工艺流程设计论文范文

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中图分类号：G640 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）51-0200-02

本科毕业设计（论文）是培养学员综合运用所学基础理论、基本知识和基本技能，提高分析、解决实际问题能力和独立工作能力的重要教学环节。

油气储运工程专业培养适应油气储运工程发展需要，具备工程流体力学、油气储运工程学等方面基本理论、基本知识及基本技能，获得进行科学研究的初步训练，基础扎实、知识面广、能力强、综合素质好，具有创新精神和实践能力的油气储运工程应用型人才。为提高其实战能力，油气储运工程专业毕业设计推荐采用“真题真做”，题目主要来源于实际的工程项目、科学研究项目等，并运用项目式管理进行设计，使学员如临其境，切身体会到项目的实际流程以及技术管理办法。油气储运工程专业工程设计类题目一般占到整个毕业设计题目的80%左右，所以我们主要针对该类型本科毕业设计进行探讨。

一、为什么设定毕业设计基本工作量要求

本科毕业设计时间为3月到6月初，去掉培训、调研和综合演练所占用的1个月时间，其有效毕业设计时间为2个月。如何使学员在较短的设计时间内提高毕业设计论文质量，一直是探讨的核心问题。在毕业设计初期，学员选到题目，往往比较迷茫，不知道具体要做什么事情，对论文的字数要求、图纸要求、论文的深度更是一头雾水。初次带毕业设计的教员虽然有做项目的经验，但是对本科毕业设计论文难度及论文指导程度把握不是很准确。其实这些问题也就是本科毕业设计论文的基本工作量是如何界定的、论文是否有创新两个核心问题。我们以“毕业设计工作量”、“本科毕业设计创新”关键词在互联网上搜索，关于“本科毕业设计创新”一定会搜出很多条目，“毕业设计工作量”搜出的条目较少，且基本大同小异，主要是根据不同的论文类型，对字数、图纸质量、实验结论等进行规定。但是为了达到通用性要求，均比较粗略，没有借鉴意义。对学院来说，因其管理的宏观性，不可能给出具体的界定。但是每个专业可根据专业特点进行基本工作量的设定，让学员和初次带毕业设计的教员一开始就对毕业设计到底是什么，要做到什么程度有较为清晰的认识。针对工程设计类题目，它的基本工作量应该达到什么程度呢？

二、工程设计主要包括哪些内容[1]

根据项目的类型分为新建、改建和扩建3种类型。根据项目实施阶段分为可行性研究、初步设计、施工图设计等3个阶段。由于时间较短，为保证设计质量，我们将毕业设计的难度定为初步设计阶段。初步设计阶段主要包括设计准备工作、工艺流程设计、工艺设备选型设计、库区布置设计、管路配置设计等内容。

1.设计准备工作。该部分是指根据导师下达的设计任务书，正确领会对工艺提出的要求。明确所承担的设计任务和主要内容，确定其方法步骤。订出工作计划。利用设计前调研时间，深入到已建的油库实地调研，了解掌握油库油品的种类、数量，主要采用的技术、设备及工艺，还有该地区的地形资料、地质资料、交通资料、气象资料等，这些资料的收集是油库水力计算、热力计算、建（构）筑物基础与管线埋深、做法的依据，不可忽视。尤其应重视了解油库新的技术、设备及工艺应用情况，并收集设计所需的国家和行业标准、规范及相关的资料。资料包括外部资料、内部资料、技术经济资料、各类设备技术手册或样本等。

2.工艺流程设计。该部分是确定油库工艺流程。要求运用所掌握的各种资料，先作出几种流程方案，根据有关的基本理论进行对比分析，着重评价投资与成本，从中选择出一种技术先进、经济合理、安全可靠的工艺流程，并绘制油库工艺流程图。

3.工艺设备选型设计。该部分是初步确定了系统设备的构成，这其中的设备只是一个概念，工艺设备选型就是通过工艺计算确定设备具体的规格和型号。油罐、油泵等各种定型设备选型涉及水力、强度、热力等计算。在工艺计算阶段应理论联系实际，学会发现问题、分析问题和解决问题，搞好计算的必要条件是概念清楚、方法正确、数据齐全可靠，并且必须按规定的步骤进行。

4.库区布置设计。该部分主要包括储油区、油品装卸作业区、行政生活区的布置设计。其中储油区和油品装卸作业区布置设计是工艺设计中的重要内容，它的首要任务是确定整个工艺流程中的全部设备在平面上和空间中的具置。油库布置设计在工艺流程设计和工艺计算及设备选型后进行。库区布置设计完成之后要绘制油罐区和油品装卸作业区的平面、立面布置图。

5.管路配置设计。该部分任务是确定油库全部管线、阀件、管件及各种管支座的位置，以满足工艺的要求。设计时应考虑节约管材，便于操作、检查和安装检修，而且做到整齐美观。管路配置设计应在工艺流程设计和储油区、油品装卸作业区布置设计完成的基础上进行。

三、设计说明书主要包括哪些内容

根据设计的内容包括油库设计总说明、总图布置说明、工艺设计说明书和消防部分说明等。

1.油库设计总说明。（1）阐明本设计的任务依据和技术依据。其中任务依据包括已批准的设计任务书和有关协议、主要文件、会议记录等的名称及所属文号、设计采用的规范和标准等；（2）阐明油库的性质、经营油品种类、供应范围、油库的总容量和经营特点；（3）阐明油库建设区域的自然条件（地理位置、地形地貌、水文气象、工程地质、地震等级等）、周围环境（与居民点距离、附近有无其他大中型企业或重要建（构）筑物和其他危险物品）水电、运输、通讯等情况；（4）人员编制情况说明。包括行政人员、技术人员、工人和消防警卫及勤杂人员；（5）阐明主要技术经济指标和总投资额；（6）阐明本单位承担的设计项目和委托其他单位的设计项目。

2.总图布置说明。（1）说明总图布置的指导思想，分析总图布置的优缺点；（2）油罐的结构类型、单个容积；（3）库内运输方式。

3.工艺设计说明书。（1）工艺流程；（2）铁路（公路或水运）油品装卸方式、货位（或泊位）的个数、专用线长度；（3）发油方式，汽车装油的鹤管数，桶装灌油栓个数；（4）装卸油泵及机组的型号及台数，输油管的规格；（5）油库的装卸能力。

4.消防部分说明。（1）油罐及其他生产设施采用的消防方式；（2）消防所需的灭火剂量和水量；（3）消防泵的台数、型号、规格及其使用的动力；（4）其他消防设备（消防车、泡沫液罐、消防水罐等）；（5）消防管道的布置和管径；（6）油库消防灭火系统工艺计算书；（7）消防、给排水设备表等。

对于本科毕业设计（论文）来讲，文字部分主要是一份完整的设计计算说明书，要求思路清晰，符合最新的国标和行业标准，结论正确，不一定非要达到一定的字数。有的学员论文厚厚的一摞，一翻里面的内容，逻辑混乱，东拼西凑，仍然是达不到毕业设计要求的。有的学员论文字数少，但是能够围绕设计内容，设计步骤齐全，主题突出，立意较新，不仅仅可以达到毕业设计基本要求，甚至可以评选优秀论文。

四、主要技术图纸

油气储运工程专业因其专业特点，设计图纸是必不可少的。

1.绘图原则。绘图原则具体参见GB/T 13361-2012《技术制图通用术语》、GB/T 14665-2012《机械工程CAD制图规则》、GB/T 16675.1-2012《技术制图简化表示法第1部分：图样画法》、GB/T 16675.2-2012《技术制图简化表示法第2部分：尺寸注法》和SY/T 0003-2012 《石油天然气工程制图标准》等。

2.图幅大小的确定。一般来讲，油库总工艺流程图采用A1图幅，分区及泵房工艺流程图采用A2或A3图幅。根据实际情况，可绘制加长图幅。

3.图幅比例的确定。平面布置图均严格依据国标和行业标准按比例进行绘制。工艺流程图通常不严格按比例绘制，各个设施、设备之间的位置关系也可以不受总平面布置图的约束，工艺流程图以表达清晰、工艺准确为原则。根据毕业设计难度在初步设计阶段的要求，工艺技术图纸主要包括平面布置图、工艺流程图、设备设施平立面图、局部详图等。具体包括库区位置图、油库总平面布置图、罐区工艺布置图、装卸作业区工艺布置图、管网综合平面布置图、库区消防平面布置图、油库总工艺流程图、油库消防灭火系统工艺图、库区设备防雷、防静电接地图；管网局部详图、管路附件详图、管架、支座配置图等，还包括图纸清单、设备材料清单等。

对学员来讲，2个月的时间不可能一个人完成整个油库的设计，一般来说，设计分组进行，“一人一题，真题真做”。通过设定油气储运工程专业工程设计类毕业设计基本要求，教员有针对性地进行专业的引导和帮助，缩短学员获取有效资源的时间，提高获取有效资源的质量；缩短了学员进入毕业设计状态的时间，在毕业设计过程中，更有针对性地查找资料，规范地进行设计，用更多的时间进行创新研究。不仅提高了个人解决问题、分析问题的实战能力，培养了团队协作精神，还达到进一步提高毕业设计论文质量的目的。

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1 工程概况

合浦县城污水处理厂厂址位于合浦县老城区西南部，南北公路以西，合浦县淡水养殖场西侧，厂区占地面积4.667公顷。该厂分两期建设，总规模10万m3/d，一期建设规模为5万m3/d，一期服务范围钦北铁路以北的区域，服务面积为36.11km2。

合浦县城污水处理厂收集的污水主要为居民生活污水和部分工业废水，经方案比选，采用A2/O微曝氧化沟+紫外线消毒处理工艺，为节约占地污泥回流泵房与氧化沟合建，处理后出水排入西门江。

2 设计进、出水水质与工艺流程

2.1 设计进、出水水质

根据现状排水管网的水质实测结果，同时考虑周边县市污水处理厂的设计进水浓度及为后续发展预留余地等方面确定进水水质。根据该厂“环境影响报告表”，出水水质须满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。设计进、出水水质见表1。

表1 设计进、出水水质

Tab.1Design influent and effluent quality

 

名 称

BOD5

CODCr

SS

NH3-N

TN

TP

进水（mg/L）

185

400

250

30

45

4

出水（mg/L）

20

60

20

8

20

1.0

处理程度（%）

89.2

85.0

92.0

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中图分类号：TH166 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）03-0027-02

在自动化控制领域，占绝对统治地位的是现场总线技术。尽管现场总线具有众多优势，但是随着生产规模的一再扩大，现场机电装备越来越多，需要实时监测和自动化控制的设备也越来越多，在这种背景下，现场总线已经无法完全满足现场众多机电装备的监控需求，而且由于现场总线是具有针对性的工业自动化控制总线，往往使得各个机电装备成为了“自动化控制孤岛”，彼此无法兼容通讯，给设备的后期维护管理带来不便。

随着以太网通信技术的飞速发展，工业以太网逐渐以其低廉的组网价格、兼容性较好的通信协议，以及一体化的联网技术而受到普遍应用，成为目前能够替代现场总线的最好选择之一。本论文主要结合汽车整车焊装PLC自动化控制流水线生产控制系统，对基于工业以太网的自动化控制系统进行设计研究，以期能够从中找到面向工厂流水线生产控制的工业以太网自动控制应用方式，并以此和广大同行分享。

1 工业以太网概述

工业以太网在工业生产制造领域中，主要是作为生产制造自动化控制的基础平台，通过底层安装的传感设备，将机电装备的工作状态参数、工艺参数以及现场环境参数等关键参数检测出来，并通过工业以太网所支持的网络通信协议上传到工业以太网中进行网络传输。随着工业自动化技术的日益发展与进步，很多工业生产流水线都逐渐提出了更高的自动化控制的要求，例如要求实现监测与控制的一体化，要求实现无人值守等等，这些高难度控制要求的提出，在一定程度上都促进了工业以太网在工厂自动化控制领域中的应用，尤其是将工业以太网与PLC控制相结合，能够实现很多工厂自动化控制系统的功能建设需求。本课题重点以工业以太网和PLC相结合，以工厂流水线自动化控制为具体研究对象，深入探讨工业以太网在工厂流水线自动化控制系统中的应用。

2 基于工业以太网的流水线自动控制系统设计

2.1 功能模块设计

本论文以汽车整车焊装作为具体的研究对象来探讨工业以太网在流水线自动控制中的应用。汽车整车焊装具有较多的工艺流程，而且机电装备离散度较大，需要实时监测与控制的参数变量较大，因此采用工业以太网相较于采用现场总线具有很多优势。纵观整车焊装的流水线工艺流程，基于工业以太网实现的流水线自动控制系统应当具有以下几个主要功能：

①产品生产任务分派及调度。能够根据生产进度适当的调整生产资源分配，根据任务变化自动完成对流水线生产工艺的更改，以适应不同车型的自动焊装。

②电气控制和分析。通过在底层安装传感监测设备，实现对流水线焊装工艺流程的各个环节的监测与控制，并通过工艺数据库的分析，实现相关生产工艺参数的自动匹配和优化。

③顺序和逻辑控制功能。按照流水线自动化焊装的工艺流程，对整个焊装工艺流程实施顺序控制，利用PLC作为顺序逻辑控制器，实现众多机电设备在流水线自动焊装工艺过程中的顺序联动、启停控制及互锁等控制功能和逻辑判断功能。

④监视报警功能、显示功能。通过在监控终端开发专用的监控画面，为用户提供直观的监控界面，通过人机交互接口的设计实现用户对现场焊装流水线的远程自动化控制。

2.2 基于工业以太网的流水线自动控制系统设计

2.2.1 系统结构设计

由于整个流水线的设备量大、信号类型多、控制地点分散，不适合采用传统的继电器和控制开关为主要实现方式的本地控制模式，而且这种控制模式并不利于设备的后期维护管理，同时对于系统的扩容升级而言是十分不利的，为此，必须借助于工业以太网实现分布式控制管理模式（DCS模式），通过三级DCS功能的合理划分与配置，能够很方便的实现对整车焊装流水线自动控制的远程控制模式。本论文拟采用监控终端、本地PLC站和底层传感设备三个层次的DCS控制模式实现基于工业以太网的整车焊装流水线自动化控制。

①监控终端。监控终端设置在中央控制室内，供值班人员对全厂流水线自动化控制的工艺进行实时监控。监控终端内运行的是专门开发的上位机程序，通过友好的人机交互接口实现远程控制，并且通过工业以太网实现与本地PLC站的数据信息的交互。

②本地PLC站。主要通过对开关量的检测实现流水线生产工艺流程中各个环节的电气监测，诸如限位开关、行程开关、电磁阀等。本地PLC站能够通过对设备的工作状态参数、工艺参数和环节参数的检测和A/D转换，将相关参数变量转换为数字量进入工业以太网传输，从而实现上位机与下位机的一体化通信。

③底层传感设备。现场传感器主要是用以检测现场监控点物理参数信号，变送器将采样数据转换成

4～20 mA的电流信号，经屏蔽电缆送到各子系统的PLC内。控制信号由PLC输出后以4～20 mA电流形式送到执行机构。执行机构主要有气动和电动执行机构等。

2.2.2 系统控制模式设计

①远程遥控方式。在现场设备控制箱，将控制方式置于“遥控”控制方式，中央控制室的操作人员可以通过计算机监控软件对现场设备进行遥控启停。在这种控制方式下，监视界面可显示设备的运行状态及相关的工艺参数，操作员可根据选择“手动或者自动”控制方式，通过设备控制按钮启停远程设备，并能判断设备运行是否正常，监测故障并发出报警提示，统计工艺数据，显示模拟量趋势曲线，打印故障报警及日志报表等。全部操作由中央控制室的操作人员通过键盘和鼠标完成。

②本地控制方式。在现场设备控制箱，将控制方式置于“本地”控制方式下，通过控制操作箱上的启动/停止按钮，对现场设备手动启停控制。本地控制方式为系统的基本保留方式，在与中央控制室断开联系等任何情况下都可以完成整车焊接处理工艺要求的控制功能。

2.3 PLC自动系统设计

根据整车焊接处理厂工艺特点和现场的焊接设备分布及焊接机器人的作业范围，可以将整车焊接车间流水线PLC下位机系统划分为两个PLC站点，各自负责不同的工艺流程。为此，需要统计全厂的I/O点分布情况，详见表1。

由于本系统中的下位机PLC选用的西门子公司的S7-300系列的PLC产品，其网络通讯功能的最大特色便是集成了MODBUS/TCP以太网通信协议。为此，本系统中下位机PLC控制系统的网络通讯就基于MODBUS/TCP以太网通信协议实现，进而进一步降低了本自动控制系统的网络通信集成成本。

2.4 工业以太网网络系统设计

2.4.1 网络拓扑结构选择

本系统选用环型网络拓扑结构，当某一节点出现故障时，它会自动旁路，而不影响环型网络的信息传输。环型网络结构的显著特点是环路上的工作站在发送信息时，只能按照顺序依次传输，所以不存在冲突问题。在光纤传输介质成本降低的今天，工业以太网的传输介质选用光纤组成双环路双冗余网络是比较合适的方法。

2.4.2 系统组网方案设计

基于工业以太网的整车焊接流水线综合自动化控制网络系统可以划分为三层：信息管理层、网络传输层、传感检测及执行机构层。

①信息管理层。信息管理层主要是实现对整个工业以太网自下而上传输过来的流水线生产工艺的各个参数的管理，包括状态参数的实时监测、越限报警；生产工艺参数的自动存储、报表分析；设备控制指令的自动/联动派发等等，这些功能的实现依赖于在信息管理层所开发的人机交互接口良好的专用自动化控制监控程序，通常可以采用组态程序实现。

②网络传输层。网络传输层就是指基于工业以太网所搭建起来的工业以太网传输网络系统，同时通过配置交换机、操作站等辅助设备，能够实现操作人员在网络现场对网络传输层的检查、维护和管理。网络传输层作为整个自动化控制网络系统的数据传输平台，对于整个系统的功能实现具有至关重要的作用。

③传感监测及执行机构层。传感监测及执行机构层主要有两个作用，第一是通过传感检测设备，将流水线工艺流程中的各个参数实时检测出来并发送到工业以太网上进行通讯，第二是通过安装电气开关、电磁阀等开关动作执行元件，接受来自顶层的中央信息管理层的远程控制指令，实现对现场机电装备或者流水线工艺流程的远程自动化控制，传感监测及执行机构层是面向整车焊接流水线生产和自动化控制的最底层，主要包括车间现场的各种监测、控制子系统，如焊接机器人控制子系统，滚床控制子系统，带式输送机控制子系统等。

3 结 语

随着工业以太网在工厂自动化控制领域中的逐步广泛应用，逐渐取代了过去传统的以现场总线为基础的自动控制模式。本论文对基于工业以太网的整车焊接流水线综合自动化控制网络系统展开了设计与研究，通过对网络通信实时性的理论分析，建立了基于工业以太网的整车焊接流水线综合自动化控制网络系统，分别从下位机PLC自动化控制系统和上位机DCS以太网网络系统两个角度详细探讨构建了整个综合自动化网络控制系统的设计与实现，对于工业以太网在工厂自动化控制方面的应用，无论是在理论研究还是在实践应用方面，都是具有较好的指导借鉴意义。

参考文献：

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含盐化工废水的处理是工业废水处理中的难点之一。含盐废水的排放带来十分严重的环境污染,特别是工业含盐废水,除本身含有高浓度的无机盐外,还含有大量的有毒难降解溶解性有机物如苯环类化合物和烃类等,此类废水的溶解性有机物含量高,一般物理化学方法难以处理,而生化处理多局限在配水试验,因此,研究工厂实际排放的高含盐废水生物处理的可行性、机理和处理条件是十分必要的[1]。硕士论文，超滤。目前对含盐废水的处理一般有生化降解、蒸发、电解、离子交换、膜法等方法。与其他方法相比，反渗透膜分离技术具有不发生相变、杂质去除范围广、分离装置简单、脱盐效率高等优点。因此其得到越来越广泛地应用。硕士论文，超滤。通常一个完整的脱盐系统由预处理系统与除盐系统组成。常规的预处理手段主要有混凝沉淀、过滤、超滤与微滤等。通过预处理，可以对废水中的污染物进行一定程度的降低，减少污染物对反渗透膜的污染，预处理对于系统的长期安全稳定的运行至关重要，工艺设计的正确与否直接关系到膜元件的寿命，从而影响到操作成本[2]。

本试验采用混凝-多介质过滤-超滤的工艺对进入反渗透系统的高含盐废水进行预处理，以考察其对COD、硬度、TDS、浊度等的去除效果。超滤作为一种高效的水处理技术已被越来越多的应用于工业废水处理[3~4]。

1 试验部分

1.1 试验用水

试验用水取自天津化工厂含盐化工废水。水样水质分析：COD均值为242.45mg/l,硬度均值为2353.35 mg/L，浊度均值为60NTU,TDS均值为7605mg/l,PH范围为9~11。

1.2 分析项目及分析方法

化学需氧量（CODcr）:重铬酸钾法；浊度：哈希2100P浊度仪测定；硬度：EDTA滴定法；TDS、pH值:哈希HQ40d多参数测试仪。

1.3 试验工艺流程