CN202995443U - 一种硝酸甲胺生产自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种硝酸甲胺生产自动控制系统，解决的技术问题是硝酸甲胺生产过程的自动控制，自动控制系统包括并行在线系统、PID控制系统，PID控制系统信息输出端与并行在线系统信息输入端连接，并行在线系统的反馈信息输出端与PID控制系统信息输入端连接，该控制系统自动化程度高，能够实现硝酸甲胺工序无人值守，并且能够高效的制造硝酸甲胺，安全可靠。

Description

一种硝酸甲胺生产自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种硝酸甲胺生产自动控制系统。

背景技术

控制系统是整个硝酸甲胺水胶炸药生产线的核心。现有工业生产线采用人工手动控制，控制复杂，安全性低，运行参数无法实时显示。由于系统本身的局限性，各种参数的显示难以实现，如流量、温度、液位及流量等工艺参数，不利于操作者掌握设备运行状态，系统缺乏灵活性，难以扩展和完善功能。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种硝酸甲胺生产自动控制系统。本实用新型采用由PID控制系统与并行在线系统构成的自动控制系统实现对硝酸甲胺生产过程的自动控制，解决了上述问题。

一种硝酸甲胺生产自动控制系统，其特征在于，包括并行在线系统、PID控制系统，PID控制系统信息输出端与并行在线系统信息输入端连接，并行在线系统的反馈信息输出端与PID控制系统信息输入端连接；

所述并行在线系统包括原料贮罐、并行中和机构、在线浓缩机构，原料贮罐通过管路与并行中和机构的入口连接，原料贮罐与并行中和机构之间的管路上设有输送泵、流量传感器，并行中和机构的出口与在线浓缩机构入口连接；

所述并行中和机构包括的中和罐、微调罐、管路、阀门机构、搅拌机构、流量传感器、pH值传感器、冷却系统、温度控制装置，中和罐通过管路与原料贮罐连接，中和罐设有搅拌机构、温度控制系统、pH值传感器、液位传感器，中和罐、微调罐、原料贮罐间的管路上设有阀门机构、流量传感器，微调罐设有液位传感器；

所述在线浓缩机构包括浓缩罐、浓缩罐与并行中和机构之间管路上设置的阀门机构、压力表、浓缩罐内设置的液位传感器、密度传感器，与浓缩罐连接的抽真空装置和加热装置；

所述PID控制系统包括上位机、PLC电气控制装置、显示控制装置，上位机通过系统总线与PLC电气控制装置连接，并行在线系统的信号输出端接入PLC电气控制装置的信号输入端，PLC电气控制装置的信号输出端接入上位机的信号输入端。

优选的，所述的并行在线装置中的原料贮罐包括一甲胺贮罐、稀硝酸贮罐。

优选的，所述并行在线系统的信号输出端包括输送泵、液位传感器、温度传感器、pH值传感器、密度传感器、抽真空装置、加热装置、阀门机构、压力表的信号输出端。

优选的，所述PID控制系统的上位机与PLC电气控制装置通过PROFIBUS总线进行连接。

优选的，所述PID控制系统的显示控制装置是触摸屏显示器。

优选的，所述抽真空装置是真空泵或射流泵。

优选的，还包括故障诊断报警模块，故障诊断报警模块包括二次仪表、设置于PLC电气控制装置内的模拟量系统，二次仪表安装于并行在线系统的信号输出端，二次仪表信号输出端接入PLC电气控制装置内的模拟量系统输入端。

本实用新型的优点：

1、采用了PID控制系统，能精确的实现按比例并行中和，根据pH值变化在线按比例定量中和，并反馈给执行装置动态调节pH值，采用PID控制使控制过程具有响应快、超调小、稳态精度高的优点。

2、采用温度控制装置将中和过程确定在一个安全的中和温度范围，中和过程中，通过液位传感器对不同反应物料进行同步检测，确保了更好的配比精度、适应性和灵活性；通过pH值传感器对pH值的变化状态同步检测，确保了中和更加稳定，具有较高的工作精度和效率，比人工调节pH值，更稳定更效率。

3、浓缩过程的抽真空装置，采用真空泵或射流泵两种设备，保证了生产的稳定性，降低了运行成本。自动进行硝酸甲胺浓缩的过程，并反复比对密度值，直到达标。

4、工艺设备运行数据的实时监测：通过控制室上位机能监控各个设备的运行情况及主要运行参数。

5、PID控制系统的PLC电气控制装置可对输送泵、搅拌设备、抽真空装置等现场设备的执行机构和传感器、阀门机构的状态进行检测，并具有报警及历史数据查询功能，提高系统的安全性、可靠性。

6、PID控制系统的上位机采用WINDOWS运行环境，通过PROFIBUS现场总线与PLC电气控制装置组成分布式控制系统，提高了硝酸甲胺制造过程的智能化、人性化和简单化，可实现手动控制、半自动控制和自动控制。实现了从硝酸甲胺制造过程的无人值守自动化运行，在减员增效方面取得了效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型中硝酸甲胺生产自动控制系统组成示意图；

附图标记说明：1-PID控制系统，2-并行在线系统。

图2是本实用新型中PLC电气控制装置与并行在线系统的信号输出端的连接示意图。

附图标记说明：1-原料贮罐的信息输出端，2-并行中和机构的信息输出端，3-在线浓缩机构的信息输出端。

具体实施方式

本实用新型的控制系统包括并行在线系统和PID控制系统两部分，并行在线系统包括原料贮罐、并行中和机构、在线浓缩机构。原料贮罐通过管路与并行中和机构的入口连接，原料贮罐与并行中和机构之间的管路上设有输送泵、流量传感器，并行中和机构的出口与在线浓缩机构入口连接。

不锈钢制成的原料贮罐包括一甲胺贮罐和稀硝酸贮罐，5个输送泵通过输入管道分别与中和罐和微调罐的入口相连，中和罐上设有温度控制机构，贮罐内分别安装有液位传感器，原料贮罐的出口分别与并行中和机构的一端连接，并行中和机构包括的中和罐、微调罐、管路、阀门机构、搅拌机构、流量传感器、pH值传感器、冷却系统、温度控制装置，中和罐通过管路与原料贮罐连接，中和罐设有搅拌机构、温度控制系统、pH值传感器、液位传感器，中和罐、微调罐、原料贮罐间的管路上设有阀门机构、流量传感器，微调罐设有液位传感器。

在线浓缩机构包括浓缩罐、浓缩罐与并行中和机构之间管路上设置的阀门机构、压力表、浓缩罐内设置的液位传感器、密度传感器，与浓缩罐连接的抽真空装置和加热装置。

PID控制系统采用以西门子PLC为核心部件构筑上下层分布式计算机控制系统的结构。PID控制系统包括上位机、PLC电气控制装置、显示控制装置，并行在线系统的信号输出端接入PLC电气控制装置的信号输入端，PLC电气控制装置的信号输出端接入上位机的信号输入端。

上位机软件是运行于Microsoft Windows2000和XP环境下的WINCC组态软件，通过PROFIBUS总线与PLC电气控制装置相连，PLC电气控制装置与并行在线系统的信号输出端，包括输送泵、液位传感器、温度传感器、pH值传感器、密度传感器、抽真空装置、加热装置、阀门机构、压力表的信号输出端相连。上位机可以修改硝酸甲胺制造的过程配方及工艺参数，并传给PLC电气控制装置；PLC电气控制装置完成整个系统中工作状态的实现、存储、同意查询、报表的生成，打印及过程监控等任务，接收变送器传来的工作过程数据并结合配方对硝酸甲胺制造工作实施控制。

1、中和反应控制过程

中和反应启动后，PLC电气控制装置检测冷却水入口温度、出口温度、冷却水出水流量是否达标，并实时监控，随后启动搅拌电机，检测搅拌机的转速是否达到要求，并且关闭浓缩罐中间阀，启动尾气回收装置真空泵，真空泵并与搅拌机连锁，并且可单独解锁运行。

随后PLC电气控制装置发送命令启动稀硝酸贮罐的输送泵泵，打开稀硝酸贮罐的调节阀、稀硝酸贮罐的截止电磁阀，经流量计累积计算加入设定量(可调)的稀硝酸，使得反应环境为酸性。同时启动一甲胺贮罐的输送泵，打开一甲胺贮罐的调节阀，一甲胺贮罐的截止电磁阀，同时加入两种液体进行反应，在反应的过程中，PID控制系统负责调节调节阀的开启大小与反应罐的温度，反应温度低时阀的开启大小增加，反应温度高时阀的开启大小减小，当温度超过二次仪表上设置的第一设定温度时触摸屏显示器屏幕报警并且关闭一甲胺、稀硝酸贮罐的调节阀门，当温度超过二次仪表上设置的第二设定温度时关闭一甲胺、稀硝酸贮罐的截止阀并通过触摸屏显示器屏幕报警。当温度超过二次仪表上设置的第三设定温度时PID控制系统发出命令停止稀硝酸、一甲胺贮罐的输送泵、调节阀、截止阀并且打开消防水电磁阀，并转为手动操作。

PID控制系统根据液位传感器检测到加入的稀硝酸和一甲胺达到设定量后，控制关闭一甲胺、稀硝酸贮罐的电磁阀，通过检测中和罐中pH值传感器传输的信号检测溶液中的pH值是否达到要求，达到要求则通过触摸屏显示器提示操作人员中和过程完成，中和过程完成后PID控制系统关闭硝酸、甲胺调节阀、截止阀并停止硝酸泵和甲胺泵，结束中和过程，如果中和罐中pH值没有达到要求，PID控制系统点动开启一甲胺贮罐的截止阀，由于pH值稳定需要一定时间，所以每次加入后等待15S再次检测并调整，通过液位传感器的传输的液位信息进行监控，以中和罐液位上限作为点动开启一甲胺贮罐的截止阀步骤的上限。

2、浓缩过程控制方式

浓缩过程启动后，浓缩罐中间阀打开，浓缩罐放料阀关闭，浓缩罐排气阀，关闭取料阀，打开取料阀，真空泵启动，此时硝酸甲胺溶液由于负压被吸到浓缩罐中，待中和罐的液位低于设定液位时延时30S关闭浓缩罐中间阀，蒸汽调节阀开启，并且根据罐内的温度变化调节阀门开度维持管内恒定温度，待加热15-20min后，关闭蒸汽调节阀、真空泵、打开浓缩罐排气阀、关闭取料阀、打开取料阀、PLC电气控制装置通过密度传感器反馈的信号检测溶液的密度是否达标，如果液体达标，通过系统总线传输至上位机，通过触摸屏显示器报警并提示操作人员检查，密度达到预设值则PLC电气控制装置控制打开浓缩罐放料阀，待浓缩罐液位达到最低时关闭浓缩罐放料阀，完成浓缩过程。如果检测密度不达标后，则自动重新进入浓缩过程，并浓缩5分钟，反复进行浓缩直至达标，如果出现异常情况则PLC电气控制装置控制转为手动操作。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (7)

1.一种硝酸甲胺生产自动控制系统，其特征在于，包括并行在线系统、PID控制系统，PID控制系统信息输出端与并行在线系统信息输入端连接，并行在线系统的反馈信息输出端与PID控制系统信息输入端连接；

所述并行在线系统包括原料贮罐、并行中和机构、在线浓缩机构，原料贮罐通过管路与并行中和机构的入口连接，原料贮罐与并行中和机构之间的管路上设有输送泵、流量传感器，并行中和机构的出口与在线浓缩机构入口连接；

所述并行中和机构包括的中和罐、微调罐、管路、阀门机构、搅拌机构、流量传感器、pH值传感器、冷却系统、温度控制装置，中和罐通过管路与原料贮罐连接，中和罐设有搅拌机构、温度控制系统、pH值传感器、液位传感器，中和罐、微调罐、原料贮罐间的管路上设有阀门机构、流量传感器，微调罐设有液位传感器；

所述在线浓缩机构包括浓缩罐、以及浓缩罐与并行中和机构之间管路上设置的阀门机构、压力表、浓缩罐内设置的液位传感器、密度传感器，与浓缩罐连接的抽真空装置和加热装置；

所述PID控制系统包括上位机、PLC电气控制装置、显示控制装置，上位机通过系统总线与PLC电气控制装置连接，并行在线系统的信号输出端接入PLC电气控制装置的信号输入端，PLC电气控制装置的信号输出端接入上位机的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的硝酸甲胺生产自动控制系统，其特征在于，所述的并行在线装置中的原料贮罐包括一甲胺贮罐、稀硝酸贮罐。

3.根据权利要求1所述的硝酸甲胺生产自动控制系统，其特征在于，所述并行在线系统的信号输出端包括输送泵、液位传感器、温度传感器、pH值传感器、密度传感器、抽真空装置、加热装置、阀门机构、压力表的信号输出端。

4.根据权利要求1所述的硝酸甲胺生产自动控制系统，其特征在于，所述PID控制系统的上位机与PLC电气控制装置通过PROFIBUS总线进行连接。

5.根据权利要求1所述的硝酸甲胺生产自动控制系统，其特征在于，所述PID控制系统的显示控制装置是触摸屏显示器。

6.根据权利要求1所述的硝酸甲胺生产自动控制系统，其特征在于，所述抽真空装置是真空泵或射流泵。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的硝酸甲胺生产自动控制系统，其特征在于，还包括故障诊断报警模块，故障诊断报警模块包括二次仪表、设置于PLC电气控制装置内的模拟量系统，二次仪表安装于并行在线系统的信号输出端，二次仪表信号输出端接入PLC电气控制装置内的模拟量系统输入端。

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