连续槽反应串级控制
串级控制系统
这种控制系统对于上述的干扰有很强的抑制作用，不等到它们 影响烧成带温度，就被较早发现，及时进行控制，将它们对烧成 带温度的影响降低到最小限度。但是，我们也知道，还有直接影 响烧成带温度的干扰，例如窑道中装载制品的窑车速度、制品的 原料成分、窑车上装载制品的数 量以及春夏秋冬、刮风下雨带来 环境温度的变化等等（如图6-2 中用D1表示）。由于在这个控制 系统中，烧成带温度不是被控变 量，所以对于干扰D1造成烧成带 温度的变化，控制系统无法进行 调节。
θ1T
θ1C
θ1T、 θ1C
回路再改
变燃料量
原料
管式加热炉
θ2T θ2C
燃料
17
所谓串级控制系统，就是采用两个控制器串联工作，主 控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输出去 操纵控制阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。这样 的控制系统被称为串级控制系统。与图6-4串级控制系统的工 艺流程图对应的原理方框图如图 6-5所示。
第6章 串级控制系统
目录
6.1 串级控制系统的基本概念 6.2 串级控制系统的分析 6.3 串级控制系统的设计 6.4 串级控制系统的整定 6.5 串级控制系统的投运 6.6 MATLAB对串级控制系统进行仿真 本章小结
1
最简单的控制系统——单回路控制系统 系统中只用了一个调节器，调节器也只有一
个输入信号。 从系统方框图看，只有一个闭环。 复杂控制系统—— 多回路控制系统。 由多个测量值、多个调节器；或者由多个测
量值、一个调节器、一个补偿器或一个解耦 器等等组成多个回路的控制系统。 从系统方框图看，有多个闭环。
2
6. l 串级控制系统的概念
6.2.l 串级控制的提出
例6-1 隔焰式隧道 窑温度控制系统。 （见图6-1）。 隧道窑是对陶瓷制 品进行预热、烧成、 冷却的装置。
第五章 串级控制系统
单回路控制
t
串级控制
调节效果比较
§5-3 串级系统设计和实施中的几个问题
•正确合理地设计，才能使串级控制系统发挥其 正确合理地设计， 特点。 特点。 设计包括主、副回路选择， •设计包括主、副回路选择，主、副控制器控制 规律选型和正、反作用的确定。 规律选型和正、反作用的确定。
一、副回路的设计
1、副参数的选择应使副回路时间常数最小，调节通 副参数的选择应使副回路时间常数最小， 道短，反应灵敏。 道短，反应灵敏。 •选择原则主要有： 选择原则主要有： (1)、克服对象的容积滞后和纯延迟。 (1)、克服对象的容积滞后和纯延迟。
x2(t) x1 ＋ － 主控制器 ＋ － 温度变送器2 温度变送器1 θ2(t) 副控制器 调节阀 f3、f4 炉膛 管壁 f1、f2 θ1(t)Байду номын сангаас原料油
沈阳理工大学
3．干扰同时作用于副回路和主回路 ． 主副回路干扰的综合影响有两种情况： 主副回路干扰的综合影响有两种情况： （1）主副回路的干扰影响方向相同。如： ）主副回路的干扰影响方向相同。 燃料压力f ↑→炉膛温度↑ →出口温度 ↑→炉膛温度 出口温度↑ 燃料压力 3(t)↑→炉膛温度↑ →出口温度↑ →副控制器开始调节 原油流量f ↓→出口温度↑ ↓→出口温度 原油流量 1(t)↓→出口温度↑→主副控制器共同调节
二次干扰 一次干扰
干扰 给定 ＋ － 主控制器 ＋ － 副变送器 主变送器 副控制器 执行器 副对象 副变量 主对象 主变量
三、串级控制系统的工作过程
沈阳理工大学
1．燃料压力f3(t)、燃料热值 4(t)发生扰动 ．燃料压力 发生扰动—— 、燃料热值f 发生扰动 干扰进入副回路 进入副回路的干扰首先影响炉膛温度， 进入副回路的干扰首先影响炉膛温度，副变送 器提前测出，副控制器立即开始控制， 器提前测出，副控制器立即开始控制，控制过程大 为缩短。 为缩短。
串级控制系统
控制器、执行器和被控对象三个环节的作用 方向。
执行器及被控对象的正、反作用
执行器的作用方向： 1.气开阀是正作用方向。 2.气关阀是反作用方向。 3.气开或气关型式从工艺安全角度来确定。
被控对象的作用方向： 1.被控变量随操纵变量增加而增加的对象是正作 用方向。 2.被控变量随操纵变量的增加而降低的对象是反 作用方向。
串级控制系统中副回路的确定
1.主、副回路应有一定的内在联系； 2.副回路应尽可能多地包含干扰因素；
主要干扰应包含在副回路中；在可能条件下，使副回 路包含较多的次要干扰； 3.注意主、副回路的时间匹配，防止“共振”；
1.主副变量间应有一定的内在联系
1)选择与主变量有一定关系的某一中间变量作为副变量； 管式加热炉的温度串级控制系统中，选择的副变量是燃 料进入量至原料油出口温度通道中间的一个变量，即炉 膛温度。由于它的滞后小、反应快, 可以提前预报主变量 的变化。 2)选择的副变量就是操纵变量本身，这样能及时克服它的 波动，减少对主变量的影响。
管式加热炉串级控制系统
生产实践中，往往根据炉膛温度的变化，先改变燃料量， 然后再根据原料油出口温度与其给定值之差，进一步改 变燃料量，保持原料油出口温度的恒定。
管式加热炉串级控制系统基本工作原理
“粗调”作 用。 “细调”作用。 两个控制器协同工作直到原料油出口温度重 新稳定在给定值。
管式加热炉串级控制系统的方框图
2. 干扰作用于主对象
某一时刻，由于原料油的进口流量或温度变化，F2不存 在，只有F1作用于温度对象1上。
结论：在串级控制系统中，如果干扰作用于主对象，由 于副回路的存在，可以及时改变副变量的数值，以达到 稳定主变量的目的。
连续槽反应串级控制
过程控制仪表课程设计题目：连续槽反应器温度串级控制系统设计学生姓名：罗金星班级：自动化082班学号：20084460220指导老师：高飞燕、唐耀庚2011年12月20日目录第一章系统简介 (1)1.1 连续槽反应器简介 (1)1.2 意义 (1)1.3 工艺流程 (2)第二章设计方案及仪表选型 (3)2.1 概述 (3)2.2 主回路的设计 (3)2.3 副回路的设计 (3)2.4 主副调节器的调节规律及作用方式的确定 (4)2.5 温度变送器的选择 (4)2.6 调节器的选择 (5)2.7 执行器的选择 (6)第三章仪表元件清单及配接图 (8)3.1 元件清单 (8)3.2 控制系统配接图 (9)参考文献 (10)第一章系统简介1.1 连续槽反应器简介图1.1 连续槽反应器结构图1.物料自顶部连续进入槽中，经反应后从底部排出，反应产生的热量由冷却夹套中的冷却水带走。
2.由于槽内装有物料搅拌装置，可以使连续槽反应器中各处物料温度相同，通过用调节阀控制冷却水的流量来控制反应器内温度的恒定。
连续槽反应器结构图如图1.1所示。
1.2 意义为了保证产品质量，采用调节阀来改变冷却水流量，从而控制反应温度。
由于冷却水是通过吸收反应器内壁热量来降低物料温度的，这样系统就拥有了三个热容，即夹套中的冷却水、槽壁和槽中的物料。
三个热容使系统扰动的来源增加了，系统的控制难度也提高了。
由于反应是一个放热过程，如果温度过高，则会使物料变质从而造成资源的浪费，使成本增加，所以要控制反应槽的温度不能超过上限值。
1.3 工艺流程反应器的工艺流程图如图1.3所示。
物料从反应器顶端放入槽内，物料在槽中反应，又由于有搅拌装置的搅拌，使得物料能够充分反应，从而使槽中物料的温度在每一处能够基本相同。
通过调节阀对冷却水的流量进行控制，从而使冷却水冷却到设定的温度T1。
使温度T1发生扰动的因素主要包括物料方面的扰动D1（物料流量，入口温度和物料化学组分），冷却水方面的扰动D2（入口温度和调节阀前的温度）和反应器壁对外界的散热引起的扰动。
微反应槽PCR芯片阵列前馈-串级控制系统
微加热器阵列与换热器最佳配合 ， 共同完成各芯片温度的快速 、 精确控制。
关键词 ：聚合酶链 式 反应 微 机 电系统 工业 控 制计算机
文献标 识码 ：Ｂ
前 馈控 制
中 图分 类 号 ：Ｔ ４５Ｔ ２２ １ Ｎ ０ ；Ｐ１ ，１
Ａ ｓ ａ ｔ ｉ ｆ ｏ ｏｔ ｉ ｏｒ ｃ ｒ ｏ ｍ ｒｓ ｃａ ａ ｔ ｎ（ Ｃ ｂ ｔ ｃ ：Ａ ｋ ｄｏ ｗ ｃ ｓ ｍ ｃ — ａ ｔ ｌ ｅ ｅ ｈ ｉ ｒ ｃ ｏ Ｐ Ｒ）ｃ ｉ ｅｉ ｅ ， ｎｗ ｉ ｅｅ ｒ ｎ ｍ ｅ ｔ ｎｏ ｄ ｒ ｎ ｌ ｒ ｅ ｏｐ ｙ ａ ｎ ｅ ｉ ｈｐ ｉ ｄ ｓ ｎ ｄ ｉ ｈｃ ｔ ｒ ａｅ ｏｔ ｐｒ ｕ ｓ ｓｒ ｎ ｓｓ ｇ ｈｈ ｅ ａｒ ｅ ｅ ａ
基 础上的 Ｐ Ｒ芯片 已成 为研究 热点 。 由于 Ｐ Ｒ芯 片 Ｃ Ｃ 体 积微小 、 质量 极小 、 比表面积 大 ， 可从 本 质上弥补 目
属于体外快速扩增特异性 Ｄ Ａ片断的酶学 方法 ， Ｎ 已广
ｂ ｔ ｅ ｎ ｍｉｉｔｒ ｅ ｔｒ ａｒ ｙａ ｄ ｅ ｃ ａ ｇ ｒｂ ｅ ｄ ｏｗ ｒ —ａ ｃ ｄ ｏ ｔ ｌ ｔ ｔｇ ，Ｈｉｈ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ａ ｃ ａｅ ｔｍｐ ｒ ｔｒ ｏ ｔ ｌｆｒｅ ｃ ｅｗ ｅ ｎａｕ ｅｈ ａｅ ｒ ｎ ｘ ｈ ｅ ｙ ｆｅ ｆｒ ａｄ ｃ ｓ ａ ｅｃ ｎ ｏ ｓ ａｅ ｙ ｓ ａ ｎ ｒ ｒ ｇ ｐ ｅ ｎ ｃ ｕ ｔ ｅ ｅａｕ ｃ ｎｒ ａ ｈ ｒ ｅ ｏｏ
ｈ ａｅ ｅ ｔｒ，ａ ｄ ａｔｍ ｐ ｒ ｔｒ ｏ ｔ ｌｓ ｓｅ ｆｒｔ ｒａ ｆｃ ｐ ｓｄｅ ｅｏ ｅ ， Ｔ ｅ ｃ ｎｒ ｌｓ ｓｅ ｉ ｃ ｍｐ ｓｄ ｏ ｃｏ ｃ ｐｉ ｅ ｔａｉｅ ｏ ｔｏ ｎ ｅ ｅａｕ ｅ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔｍ ｏ ｏ ｈｅａｒ ｙｏ ｈｉｓｉ ｖ ｌｐ ｄ ｈ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｓ ｏ ｏ ｅ ｆｍａ ｒ ｓ ｏ ｃｃ ｎｒｌｚｄ ｃ ｎｒｌ
串级控制系统
' D2 << D2
反应器温度的串级控制响应
串级控制系统的特点
串级控制系统的特点（ ） 串级控制系统的特点（2）
能自动地克服副对象增益或调节阀特性的非 能自动地克服副对象增益或调节阀特性的非 线性对控制性能的影响 系统的“鲁棒性” 对控制性能的影响（ 线性对控制性能的影响（系统的“鲁棒性” 增强） 增强） 。
冷却剂 进料
）冷却水量↑ 冷却水量
问题：从扰动开始至调节器动作，调节滞后较大， 问题：从扰动开始至调节器动作，调节滞后较大， 特别对于大容量的反应槽，调节滞后更大。 特别对于大容量的反应槽，调节滞后更大。
系统控制与扰动的分析
TC
出料
冷却剂 进料
干扰变量的影响： 干扰变量的影响：冷却水入 口温度变化 → 夹套内冷却 水温度变化 水温度变化 → 槽壁温度变 化 → 反应槽温度变化 控制变量的影响：冷却水调 控制变量的影响： 节阀开度变化 → 冷却水流 量变化 → 夹套内冷却水温 度变化 → 槽壁温度变化 → 反应槽温度变化
串级控制系统的特点
串级控制系统的特点（1） 串级控制系统的特点
副回路（有时称内环）具有快速调节作用， 副回路（有时称内环）具有快速调节作用，它能有效 地克服二次扰动的影响； 地克服二次扰动的影响；
由于
' D2 (s ) (s 1 = D2 ( s ) 1 + Gc 2Gv G p 2Gm 2
假设副回路的动态滞后较小，对于低频干扰，有
解决方法
夹套冷却水温度T 比反应槽温度T 夹套冷却水温度 2比反应槽温度 1能更快地感受 到来自干扰 冷却水入口温度）以及来自控制 干扰（ 控制的 到来自干扰（冷却水入口温度）以及来自控制的 影响。因而可设计夹套水温单回路控制系统 夹套水温单回路控制系统TC 影响。因而可设计夹套水温单回路控制系统 2 以尽快地克服冷却水方面的扰动。 以尽快地克服冷却水方面的扰动。但TC2的设定 值应根据T 的控制要求作相应的变化（ 值应根据 1的控制要求作相应的变化（这一要求 可用反应温度调节器TC 来自动实现） 可用反应温度调节器 1来自动实现）。
化工自动化控制仪表证考试题库(含答案)
化工自动化控制仪表证考试题库（含答案）1、【单选题】()故障模式(失效一危险型模式)是指故障并不会立即表现出来,只有在生产装置出现异常,需要停车时,安全仪表系统因隐性故障存在而无法动作,使生产装置和整个工厂陷入危险境地。
（ B ）A、显性故障B、隐性故障C、随机故障2、【单选题】()阀门在开度小时流量相对变化值大,灵敏度高,不易控制,甚至发生振荡,而在大开度时,流量相对变化值小,调节缓慢,不够及时。
（ C ）A、快开特性B、等百分比特性C、线性3、【单选题】1EC61158是()。
（ A ）A、现场总线国际标准B、局域网标准C、广域网标准4、【单选题】3300系列涡流传感器系统借助于探头顶端与被观察的导体表面之间的间隙来测量振动及相对位置,并转换成与之成()信号送至监视器。
（ B ）A、正比例的正电压B、正比例的负电压C、反比例的正电压5、【单选题】CENTUMCS3000R3系统中,一个域是一个逻辑控制网部分。
用户可以用()连接不同域。
（ A ）A、总线转换器BCVB、现场控制站FCSC、通讯网关单元CGW6、【单选题】CENTUMCS3000系统中,()可以将多个CENTUMCS3000系统相联,也可以把以前的CENTUM系统无缝联接到CENTUMCS3000系统上。
（ A ）A、总线转换器BCVB、通讯门路单元ACGC、现场控制站FCS7、【单选题】CENTUMCS3000系统中,在控制分组画面上不可以进行()操作。
（ C ）A、修改控制模式MODEB、修改SP值C、将过程点打校验状态8、【单选题】CENTUMCS3000系统的现场控制单元FCU中,处理器卡执行控制计算并监视CPU及供电单元,其上的状态指示灯COPY在()情况下会亮。
（ C ）A、备用时B、软硬件都正常时C、复制数据时9、【单选题】DDZ-Ⅲ型仪表采用了集成电路和()型防爆结构,提高了防爆等级、稳定性和可靠性。
（ B ）A、隔爆B、安全火花C、增安D、无火花10、【单选题】MYT40型1211灭火器的灭火射程在()m。
化学反应过程与设备智慧树知到答案章节测试2023年内蒙古化工职业学院
第一章测试1.化工生产过程按其操作方法可分为间歇、连续、半间歇操作。
其中属于稳定操作的是（）。
A:连续操作B:半间歇操作C:所有选项均不正确D:间歇操作答案:A2.化工生产上，用于均相反应过程的化学反应器主要有（）。
A:流化床B:管式C:鼓泡塔式D:固定床答案:B3.化学反应器的分类方法很多，按（）的不同可分为管式、釜式、塔式、固定床、流化床等。
A:聚集状态B:操作方式C:结构D:换热条件答案:C4.下列各项不属于釜式反应器特点的是（）。
A:物料混合均匀B:适用于小批量生产C:传质、传热效率高D:返混程度小答案:D5.反应温度在300℃以上一般用（）作载热体较好。
A:高压饱和水蒸气B:有机载热体C:高压汽水混合物D:熔盐答案:D6.烟道气加热法的特点不包括（）。
A:温度不易控制B:传热效率高C:传热系数小D:高温加热答案:B7.搪瓷釜的圆筒体与釜盖采用法兰连接，并用（）固定。
A:螺栓B:黏胶C:卡子D:铁丝答案:A8.手孔和人孔的作用是（）A:泄压B:装卸物料C:检查内部零件D:窥视内部工作状况答案:C9.反应釜底的形状不包括（）。
A:球形B:碟形C:平面形D:锥形答案:D10.旋桨式搅拌器适用于（）搅拌。
A:液-固反应B:高黏度液体C:气体D:相溶的液体答案:D11.某一反应物的浓度是1.0mol/ L ，经过20s后，它的浓度变成了0.2mol/ L 、在这20s内它的平均反应速率为（）A:0.04B:0.04mol/( L · s )C:0.04mol/LD:0.8mol/( L · s )答案:B12.某化学反应A的化学反应速率为 1mol /( L · min )，而化学反应 B 的化学反应速率为0.2mol/( L · min )，则化学反应 A 的反应速率比化学反应 B 的反应速率（）A:无法确定B:相等C:慢D:快答案:D13.化工生产中，为加快反应速率，优先考虑的措施是（）A:提高设备强度，以便加压B:增大反应物浓度C:采用高温D:选用适宜的催化剂答案:D14.在间歇反应釜单元中,下列描述错误的是（）A:随着反应的不断进行,反应速率会随反应物浓度的降低而不断下降B:主反应的活化能比副反应的活化能要高C:反应结束后,反应产物液是利用压力差从间歇釜中移出的D:在80℃的时候,主反应和副反应的速率比较接近答案:D15.在间歇反应釜单元中,下列说法正确的是（）A:反应所用三种原料从计量罐或沉淀罐中都是利用位差压入反应器中B:在60~120℃范围内,主反应速率都比副反应速率要大C:反应所用三种原料都是液体并能互溶D:反应釜夹套中蒸汽、冷却水及蛇管中的冷却水都可控制釜温答案:C16.发生反应釜温度超温事故但压力未达到10atm时,下列事故处理错误的是（）。
聚合反应釜串级控制系统原理
聚合反应釜串级控制系统原理
聚合反应釜串级控制系统是一种用于化工生产过程的自动化控制系统。
它通过
联动控制多个反应釜，在保持稳定的前提下，实现高效的生产过程。
该系统的原理主要包括三个方面：反应釜控制、串级控制和聚合控制。
首先，反应釜控制是指对单个反应釜中的温度、压力、物料流量等参数进行监
测和调节。
通过传感器实时获取反应过程中的关键参数，并传递给控制器，控制器根据事先设定的目标值和控制策略，自动调节反应条件，以实现所需的化学反应。
这种反应釜控制可以保证单个反应釜中的稳定操作。
其次，串级控制是在多个反应釜之间建立相互联系的控制系统。
在串级控制中，相邻的反应釜之间通过物料的传递进行耦合。
控制器会根据前一个反应釜的输出，来调整后一个反应釜的输入，以保持串级反应的稳定性。
串级控制可以降低反应釜之间的传递延迟，提高反应的效率和一致性。
最后，聚合控制是将多个串级控制系统综合起来，形成整个聚合反应釜串级控
制系统。
在聚合控制中，各个串级控制系统通过信息交互和调节，协同工作，以实现更加复杂的反应过程。
聚合控制可以在不同釜之间进行物料的均衡分配，以及对整个系统进行全局优化。
通过聚合控制，反应釜串级控制系统能够适应不同的工艺要求，并保持整个过程的稳定运行。
总之，聚合反应釜串级控制系统的原理是通过反应釜控制、串级控制和聚合控
制三个方面的协同作用，实现化工生产过程的自动化、高效和稳定运行。
这种控制系统的应用可以大大提高生产效率，降低生产成本，同时保证产品质量的稳定性。
(何嘉涛)反应器温度控制系统设计
过程控制系统课程设计题目：反应器串级控制系统设计——系统设计部分学生：何嘉涛班级：2013电气7班学号：*************指导老师：***2016年12月12日目录前言 (4)第一章连续槽反应器温度控制系统设计的目的意义 (4)1.1 连续槽反应器简介 (4)1.2 目的及意义 (5)第二章连续槽反应器温度控制系统工艺流程及控制要求 (5)第三章总体设计方案 (6)3.1 方案比较 (6)3.1.1 简单控制系统 (6)3.1.2 串级控制系统 (7)3.2 方案选择 (8)第四章串级控制系统分析 (8)4.1 主回路设计 (8)4.2 副回路设计 (8)4.3 主、副调节器规律选择 (8)4.4 主、副调节器正反作用方式确定 (9)第五章仪器仪表的选取及元器件清单 (9)5.1 温度的测量与变送器的选择 (9)5.2 调节器的选择 (10)第六章控制系统的组成 (12)6.1控制系统仪表元件清单件清及配接 (13)6.2利用Matlab进行仿真 (13)串级反应器温度控制系统设计摘要：在工业过程中，温度是最常见的控制参数之一，反应器温度控制是典型的温度控制系统。
对温度的控制效果将影响生产的效率和产品的质量，如果控制不当将损害工艺设备甚至对人身安全造成威胁。
因此反应器温度的控制至关重要。
连续槽反应器是化学生产的关键设备是一个具有大时滞、非线性和时变特性、扰动变化激烈且幅值大的复杂控制对象。
结合控制要求，通过分析工艺流程，本论文设计了串级PID分程控制方案。
方案选定后，进行了硬件和软件的选择。
硬件上选用西门子公司的S7-200 PLC，并用相应的STEP7软件编程。
然后采用北京三维力控科技有限公司开发的三维力控组态软件设计监控画面并利用Matlab7.0对系统进行了仿真。
关键词：温度，反应器，串级PIDIn the industrial process,temperature is one of the most common control parameters,reactor temperature control system is a typical temperature control system.The temperature control effect will influence the production efficiency and product quality,if it is not controlled properly,process equipment will be damaged,even personal safety will be threatened.Thus the reactor temperature control is essential. Continuous stirred tank reactor is the key equipment in chemical production,it is a complicated control object with a large time delay, nonlinearity,time-varying characteristics and drastic changes and large amplitude disturbance. Combined with the control requirements.The hardware and software selection are done following the selection of control scheme.As to hardware, the S7-200 PLC of Siemens is chosen, and the corresponding software STEP7 is chosen for programming.Then Force Control of Beijing Three-dimensional Force Control Company ischosen to make the supervision picture.Matlab7.0 work for the simulation.Keywords: temperature,reactor, cascade PID前言——串级控制系统随着科学技术的发展，现代过程工业规模越来越大，复杂程度越来越高，产品的质量要求越来越严格，以及相应的系统安全问题，管理与控制一体化问题等，越来越突出，因此要满足这些要求，解决这些问题，仅靠简单控制系统是不行的，需要引入更为复杂、更为先进的控制系统，由此串级控制系统应运而生。
连续槽反应器的液位控制
连续槽反应器的液位控制为了实现能源的充分利用和生产的需要，需要对电机进行转速调节，采用西门子公司变频器，系统根据液位传感器反馈的液位信号经过PLC内部的计算自动控制各泵的启停，使液位达到平衡，并实现高限和低限报警以及液位的实时显示，实现液位的自动控制，确保整个处理环节的高效运行。
标签：变频器PLC一、引言基于S7 200 PLC的编程软件，采用模块化的程序设计方法，减少软件的开发和维护。
利用对PLC软件的设计，实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启动和停止。
通过对MCGS组态软件技术特点的分析，提出将组态软件用于PLC系统中，事实证明PLC控制系统与组态软件设计、检测，具有良好的应用价值。
二、总体方案的选择连续槽反应器的液位控制对于提高反应效率是至关重要的。
液位过高，容易导致溢料；液位过低，会造成反应物反应时间不充分，影响反应质量。
加强反应器液位自控不仅减轻操作强度，且也是维护设备、提高蒸发效率、降低汽耗的关键手段。
过去使用传统的继电器控制液位，该方法存在很多不足：①液位上、下限传感器都必须良好。
如果有一个失灵，自控都将失灵。
②继电器的动静触点运行一段时间后容易误动作。
③控制系统接线繁琐，维修不方便。
④每个继电器动静触点数目有限，控制系统中使用较多继电器，使系统庞大。
现在用于液位控制的是可编程控制器，投运以来，一直很好，不但克服了继电器的诸多缺点，而且还具有更多优点。
采用连续操作的反应器被称为连续式反应器，这一操作方式的特点是原料连续流入反应器，反应产物则连续从反应器流出。
反应器内任何部位的物系组成均不随时间变化，故属于稳态操作。
连续操作反应器一般具有产品质量稳定、生产效率高等优点，因而适合于大批量生产。
本课题主要采用变频器对连续槽反应器进行液位控制，连续槽反应器的主要工艺过程是：原料连续流入反应器，流入反应器内原料即反应，反应产物则连续从反应器流出。
对其液位进行控制，利用压力传感器、变送器将各液位参数传送到PLC控制器中，PLC对变频器进行控制，改变电机转速，从而达到对液位进行控制的目的。
核电厂仪表与控制课后题答案(3)
核电厂仪表与控制思考题一、核电厂仪表与控制系统概述1、压水堆核电厂主要有哪些测量系统和控制系统？测量系统:核仪表系统、堆芯中子注量率测量系统、反应堆堆芯温度测量系统、反应堆堆芯水位测量系统、控制棒棒位测量系统、汽轮机监测系统、电厂辐射监测系统以及压力测量系统、硼浓度测量系统、机械位移、转速和振动测量系统等控制系统：反应堆功率调节系统、冷却剂平均温度调节系统、化学和容积控制系统、汽轮机调节系统、蒸汽旁路排放控制系统、稳压器压力调节系统、稳压器水位调节系统、蒸汽发生器水位调节系统、给水流量调节系统、发电机励磁调节系统和除氧器调节系统等2、压水堆核电厂仪表与控制系统的主要功能是什么？系统的功能：监视功能、控制功能、保护功能3、压水堆核电厂仪表和控制系统的工作特点有哪些？（1）传感器工作环境恶劣：工作环境中子注量率高、温度压力高、安装空间狭小、要求抗震；（2）设置有安全系统：为保护反应堆安全设置有一系列专设安全系统（例：反应堆保护系统、安全注射系统、安全壳隔离系统、安全壳喷淋系统）必要时启动专设安全设施，保护堆芯安全；（3）核测量仪表的特殊性：a.核探测器输出信号幅值低，现场干扰大，常需采用一些特殊措施以提高信噪比；b.多数探测器都有很高的内阻，可以把他看成一个电流源。
要求电路具有高的输入阻抗；c.要测量的中子注量率范围宽，用一种探测器和测量电路难于满足要求，需采用多种探测器；d.信号电缆长，工作环境恶劣，要求具有耐高温、抗辐照、抗干扰、低噪声和高绝缘特性；4、压水堆核电厂仪控系统的设备在安全重要性上分哪些级？哪些属于安全级设备？安全级设备；是完成反应堆安全停堆、安全壳隔离、堆芯冷却以及从安全壳核反应堆排出热量所必须的，或是防止放射性物质向环境过量排放所必须的安全有关的设备；在实现或保持核电厂安全方面起补充、支持或间接地作用非安全重要设备。
在实现或保持核电厂安全方面无明显作用二、自动控制与调节基本知识1、什么是开环控制系统？其优缺点是什么？开环控制系统:系统的输出量与输入量之间不存在反馈。
化工工艺流程图
加氢裂化命题方向依照流程描述画图带仪表控制点的流程图改错延迟焦化命题方向依照流程描述画图按照给定流程图叙述出方案工艺管道仪表流程图(PID)阀门的设置化工工艺流程图化工工艺流程图化工工艺流程图是化工工艺图中工艺流程性质的图样，它是用来表达工艺生产流程的。
由于它们的要求各不相同，其内容、重点和深度也不一致，有若干种类。
总工艺流程图工艺原则流程图（方案流程图）工艺管道仪表流程图(PID)一、总工艺流程图也称物料平衡图，它是在设计或开发方案时，为总说明部分进行可行性论证时提供的图样，用于表示全厂各生产装置之间主要的流程路线及物料衡算的结果。
图中各车间（工段）用细实线画成长方框来表示，流程线中的主要物料用粗实线表示，流程方向用箭头画在流程线上，图上还需注明车间名称、原料及半成品的名称、平衡数据和来源去向等。
二、工艺原则流程图也称物料流程图，是在总工艺流程的基础上，分别表示各车间内部工艺物料流程。
一般是以装置为单位，以图形与表格综合的表达形式，反映工艺设计计算中的物料衡算与热量衡算等的图样。
它是全厂总工艺流程图或物料平衡图的基础上，对某一具体装置生产过程的进一步展示。
它既可用作提供审查的资料，又可作为进一步设计的依据，还可供生产操作时参考。
工艺原则流程图工艺原则流程图通常采用按工艺流程顺序，自左至右展开图的形式表示，设备以示意的图形或符号表示（表7-2），并用细实线画出，流程图中的主要物料流程的流程线用粗实线表示，流程方向用箭头画在流程线上。
当物料经过设备产生变化时，可在流程的起始部分和物料产生组分变化的设备之后，在流程线上用指引线引出并列表标注（指引线及表格线皆用细实线绘制）。
标注出物料变化前后各组分的名称、流量、质量分数或摩尔分数和每项的总和数等（标注项目可按需要酌量增减）。
某丙烯酸甲酯装置局部工艺原则流程图三、工艺管道仪表流程图(PID)也称带控制点的工艺流程图。
是借助统一规定的图形符号和文字代号，用图示的方法把建立石油化工工艺装置所需的全部设备、仪表、管道、阀门及主要管件，按其各自功能，在满足工艺要求和安全、经济的前提下组合起来，以起到描述工艺装置的结构和功能的作用。
过程控制计算题
过程控制计算题(总6页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-1、下图为一蒸汽加热器的温度控制系统。
冷物料经换热器与蒸汽换热后流出，通过改变进入换热器的蒸汽量来保持热物料出口温度为某设定值。
当冷物料流量突然增大Q 后，分析该系统如何实现自动控制试画出该系统的方框图。
由蒸汽加热器、温度变送器TT 22、温度控制器TC 22、蒸汽流量控制阀组成。
控制的目标是保持流体出口温度T 恒定。
当进料流量RF 或者温度Ti 变化，会引起物料出口温度变化，通过温度变送器TT 22 测得温度的变化，并将信号Tm 送至温度控制器TC 22，与给定值Tsp 比较，温度控制器TC 22根据偏差将控制命令u 送至控制阀，改变蒸汽量RV 来维持温度的恒定。
凝液2、下图所示为一液位控制系统，试指出该系统中的（1）被控变量、（2）操纵变量、（3）主要扰动、（4）输入信号、（5）输出信号各是什么，并画出该系统的方框图。
被控变量：液位h 操纵变量： Qo 主要扰动： Qi 输入变量：h sp 输出变量：h （t ）3、某一被控过程为若采用PI 控制器对该被控过程进行控制，试采用Zirgler-Nichols 方法确定控制器参数。
假设继电器幅度为2d =± ，基于该继电器的反馈系统输入输出响应如下图所示，系统在微量外部扰动的作用下，进入等幅振荡状态()()()20.55121sp G s e s s -=++解：由振荡曲线可知：2d =±，振幅0.3a =，周期11min u T =，因而对应的临界控制增益4428.53.140.3u d K a π⨯==≈⨯ PI 控制器参数为4、某一热交换控制系统如下图所示，考虑到控制系统在断电断气情况下的安全性，蒸汽阀应为气开阀还是气关阀试分析为使控制回路成为“负反馈”系统，TC22 应为反作用控制器还是正作用控制器答：蒸汽阀应为气开阀。
假设控制器TC 22为正作用（当被控变量的测量值增大时，控制器的输出也增大）。
串级控制系统
反应器温度的串级控制方案
TC1
TC2
T2
T1
冷却剂
进料
特点：两个调节器串在一 起工作，调节器TC2通过 调节冷却剂量以克服冷却
出料 水方面的扰动；调节器 TC1通过调节夹套内水温 的设定值以保证反应温度
维持在工艺所希望的某一 给定值。
2020/3/9
反应器温度串级控制框图
T1sp
2020/3/9
单回路系统的积分饱和现象举例
单回路PID控制系统（无抗积分饱和措施） (参见模型…/CascadePID/SinglePidwithInteSatur.mdl)
2020/3/9
单回路系统的防积分饱和
ysp(t) e(s)
＋
KC ＋
－
＋
d(t)
v
广义
＋ ＋
对象
y(t)
1 TI s +1
2020/3/9
单回路系统的“积分饱和”问题
ysp(t)
＋ －
K
C
ççèæ1
+
1 TI s
÷÷øö
u
d(t)
v
广义
＋ ＋
对象
y(t)
问题：当存在大的外部扰动时，很有可能出现控制阀调 节能力不够的情况，即使控制阀全开或全关，仍不能消 除被控输出y(t)与设定值ysp(t)之间的误差。此时，由于积 分作用的存在，使调节器输出u(t)无限制地增大或减少， 直至达到极限值。而当扰动恢复正常时，由于u(t)在可调 范围以外，不能马上起调节作用；等待一定时间后，系 统才能恢复正常。
－ ym2
Gc2
v
Gm2
D2
D1
＋ ＋
连续反应 工作原理
连续反应工作原理
连续反应是指在化学反应中，反应物经过连续加入反应容器中，然后经过不间断地进行反应，最终得到产物。
它的工作原理如下：
1. 反应容器：首先需要一个能够容纳反应物和产物的容器，通常选择密封的反应釜或管道。
2. 反应物的持续供给：反应物需要连续地添加到反应容器中。
这可以通过恒流泵或其他供给装置来实现，以保持反应物的持续流动。
3. 反应的进行：反应物在反应容器中会发生化学反应。
根据反应类型的不同，可能需要提供适当的温度、压力或其他条件来促进反应的进行。
4. 反应物的混合：在连续反应中，反应物通常在反应容器中持续混合。
这可以通过搅拌器、涡轮或其他混合装置来实现，以确保反应物充分接触和反应。
5. 产物的收集：产物会在反应容器中不断积累。
在连续反应中，通常会设置一个收集装置，用于收集和分离产物。
6. 废气处理：在某些连续反应中，会产生废气。
为了保护环境和安全，需要对废气进行合理的处理和净化。
通过上述工作原理，连续反应可以实现对反应物的连续供给和
产物的连续收集，从而提高反应的效率和产物的纯度。
这种反应方式通常适用于大规模生产和连续化工过程中。
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过程控制仪表课程设计题目：连续槽反应器温度串级控制系统设计学生姓名：罗金星班级：自动化082班学号：20084460220指导老师：高飞燕、唐耀庚2011年12月20日目录第一章系统简介 (1)1.1 连续槽反应器简介 (1)1.2 意义 (1)1.3 工艺流程 (2)第二章设计方案及仪表选型 (3)2.1 概述 (3)2.2 主回路的设计 (3)2.3 副回路的设计 (3)2.4 主副调节器的调节规律及作用方式的确定 (4)2.5 温度变送器的选择 (4)2.6 调节器的选择 (5)2.7 执行器的选择 (6)第三章仪表元件清单及配接图 (8)3.1 元件清单 (8)3.2 控制系统配接图 (9)参考文献 (10)第一章系统简介1.1 连续槽反应器简介图1.1 连续槽反应器结构图1.物料自顶部连续进入槽中，经反应后从底部排出，反应产生的热量由冷却夹套中的冷却水带走。
2.由于槽内装有物料搅拌装置，可以使连续槽反应器中各处物料温度相同，通过用调节阀控制冷却水的流量来控制反应器内温度的恒定。
连续槽反应器结构图如图1.1所示。
1.2 意义为了保证产品质量，采用调节阀来改变冷却水流量，从而控制反应温度。
由于冷却水是通过吸收反应器内壁热量来降低物料温度的，这样系统就拥有了三个热容，即夹套中的冷却水、槽壁和槽中的物料。
三个热容使系统扰动的来源增加了，系统的控制难度也提高了。
由于反应是一个放热过程，如果温度过高，则会使物料变质从而造成资源的浪费，使成本增加，所以要控制反应槽的温度不能超过上限值。
1.3 工艺流程反应器的工艺流程图如图1.3所示。
物料从反应器顶端放入槽内，物料在槽中反应，又由于有搅拌装置的搅拌，使得物料能够充分反应，从而使槽中物料的温度在每一处能够基本相同。
通过调节阀对冷却水的流量进行控制，从而使冷却水冷却到设定的温度T1。
使温度T1发生扰动的因素主要包括物料方面的扰动D1（物料流量，入口温度和物料化学组分），冷却水方面的扰动D2（入口温度和调节阀前的温度）和反应器壁对外界的散热引起的扰动。
其中最主要的扰动因素使物料方面的扰动和冷却水方面的扰动。
图1.3 连续槽反应器工艺流程第二章设计方案及仪表选型2.1 概述在串级控制系统中，采用了两级控制器，这两级控制器串在一起工作，各有其特殊的任务，调节阀直接受控制器TC2的控制，而控制器TC2的设定值则受控制器TC1的控制，TC1称为主控制器，TC2称为副控制器。
串级控制器的方框图如图3.1所示。
图2.1 串级控制系统方框图夹套和槽壁温度为中间被控变量，槽内物料的温度为被控变量，冷却水的流量为操纵变量。
当夹套和槽壁温度变化引起扰动时，TC可以及时动作，克服扰动。
2.2 主回路的设计本系统是以槽内物料温度为主要被控变量的控制系统。
它的被控参数有夹和槽壁的温度，冷却水的流量。
主回路就是要测量出槽内物料的温度T1作为反馈来控制冷却水管阀门的开度，从而达到控制物料的温度的目的。
2.3 副回路的设计副回路的选择也就是确定副回路的被控参数。
主要的扰动为冷却水的扰动，由于冷却水的扰动离被控对象远，为了减少因浪费的时间所造成的偏差，本系统选择夹套内水的温度T2作为副回路的被控参数。
2.4 主副调节器的调节规律及作用方式的确定在串级控制系统中，主调节器起定值作用，副调节器起随动控制作用。
我们选择物料的温度为主要被控参数，由于温度的迟滞性很强，而系统工艺要求不是很高，所以主调节器的控制规律可采用PID或PD，而副回路决定系统的响应速度，所以副调节器的控制规律应选PD。
为了避免温度过高，物料变质而造成成本的增加，在控制器不能正常工作时应该也要能把反应器内物料的温度降下来，所以阀门应选气关阀。
当物料的温度降低，冷却水的流量要减少，所以主调节器为反作用。
当夹套内温度降低，冷却水了流量也要减少，所以副调节器也为反作用。
2.5 温度变送器的选择由于系统对温度的要求不是很高，测量温度在0~100℃,一般的测温元件即可满足要求，故选择K型热电偶。
DDZ-Ⅲ类仪表相对于DDZ-Ⅱ类仪表的一个优点是电流范围不是从零开始，这样就避免了把仪表不能正常工作误认为是输出为零，所以应选择DDZ-Ⅲ型K型热电偶温度变送器。
本系统选择型号为HR-WP-20-1TC20K-W的单输入单输出热电偶温度变送器。
主要特点有：全智能、数字化、可编程；环境温度、零点、满幅自动补偿；符合国际电工委员会IEC61000相关抗电磁干扰标准。
主要参数如下：系统传输准确度：±0.5%×F.S（可订制±0.2%）。
冷端温度补偿准确度：±1℃（预热时间30分钟）。
输入阻抗：电流—100Ω；电压—500KΩ。
电流输出允许外接的负载阻抗：4～20mA≤350Ω；0～10mA≤700Ω。
温度漂移：＜0.005％F.S/℃。
工作环境温度：-10—+55℃。
供电电源：直流，DC24V±10%；交流，AC95～265V。
1 2 9 1014 15 16地- 24VDC ++ 输出 -- 输入 +图2.5 温度变送器端子接线图2.6 调节器的选择主副调节器都选用DDZ-Ⅲ型的US1000，它是全刻度指示调节器，是DDZ-III 系列仪表中调节单元的基型品种，它接受变送器经信号分配器送来的信号与给定信号进行比较，对其差值进行比例、积分、微分运算，以电流输出控制执行机构。
US1000主要特点如下：适用于热电偶、RTD 、mV 及V 信号的通用输入。
24V DC 电源功能允许直接连接一台或两台两线变送器。
可以选择三种调节输出信号：4～20mA 电流、电压脉冲和继电器接点信号。
取得FM 与CSA 认证的无火花电气设备，可用于危险环境中。
防爆等级: Class I, Div.2, Gr.A, B, C&D; T4。
150mm 的短纵深，方便安装。
防尘防滴性能，符合IP65标准。
通过LL1200自定义运算制作工具实现自定义运算功能。
通过PC 或PLC 实现Modbus 通信功能。
主要参数如下：输出信号：4-20mADC 。
闭环跟踪误差：<±0.5%。
负载电阻：100Ω-600Ω。
功能：自动/手动，非平衡无扰动切换。
调节动作：PD ；PI ；PID 。
比例带：(P)2%-500%。
积分时间：(Ti)0.02分-1.5分和0.2分-15分两档(开关切换)。
微分时间：(TD)关、0.03分-8分(开关切换)。
微分增益：KD = 10。
工作环境：环境温度：0-65℃；相对湿度：≤85%(RH)。
电源电压：24VAC±10%。
功耗：4W。
重量：5kg。
11 112 213 314 415 516 617 718 819 920 10+输入1-5VDC-+外给定4-20mA-+电源24VDC-地图2.6 US1000接线图2.7 执行器的选择阀门选择气动薄膜式单座直通阀，安装方式为气关。
为和调节器US1000匹配需另加一个电气阀门定位器，本系统选择的电气阀门定位器的型号为EP-4000。
EP-4000主要特点如下：兼容互换性好，适用范围广。
可以选择标准特性以外的输出特性。
气动功率大，动作速度快，力平衡采用多回路不易振荡，动作性能稳定，调校简单，安装方便。
不打开外壳既可以实现零点调整，行程范围调节便，可调范围大。
具有良好的复合防爆功能，具有室外防水型（增安型）、耐压防爆型（隔 型）、本质安全型（本安型）.通过调整可插接固定的凸轮机构便可方便的调换调整定位器的作用方式。
恒节流孔机构，方便疏解通孔，保持工作气路畅通无阻。
零部件采用精密压铸成型，外形及内部结构制作工艺精致，整体结构紧凑。
采用不锈钢紧固件和先进的喷塑工艺，具备了良好的防腐性能。
主要参数如下：基本误差：≤±1%（单作用）；≤±1.5%（双作用）。
回 差：≤1% (单作用）；≤1.5% (双作用）。
死 区：≤0.2%（单作用）；≤0.4%（双作用）。
额定行程：0-（10-100）mm 。
气源压力：0.14-0.7Mpa 。
输入信号：4-20mA.DC输出压力：0.02-0.7Mpa 。
耗 气 量：单作用执行器：5L/min （供气0.14Mpa ）； 双作用执行器 15L/min （供气0.4Mpa ）。
输出特性：线性常规型；（等百分比、非线性特殊型）。
环境温度：-35-+60°C （本质安全型为-20- +60°C）。
相对湿度：5%-100%。
外形尺寸：205＊192＊78（mm ）（长＊宽＊高）。
重 量：2.1kg 。
+-Io4-20mA+ -Po气源图2.7 EP-4000阀门定位器引线端子图第三章仪表元件清单及配接图3.1 元件清单本系统所用仪表元件清单如下表所示：表3.1 仪表元件清单名称数量K型热电偶 2 HR-WP-20-1TC20K-W型热电偶温度变送器 2EP-4000电气阀门定位器 1US1000调节器 2气动薄膜式直通单座阀门 13.2 控制系统配接图11 112 213 314 415 516 617 718 819 920 10+输入1-5VDC-+外给定4-20mA-+电源24VDC-地+-Io 4-20mA+ -Po气源阀门定位器主控制器副控制器冷却水1 2 9 10 14 15 16地- 24VDC ++ 输出 -1 2 9 10 14 15 16地- 24VDC ++ 输出 -- 输入 +11 112 213 314 415 516 617 718 819 920 10+输入1-5VDC-+外给定4-20mA-+电源24VDC-地- 输入 +地250R250RK 型热电偶K 型热电偶温度变送器_1温度变送器_2图3.2 控制系统配接图配接图说明：两个K 型热电偶分别接到两个温度变送器的输入端；温度变送器的输出为4~20mA 的直流电流信号，通过并联一个250欧姆的电阻，转化为1~5V 的直流电压信号，其中温度变送器_1的输出接到副控制器的输入端，温度变送器_2的输出接到主控制器的输入端；主控制器的输出接到副控制器的外给定输入端；副控制器的输出接到阀门定位器；阀门定位器的气压输出接到薄膜式阀门的气室。
参考文献[1]高志宏.过程控制与自动化仪表[M].浙江：浙江大学出版社，2006[2]任哲.数字调节仪表[M].北京：化学工业出版社，1996[3]王森.仪表常用数据手册[M].北京：化学工业出版社，2004[4]张井岗.过程控制与自动化仪表[M].北京：北京大学出版社，2007[5]胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2007[6]黄德先.过程控制系统[M].北京：清华大学出版社，2005。