CS5000精馏塔实验装置对象

系统组成

整个系统由实验对象、控制器、辅助系统和软件系统四部分组成，主要部件包括：精馏塔主体、原料预热换热器、塔顶冷凝器等。

系统特点

Ø         实验装置的工程化概念：精馏塔是过程工业中应用广泛的液相产品分离设备，同时，也是过程控制中代表性的多变量复杂工业系统。中控教仪公司设计开发了的精馏塔实验装置是工业精馏塔的缩影。学生通过该实验装置了解控制系统设计的意义与实现方法。

Ø         控制方案的多样性：对于该实验装置，学生可以选择应用各种控制方案，如单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制等常规控制方案与多回路控制、多变量解耦控制与预测控制等复杂控制方案。

Ø         控制装置选择的自主性：精馏塔控制实验装置采用控制对象与控制装置分离设计，用户可根据需要自主选择各种当代过程工业实际中应用广泛的控制装置，例如，集散控制系统DCS、现场总线控制系统FCS、基于工业以太网的控制系统EPA等。

Ø         实验方案的开放性：对于该实验装置，教师与研究生既可以选择预定的控制方案进行控制实验；也可以自主搭建或开发新型的控制方案进行开放的实验；结合该实验装置，博士或硕士研究生可应用现代控制理论与方法，完成具有实际意义的学位论文工作。

实验系列

精馏塔的控制目标，除保证操作平稳（具体内容见上述操作实验）以外，通常还需要控制塔顶与/或塔底产品的纯度或质量。对于上述实验系统，假设介质体系为水-酒精，则塔顶产品的纯度即为塔顶产品的酒精含量。假设实验系统的操作压力为常压，且基本不变，则塔顶产品的酒精含量与精馏段灵敏温度（位置待定）或塔顶温度TT31基本对应。同理，塔底产品的酒精含量与提馏段灵敏温度（位置待定）或塔底温度TT32基本对应。因此，精馏塔的控制目标可转化为精馏段与提馏段灵敏温度的控制问题。

若选用多回路控制方案，可采用以下常规PID控制系统以实现装置的平稳操作与塔顶塔底产品的纯度控制：

（1）进料流量的自动控制。

（2）C101塔底液位的均匀控制。

（3）塔顶蒸汽回流温度的区间控制。

（4）回流罐C102液位的自动控制。

（5）塔顶产品出料量与回流量的比值控制。

（6）精馏段灵敏温度的串级控制。

（7）提馏段灵敏温度的单回路控制。

另外，精馏塔为工业过程中典型的多变量控制对象，除完成上述常规PID控制系统以外，该实验系统还可以完成以下综合多变量实验：

n         精馏塔机理模型的建立与实验验证，

n         精馏塔对象特性的阶跃响应实验，

n         精馏塔非线性特性的实验验证与分析，

n         不同产品目标下的多回路控制实验与关联分析，

n         精馏塔解耦控制实验，

n         精馏塔非线性控制系统实验，

n         精馏塔预测控制系统实验。