本文以实际工业项目废有机溶剂回收控制系统为背景,在SIMATIC PCS7的基础上,结合用户对系统功能的要求,从PCS7系统软硬件设计和网络结构出发,完成系统的软硬件组态、网络配置以及自动化程序设计,采用具有良好开放性的Win CC上位机软件制作监控画面。同时采用预测PI先进算法理论知识对精馏设备控制进行了设计,从而提出了改进方案。废有机溶剂回收精馏是化工生产过程中的一个十分重要的环节,其目的是将混合溶剂中各组分分离出来,达到规定的纯度,可以作为二次产品利用。精馏过程的实质就是迫使混合物的气、液两相在塔体中作逆向流动,利用混合液中各组分具有不同的挥发度,在相互接触的过程中,液相中的轻组分转入气相,而气相中的重组分则逐渐进入液相,从而实现液体混合物的分离。一般精馏装置由精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐等设备组成。利用控制算法,对再沸器加热蒸汽进行控制,来维持精馏塔气相的空间速度,实现精馏塔的正常运行。本文主要工作如下:1、本文介绍了废有机溶剂回收控制的生产工艺及控制总体要求。详细说明了整个系统的框架结构及主要设备,以及PCS7中所涉及到的控制回路及过程控制系统建模。2、针对项目的软硬设计,介绍了PCS7总体设计思路。进一步从硬件设计开始,根据项目的实际硬件配置选型要求、I/O清单,使用HW Config硬件组态功能对项目进行硬件设计,将现场设备与硬件组态配置进行一一对应,再设计网络通信,所有自动控制站(AS)、工程师站、操作员站服务器及客户端都由以太网交换机进行连接,AS站、工程师站和服务器之间通过交换机组成System Bus系统总线,服务器、工程师站、操作员站之间组成Terminal Bus终端总线,形成所谓的双层网络结构。最后详细说明项目系统的软件设计,从基本控制回路的选择,第三方通讯的通信,最后上位机组态采用微软与西门子共同合作开发的Win CC系统,其朴实简练的画面及功能为操作员监控整个生产流程提供了方便。3、整个系统是在PCS7软硬件结合设计下实现的,控制算法与控制器起到了十分关键的作用。分析了本项目中PID控制和串级控制两种非常典型的控制策略,对串级控制进行了Simulink仿真分析,并做了详细的讨论。4、对于PCS7中大多数控制策略仍然采用经典控制,本文对此采用先进控制算法加以控制,介绍了先进预测PI控制算法。通过对PID算法与预测控制发展的阐述,引出预测PI算法的发展现状和基本原理。本文采用先进预测PI算法对再沸器的加热蒸汽进行控制,并提出了精馏塔的预测PI动态解耦控制,建立控制系统结构图,实现控制器模型的建立,得到控制器的具体参数,并利用Simulink仿真验证先进控制算法与系统的良好性。