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1、ITEM设计开发赛项工程设计文档西安邮电大学参赛队分享有删减 2015年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛工程设计文件 ITEM1 设计开发赛项 参赛队伍名称：未来星 参赛学校名称：西安邮电大学 2015年 6月 28 日 一、方案设计依据、范围及相关标准 1 1 、 设计依据 （1）PCS7-SMPT1000 实验指导 （2）SMPT-1000 蒸发器及其 PCS7 控制 （3）2012 年全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛实施方案 （4）SIM
2、ATIC PCS7 使用手册及产品目录 2 2 、设计范围 本设计包括反应温度的控制、产物浓度的控制、反应器液位的控制以及 压力的控制；启动时，对液位、升温、产物的顺序控制，启动完 稳定之后，对稳定液位、保温、稳定浓度，提升或者降低出口 流量的控制；以及操作员监视控制系统设计等等。 3 3 、设计遵循的标准及规范 （1）HG/T20636-1998《自控专业设计管理规定》 （2）HG/T20637-1998《自控专业工程设计文件的编制规定》 （3）HG/T20638-1998《自控专业工程设计文件深度的规定》 （4）HG/T20639-1998《自控专业工程设计用典
3、型图表及标准目录》 （5）HG20505-2000《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》 （6）HG20506-1992《自控专业施工图设计内容深度规定》 （7）HG/T20519-1992《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》 （8）HG20559-1993《管道仪表流程图设计规定》 二、系统分析（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等） 2.1 工艺流程分析 被控对像为多功能过程控制系统（SMPT－1000）中的反应器单元，为连续 反应系统。 （图 2.1） 图 2.1 反应
4、器及进出口的结构图 所选被控对象为过程工业常见的连续反应器。反应过程为反应物A、反应物B以及催化剂C发生反应，生成产物D。反应由热水加热诱发，由冷却水进行冷却。其工艺流程图如上：该连续反应系统以反应物A、反应物B以及催化剂C，在反应温度70.0℃下进行反应，反应的产物为D。 反应设备包括：反应器，反应器耐压约1.5MPa。为了安全，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过1.2 MPa。 反应过程主要有三股连续进料。第一股是反应物A，FI1201为进料流量，FV1201是进料阀；第二股是反应物B，FI1203为进料流量，FV1203是进料阀；第三股为催化剂C，FI1104为进料流量，F
5、V1104为进料阀门；HS1101为搅拌开关；HS1102为热水加热开关，热水用来诱发反应。 反应器内主产物D重量百分比浓度在图中指示为AI1201，反应温度为TI1201，液位为LI1201。反应器出口流量为FI1202，由出口阀FV1202控制其流量。反应器出口为混合液，由产物D及未反应的A、B、C组成。反应器冷却水入口流量为FI1105，由阀FV1105控制流量。 2.2 控制需求分析 2.2.1 开车控制需求分析 1． 初始化检查，系统处于开车前状态，确认所有阀门处于关闭状态。 2．开FV1203，开始B进料，液位上升。 3．液位上升到50%左右，开FV1201，开始A进
6、料。 4．当液位上升到60%，打开阀门FV1202。 5. 打开搅拌开关HS1101。 6. 打开热水加热开关HS1102，诱发反应。 7. 打开催化剂阀门FV1104。 8. 当温度TI1201大于40℃时，关闭热水加热开关。 9. 如果温度继续上升则反应诱发成功，调节冷却水进料反应器温度缓慢上升，不大于0.1℃/秒，直到到达70℃。 10. 反应器正常运行时，确保反应器温度、压力、液位、产品组份和出口流量均维持在工艺要求范围内。同时，确保反应器处在安全、稳定的生产工况。 2.2.2 稳定控制需求分析 反应器工作原理是将反应器中的反应物互相反应，从而得到新的产
7、物。在这个过程中存在着这样的关系：起始反应物的质量＝反应后反应物和生成物混合物的质量。各个反应物在催化剂的作用下会不断的发生反应生成新的产物。反应过程主要有三股连续进料，第一股是反应物A，FI1201为进料流量，FV1201是进料阀；第二股是反应物B，FI1203为进料流量，FV1203是进料阀；第三股为催化剂C，FI1104为进料流量，FV1104为进料阀门；HS1101为搅拌开关；HS1102为热水加热开关，热水用来诱发反应。 反应器内主产物D重量百分比浓度在图中指示为AI1201，反应温度为TI1201，液位为LI1201。压力为PI1201。反应器出口流量为FI1202，由出口阀FV
8、1202控制其流量。反应器出口为混合液，由产物D及未反应的A、B、C组成。反应器冷却水入口流量为FI1105，由阀FV1105控制流量。为了使反应器的操作能正常进行反应器系统运行过程中必须保证整个反应的稳定平衡，其中包括物料平衡，能量平衡，压强的稳定不要超过耐压值。为了保证能量的平衡需要及时为反应器清除反应热以免热量的聚集，为了保证物料的平衡需要定时排出或清空反应器的惰性物料一保证反应的正常；稳定；平衡。从而达到稳定输出的效果。并且反应器里面有大的管道提供了热传递所需的接触面积及增大液体表面积，从而提高热源的使用效率。但也加大了调节过程中的滞后。给温度控制带来了一定的困难。而且大量的液体温度升
9、高意味着，要消耗掉大量的能量。所以反应器内有一个合适且稳定的液位、压强、温度，会大大提高系统的性能。保持一个合理稳定的温度是非常重要的。它关系到整个系统的稳定性和安全性。稳定的浓液输出，能够保证产量，在质量得到保证的前提下，需使产物的输出量趋于稳定。为了确保这几个参数满足要求，需要对几个变量进行控制：1、要对反应物流量、催化剂流量进行调节，为了使液位稳定在某个值，将会对压强有一定的影响；2 、要对液位进行调节，液位的调节很关键，关系到热传递效率和容器的压强，影响到产物的稳定输出组份的大小；3、对温度的调节，主要是出于系统能耗、安全性考虑和满足工艺要求；4、产物流量要趋于稳定，这就保证了输出稳定
10、在满足工艺要求的前提下，要提高系统的安全性和减少能耗，这就要求在工艺充许的前提下，产物的浓度尽量高些，因为这样可以减少对原料的浪费和能量的消耗。但必须要把系统的波动考虑在其中，因为当温度波动时，较多的水意味着要消耗更多的热量来改变温度。产物的出口在工艺充许的前提下要尽可能大，以保证产量。 2.3 对象特性分析 本项目控制对象是溶液。第一、在密闭的容器里温度越高，压强越大；第二、溶液有沸点，如果压强太低就无法升高温度；第三、水的比热容较大，利用热传递温度改变较慢，利用压强改变水的沸点，来调温以减少滞后。流体经过阀的流量：Q＝A*µ*（2*P/ρ）^0.5式中：Q—流量， A—阀开
11、口面积，µ—流量系数，ρ—流体密度，P－通过阀的压强差由式子可知，各个阀的流量及蒸发器内的压强有关，蒸发器内压强越大， 进口流量越小，出口流量越大。从式子可以看出，压强对流量的影响是非线性的 ，影响压强的因素有温度和体积。温升高不仅使气体热胀，压强升高，还会使物料加快蒸发，增加气体量。物料的改变也会改变气体的体积，同样也会改变压强。所以流体的流量间接的受到温度和液位的影响。所选对象是一个多输出、多干扰的非线性对象，且各个变量之间存在着密切的联系，一个变量的改变，可能使整个系统出现扰动。如果单独对一两个变量进行调定，会使系统增加扰动范围。 4 2.4 系统安全要求 为了保证系统安全
12、防止反应器爆炸，反应器内的压力应当尽量低，但如果超过一定值时，系统则会强制停止。保证反应器内压强不超过1.2MPa，反应器耐压约1.5MPa。液位不能不过高，否则会引起不必要的安全隐患，也不能过低，否则不利于热交换，反应效率也低。温度也不能过高，否则会带来不必要的安全隐患，也不能过低否则会使反应效率过低。 三、控制系统设计d 3.1 基础控制系统及开车顺序控制系统的设计（包括控制回路、控制算法、被控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性、顺序逻辑、安全保障等功能设计，并说明设计理由） 3.1.1 温度、压力控制方案 温度关系到生产过程中的能耗，产品的杀菌作用，保证温度的稳定还
13、可以为其他的变量的控制提供便利的条件，所以温度的控制是基础。由于压力对阀的流量、反应程度有影响，温度和浓度也有一定的关系。所以温度、压力控制会使液位产生影响，从而影响反应器内的组份。所以先对温度、压力进行调控，使它们趋于稳定。根据杜林直线，温度和压力成线性关系。所以只需要控制其中一个变量，就可以改变另一个变量。选用温度作为控制对象，控制目标是使温度保持在某个相对较稳定的值或者是较小的范围内，以便于其他变量的调节 。 （1）控制回路及控制算法 在系统的温度调节过程中FV1105阀门开度的大小对温度起到了至关重要的作用。所以在调节时选用单回路调节，如图二所示。 反应 器温度 温度
14、 控制器 阀 FV1105 温度变送器 图二 温度控制回路方框图 （2）被控变量 —— 反应器温度 合适的反应器温度对于反应的高效率和高转换率有着至关重要的作用，所以调节温度的好坏直接关系到产品的质量。温度也关系到压强过大会给阀门带来一定的负担，也是系统安全性的保障，因此选择温度作为被控变量。 （3）阀门选型及特性 调节阀选型——气开型 冷却水进口阀 FV1105 选用气开型，一旦发生事故，阀处于全关状态。 不会浪费水造成事故。阀门流量特性选择等线性阀。 3.1.2 压强控制方案 反
15、应器内的压强和反应物的流量有着密不可分的关系，反应物流量的大小都会影响到反应器压强的大小，所以压强的控制采用和流量的串级控制。 3.1.3 组份的控制 温度，压强，液位，合理的反应物和催化剂之间的比值，这些都是影响组份大小的重要原因，因此对于组分的控制采用和流量和催化剂之间的比值控制，以及保证稳定的压强和合理的液位适当的温度。这些参数的稳定对于组分的控制起到了至关重要的辅助意义，反应物流量和催化剂之间的比值控制起到了主要的作用。 （2 2 ）数据处理 基于软测量的先进控制及优化中，融合了大量的现场数据。现场测量数据通过安装在现场的传感器、变送器等仪表获得。由于受到仪表精度、测量
16、方法、生产环境等的影响，测量数据都不可避免地含有误差，有时甚至是过失误差。而任一数据的实效都会影响软测量系统的性能，影响生产。因此，对原始生产数据进行预处理以得到精确可靠的数据，以提高软测量系统的准确度。 使用随机误差处理剔除跳变信号，常采用递推数字滤波方法，过失误差出现的几率较小，但是它将严重影响输入数据的准确性和可靠性，从而影响软测量模型的精度。因此，及时发现、剔除和校正含过失误差的数据是误差处理重要环节。利用合适的方法对数据进行转换，因为计算浓度的单位都是流量单位 ，需要换算成质量单位。以方便计算。 （4 4 ）算法在PCS 7中的实现 因为要在算法中加入虑波、累积等一些算法，使用
17、梯形图或 CFC 中功能块编程较为复杂， 因此， 使用 SCL 进行编写。 并且按照 PASCAL 程序设计步骤进行。 一级算法 1.采集各辅助变量信号。 2.对采集的变量信号进行处理 3.反应过程控制。 4.稳定各参数保证高组份的输出。 其中第 2 步需要二级就精 二级求精 2—1.将采回的信号进行累加， 2—2.累加值除以累加次数 2 3.1.1.2.2 组份对象析 组份做为产品的质量的重要指标，如何控好浓度也是本项目的重点之一。由于组份不容易时时测量，利用软测量的方法进行测量得出溶液组分的评估。假定在液位、压力、温度等这些变都稳定的情况下。为了将控制对象清晰
18、化，在控制浓度时先将其它变量假设为稳定，在这样的前提下将反应器变为理想化反应器。 （4 4 4 4 ）阀门选型及特性 FV1202 调节阀选型——气开型， 浓液出口阀 FV1202 选用气开型，一旦发生事故，阀处于全关状态，不会导致憋气，保证压力不会太高，损环其它阀门及其它设备。为了使反应物之间成线性关系，阀门流量特性选择百分比阀。 3 3.1.1.3 液位控制方案 为使对反应器液位的控制不影响到反应器中组份的大小和温度压强，所以对于反应器液位的控制采用控制反应出口流量阀FV1202的单回路控制方式。这样可以对反应器液位的控制得到很好地解决，而不影响其他参数。 （4
19、4 4 4 ）阀门选型及特性 FV1201 调节阀选型——气开型 物料A进口阀 FV1201 选用气开型，一旦发生事故，阀处于全关状态。不会使反应器的液位升高，过高的液位可能会进入抽气机，损坏抽气机，阀门流量特性选择线性阀。 FV1203 调节阀选型——气开型 物料B进口阀 FV1203 选用气开型，一旦发生事故，阀处于全关状态。不会使反应器的液位升高，过高的液位可能会进入抽气机，损坏抽气机，阀门流量特性选择线性阀。 FV1104 调节阀选型——气开型 一旦发生事故，阀处于全关状态。不会使反应器的液位升高，过高的液位可能会进入抽气机，损坏抽气机，阀门流量特性选择线性
20、阀。 FV1202 调节阀选型——气关阀 一旦发生事故，阀处于全开状态。不会使反应器中因为有残留反应物而导致二次事故的爆发对相关的生命财产造成损失。 1 3.1 反应器的控制程序在 7 PCS7 中的编写 图 3.1.1 7 PCS7 的元件视图和工厂视图 图 2 3.1.2 C SIMATIC 400 图 3.1.3 程序中的符号定义表 图 3.1.4 AO 站的网络连接图 图 3.1.5 系统组态编辑
21、 3.1.2 CFC程序功能模块 图 3.1.7 流量压强的串级控制 图3.1.8温度液位的综合控制 3.1.3 SFC程序顺序功能模块 图 3.1.11 SFC 编写程序的顺序功能图 3.1.2 开车顺序控制系统 的设计 开车顺序控制的好坏关系到系统能否快速稳定。如果开车顺序控制不好很可能造成前期产品的产量下降，组份不达标等问题。为了减少开车时间，物料B注入反应器时阀
22、门FV1203应当全开 ，升温度和反应时不仅要保证最大速度，还要保证温度在一定范围内，以达到工艺要求，所以在开车的升温、反应时要引入温度控控制回路，但参数和连续生产时有所不同。因为温度、液位、流量和压力都是可测的，所以它们的转换条件相当清晰，也比较好控。但是组份不可测，在控制时必须依靠其他变量。 1． 初始化检查，系统处于开车前状态，确认所有阀门处于关闭状态。 2．开FV1203，开始B进料，液位上升。 3．液位上升到50%左右，开FV1201，开始A进料。 4．当液位上升到60%，打开阀门FV1202。 5. 打开搅拌开关HS1101。 6. 打开热水加热开关HS1102，诱
23、发反应。 7. 打开催化剂阀门FV1104。 8. 当温度TI1201大于40℃时，关闭热水加热开关。 9. 如果温度继续上升则反应诱发成功，调节冷却水进料反应器温度缓慢上升，不大于0.1℃/秒，直到到达70℃。 10. 反应器正常运行时，确保反应器温度、压力、液位、产品组份和出口流量均维持在工艺要求范围内。同时，确保反应器处在安全、稳定的生产工况。 3.1.3 安全保障等功能设计 安全保障是系统设计的重要指标。也是安全生产的基础.在保证安全的前提 下，应当考虑到产量。有些安全故障需要停机维护，比如说是阀门等硬件损坏 。 不可通过软件进行修复，此时就需要停机,将这些损
24、坏的部件修好。但是有些非硬件损坏引起的安全问题可以利用软件进行相调整。比如液位的超限是由于原料特性改变,(比如粘度改变)导致 PID 的参数于系统失调,致使误差累加，最终 液位超限。像这一类的安全问题都需要停机处理，将不利于连续生产，影响到 产量。 1 1 、软件原因引起安全问题 当系统出现这一类问题时,首先发出信号让操作员知道，系统出错。然后由 操作决定需不需要停机，如果只是某些参数不匹配，可以通过参数改变调好则不需要停机。 2 2 、硬件原因引起安全问 在现实系统这类问题常见到，有的因为接触不良导致阀门失控，有的则是 因为阀门本身的损坏，对于这类的问题必须通过停机。但在停机
25、后有的故障现象已经消失，给维修带来困难，花更多的时间，有时候还需要用手动的方式去寻找故障点。为了方便维修，在停机前就要打一些信息保留下来。 3.2 安全系统的设计（包括声光报警、安全联锁、紧急停车、安全仪表等功能设计，并说明设计理由） 由于开车时，是顺序运行，回路出错时比较容易发现，所以开时出现安全问题可以直接停机。但连续运行时每个回路都相互影响，一种现象可能是由不同引起的。安全系统结构图如 4.13 所示 图 3.1.13 安全系统结构图 对阀门进行分析如表 1 所示。 表 1 阀门
26、及故障的关系 根据阀门失控对应的故障现象，系统在停车前做出判断，并且将信息保留下来，直到维修人按下复位。 3.2.2 液位安全功能保障 由于蒸发器的进口和出口分别选用了气关和气开，所以在阀门失控的情况下液位只能是下降。如果出现上升则不是阀门失控问题，而是软件问题。在液位下限以后，利用一个试探信号来测试阀门是否完好，如果所有阀都是完好，那么也是软件问题。面对参数不匹配的问题，第一步就是要做出故障警报。 3.2.3 温度安全功能保障 温度安全功能保障设计思想基本和液位相同，物料A和物料B以及催化剂C进口阀和物料D出口阀分别使用气开和气闭，在阀门失控情况下不会导致温度上升，只能减小 。当
27、温度升高时很大可能不是阀门失控。具体情要等高温警报后人工处理。 3.2.4 紧急停车 阀门失去控制是比较常见的硬件故障，当然这不是所有的故障，也不可能将 所有的故障考虑在其中。所以前面的调范围都要小于危险范围，可以说是预警 范围，在这个范围里正常系统已经失去了控制能力。需要一些特别的处理手段 。 但仍存在很多因素使系统不安全。比如压力，当遇到这种况情时必须要紧急停 止，并要有声光报警。当液位高于 90%或低于 50%、温度高于 90℃或低于40 ℃这些情都要立即停止。 3.3 绿色生产、节能减排降耗方面的考虑 在当今能源紧缺的社会条件下，节能减排已经成为了企业生
28、存的关键。除 了生产设备的改进、更新提高质量和产量外，生产工艺的改进也能提高提高能 源的利用率。节能是我们方案设计的重要指标。从实际需求可能出发，设计控 制方案，不盲目追求工艺要求的中间值。要具体问题具体分析，在工艺要求充 许、系统稳定的前提条件下，尽量减少能耗。 按照生产要求，温度范围为 70℃左右。显然如果能稳定在 70℃时能耗更加合理。所以在温度的选择上既要考虑到系统稳定性，波动时是否满足生产要求，还要考虑到，能耗问题。液位的选择稳定值也低一些，因为水有沸点，温度升高依靠热传递，而温度降低则是依靠压强改，当压强变低时水 ，还保持高温，水的内部会剧烈沸腾。在控制稳定值选定的情况下
29、利用自动化仪表，采用合理的控制方案，构成自动控制系统，可以把工艺上无法节省的部分节省下来。本设计从开车到连续生产都是自动。使用 PL 作为控制器，有相当高的可靠性。从而减少了能耗。可靠的过程控制就意味着节能。一套化生产装置想要平稳生产，就要有可靠性、先进的控制做保证。设计较为合理、经济的节能控制方案，需要理论和实际相结合，考虑支每一个细节工作，比如温度控制时，水的滞后比较大。在设计时应当考虑在其中。只有这样才能得到最佳在这设计上做好以后，在运行过程中，要让操作者容易操作。在故障时方便检修，且增强工作人员的责任意识。在故障后能很快解决问，减少不必要的浪费。 3.4 控制系统管道仪表流程图（包
30、括基础控制系统、安全控制系统等） 温度控制管道流程图 控制器 I—2为温度串联调节回路中的外环控制器，I—1 为温度串联调回路中的内环控制器 液位管道流控制程图 控制器 I2—2 为液位串联调节回路中的外环控制器，I2—1 为液位串联调回路中的内环控制器。 压力管道流控制程图 控制器I3-1为催化剂C的单回路控制器控制器I3-为物料A的单回路控制器，I3-5 K2为物料A,C比值控制器，I3-6 K1为物料A,C,B比值控制器,I3—3为
31、压力串联调节回路中的内环控制器，I3—4为液位串联调回路中的外环控制器。 四、系统设备选择及系统连接 4.1 系统设备选择 主控制器列表 序号 名称 型号 订货号 数量 1 电源模块 PS 407 10A OKA02-OAAO 1 2 CPU 模块 CPU 412-5H 5HK06-0AB0 1 3 CP 模块 CP 443-1 1EX30-0XE0 1 4 ET200M 模块 IM153-2 2BA02-OXBO 1 5 模拟量输入 AI8 X 12Bit 7KF02-OABO 1 6 模拟量输出 AO4 X 12B
32、it 5HD01-OABO 1 7 数字量输入 DI32 DC24V 1BH02-OAAO 1 8 数字量输出 DO32 DC24V 1BF01-OAAO 1 4.1.1 传感器选型 传感器选型表 传感器 公司 型号 信号方式 电源 耐压 FI1201 西门子 MAG3100P 4~20mA 24V DC PN40 FI1202 西门子 MAG1100HT 4~20mA 24V DC PN40 FI1203 西门子 MAG1100HT 4~20mA 24V D
33、C PN40 FI1104 西门子 SBL型靶式流量计 4~20mA 24V DC PN40 PI1201 西门子 QBE9000-P16 4~20mA 24V DC TI1201 西门子 FT-TP/100 4~20mA 无源 PN40 LI1201 西门子 7ML5431 4~20mA 24V DC FI1105 泉州日新 SBL型靶式流量计 4~20mA 24V DC PN40 4.1.3 IO 模块配置 反应器模拟量输出列表 序号 名称
34、 位号 单位 仪表下限 仪表上限 相对地址 1 物料C进料流量 FI1104 kg/s 0 100 IW +8 2 冷却水流量 FI1105 kg/s 0 100 IW +10 3 物料A进料流量 FI1201 kg/s 0 100 IW +14 4 反应器出口流量 FI1202 kg/s 0 100 IW +16 5 物料B进料流量 FI1203 kg/s 0 100 IW +18 6 反应器液位 LI1201 % 0 100 IW +24 7 反应器温度 T
35、I1201 ℃ 0 200 IW +36 8 反应器压力 PI1201 MPa 0 10 IW +50 9 反应器产物组分 AI1201 % 0 100 IW +52 反应器模拟量输入列表 序号 名称 位号 仪表下限 仪表上限 相对地址 1 物料C流量调节阀 FV1104 0 100 QW +10 2 冷却水流量调节阀 FV1105 0 100 QW +14 3 物料A流量调节阀 FV1201 0 100 Q
36、W +22 4 反应器出口流量调节阀 FV1202 0 100 QW +24 5 物料B流量调节阀 FV1203 0 100 QW +26 应器数字量输入列表 序号 名称 位号 地址 1 搅拌开关 HS1101 Q +2.5 2 热水加热开关 HS1102 Q +2.6 4.2 系统连接 被控 对象 AI PC(OS/ES) CP通讯 PLC输出端 工业以太网 profibus A0
37、 DI DO 4.3 供电要求 本加热炉装置属于一级一类负荷。为此，必须用紧急电源为本加热炉控制系统供电，同时，紧急电源需要由两个相互独立的电源提供电力。两个电源中一个为工作电源，一个为后备电源。 按照国家标准中划分的用电负荷等级的规定，本系统仪表用电负荷属于有特殊供电要求的负荷，这类负荷在电源中断后会打乱生产过程，造成设备损坏和人员伤害以及经济损失，因此
38、仪表工作电源必须是不间断电源，同时还需要设置紧急电源。 表加热炉自控系统各部件的耗电量，需要为自控系统提供两种电源：220V 交流电源和24V 直流电源。交流电源需提供约2.6kVA容量；直流电源需提供约238VA 容量。仪表电源容量应按仪表耗电量总和的1.2-1.5 倍计算；用于DCS、PLC、SIS 等系统的不间断电源容量可按各系统用电量总和的1.2-1.25 倍计算。这里按照1.5 倍计算，最后确定需为仪表提供交流电源容量4kVA；直流电源容量0.4kVA。 电源的质量指标要求如下：对于交流电源为电压220V±5%，频率50Hz±0.5Hz，波形失真率<5%。；对于直流电源为电压24V±
39、0.3V，纹波电压<0.2%，交流分量有效值<40mV。允许电源瞬断时间≤3ms，电压瞬间跌落<10% 五、实施效果 5.1 操作说明 PCS7程序在编译下载后，在WINCC运行画面里开车，SFC会按照下列程序步骤运行。 1． 从冷态开车，开车前关闭所有的阀门。 2． 初始化检查，确认所有阀门处于关闭状态。 3. 设置所有的PID都为手动调节 4. 开FV1203，开始B进料，液位上升。 5．液位上升到50%左右，开FV1201，开始A进料。 6．当液位上升到60%，将FIC1201和LIC1201投入自动模式，打开阀门FV1202。 7. 打开搅拌开关H
40、S1101。 8. 打开热水加热开关HS1102，诱发反应。 9. 打开催化剂阀门FV1104。 10. 当温度TI1201大于40℃时，关闭热水加热开关。 11. 如果温度继续上升则反应诱发成功，调节冷却水进料反应器温度缓慢上升，不大于0.1℃/秒，直到到达70℃将TIC1201投入自动。 12. 将所有的PID都投入自动模式。 5.2 监控画面（包括流程画面、趋势画面、报警画面、操作画面等） 六、经济效益分析 6.1.经济分析 生产规模预测 根据公司的发展规划，项目从2014年11月开始实施，项目总投资720万元（其中研发费用260万元）。项目建设
41、期1年，从2015年10月开始投产,随着项目的技术及生产工艺的成熟,预计在2015年达到设计生产能力。项目产品生产年份的达产系数分别为30％、80％、100％。产品生产方案具体详见下图。 6.2项目成本、经济效益预测分析 6.2.1成本预测分析（2015年） 原辅材料采购费:本项目主要原辅材料采购费按消耗定额和预测市场价格确定，到达产年生产能力，预计达产年原辅材料采购费用为550万元。 燃动消耗费:本项目主要燃料动力为水、电消耗。燃动费根据消耗定额及现行价格计算，预计达产年燃料动力采购费用为65万元。 人工及福利费:本项目人员配置主要为生产人员、管理人员和
42、销售人员,年福利费用按工资总额的14％计取。预计达产年项目员工合计50人,预计达产年工资福利总额为97.5万元。 各项费用:各项费用参考同行业企业的费用水平进行测算。 制造费用：修理费用（含物料消耗）按折旧额的40%估算，折旧费中建筑物、构筑物折旧期限为20年，机器设备年折旧期限为10年，电子设备年折旧期限为5年，折旧方法采用平均年限法，残值率按5％计算，其它费用按预计发生额进行估算。预计达产年制造费用为93.04万元。 管理费用：工会经费和职工培训费分别按工资总额的2%和1.5%分别估算，项目内研发费按年销售收入的1％估算，无形资产及递延资产摊销费用分年摊销计入管理费用，其他费用按预计
43、发生额进行估算。预计达产年管理费用为92.63万元。 销售费用：销售费用按年销售收入的3%估算，预计达产年销售费用为36万元。 总成本费用构成分析:本项目批量生产期内成本费用主要为原辅材料采购费、燃料动力费、人工福利费及各项费用等。达产年总成本费用为934.17万元，其中固定成本319.17万元，可变成本615.00万元。（具体成本分析详见下表） 表6.1达产年项目总成本费用分析表 序号 科目名称 单位 总成本费用 占总成本费用比重 1 生产负荷 % 100.00 2 原辅材料采购 万元 550.00 58.88% 3 外购燃料动力 万元
44、 65.00 6.96% 4 人工福利 万元 97.50 10.44% 5 各项费用 万元 221.67 23.73% 5.1 制造费用 万元 93.04 9.96% 其中: 修理费 万元 8.84 0.95% 折旧费 万元 34.20 3.66% 其他制造费用 万元 50.00 5.35% 5.2 管理费用 万元 92.63 9.92% 其中: 研发费 万元 52.00 5.57% 摊销费 万元 13.03 1.39% 其
45、他管理费用 万元 27.60 2.95% 5.3 销售费用 万元 36.00 3.85% 6 总成本费用 万元 934.17 100.00% 6.1 其中: 固定成本 万元 319.17 34.17% 6.2 可变成本 万元 615.00 65.83% 7 经营成本 万元 847.97 90.77% 6.2.2经济效益预测分析（2015年） 项目达产年销售收入1200万元，利润总额255.89万元，税后利润191.92万元。具体详见下表。 表6.2项目利润及利润分配表 序号 科目名称 单位 达产年 备
46、注 1 销售收入 万元 1200.00 不含税价收入 2 销售税金及附加 万元 9.94 3 总成本费用 万元 934.17 4 利润总额 万元 255.89 5 应税利润 万元 255.89 6 所得税 万元 63.97 7 税后利润 万元 191.92 8 法定盈余公积金 万元 19.19 计取比例10％ 9 未分配利润 万元 172.73 6.2.3 投资利润率 本项目总投资为720万元，达产年利润总额为255.89万元。经计算，投资利润率为35.54％。 6.2
47、4 投资利税率 本项目总投资为720万元，达产年利税总额为265.83万元。经计算，投资利税率为36.92％。 6.2.5 销售净利润率 本项目预计销售收入为1200万元，达产年净利润为191.92万元。经计算，销售净利润率为15.99％。 6.2.6 盈亏平衡分析 本项目实施后总生产能力的盈亏平衡计算如下（按达产年数据计算）： BEP（生产能力利用率） =固定成本/（销售收入-销售税金-可变成本）*100％ =55.50％ 计算结果表明，达产第三年当产量达到总生产能力55.50%时，即可实现盈亏平衡。一般认为，当盈亏平衡点小于65%时，项目就有很强的抗风险能力。本项目盈亏平衡点为55.50%，可见本项目风险能力较强。 36 / 36
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