精细化工5千字论文

随着全球经济的发展和现代工业的日新月异，人们对工业生产设备的自动化水平、对自动化产品的综合功能及可靠性、对新产品的上市速度、对根据客户和市场要求修改配方的灵活性均提出了更高的要求。在这样的大环境下，批量(Batch)控制管理软件作为一个十分重要的产品，在越来越多的工业控制过程(尤其是精细化工、制药和食品行业)中得到了广泛的应用。本文以Invensys集团旗下的美国Foxboro公司的I/ABatch软件在国内某一精细化工厂的生产装置上的应用为例，介绍了该控制管理软件的全貌及其应用要点。纵观Foxboro的I/ABatch发展历史，可以追溯到1969年首个冗余批量控制器的发布。早在上世纪90年代前，伴随着不同的DCS系统发展阶段，Foxboro的批量控制软件也分别经历了LargeScaleBatch、EasyBatch、BatchPlantManager、R-Batch4个不同时期。一直到1992年，基于Unix平台并和I/A系统集成在一起的Foxbatch才诞生，被称为核心。1996年开始，著名的工业软件公司Wonderware开始为Foxbatch编写具有更友好客户界面的批量软件。该软件基于WindowsNT平台，可以和工厂管理软件集成在一起使用，亦可以同时被Foxboro公司I/A系统外的其他控制系统使用。1998年，Foxbatch正式更名为I/ABatch，之后分别经历了、等，直到现在被广泛运用于WindowsXP平台上的I/。I/ABatch是一套具有很大灵活性的批量生产管理软件，是针对生产过程中的建模和实现批量生产的自动化控制而设计的，完全符合标准，具有模块化的特点。用I/ABatch软件，用户可以很方便地1引言2I/ABatch的发展回顾及主要特点创建配方，用批量离线组态环境模拟新配方的运行过程，查询到有关产品的历史数据，并得到一些产品物料汇总信息。可以说它是一个“成品化”的批量控制引擎，如果和I/ADCS系统联合使用，还有参数自动连接生成、便于组态集成等特点。3精细化工装置的工艺流程及控制要求I/ABatch具有十分广阔的应用范围，小到一个最简单的加料混合过程，大到十几条批量生产线几十个反应釜的生产过程，均可以用这套软件来组态实现。以某精细化工装置为例，共有两条生产线并行生产两种相关联的化工产品A和B。由于该化工产品具有很强的季节性，在连续生产两三个月后要清洗设备，重新更换原料(包括调整原料比)，生产另两种相关产品C和D。其中前两者的基本工艺过程是一致的。整套装置有两个进料贮槽、两个反应釜、两个成品槽，有模拟量输入100点、模拟量输出50点、数字量输入200点、数字量输出250点。从同时投入生产的两条生产线来看，在A线进入到该线反应釜初始阶段前，必须检查B线是否已经正常完成KOH的进料，并且反应釜内的压力、温度达到了工艺工程师预定的值。每条生产线的每一生产步骤中都有很严格的反应条件检测，一旦有连锁发生，工艺会要求控制程序根据不同的连锁原因转入到不同的子步骤中去，直到连锁条件完全解除，继续该条生

MATLAB在化学工程与工艺实验数据处理中的应用*摘要]本文对MATLAB在化学工程与工艺实验中的应用进行了初步的尝试,传统的化工实验的数据处理是相当复杂的,需要花费大量的人力物力,由于化工实验需要平行实验,数据处理过程的重复性也非常大。借助MATLAB软件的应用,可以使人们从大量的数据处理当中解脱出来。本文以“化工原理”实验为例,利用MATLAB软件编写一个数据处理程序:只需输入任意一组原始数据,就可以把实验结果,数据模型以及作图一起显示出来。[关键词]化学工程与工艺;专业实验;数据处理;Matlab一、引言化学工程与工艺专业实验是初步了解、学习和掌握化学工程与工艺科学实验研究方法的一个重要的实践性环节。专业实验不同于基础实验,其目的不仅仅是为了验证一个原理、观察一种现象或是寻求一个普遍适用的规律,而应当是为了有针对性地解决一个具有明确工业背景的化学工程与工艺问题。[1]化工实验的特点流程较长,规模较大,数据处理也较为复杂。因此依靠计算机处理数据会使繁琐的数据处理过程变得简单快捷,大大提高工作效率。数据处理是每一个化学工程实验必不可少的步骤,也是至关重要的一个步骤。通过实验可以建立过程模型、分析工艺技术的可行条件。但是化工实验数据的处理往往并不是那么简单,它需要通过复杂的数学计算,若仅仅依靠手工计算则需要花费大量的时间,而且化工实验数据的处理量很大、重现性很高,因此应用计算机来处理实验数据可以大大提高工作效率。化学工程与工艺专业是一个以实验为基础的专业学科。实验的目的是通过有限的实验点去寻找某一对象或某一过程中各参数之间的定量关系,从而揭示某化工过程所遵循的客观规律。由于人力、物力、时间等条件的限制,任何实验所能完成的实验点都是有限的,如何根据这些有限的实验点归纳出各参数之间的关系,便是实验数据的处理问题。由于化工过程的复杂性,实验过程中各参数之间的关系往往是非线性的,数据处理或数据拟合的工作量往往比较大,且计算过程也比较繁琐。若能利用计算机进行数据处理,不仅处理结果的准确度很高,而且还会省下很多不必浪费的人力和时间,大大提高了工作效率。Matlab是集数学计算、结果可视化和编程于一身,能够方便地进行科学计算和大量工程运算的工程软件。它具有简单易用、人机界面良好,能使繁琐的科学计算和编程变得日益简单和准确有效。[2]本文以两个化工原理实验为例,阐述利用Matlab软件处理化工实验数据与人工处理相比较带来的方便,而且数据的结果更精确,误差更小。Matlab软件是一种简单易学的编写语言。它具有支持多平台操作系统(Windows、Unix等)、编写效率高、用途广泛、功能超强、程序极容易维护等等优点。二、数据处理程序的设计(一)程序框图由于化工实验有很多,而且每一个实验数据的处理的步骤、公式都不一样,所以很难用一个程序来描述。但是,每一个实验都有类似之处,因此每一个程序都可以用如图2-1来描述。这样则可以利用Matlab中的polyfit()函数进行线性拟合,此即为本文编写数据处理程序的基本原理。3.基本数据库从文献中只能查出特殊温度下的物性数据。例如:10℃、20℃、30℃等。但是工业生产中的温度就不可能那么凑巧和文献符合,因此,需要我们进行计算。平时学习中遇到这样的问题,我们往往是选两个相近的数据近似认为它们是线性关系,然后采用内插或外推法计算出工作温度下的物性常数。本文中所编写的程序把温度与密度、温度与粘度进行多项式拟合,使它们之间有两两对应关系。即在程序运行后,只需输入工作温度,程序就可以得到该温度下所需的物性常数。(三)程序的调试与运行结果1.流体阻力原始数据输入三、结论在化学工程与工艺实验中用Matlab软件处理实验数据是很有必要的。以本文中的化工原理实验为例,每一次实验都有大量的数据要处理,我们只要处理自己的原始数据,但教师在批改时就要把我们所有的实验数据都要计算,这个工作量是很大的。有了数据处理程序,教师只需要输入原始数据,运行程序后,就可了解学生的实验是否做得好、实验数据处理结果是否准确,这就可以节省很多的时间。在实际工程中,需要处理的数据更多,计算公式更加复杂,有时为了导出计算公式,还需要建立复杂的数学模型,手工计算基本是不可能完成的。因此,把Matlab软件应用到化学工程与工艺实验中进行实验数据的处理是十分必要的。(责任编辑:张明德)参考文献:[1]房鼎业,乐清华,李福清主编.化学工程与工艺专业实验[M].北京:化学工业出版社,2000.[2]李丽,王振领编著.MATLAB工程计算机应用[M].北京:人民邮电出版社,2001.[3]黄华江编著.实用化工计算机模拟———MATLAB在化学工程中的应用[M].北京:化学工业出版社,2004.[4]姚玉瑛主编.化工原理(新版)(上册)[M].天津:天津大学出版社,2003.

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