达到预设高液位限时，关闭所有进料阀。四种进料的计量罐都是标定好的，每次进料都是固定量，在进料过程中催化剂制备控制单元是通过脉冲探测仪检测搅拌器转数信号，并根据该信号控制变频器的频率值，来控制搅拌器的快慢。另外通过流量计控制开关阀，控制进水量来反复对罐壁进行清洗。直到有澄清的溶液流出为止。一般6次就可以。上述实例中，在控制柜及控制中心3的控制系统中加了仿真软件，可以随时进行模拟操作。在操作站1上，操作员可以根据自己预先设定好的参数进行整个工艺流程的模拟。上述实例中，操作站1上集成了动画显示、流程控制、数据采集、顺序控制、工程报表、历史趋势等多种功能，以实现整个系统直观、简单的操作和安全、稳定的运行。上述实例中，控制柜及控制中心3中的控制器选用的是横河公司的CS3000系统， 符合国际IEEE通讯标准，具有当今可靠、先进的硬件指标，具有自诊断功能，采用顺控表编程既简单又方便，操作系统为WIND0WS-XP平台，操作方便。
权利要求
1.一种丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，它包括操作站、控制柜及控制中心、 网络交换机、各种变送器、脉冲探测仪、温度检测仪及变送器、阀门类、安全栅、开关仪表、热电阻、变频器、调节阀、搅拌器、分程功能块、批量设定功能块、顺控单元；其特征在于各类变送器、脉冲探测仪、温度检测仪及变送器和阀门类的输出端接到控制柜及控制中心内安全栅的输入端；再由安全栅的输出端通过电缆传到控制柜及控制中心的CPU中，由交换机链接控制柜及控制中心和操作站；调节阀与分程功能块和热阻连接构成控制系统；脉冲探测仪、变频器和搅拌器相连；批量设定功能块将变送器与开关仪表相连接；顺控单元控制整个制备过程；网络交换机连接控制柜和操作站；所述的顺控单元包括次亚磷酸钠溶解控制单元、硫酸铜制备控制单元、硫酸铜浓度调节控制单元、铜催化剂制备控制单元。
2.如权利要求1所述的丙烯酰胺铜催化剂制备自动控制系统，其特征在于所述次亚磷酸钠溶解控制单元通过储罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号(1)根据该信号控制进料开关阀的开关和溶解程序的运停；当储罐液位达到预设低液位限时，打开进料阀；当储罐液位达到预设高液位限时，关闭进料阀；(2)根据该信号控制加水流量计和开关阀的开关，当溶解罐液位达到预设低液位限时， 打开进水阀；当溶解罐液位达到预设高液位限时或流量计达到预先设定值时，关闭进水阀， 启动搅拌器使溶液溶解均勻。
3.如权利要求1所述的丙烯酰胺铜催化剂制备自动控制系统，其特征在于所述硫酸铜制备控制单元。(1)通过硫酸铜制备罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，根据该信号控制进料开关阀的开关，当制备罐液位达到预设低液位限时，打开进料阀；当制备罐液位达到预设高液位限时，关闭进料阀；(2)通过硫酸计量罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，根据该信号控制进料开关阀的开关，当计量罐液位达到预设低液位限时，打开进料阀；当计量罐液位达到预设高液位限时，关闭进料阀；计量好一定量的硫酸，准备加入到硫酸铜制备罐中；(3)制备罐内部温度是通过制备罐底部热电阻检测出来的信号，根据该信号分别控制低压蒸汽调节阀和循环水回水调节阀的开度，当制备罐内部温度达到预设低限时，低压蒸汽调节阀开度增大，循环水回水调节阀的开度减小；当制备罐内部温度达到预设高限时，低压蒸汽调节阀开度减小，循环水回水调节阀的开度增大。
4.如权利要求1所述的丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，其特征在于所述硫酸铜浓度调节控制单元(1)通过硫酸铜储罐循环管线上的浓度分析仪检测出浓度信号，根据该信号计算出加水量，再通过进水流量计和开关阀进行补水调浓度；(2)通过硫酸铜储罐侧壁热电阻检测出内部温度信号，根据该信号控制低压蒸汽调节阀的开度，当制备罐内部温度达到预设低限时，低压蒸汽调节阀开度增大，当制备罐内部温度达到预设高限时，低压蒸汽调节阀开度减小。
5.如权利要求1所述的丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，其特征在于所述铜催化剂制备控制单元(1)通过制备罐底部的单法兰液位变送器取压来读取罐内的液位信号，根据该信号控制四种进料开关阀的开关状态，当储罐液位达到预设低液位限时，逐一打开四种进料阀；当储罐液位达到预设高液位限时，关闭所有进料阀。
6.如权利要求1所述的丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，其特征在于所述次亚磷酸钠溶解控制单元通过次亚磷酸钠储罐循环管线上的浓度分析仪检测出浓度信号， 根据该信号计算出加水量，再通过进水流量计和开关阀进行补水调浓；次亚磷酸钠储罐内部温度通过热电阻检测出信号，根据该信号控制低压蒸汽调节阀的开度，当制备罐内部温度达到预设低限时，低压蒸汽调节阀开度增大，当制备罐内部温度达到预设高限时，低压蒸汽调节阀开度减小。
7.如权利要求1所述的丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，其特征在于所述铜催化剂制备控制单元通过脉冲探测仪检测搅拌器转数信号，并根据该信号控制变频器的频率值，来控制搅拌器的快慢，另外通过流量计控制开关阀，控制进水量来对罐壁进行清洗。
8.如权利要求1所述的丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，其特征在于在控制系统中加入批量设定功能块，实现流量计与开关阀的串级。
9.如权利要求1所述的丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，其特征在于在所述控制系统中加入分程功能块来实现一个变送器控制两个调节阀。
全文摘要
本发明涉及一种丙烯酰胺装置铜催化剂制备自动控制系统，各类变送器、脉冲探测仪、温度检测仪及变送器和阀门类的输出端接到控制柜及控制中心内安全栅的输入端；再由安全栅的输出端通过电缆传到控制柜及控制中心的CPU中，由交换机链接控制柜及控制中心和操作站；调节阀与分程功能块和热阻连接构成控制系统；脉冲探测仪、变频器和搅拌器相连；批量设定功能块将变送器与开关仪表相连接；顺控单元控制整个制备过程；网络交换机连接控制柜和操作站；顺控单元包括次亚磷酸钠溶解控制单元、硫酸铜制备控制单元、硫酸铜浓度调节控制单元、铜催化剂制备控制单元；本发明实现了铜催化剂制备的目标、自动和稳定控制，提高了制备过程的浓度量化控制。
文档编号G05B19/418GK102269986SQ201010283219
公开日2011年12月7日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者刘晶, 吴金海, 周云霞, 朱久江, 李士伦, 李红梅, 李胜, 王兴武, 赵喜成, 赵庆勇, 高俊 申请人:中国石油天然气股份有限公司