一種硝酸甲胺生產自動控制系統的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硝酸甲胺生產自動控制系統，解決了硝酸甲胺生產過程的自動控制，自動控制系統包括并行在線系統、PID控制系統，PID控制系統信息輸出端與并行在線系統信息輸入端連接，并行在線系統的反饋信息輸出端與PID控制系統信息輸入端連接，該控制系統自動化程度高，能夠實現硝酸甲胺工序無人值守，并且能夠高效的制造硝酸甲胺，安全可靠。
【專利說明】一種硝酸甲胺生產自動控制系統
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硝酸甲胺生產自動控制系統。
【背景技術】
[0002]控制系統是整個硝酸甲胺水膠炸藥生產線的核心?，F有工業(yè)生產線采用人工手動控制，控制復雜，安全性低，運行參數無法實時顯示。由于系統本身的局限性，各種參數的顯示難以實現，如流量、溫度、液位及流量等工藝參數，不利于操作者掌握設備運行狀態(tài)，系統缺乏靈活性，難以擴展和完善功能。

【發(fā)明內容】

[0003]為了克服上述現有技術的不足，本發(fā)明提供了一種硝酸甲胺生產自動控制系統。本發(fā)明采用由PID控制系統與并行在線系統構成的自動控制系統實現對硝酸甲胺生產過程的自動控制，解決了上述問題。
[0004]一種硝酸甲胺生廣自動控制系統，包括并彳了在線系統、PID控制系統，PID控制系統信息輸出端與并行在線系統信息輸入端連接，并行在線系統的反饋信息輸出端與PID控制系統信息輸入端連接；
[0005]所述并行在線系統包括原料貯罐、并行中和機構、在線濃縮機構，原料貯罐通過管路與并行中和機構的入口連接，原料貯罐與并行中和機構之間的管路上設有輸送泵、流量傳感器，并行中和機構的出口與在線濃縮機構入口連接；
[0006]所述并行中和機構包括的中和罐、微調罐、管路、閥門機構、攪拌機構、流量傳感器、PH值傳感器、冷卻系統、溫度控制裝置，中和罐通過管路與原料貯罐連接，中和罐設有攪拌機構、溫度控制系統、PH值傳感器、液位傳感器，中和罐、微調罐、原料貯罐間的管路上設有閥門機構、流量傳感器，微調罐設有液位傳感器；
[0007]所述在線濃縮機構包括濃縮罐、濃縮罐與并行中和機構之間管路上設置的閥門機構、壓力表、濃縮罐內設置的液位傳感器、密度傳感器，與濃縮罐連接的抽真空裝置和加熱裝置；
[0008]所述PID控制系統包括上位機、PLC電氣控制裝置、顯示控制裝置，上位機通過系統總線與PLC電氣控制裝置連接，并行在線系統的信號輸出端接入PLC電氣控制裝置的信號輸入端，PLC電氣控制裝置的信號輸出端接入上位機的信號輸入端。
[0009]優(yōu)選的，所述的并行在線裝置中的原料貯罐包括一甲胺貯罐、稀硝酸貯罐。
[0010]優(yōu)選的，所述并行在線系統的信號輸出端包括輸送泵、液位傳感器、溫度傳感器、PH值傳感器、密度傳感器、抽真空裝置、加熱裝置、閥門機構、壓力表的信號輸出端。
[0011]優(yōu)選的 ，所述PID控制系統的上位機與PLC電氣控制裝置通過PROFIBUS總線進行連接。
[0012]優(yōu)選的，所述PID控制系統的顯示控制裝置是觸摸屏顯示器。
[0013]優(yōu)選的，所述抽真空裝置是真空泵或射流泵。[0014]優(yōu)選的，還包括故障診斷報警模塊，故障診斷報警模塊包括二次儀表和設置于PLC電氣控制裝置內的模擬量系統，二次儀表安裝于并行在線系統的信號輸出端，二次儀表信號輸出端接入PLC電氣控制裝置內的模擬量系統輸入端。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0016]1、采用了 PID控制系統，能精確的實現按比例并行中和，根據pH值變化在線按比例定量中和，并反饋給執(zhí)行裝置動態(tài)調節(jié)PH值，采用PID控制使控制過程具有響應快、超調小、穩(wěn)態(tài)精度高的優(yōu)點。
[0017]2、采用溫度控制裝置將中和過程確定在一個安全的中和溫度范圍，中和過程中，通過液位傳感器對不同反應物料進行同步檢測，確保了更好的配比精度、適應性和靈活性；通過pH值傳感器對pH值的變化狀態(tài)同步檢測，確保了中和更加穩(wěn)定，具有較高的工作精度和效率，比人工調節(jié)pH值，更穩(wěn)定更效率。
[0018]3、濃縮過程的抽真空裝置，采用真空泵或射流泵兩種設備，保證了生產的穩(wěn)定性，降低了運行成本。自動進行硝酸甲胺濃縮的過程，并反復比對密度值，直到達標。
[0019]4、工藝設備運行數據的實時監(jiān)測:通過控制室上位機能監(jiān)控各個設備的運行情況及主要運行參數。
[0020]5、PID控制系統的PLC電氣控制裝置可對輸送泵、攪拌設備、抽真空裝置等現場設備的執(zhí)行機構和傳感器、閥門機構的狀態(tài)進行檢測，并具有報警及歷史數據查詢功能，提高系統的安全性、可靠性。
[0021]6、PID控制系統的上位機采用WINDOWS運行環(huán)境，通過PROFIBUS現場總線與PLC電氣控制裝置組成分布式控制系統，提高了硝酸甲胺制造過程的智能化、人性化和簡單化，可實現手動控制、半自動控制和自動控制。實現了從硝酸甲胺制造過程的無人值守自動化運行，在減員增效方面取得了效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是本發(fā)明中硝酸甲胺生產自動控制系統結構示意圖；
[0024]附圖標記說明:1_PID控制系統，2-并行在線系統。
[0025]圖2是本發(fā)明中PLC電氣控制裝置與并行在線系統的信號輸出端的連接示意圖。
[0026]附圖標記說明:1_原料貯罐的信息輸出端，2-并行中和機構的信息輸出端，3-在線濃縮機構的信息輸出端。
【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明的控制系統包括并行在線系統和PID控制系統兩部分，并行在線系統包括原料貯罐、并行中和機構、在線濃縮機構。原料貯罐通過管路與并行中和機構的入口連接，原料貯罐與并行中和機構之間的管路上設有輸送泵、流量傳感器，并行中和機構的出口與在線濃縮機構入口連接。[0028]不銹鋼制成的原料貯罐包括一甲胺貯罐和稀硝酸貯罐，5個輸送泵通過輸入管道分別與中和te和微調te的入口相連，中和te上設有溫度控制機構，Itte內分別安裝有液位傳感器，原料貯罐的出口分別與并行中和機構的一端連接，并行中和機構包括的中和罐、微調罐、管路、閥門機構、攪拌機構、流量傳感器、PH值傳感器、冷卻系統、溫度控制裝置，中和罐通過管路與原料貯罐連接，中和罐設有攪拌機構、溫度控制系統、pH值傳感器、液位傳感器，中和罐、微調罐、原料貯罐間的管路上設有閥門機構、流量傳感器,微調罐設有液位傳感器。
[0029]在線濃縮機構包括濃縮罐、濃縮罐與并行中和機構之間管路上設置的閥門機構、壓力表、濃縮罐內設置的液位傳感器、密度傳感器，與濃縮罐連接的抽真空裝置和加熱裝置。
[0030]PID控制系統采用以西門子PLC為核心部件構筑上下層分布式計算機控制系統的結構。PID控制系統包括上位機、PLC電氣控制裝置、顯示控制裝置，并行在線系統的信號輸出端接入PLC電氣控制裝置的信號輸入端，PLC電氣控制裝置的信號輸出端接入上位機的信號輸入端。
[0031]上位機軟件是運行于Microsoft Windows 2000和XP環(huán)境下的WINCC組態(tài)軟件，通過PROFIBUS總線與PLC電氣控制裝置相連，PLC電氣控制裝置與并行在線系統的信號輸出端，包括輸送泵、液位傳感器、溫度傳感器、PH值傳感器、密度傳感器、抽真空裝置、加熱裝置、閥門機構、壓力表的信號輸出端相連。上位機可以修改硝酸甲胺制造的過程配方及工藝參數，并傳給PLC電氣控制裝置；PLC電氣控制裝置完成整個系統中工作狀態(tài)的實現、存儲、同意查詢、報表的生成,打印及過程監(jiān)控等任務,接收變送器傳來的工作過程數據并結合配方對硝酸甲胺制造工作實施控制。
[0032]1、中和反應控制過程
[0033]中和反應啟動后，PLC電氣控制裝置檢測冷卻水入口溫度、出口溫度、冷卻水出水流量是否達標，并實時監(jiān)控，隨后啟動攪拌電機，檢測攪拌機的轉速是否達到要求，并且關閉濃縮罐中間閥，啟動尾氣回收裝置真空泵，真空泵并與攪拌機連鎖，并且可單獨解鎖運行。
[0034]隨后PLC電氣控制裝置發(fā)送命令啟動稀硝酸貯罐的輸送泵泵，打開稀硝酸貯罐的調節(jié)閥、稀硝酸貯罐的截止電磁閥，經流量計累積計算加入設定量(可調)的稀硝酸，使得反應環(huán)境為酸性。同時啟動一甲胺貯罐的輸送泵，打開一甲胺貯罐的調節(jié)閥，一甲胺貯罐的截止電磁閥，同時加入兩種液體進行反應，在反應的過程中，PID控制系統負責調節(jié)調節(jié)閥的開啟大小與反應罐的溫度，反應溫度低時閥的開啟大小增加，反應溫度高時閥的開啟大小減小，當溫度超過二次儀表上設置的第一設定溫度時觸摸屏顯示器屏幕報警并且關閉一甲胺、稀硝酸貯罐的調節(jié)閥門，當溫度超過二次儀表上設置的第二設定溫度時關閉一甲胺、稀硝酸貯罐的截止閥并通過觸摸屏顯示器屏幕報警。當溫度超過二次儀表上設置的第三設定溫度時PID控制系統發(fā)出命令停止稀硝酸、一甲胺貯罐的輸送泵、調節(jié)閥、截止閥并且打開消防水電磁閥，并轉為手動操作。
[0035]PID控制系統根據液位傳感器檢測到加入的稀硝酸和一甲胺達到設定量后，控制關閉一甲胺、稀硝酸貯罐的電磁閥，通過檢測中和罐中PH值傳感器傳輸的信號檢測溶液中的PH值是否達到要求，達到要求則通過觸摸屏顯示器提示操作人員中和過程完成，中和過程完成后PID控制系統關閉硝酸、甲胺調節(jié)閥、截止閥并停止硝酸泵和甲胺泵，結束中和過程，如果中和罐中PH值沒有達到要求，PID控制系統點動開啟一甲胺貯罐的截止閥，由于pH值穩(wěn)定需要一定時間，所以每次加入后等待15S再次檢測并調整，通過液位傳感器的傳輸的液位信息進行監(jiān)控，以中和罐液位上限作為點動開啟一甲胺貯罐的截止閥步驟的上限。
[0036]2、濃縮過程控制方式
[0037]濃縮過程啟動后，濃縮罐中間閥打開，濃縮罐放料閥關閉，濃縮罐排氣閥，關閉取料閥，打開取料閥，真空泵啟動，此時硝酸甲胺溶液由于負壓被吸到濃縮罐中，待中和罐的液位低于設定液位時延時30S關閉濃縮罐中間閥，蒸汽調節(jié)閥開啟，并且根據罐內的溫度變化調節(jié)閥門開度維持管內恒定溫度，待加熱15_20min后，關閉蒸汽調節(jié)閥、真空泵、打開濃縮罐排氣閥、關閉取料閥、打開取料閥、PLC電氣控制裝置通過密度傳感器反饋的信號檢測溶液的密度是否達標，如果液體達標，通過系統總線傳輸至上位機，通過觸摸屏顯示器報警并提示操作人員檢查，密度達到預設值則PLC電氣控制裝置控制打開濃縮罐放料閥，待濃縮罐液位達到最低時關閉濃縮罐放料閥，完成濃縮過程。如果檢測密度不達標后，則自動重新進入濃縮過程，并濃縮5分鐘，反復進行濃縮直至達標，如果出現異常情況則PLC電氣控制裝置控制轉為手動操作。
[0038]本文中應用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的核心思想；同時，對于本領域的一般技術人員，依據本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【權利要求】
1.一種硝酸甲胺生產自動控制系統，其特征在于，包括并行在線系統、PID控制系統，PID控制系統信息輸出端與并行在線系統信息輸入端連接，并行在線系統的反饋信息輸出端與PID控制系統信息輸入端連接； 所述并行在線系統包括原料貯罐、并行中和機構、在線濃縮機構，原料貯罐通過管路與并行中和機構的入口連接，原料貯罐與并行中和機構之間的管路上設有輸送泵、流量傳感器，并行中和機構的出口與在線濃縮機構入口連接； 所述并行中和機構包括的中和罐、微調罐、管路、閥門機構、攪拌機構、流量傳感器、PH值傳感器、冷卻系統、溫度控制裝置，中和罐通過管路與原料貯罐連接，中和罐設有攪拌機構、溫度控制系統、PH值傳感器、液位傳感器，中和罐、微調罐、原料貯罐間的管路上設有閥門機構、流量傳感器，微調罐設有液位傳感器； 所述在線濃縮機構包括濃縮罐、以及濃縮罐與并行中和機構之間管路上設置的閥門機構、壓力表、濃縮罐內設置的液位傳感器、密度傳感器，與濃縮罐連接的抽真空裝置和加熱裝置； 所述PID控制系統包括上位機、PLC電氣控制裝置、顯示控制裝置，上位機通過系統總線與PLC電氣控制裝置連接，并行在線系統的信號輸出端接入PLC電氣控制裝置的信號輸入端，PLC電氣控制裝置的信號輸出端接入上位機的信號輸入端。
2.根據權利要求1所述的硝酸甲胺生產自動控制系統，其特征在于，所述的并行在線裝置中的原料貯罐包括一甲胺貯罐、稀硝酸貯罐。
3.根據權利要求1所述的硝酸甲胺生產自動控制系統，其特征在于，所述并行在線系統的信號輸出端包括輸送泵、液位傳感器、溫度傳感器、pH值傳感器、密度傳感器、抽真空裝置、加熱裝置、閥門機構、壓力表的信號輸出端。
4.根據權利要求1所述的硝酸甲胺生產自動控制系統，其特征在于，所述PID控制系統的上位機與PLC電氣控制裝置通過PROFIBUS總線進行連接。
5.根據權利要求1所述的硝酸甲胺生產自動控制系統，其特征在于，所述PID控制系統的顯示控制裝置是觸摸屏顯示器。
6.根據權利要求1所述的硝酸甲胺生產自動控制系統，其特征在于，所述抽真空裝置是真空泵或射流泵。
7.根據權利要求1-6中任意一項所述的硝酸甲胺生產自動控制系統，其特征在于，還包括故障診斷報警模塊，故障診斷報警模塊包括二次儀表和設置于PLC電氣控制裝置內的模擬量系統，二次儀表安裝于并行在線系統的信號輸出端，二次儀表信號輸出端接入PLC電氣控制裝置內的模擬量系統輸入端。
【文檔編號】G05B19/418GK103901827SQ201210580569
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權日:2012年12月28日
【發(fā)明者】李濤, 趙杰, 付艷軍, 汪勝 申請人:新時代民爆（遼寧）股份有限公司