间歇生产过程安全控制

　　间歇生产的过程控制主要存在着参数的调节控制和顺序控制两种控制任务。其中，参数控制主要涉及模拟信号的传输、变换和处理，其控制思想和目的与连续过程控制很相似。而顺序控制主要涉及数字开关信号的通讯和处理，其控制目的主要是控制生产过程按配方规定的顺序和状态有序地完成间歇生产过程。顺序控制在间歇生产过程中起着非常重要的作用。

　　(1)顺序生产过程  间歇生产过程是顺序执行操作步骤(例如前处理→加料→反应→排料→后处理)的生产过程。因此，清楚地描述间歇过程的操作顺序和转换条件是设计顺序控制的前提条件，特别是对于复杂的间歇生产过程，转换条件及各步骤内的具体操作的描述是非常必要的。关于操作过程的描述有多种方法，其中常用的便利方法是采用图示描述方法。下面，利用图1—11所示间歇反应过程简图，介绍几种常用的图形描述方法。

 
　　①流程图  流程图是一种常用的描述和定义顺序的图示方法。这种方法适用于在过程的顺序特性已经确定的情况下，向编程人员布置和分配编程任务。图1—12描述了反应釜组分A阶段的控制步骤流程图。但是，流程图描述法存在着没有严格的作图标准、作图和修改工作量大等缺点。特别是作为控制软件的设计依据，存在着流程图上不能表示全部过程参数，难于准确描述多分支过程的并行及相互关系等问题。

　　②过程时间图  图1—13是反应釜的过程时间操作图。

 　　过程时间图的水平轴是时间控制、状态轴。一般由具体的操作状态的排序构成，如图1—13所示，横轴描述了反应器的加料、反应、冷却、卸料几个阶段及相应各阶段中的控制步骤。纵轴是动作、参数轴，列举了动作内容和过程参数。图形描述了过程与时间、过程与动作、动作与动作、过程与操作参数等相互关系。为设计人员提供了生产过程所需的全部控制元件、过程操作与动作顺序及与过程相关的工艺参数，为开发间歇生产控制策略提供了确切依据。是一种比较理想的顺序图示方法。

　　注意过程时间图一般不能被直接用于编制控制软件，需将其转换成其他有利于编程的形式后加以间接利用。另外，作图和修改的不便也是过程时间图方法的一个缺点。

　　③顺序功能图  顺序功能图是用图形符号和文字叙述相结合的表示方法对顺序控制系统的过程、功能和特性进行描述的方法。它针对顺序控制系统的控制条件和过程，提出了一套简单易学且精确严密的顺序逻辑控制功能的表示方法。顺序功能图的基本结构如图1—14所示。

　　除上述三种图形表示法外，常用的图形表示法还有：状态转移图、决策表等方法。

　　(2)控制系统构成  间歇生产过程是依据事先制订的明确任务，在一个或多个间歇设备上，一定时间内完成自开车到停车的全部生产周期的生产过程。间歇生产过程中存在着参数控制、顺序控制和各种协调、管理等控制操作。间歇反应过程顺序功能见图1—15。由于技术的限制，早期的间歇生产过程无法实现自动控制，特别是生产的顺序操作和协调管理工作主要是由人工完成的。在人工操作的过程中，由于作业人员的专业素质、操作经验、心理状态等都直接影响着作业的准确可靠性，因此，随机不安全因素很多。随着电子技术和信息技术的发展，新一代基于微处理器技术的控制系统的出现，促进了间歇过程自动化的发展。目前，利用DCS、PLC等构成的控制系统在间歇生产控制中发挥了巨大的作用。

 

 　　可编程控制器(PLC)是一种以微处理器为基础的新一代通用型工业控制装置。按照国际电工委员会的定义，PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。图1—16给出了可编程控制器(PLC)的基本结构。   由图可以看出，PLC采用了典型的计算机结构，主要包括CPU、RAM、ROM和输入输出接口电路等，其内部采用总线结构进行数据和指令的传输。

 　　为了适应工业控制的需要， 目前，PLC产品已经系列化、模块化、标准化。各生产厂家的设计有各种系列化产品和多种模块供用户选择，采用模块化组合方式可以适应大小规模不同、功能复杂程序和现场环境各异的各种控制要求。且构成的控制系统维护方便，易于功能扩展。与其他控制装置相比较，PLC具有可靠性高，通用性强，控制系统构成和操作方便、灵活、具有极强的逻辑运算和控制功能及较完善的通讯功能等特点。因此，PLC在工业控制，特别是／顷序控制中得到了广泛的应用。