有机硅生产全集成优化控制系统技术方案

本发明专利技术公开了有机硅生产全集成优化控制系统，采集电磁阀、电动阀、变频器和报警器信号，采集温度变送器、液位变送器、压力变送器数据，现场显示并上传至PLC；PLC将采集到的数据经千兆以太网线、高性能工业交换机，通过TCP/IP协议上传至办公室工控机、监控室工控机，通过上位机程序实现在线显示、产生报警信号或反馈控制信号；PLC通过下位机程序产生各环节控制信号，控制相应电动阀和变频器动作，实现自动控制；同时能够在工控机上进行手动自由操作，下发控制信号至PLC，来手动控制相应环节生产的进展。本发明专利技术的有益效果是提高有机硅产品质量和生产效率，保证生产的安全可靠性。

Fully integrated optimization control system for silicone production

The invention discloses a fully integrated optimization control system for silicone production, which collects signals of solenoid valve, electric valve, frequency converter and alarm, collects data of temperature transmitter, liquid level transmitter and pressure transmitter, displays and uploads them to PLC on the spot, and PLC passes the collected data through Gigabit Ethernet line and high performance industrial exchange. Through TCP/IP protocol uploaded to the office industrial control computer, monitoring room industrial control computer, through the upper computer program to achieve on-line display, produce alarm signal or feedback control signal; PLC through the lower computer program to generate control signals of each link, control the corresponding electric valve and frequency converter action, to achieve automatic control; At the same time, can advance in industrial control computer. The manual operation is free and the control signal is sent down to PLC to control the progress of the corresponding links manually. The beneficial effect of the invention is to improve the quality and production efficiency of the silicone product and to ensure the safety and reliability of the production.

【技术实现步骤摘要】
有机硅生产全集成优化控制系统
本专利技术属于化工
，涉及有机硅生产全集成优化控制系统。
技术介绍
有机硅作为一种新型的高科技材料，从20世纪40年代初工业化生产以来，被广泛应用于电子、电器、航空、航天、建筑、纺织、医药、日化等领域，成为国民经济发展和人民生活水平提高不可或缺的新材料。与此同时，在高新产业中对高纯度的有机硅产品的需要越来越强烈。但是大多数有机硅产品难以达到很高的纯度，生产工艺已没有多大空间进行改进，这就需要考虑对有机硅生产控制系统进行优化，优化控制策略来达到消除误差和环境干扰的目的，获得高纯度产品。经实地考察发现有机硅生产工艺的原料、副产品、中间产物及最终产品，涉及多种易燃、易爆、腐蚀性化学物品，对温度、压力、无静电等环境要求甚高，而且反应装置中需要精准控制和消除误差才能获得最佳的产品质量。这就要求生产过程中的对重要参数实时监控、显示异常及时报警，对各阶段反应装置做出相应的优化策略控制决策。本项目提出的有机硅生产控制平台，利用传感器对被控参数进行实时检测，利用控制理论算法、可编程逻辑控制器和计算机技术构建有机硅生产控制系统，对于提高生产装置和执行机构的精度，提高生产率，降低劳动强度，提高企业管理水平具有重要意义。我国有机硅产品的研制始于50年代中期的沈阳化工研究所，到60年代开始工业化生产。近年来，我国经济的飞速发展推动了国内化工行业的发展速度。我国现有有机硅生产厂多达200余家，其中规模小、产品单一、无技术开发能力的乡镇企业和个体户生产厂占了大多数，从总体来看，我国有机硅产品品种少、水平低、质量差且数量难以满足国内需求，这都是无可争议的事实。必须先从国内有机硅生产技术的突破着手，在此基础上尽快吸收有机硅生产的先进技术，增加有机硅单体的生产，以满足我国有机硅产品市场不断增长的需求。经考察，现阶段我国有机硅工业存在较大问题包括：一是生产厂家众多，产品种类不全。二是企业规模小，控制水平低，控制精度差。在国内很多中小型企业的生产参数控制多采用模拟仪表与继电器逻辑控制系统，这种控制系统自动化程度低，参数调整困难，线路复杂维修不方便。数据管理水平低，现场参数不能实时显示与记录，需要操作人员在现场监测，劳动强度大，运行成本高。总体来说，在我国，中小型企业以及准大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路，因此，提高生产过程的自动化程度和产品的质量，成为当前十分紧迫的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供有机硅生产全集成优化控制系统，本专利技术的有益效果是以有机硅的生产过程为研究对象，对有机硅生产进行集成优化控制，提高有机硅产品质量和生产效率，保证生产的安全可靠性。在氯丙基三氯硅烷和硅酸乙酯的合成反应中，设计一种基于Widrow-HoffLMS算法并利用模糊PID自动调节反应温度、精确控制催化剂的滴加时间，使合成过程准确、稳定、高效；在精馏工艺中，运用模糊控制理论建立控制器模型来解决反应釜温度控制的大滞后问题，大大提高了产品的反应收率；在尾气处理工艺中，结合模糊神经网络控制设计出一种复合PID参数自适应控制器，通过控制变频器来实现装置的恒压控制，提高尾气纯净度，大大降低了企业对环境污染的排放。本专利技术所采用的技术方案是工业现场根据要求安装温度变送器、液位变送器、压力变送器，采集电磁阀、电动阀、变频器和报警器信号，采集温度变送器、液位变送器、压力变送器数据，现场显示并上传至PLC；PLC将采集到的数据经千兆以太网线、高性能工业交换机，通过TCP/IP协议上传至办公室工控机、监控室工控机，通过上位机程序实现在线显示、产生报警信号或反馈控制信号；PLC通过下位机程序产生各环节控制信号，控制相应电动阀和变频器动作，实现自动控制；同时能够在工控机上进行手动自由操作，下发控制信号至PLC，来手动控制相应环节生产的进展。进一步，PLC采用西门子可编程逻辑控制器。进一步，下位机包含现场数据采集程序，数据及逻辑运算程序，各环节控制程序，变频器PID调节程序；1)数据采集程序：该程序采集现场变送器发送的数据，通过数据转换算法将电流信号转换为实际数值并保存在指定寄存器；2)数据及逻辑运算程序：该程序完成对PLC所采集数据的算数与逻辑运算，建立模糊知识库，为控制程序提供判别条件；3)控制程序：该程序通过开关量及模拟量输出完成对现场电气设备的自动控制，根据各工艺环节的要求，在模糊控制、PID、神经网络控制等控制理论研究基础上进行算法程序编写；控制程序通过电动阀门开度来控制加料流量或蒸汽的大小；通过控制电动阀开度来调整装置压力、物料流量；通过开关量输出控制现场声光报警器的启停；通过控制变频器实现恒压控制；根据各工艺环节的不同，采用不同的控制策略进行处理，最终实现整个工艺流程的自动生产。进一步，上位机包含链接程序，前台展示程序，实时/历史报警程序，历史数据查询程序；1)链接程序：该程序完成对上位机通信口、波特率、数据类型及通信协议的设定，保证其能够正常与下位机链接并顺利通信，能够实时准确采集下位机寄存器内部数据并返回修订信号，实现上位机操作对下位机的控制措施行动；2)前台展示程序：该程序完成工艺过程模拟运行，设备和工艺参数显示，参数的实时/历史曲线显示，多屏幕融合显示等工作，实时查看设备的运行情况，保证对车间各设备、工艺参数的实时在线显示；通过曲线直观显示各参数的数值及变化趋势，以此进行数据统计分析保证设备的良好，分析出最好的产品质量的反应条件并反馈给控制器；3)实时/历史报警程序：该程序完成车间设备、工艺参数、高低限实时/历史报警，通过醒目闪烁提示存在报警，开发详细报警窗口提示出现报警的设备与报警类型；4)历史数据查询程序：该程序完成车间设备、工艺参数的保存及查询，通过控件分设备、按日期查询历史数据，并设置进行报表输出打印。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术采用集散控制系统(DCS)作为设计模型，从而实现有机硅生产的集中管理和分散控制，降低危险系数，保证生产安全进行。在保证生产自动控制系统与生产工艺流程兼容的前提下，以安全、稳定、可靠、创新为设计原则，设计。本专利技术工业现场根据要求安装相应变送器(温度、液位、压力)，采集相应数据，现场显示并上传至西门子可编程逻辑控制器(PLC)。PLC将采集到的数据经千兆以太网线、高性能工业交换机，通过TCP/IP协议上传至办公室工控机、监控室工控机，通过上位机程序实现在线显示、产生报警信号或反馈控制信号。PLC通过下位机程序产生各环节控制信号，控制相应电动阀和变频器动作，实现自动控制。且在工控机上可进行手动自由操作，下发控制信号至PLC，来手动控制相应环节生产的进展。下位机开发：下位机软件采用国际先进的Step7V5.5进行开发。下位机软件开发主要包含现场数据采集程序设计，数据及逻辑运算程序设计，各环节控制程序设计，变频器PID调节程序设计。1)数据采集程序设计：该程序主要采集现场变送器发送的数据，通过数据转换算法将电流信号转换为实际数值并保存在指定寄存器。2)数据及逻辑运算程序设计：该程序主要完成对PLC所采集数据的算数与逻辑运算，建立模糊知识库，为控制程序提供判别条件。3)控制程序总体设计：该程序主要通过开关量及模拟量输出完成对现场电气设备的自动控制。根据各本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.有机硅生产全集成优化控制系统，其特征在于：工业现场根据要求安装温度变送器、液位变送器、压力变送器，采集电磁阀、电动阀、变频器和报警器信号，采集温度变送器、液位变送器、压力变送器数据，现场显示并上传至PLC；PLC将采集到的数据经千兆以太网线、高性能工业交换机，通过TCP/IP协议上传至办公室工控机、监控室工控机，通过上位机程序实现在线显示、产生报警信号或反馈控制信号；PLC通过下位机程序产生各环节控制信号，控制相应电动阀和变频器动作，实现自动控制；同时能够在工控机上进行手动自由操作，下发控制信号至PLC，来手动控制相应环节生产的进展。

【技术特征摘要】
1.有机硅生产全集成优化控制系统，其特征在于：工业现场根据要求安装温度变送器、液位变送器、压力变送器，采集电磁阀、电动阀、变频器和报警器信号，采集温度变送器、液位变送器、压力变送器数据，现场显示并上传至PLC；PLC将采集到的数据经千兆以太网线、高性能工业交换机，通过TCP/IP协议上传至办公室工控机、监控室工控机，通过上位机程序实现在线显示、产生报警信号或反馈控制信号；PLC通过下位机程序产生各环节控制信号，控制相应电动阀和变频器动作，实现自动控制；同时能够在工控机上进行手动自由操作，下发控制信号至PLC，来手动控制相应环节生产的进展。2.按照权利要求1所述有机硅生产全集成优化控制系统，其特征在于：所述PLC采用西门子可编程逻辑控制器。3.按照权利要求1所述有机硅生产全集成优化控制系统，其特征在于：所述下位机包含现场数据采集程序，数据及逻辑运算程序，各环节控制程序，变频器PID调节程序；1)数据采集程序：该程序采集现场变送器发送的数据，通过数据转换算法将电流信号转换为实际数值并保存在指定寄存器；2)数据及逻辑运算程序：该程序完成对PLC所采集数据的算数与逻辑运算，建立模糊知识库，为控制程序提供判别条件；3)控制程序：该程序通过开关量及模拟量输出完成对现场电气设备的自动控制，根据各工艺环节的要求，在模糊控制、PID、神经网络控制等控制理论研究基础上进行算...

【专利技术属性】
技术研发人员：王化建，曹新华，张立华，卢立晖，李坤，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37