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计算机 测量与控制 ．2009．1 7( 10) C om puter M eas ur em en t & C on tr ol 控制技术 文章编号 ：1671—4598( 2009 J 10 —1931—02 中图分类号：T P273 文献标识码：A 基于集散控制 系统 的火箭推进剂再 生装置的设计 向． 衡 ， 王煊军 ( 第二炮兵工程学 院，陕西 西安 710025) 摘要：在进行火箭推进剂再生时 ，需精确控制装置内的温度 、流量和压力，避免发生事 故，并使最终产 品满足 国军标要求，同时为了 提高装置的稳定性和可操作性，设计 了基于集散控制系统的再生装置；采用 F MS03为现场控制站主控单 元，通过仪 表控制和数字 PID 相结 合的办法 ，实现 'r装置内温度、流量等的精确控制 ；系统首先通过试验采集的数据预置多套控制方案 ，在再生装置运行前 ，通过色谱仪分析 原料的成分，选取最佳的控制方案，大大提高了生产效率 ；实验结果表明，这种控制方法是合理有效的 · 对于类似的问题具有参考价值。 关键词：火箭推进剂 ；再生 ；集散控翩系统 D es ign o f R o ck et P r op el lan t R eg ener at io n E q uip m ent B a sed on D ist r ibut ed C ont r ol S yst em X iang H eng，W ang X uanj Url (S econd A r ti ll ery E ngineeri ng C olleg e ，X i ’ an 7 10 02 5 ， C hi na) A bst ract ： R oc ket propellant reg eneration requires accurat e control of t he t emperature，pressure and fl ux in the equipment ，so as t o avoid acci— dents and make the final product meet the GJ B requirements．To improve the stability and maneuverability ，reg eneration equipment based on distribu t ed cont rol sy stem is desig ned．F M S 03 is adopt ed as the main cont rol unit in t he field c o ntrol st ation．In this way ， t he t emperature and f lux in the e quipm ent are cont rolled in a n accura te ma nne r throug h c o m bining m ete rs cont rol a nd dig it al PI D cont ro1． T he syst em first set sev eral cont rol me thods throug h the data collecte d from the exper i ments in t he lab．Bef ore the reg enerat ion equipment op e rat es ，the best cont rol met hod is selected by analy zing the ing re d ient of t he material wit h g as chromat og raph． A s a result ，the pro d uct ivity is Ng N y improve d ，too．T he results of the ex periment prove t hat t his control method is reasonable and eff ectiv e，and can be of ref erence to similar cont rol issues． K ey words ： roc k et propellant ； regenerat ion ；dis t ributed control sy s tem O 引言 随着社会的发展和人们物质需求的增加 ，工业 生产过程 日 益复杂，规模更加扩 大，2O 世纪 5O年代 末期 ，第一 台用 于工 业控制的计算机的出现使 生产效率有 了极大 的提高。然 而，传 统的计算机集 中控制系统 ，计算机一旦出现故障 ，就会使整个 系统瘫痪 ，其可靠性 、稳定性较差，为提高 系统 的可靠性和稳 定性 ，满足生产过程控制 中分散风险的要求 ，美 国、日本及欧 洲等国开始研制集散型控制系统 ( D( ) ? 。1975 年第一套 DCS 终于问世 ，这是一种结合 了仪表控制系统和 DDC 两者 的优势而 出现的全新的控制系统 。今天 ，集散型控制系统 已广 泛应 用于 工业过程控制 ．并延伸到实验室自动化和大型研究试验 。 l 工程意 义与主要技 术指标 本装 置主要是针对某型化学试剂进行再生处理的一套 自动 化工业用装置 。在实际贮存 中，由于该试剂具有较强的还原性 和吸湿性 ，空气缓慢氧化则使其发生变质 ，吸湿性则使其水分 含量增加 ，导致试剂质量呈不断下降趋势 ，从而影响导弹 ( 火 箭) 发射的准确性 ，需进行再生处理 ，方能重复利用 ，本工程 就是在这种背景下 开发研制的 。 收稿 日期 ：2009—08 —10； 修回 日期 ：2009 —09 —06。 作者简介：向 衡 ，男，湖南人 ，在读硕士研究生，主要从事导弹测试 与计量等方向的研究。 王煊军，男．山东人，教授，主要从事军事化学以及环境工程等方 向 的研 究 。 在再生过程中 ，该装置主要对以下 动态指标进行控制 。 1．1 温 度控 制 温度控制在一20～200℃之间 ，温度波动在 ± 5℃ 以内。 1．2 压 力控 制 压力控制在 0．1MPa 0．6MPa 之间 ，静 态精度 为± l ， 动态精度为± 2 。 2 控制系统方案设计 系统 的主要受控对象有 4 个 ，即现场设备 ( 即吸附塔) 内 的压力控制 、温度控制 、管路的流量控制以及各阀门的开闭控 制 。根据试验 系统 的具体要求 ，结合控制系统特点 ，本系统采 用 了数字 P ID 调节和现场单 回路调 节器控 制相结 合的办 法来 实现压力 、温度和流量的控制。 通过在实验室采集 的试验数据，系统 已预先设置 了几套控 制方案 。在开机进 行再生处理前 ，首先通过色谱仪对待处理物 料 中杂质 ( 水 分等 ) 的含量进行 分析 ，经过 与实 验数据地 对 比，采用最佳 的控 制方案 ，达到柔性控制的 目的。 本系统由上位管理层以及现场控制 台组成。操作层采用冗 余的 1OOMbps 以太 网 ，采 用 500kbps～12Mbps 的 Profibus— DP 现场总线连接上位管理层和各 现场信号处理模块 ，系统提 供标准的电气接 VI以便于扩展 ，此外 ，系统 还支持其他现场总 线设备和仪表 。 系统硬件 配置如图 1 所示 。 根据生产工艺的要求 及分布控制系统的性能特点 ，并结合 现场实际情况 ，本装置现场控制台 由 Panel PC 和 19” 平板触 摸屏组成 ，通过组态软件对 系统 以及现场仪 器设备状态等数据 中华 测控 网 c hi nam c a．c o m