连续槽反应器的液位控制
工业过程先进控制概述石红瑞
现场总线控制系统FCS的主要特征
1. 数字通讯代替4~20ｍＡ模拟传输，数字通讯网络延 伸到工业过程现场；
2. 智能现场设备：智能变送器完成测量、变送基本功 能，还具有自诊断、报警，再现标定、PID调节、 信号处理、通信等功能，可实现多参数传感变送器。
3. 开放的互联网络：协议公开、互操作性、互用性。 4. 系统结构的高度分散性：总线仪表集检测、运算、
9、其他类型现场总线
• HART协议，用于现场智能仪表和控制 是设备间通信的一种开放协议，属于模 拟系统向数字系统转变过程中过渡性产 品，其特点是在现有模拟信号传输线上 实现狮子信号通信。 HART协议最早由 Rosemount公司开发并得到E+H，Moor, AB,Siemens,Smar和横河等许多著名仪表 公司的支持。
多变量频域
随机过程 非线性系统
3、检测控制仪表的发展
• 50’，基地式仪表（电子真空管），自力 式温度调节，就地式液位控制
• 60’，单元组合（气动、电动） QDZ ：0.02~0.1MPa 标准信号 DDZП：0~10mA标准信号 DDZШ ：4~20mA、1~5V 标准信号
DDZ仪表与数字调节器
• 研究内容：可控性、可观性、实现问题、 典范型、分解理论、稳定性理论
• 使控制由一类工程设计方法提高到新的 科学----控制科学。相继出现了系统辨识 与参数估计、随机控制、自适应控制、 鲁棒控制等。
• 航空、航天、制导成绩辉煌，复杂工业 过程无能为力。
80~90’，大系统理论与智能控制
• 大系统理论：控制理论广度挖掘 研究大系统的分解及各子系统的协调，多
DCS的体系结构——Siemens
工程师 站
打印服
AB PLC控制系统 ControlNet 操作工 局域 操作工
CSTR模型的名词解释
CSTR模型的名词解释在化学工程领域，一个常见的实验室设备是连续搅拌槽反应器（Continuous Stirred Tank Reactor，CSTR）。
CSTR模型是基于这种实验室设备的反应器模型，用于描述和分析在化学反应中物质转化的过程。
CSTR模型是一种常用的动态平衡模型，用于描述在化学反应器中各组分浓度随时间变化的规律。
它基于一些基本假设，例如反应液处于均相状态，反应液中各组分的浓度均匀分布等。
根据这些假设，CSTR模型可以更好地描述反应物的转化程度以及反应速率的控制因素。
CSTR模型的核心是质量守恒和物质转化方程。
质量守恒方程基于反应液中各组分的质量守恒定律，描述了反应液中各组分的物质转移规律。
物质转化方程描述了反应速率与反应物浓度之间的关系，其中考虑了反应速率常数和反应级数等参数。
这些方程构成了CSTR模型的数学基础。
在CSTR模型中，反应速率是一个重要的参数，它决定了反应物转化的速度。
反应速率受到多种因素的影响，例如反应温度、催化剂、反应物浓度等。
通过在CSTR模型中引入合适的反应速率方程，可以更好地理解和预测化学反应的行为。
CSTR模型的分析通常涉及到动态响应和稳态分析两个方面。
动态响应研究反应物浓度随时间变化的规律，通过解析或数值方法，可以得到反应物浓度随时间的变化曲线。
稳态分析研究当反应物浓度稳定时，系统的平衡状态以及反应速率的控制因素。
除了对整个反应系统进行建模和分析，CSTR模型还可以应用于设计和优化化学反应器。
通过对反应物浓度、反应温度、催化剂等参数的调节，可以实现最大化反应物转化率、最小化副反应产物生成的目标。
CSTR模型在反应器设计和操作中发挥了重要的作用。
总结来说，CSTR模型是一种常用的化学反应器模型，用于描述和分析反应物转化的过程。
它基于质量守恒和物质转化方程，可以用来预测不同反应条件下的反应物浓度变化规律和反应速率的控制因素。
CSTR模型在化学工程中有着广泛的应用，对于反应器的设计和优化具有重要意义。
过程控制系统试题
过程控制系统试题一一、选择题（10×3分）1、过程控制系统由几大部分组成，它们是：( c )A.传感器、变送器、执行器B.控制器、检测装置、执行机构、调节阀门C. 控制器、检测装置、执行器、被控对象D. 控制器、检测装置、执行器2、在过程控制系统过渡过程的质量指标中, ( A )反映控制系统稳定程度的指标A.超调量B.衰减比C.最大偏差D.振荡周期3、下面对过程的控制质量没有影响的是: ( D )A .控制通道放大倍数K O B.扰动通道放大倍数K fC.扰动通道时间常数D.扰动通道纯滞后时间4、在对象特性中，( )是静特性。
A. 放大系数Κ ?B. 时间常数T? ?C.滞后时间τ ? ?D.传递函数??5、选择调节参数应尽量使调节通道的( )A.功率比较大??B.放大系数适当大?C.时间常数适当小?D.滞后时间尽量小6、在简单控制系统中，接受偏差信号的环节是( )。
A .变送器 B. 控制器, C. 控制阀 D. 被控对象7、下列说法正确的是( )。
A. 微分时间越长，微分作用越弱； ?B. 微分时间越长，微分作用越强；C. 积分时间越长，积分时间越弱；? ?D. 积分时间越长，积分时间越强。
8、调节阀按其使用能源不同可分为( )三种。
A．电动?? ?B．液动?? ?C．气动? ? D．压动9、打开与控制阀并联的旁路阀，会使可调比(A)。
A.变小B.变大C.不变 ??D. 为零10、串级控制系统主、副对象的时间常数之比，T01/T02＝( )为好，主、副回路恰能发挥其优越性，确保系统高质量的运行。
A. 3～10??B. 2～8? ??C. 1～4??D. 1～2二、判断题（10×2分）1、过程控制系统中，需要控制的工艺设备(塔、容器、贮糟等)、机器称为被控对象。
( )2、调节阀的结构形式的选择首先要考虑价格因素。
( )3、当生产不允许被调参数波动时，选用衰减振荡形式过渡过程为宜。
连续搅拌釜式反应器（CTRS）控制系统设计
连续搅拌釜式反应器（CTRS）控制系统设计河南⼯业⼤学开放实验室实验项⽬设计报告连续搅拌釜式反应器（CTRS）控制系统设计学校：河南⼯业⼤学学院：机电⼯程学院专业：机械设计制造及其⾃动化姓名：冷会昌学号：20074050602⽬录1 前⾔ (2)2 ⼯艺过程简介 (2)2、1 过程变量说明 (3)2、2 操作变量说明 (3)3 反应过程特性 (3)4 实验内容 (5)5 反应过程开车及正常运⾏ (6)6 开车步骤顺序控制 (7)7 思考题 (8)8 ⼼得体会 (9)连续搅拌釜式反应器（CTRS）控制系统设计1、前⾔本连续反应过程是⼯业常见的典型的带搅拌的釜式反应器（CSTR）系统，同时⼜是⾼分⼦聚合反应。
本实验是当前全实物实验根本⽆法进⾏的复杂、⾼危险性实验，⼜是⾮常重要的基础反应动⼒学实验和反应系统控制实验内容。
此外，全实物实验还⾯临物料消耗、能量消耗、反应产物的处理、废⽓废液的处理和环境污染问题，以上各项问题⽐间歇反应更严重，因为连续反应的处理量⼤⼤超过间歇过程。
现有的连续反应实验系统实际上都是⽔位及流量系统，根本没有反应现象。
在本连续反应实验系统上除了进⾏常规控制系统实验外，还可以进⾏模糊控制、优化控制、深层知识专家系统（例如SDG法）故障诊断等⾼级控制实验。
2、⼯艺过程简介连续反应实验系统以液态丙烯为单体、以液态已烷为溶剂，在催化剂与活化剂的作⽤下，在反应温度70 1.0℃下进⾏悬浮聚合反应，得到聚丙烯产品。
在⼯业⽣产中为了提⾼产量，常⽤两釜或多釜串联流程。
由于在每⼀个反应釜中的动态过程内容相似，为了提⾼实验效率、节省实验时间，特将多釜反应器简化为单反应器连续操作系统。
丙烯聚合反应是在⼰烷溶剂中进⾏的，采⽤了⾼效、⾼定向性催化剂。
⼰烷溶剂是反应⽣成物聚丙烯的载体，不参与反应，反应⽣成的聚丙烯不溶于单体丙烯和溶剂，反应器内的物料为淤浆状，故称此反应为溶剂淤浆法聚合。
见图1-1所⽰，连续反应实验系统包括：带搅拌器的釜式反应器。
第五章-串级控制系统
过程控制
3、主、副调节器的选择
控制规律的选择
在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。主调 节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择控 制规律的出发点。 主参数是工艺操作的主要指标，允许波动的范围比较小，一般 要求无余差。因此，主调节器应选PI或PID控制规律。 副参数的设置是为了保证主参数的控制质量，可以在一定范围 内变化，允许有余差，因此副调节器只要选P控制规律。 引入积分控制规律，会延长控制过程，减弱副回路的快速作用 引入微分作用，因副回路本身起着快速作用，再引入微分作用 会使调节阀动作过大，对控制不利。
定量分析：
D2
R1 + Gd2(s) Gv(s) Gp2(s)
过程控制
D1
Gd1(s)
Gc1(s)
R2
Gc2(s)
+ Gp1(s)
Y2
Y1
－
Ym1
－
Ym2
Gm2(s)
Gm1(s)
串级控制系统方框图
Y1 ( s) D2 ( s )
Gd 2 ( s)G p1 ( s) 1 Gc 2 ( s)Gv ( s)G p 2 ( s)Gm 2 ( s ) Gc1 ( s )Gc 2 ( s)Gv ( s)G p 2 ( s)G p1 ( s)Gm1 ( s )
主调节器、副调节器；
主给定值、副给定值；
主对象、副对象；
一次扰动、二次扰动。
三、串级控制系统的组成原理
1）将原被控对象分解为两个串联的被控对象；
过程控制
2）以连接分解后的两个被控对象的中间变量为副被控量， 构成一个简单控制系统，称为副调节系统或副环 3）以原对象的输出信号为主被控量，即分解后的第二个 被控对象的输出信号，构成一个调节系统，称为主调 节系统或主环。 4）主调节系统中调节器的输出作为副调节器的给定值， 副调节器的输出信号作为主被控对象的输入信号。
化学反应器设计、操作与控制
压力控制
压力是化学反应的重要参数，通过调节进料流量和压力调 节系统，将压力控制在适当的范围内，以保证反应的顺利 进行。
流量控制
进料流量对化学反应的影响较大，通过流量计和调节阀， 精确控制进料流量，以保证反应物料的均匀投入。
反应过程监控
温度监测
实时监测反应器内的温度变化 ，确保温度在预设范围内波动
。
研究反应的动力学性质，如反应速率 常数、活化能等，以优化反应过程。
02 化学反应器操作
操作参数控制
温度控制
保持反应器内的温度稳定，是实现化学反应的重要条件。 通过加热和冷却系统，将温度控制在适宜的范围内，以获 得最佳的反应效果。
液位控制
保持反应器内的液位稳定，对于化学反应的稳定性和安全 性至关重要。通过液位传感器和调节阀，实时监测和控制 液位高度。
反应器材料选择
根据反应条件选择耐 腐蚀、耐高温、耐高 压的材料。
对于特殊反应，如强 氧化、还原等，需选 用具有特殊性能的材 料。
考虑材料的机械性能、 加工性能和经济性。
反应器热力学与动力学基础
分析反应的热力学性质，如反应平衡 常数、熵变等，以确定最佳反应条件。
利用热力学和动力学数据，进行反应 器模拟和优化。
预防措施
加强设备维护和巡检，制定应急预案，提高员工安全意识。
案例分析
某化工厂反应器爆炸事故的调查与预防措施。
05 未来展望与挑战
新材料与新技术的应用
新材料的研发
随着科技的发展，新型的高性能材料如纳米材料、复合材料 等在化学反应器中的应用越来越广泛。这些新材料具有优异 的物理和化学性能，可以提高反应器的效率、降低能耗和减 少环境污染。
环保要求
严格控制三废（废气、废水和固 废）的排放，采用环保材料和工 艺，降低能耗和资源消耗，实现 绿色生产。
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。
连续搅拌釜式反应器(CSTR)控制系统设计 连续
连续连续搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（CSTR ）控制系统设计1. 前言连续搅拌釜式反应器（continuous stirred tank reactor ，简称为CSTR ）是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过程工业中典型的、高度非线性的化学反应系统。
在早期反应釜的自动控制中，将单元组合仪表组成位置式控制装置，但是化学反应过程一般都有很强的非线性和时滞性，采用这种简单控制很难达到理想的控制精度。
随着计算机技术和PLC 控制器的发展，越来越多的化学反应采用计算机控制系统，控制方法主要为数字PID 控制。
但PID 控制是一种基于对象有精确数学模型的线性过程，而CSTR 模型最主要的一个特征就是非线性，因此PID 控制在这一过程中的应用受到限制。
随着现代控制理论和智能控制的发展，更加先进有效的控制方法应用于CSTR 的控制，如广义预测控制，神经模糊逆模PID 复合控制，自抗扰控制，非线性最优控制，基于逆系统方法控制，基于补偿算子的模糊神经网络控制，CSTR 的非线性H ∞控制等。
但任何一种复杂的化工反应过程都不能用一种简单的控制方式达到理想的控制效果。
目前先进的反应釜智能控制技术就是将智能控制理论和传统的控制方法相结合，如钟国情、何应坚等于1998年对基于专家系统的CSTR 控制系统进行了研究[1]，宫会丽、杨树勋等于2003年发表了关于PID 参数自适应控制的新方法[2]，冯斌、须文波等于1999年阐述了利用遗传算法的寻优PID 参数的模型参考自适应控制方法等[3]。
但由于这些控制方法的算法比较复杂，在算法的工程实现、现场调试及通用型方面存在着局限性，因此研究一种相对简单实用的CSTR 控制方法，更易为工程技术人员所接受。
本文在对CSTR 过程及其数学模型进行详细分析的基础上，针对过程的滞后性，采用Smith 预估算法与PID 控制相结合的方法实现CSTR 过程的控制，该方法具有实用性强及控制方法简单等特点，基于西门子PCS7系统完成了CSTR 过程控制系统设计。
化工工程中的反应器设计
化工工程中的反应器设计一、引言反应器是化工工程中至关重要的设备之一，其设计对于反应过程的效率和产品质量有着重要影响。
本文将介绍化工工程中反应器设计的基本原理、常见类型和设计考虑因素。
二、基本原理1. 反应器的定义反应器是一种将化学物质转化为所需产物的装置，通过控制反应条件来实现化学反应过程。
2. 反应速率反应速率是衡量反应器效率的关键指标，它取决于反应物浓度、温度、压力和催化剂等因素。
3. 反应平衡在某些反应中，反应物和产物达到一种动态的平衡状态。
反应器的设计要考虑达到最佳平衡转化率的条件。
三、常见类型的反应器1. 批量反应器批量反应器是最简单的一种反应器类型，适用于小规模实验和生产过程。
其特点是一次放入反应物，反应完成后停止并取出产物。
2. 流动床反应器流动床反应器适用于气固相反应，反应物通过固体催化剂床层流动，在一定温度和压力条件下进行反应。
3. 搅拌槽反应器搅拌槽反应器是最常见的反应器类型之一，通过机械搅拌来保持反应物和催化剂的均匀混合，以促进反应。
4. 管式反应器管式反应器是一种高效的连续反应器，反应物通过管道在一定温度和压力下流动，实现反应过程。
四、反应器设计考虑因素1. 反应速率和转化率根据反应速率和预期转化率，确定反应器的尺寸和形状，以确保反应过程的效率和产物质量。
2. 反应物的选择和浓度选择适当的反应物和浓度，以实现理想的反应条件和产物选择性。
3. 温度和压力根据反应的热力学和动力学条件，确定反应器的温度和压力，以提高反应速率和转化率。
4. 催化剂选择和加载根据反应的需求，选择合适的催化剂，并确定催化剂的加载方式和量。
5. 设计安全性考虑反应器设计的安全性，包括防火、防爆和溢流等措施，以确保操作过程的安全。
五、结论反应器设计是化工工程中关键的一环，其设计直接影响反应过程的效率和产品质量。
在进行反应器设计时，需要考虑反应速率、转化率、温度、压力、催化剂选择和安全性等因素，以实现最佳的反应过程和产物品质。
过程控制第1章_绪论
36
§1-3 方块图与流程图
反馈： 闭环控制系统中，输出变量（或信号）沿着回路中的 信号流动方向总会返回到系统的输入端，与给定值进 行比较。这种把系统（或方块）的输出信号引回到系 统输入端的做法叫做反馈。
若反馈信号（被控变量测量值z）与给定值信号的方 向相反，即反馈信号z 取负值，则叫做负反馈。 测量信号与给定值信号方向相同，则叫做正反馈。 闭环控制系统是靠负反馈来达到控制的目的。 例：储槽液位控制系统；炉温控制系统
1
一、生产过程及其特点 连续生产过程主要有以下几种形式： 1 ．传热过程 通过冷热物流之间的热量传递，达到控制介质温 度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备：换 热器 2 ．燃烧过程 通过燃料与空气混合后燃烧为生产过程提供动力 和热源。典型设备：加热炉
2
一、生产过程及其特点 3 ．化学过程 由两种或几种物料化合成一种或多种更有价值的 产品的反应过程。典型设备：反应器
按被控变量的名称分类 温度，压力，流量，液位，成分等控制系统
按被控变量的数量分类 单变量控制系统，多变量控制系统
按控制器的控制规律分类 比例P控制系统，比例积分PI控制系统，比例微积分PID 控制系统 按控制系统的结构分类 反馈控制系统，前馈控制系统，前馈-反馈控制系统，
21
二、过程控制系统的分类
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§1-3 方块图与流程图
图1-7 液体贮槽的工艺控制流程图
图中所示，工艺控制流程图主要是由工艺设备、 管道、元件以及构成控制系统的仪表符号及信号线等 图形符号组成。
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§1-3 方块图与流程图 仪表图形符号： 仪表图形符号可用来表达工业自动化仪表所 处理的被测变量和功能，还可以表示仪表或元件 的名称。 仪表图形符号是直径为12mm的细实圆圈， 并在其中标有仪表位号。 仪表位号由字母代号和数字编号组成，如下例所示：
18秋西南大学[0751]《化学反应工程》习题答案
![18秋西南大学[0751]《化学反应工程》习题答案](https://img.taocdn.com/s3/m/58675110e2bd960590c677cd.png)
1、平推流反应器中，。
反应器中任一横截面上各质点浓度或转化率不同浓度或转化率沿轴向不变浓度或转化率沿轴向变化反应器中沿轴向反应速度不变2、反应A + B → C，已知，则反应级数n=_______。
1233、对于一非恒容均相化学反应，反应产物B的化学反应速率=_______。
4、如果平行反应均为一级不可逆反应，若，提高收率应。
降低浓度提高温度提高浓度降低温度5、一级连串反应A → P → S在平推流管式反应器中进行，使目的产物P浓度最大时的反应时间_______。
6、对于一非恒容均相化学反应，反应组分A的化学反应速率_______。
7、管式反应器的特点是 。
返混小，所需反应器容积较小，比传热面积大，但对慢速反应，管要很长，压降大温度、浓度容易控制，产品质量可调结构简单，返混程度与高径比及搅拌有关，轴向温差大 流体与固体（催化剂）颗粒呈逆流流动8、反应，已知，则反应级数n=_______。
F. 23 0 19、下列哪些现象不属于非理想流动现象？活塞流循环流沟流短路10、下面几种操作过程中，不能按恒容过程处理。
总摩尔数不发生变化的等温气相反应均相的液相反应间歇操作的液相反应或气相反应体系中有少量惰性气体的等温气相反应11、如果平行反应均为一级不可逆反应，若，提高选择性应_______。
提高浓度提高温度降低温度降低浓度12、在理想全混流反应器中，物料。
浓度相同，温度不同浓度不同，温度也不同浓度不同，温度相同浓度相同，温度也相同13、如果连续操作的反应器达到定态，那么反应器中的浓度、温度等参数（）随时间变化，也随位置变化不随时间变化，可能随位置变化不随时间变化，也不随位置变化随时间变化，但不随位置变化14、测量气—固相催化反应速率，在确定有无外扩散影响时是在没有改变_______的条件下进行实验的。
催化剂装置进料流量催化剂装量15、下列属于理想吸附等温方程的是_______。
BET型Freundlich型Temkin型Langmuir型16、反应，已知k=0.8 L/(s·mol)，则反应级数n= 。
(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。
连续流微反应器
什么是连续流反应器
连续流反应器包括反应管、分散件以及驱动装置，反应管设有反应物容腔，反应物容腔用以容纳反应物，分散件设于反应物容腔内，分散件沿反应管的轴向延伸，并将反应物容腔分隔为多个容纳空间，各容纳空间沿反应管的轴向延伸，分散件上设有供反应物在相邻两个容纳空间之间转移的过口，驱动组件连接于反应管和/或分散件，用以驱动反应管和/或分散件沿反应管的径向往复运动。
主要用于化学学科研究及推广应用的新合成方法和精细化学品合成工艺，发表高水平论文。
本系统主要由耐温耐压玻璃反应器单元一套、集成进料单元一套、控温单元一套、以及光化学反应的专用光源接口等组成。
连续流反应器始于两种以上的物料—比如起始反应物。
这些物料流以设定流速用泵打入一反应舱室、反应管、有时是一个具有使流动物料进行混合和反应的数多小槽的微型反应器。
流进反应舱室的不同反应物料在此进行混合和反应。
由于这些微型反应器的舱室或管的体积非常小，仅需小量的物料进行反应，因此根据反应动力学和物料流速，需要保证反应物料在微型反应器中达到某一特定的停留时间，从而获得预期的反应转换率。
相继，从微型反应器出口流出的物料用烧瓶或其它适当的容器收集起来。
连续流反应器要求监测技术能在流动的流体中分辨不同反应组分。
与微型流动池相匹配的反应红外仪(ReactIR)是一适宜的技术。
结合(变角)衰减全反射(ATR)，是用于原位测量和跟踪反应组分的理想工具。
它为识别和鉴定反应组分提供了便利。
通过在一定时间里测量相应的IR信号强度，便能跟踪反应期间各种组分浓度的相对或绝对值。
换句话说，你能看到反应趋势的变化，并且当趋势平稳不变时你可以判断反应达到稳定态。
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。
过程控制装置反应釜液位控制毕业设计
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊安徽工业大学毕业设计(论文)任务书课题名称过程控制装置反应釜液位控制学院电气信息学院专业班级测控技术与仪器081班姓名学号毕业设计(论文)的主要内容及要求：主要内容：1.介绍控制系统的硬件组成，所采用的控制方案；2.利用西门子S7-300可编程逻辑控制器实现反应釜液位PID控制；3.使用组态王对系统组态；4.监控液位PLC 控制系统的运行情况。
要求：1. 以过程控制实验装置中的反应釜液位作为被控对象设计一个控制系统，实现对反应釜液位的恒值控制；2.组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；3.实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线；4.选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数。
5.设计的反应釜液位控制系统要能够实现反应釜液位的自动控制，控制效果好，运行稳定，操作方便。
指导教师签字：┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊过程控制装置反应釜的液位控制摘要反应釜自1912年发明以来取得迅猛发展，至今全球仍以每年3—5%的速度递增。
全世界反应釜的消费总量达3500万。
我国正处于反应釜生产和消费应用的高速增长期，已广泛应用于石油、化工、轻工、食品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中。
不锈钢反应釜具有加热迅速、耐高温、耐腐蚀、卫生、无环境污染、勿需锅炉自动加温、使用方便等特点。
在相当多的领域里，反应釜的性能优劣决定了产品的质量好坏。
目前反应釜的控制系统大都采用以微处理器为核心的计算机控制技术，既提高设备的自动化程度又提高设备的控制精度。
本次设计的主要任务是利用西门子S7-300PLC和组态王软件设计一个恒液位控制系统，使液位维持在设定值附近。
本文首先介绍了过程控制实验装置和反应釜单元的一些基本资料，包括系统组成和工作原理。
化工自动化及仪表练习题-精品
图6控制系统过渡过程
A.
B.
C.
D.
9.分程控制中，阀A和阀电一气转换器
D.变送器
E.比较器
10.热电阻是基于()原理工作的
A.压电效应
B.压阻效应
C.金属的热效应
D.热电效应
E.电磁感应定律
己知某夹套反应器温度控制系统如图2所示，反应大量放热,
化工自动化及仪表练习题
一单选题
1.下列体积流量检测方法中属于直接法的是（）
A.节流式流量计
B.椭圆齿轮流量计
C.电磁流量计
D,超声波流量计算
E.转子流量计
采用电动in型差压计进行液位测量系统如图3所示。则应方
对仪表进行o操作，使得仪表在液位从o变化到满量利
时，对应的电流输出从4〜20mA.
某液位测量系统示意图
系统相当于()
A.随动控制
B.定值控制
C.程序控制
D.均匀控制
E.预测控制
14.计算机控制系统中，要控制接触器来启、停电机，则该计算
机中应该配接()端口设备。
A.AI
B.A0
C.DI
D.DO
某显示仪表不带冷端温度补偿，用来配接热电偶测温，若我
电偶测量端温度升高L5?,室温（冷端温度）减小1.5?,
则仪表指示约（）
A、升高1.5?B、下降L5?C、不变D、升高3?
16.()是表示控制阀流通能力大小的参数
A.可调比
B.流量系数
C.相对流量
D.相对开度
E.最大流量
17.某压力测量仪表量程为0〜lOMPa,根据工艺要求，温度测量
误差不能超过0.11MPa,则应该选择仪表的精度等级为()
cstr混合方式 -回复
cstr混合方式-回复CSTR混合方式是化学工程领域中常用的反应器设计。
它是指连续搅拌槽反应器(Continuous Stirred Tank Reactor)。
在这种反应器中，反应物通过搅拌槽，并通过连续输入和输出，以保持槽内反应物的浓度分布均匀。
CSTR混合方式的优点之一是可以进行持续反应。
这意味着反应物可以持续输入到反应器中，而产物则可以持续输出。
这种操作模式可以提高生产效率，减少生产时间和成本。
另外，由于槽内反应物混合均匀，反应物的浓度分布也更加均匀，因此可以更好地控制反应过程。
CSTR混合方式的关键在于搅拌槽的设计。
搅拌槽一般由一个容器和一个搅拌器组成。
容器通常是圆柱形，以保持液体在槽内的均匀流动。
搅拌器可以是机械搅拌器或气体搅拌器，用来打断反应物的浓度梯度，并将其混合均匀。
在CSTR混合方式中，反应物被输入到搅拌槽中，并在反应过程中均匀混合。
搅拌槽一般设置在恒温条件下，以确保反应过程的稳定性。
在搅拌槽中，反应物与催化剂或其他反应物发生化学反应，产生产物。
产物在反应过程中会被连续地从搅拌槽中输出，以保持槽内反应物浓度的稳定。
CSTR混合方式的性能可以通过几个关键指标来评估。
其中之一是反应物的停留时间。
停留时间指的是反应物在反应器中的平均停留时间。
停留时间越长，反应可以更充分地进行。
另一个指标是反应器的容积。
容积越大，反应物的停留时间越长，反应过程也更充分。
还有一个指标是混合效率。
混合效率越高，反应物的浓度分布越均匀，反应过程也更稳定。
CSTR混合方式在化学工程领域有广泛的应用。
例如，在有机合成中，CSTR 混合方式可以用于合成各种有机化合物。
在环境工程中，CSTR混合方式可以用于处理废水，以去除其中的污染物。
在食品工程中，CSTR混合方式可以用于发酵和酿造过程中。
总之，CSTR混合方式是一种重要的反应器设计，在化学工程领域得到了广泛应用。
它的连续搅拌槽构造和混合效率保证了反应物的均匀混合和反应过程的稳定性。
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连续槽反应器的液位控制
作者：丛高影
来源：《商场现代化》2012年第23期
[摘要]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。
[关键词]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。
三、被控对象分析
连续槽式反应器具有滞后性，在工业生产过程中常见而有难于控制。
当检测变送环节存在时滞时，被控变量的变化不能及时传到控制器；当被控对象存在时滞时，控制作用不能及时使被控变量变化；当执行器存在时滞时，控制器的信号不能及时引起操纵变量的变化。
因此，开环传递函数存在时滞，使控制不及，超调增大，并引起系统不稳定。
时滞问题在控制理论上已经得到很好的解决，
反应器液位具有时滞性大、时变性和非线性等特点。
本系统具有一阶惯性纯滞后特性。
所谓滞后是指被调量的变化落后于扰动的发生和变化。
对于本系统可用具有一阶纯滞后非周期环节来近似描述，即：
G（s）=■ （2—1）
四、控制系统的选择
比值调节系统也可以和串级调节系统组合在一起组成更复杂的组合系统如图2—2所示。
本设计要求液位保持一定，则可由检测液位变送器经过另一个液位调节器由其输出来控制调节器的给定值。
这样就组成了串级和比值调节组合系统。
本次设计以反应器内的液位为主被控变量、流量为副被控制变量的串级控制系统。
此外，由于两种反应物以一定的比例在反应器内反应时放出热量，所以，将串级控制系统中的副控制器的输出值作为比值控制系统中主动量控制回路的给定值，进行流量控制，同时，主回路对液位进行控制，使液位保持恒定。
五、PLC程序设计方法
在编写PLC程序时，一般有两种程序结构，即线性结构和模块结构。
线性程序设计就是把工程中需要控制的任务按照工艺要求书写在主程序中。
线性程序的结构简单，分析起来一目了然。
这种结构适用于编写一些规模较小、运行过程比较简单的控制程序。
整个连续式反应器的生产比较复杂，适宜采用模块程序设计。
而控制阀门的控制系统相对简单，编程也相对容易，可采用线性程序结构。
确定了PLC的程序结构之后，就要编制具体的程序。
编制PLC程序的方法很多，常用的有以下几种：逻辑代数设计法、替代设计法、时序流程图法、顺序控制法、经验设计法等。
顺序控制法（状态转移图法）是在顺控指令的配合下设计复杂的控制程序。
一般比较复杂的程序，都可以分成若干个功能比较简单的程序段，一个程序段可以看成整个控制过程中的一步。
从这个角度看，一个复杂系统的控制过程是山这样若干个步组成的。
系统控制的任务实际上可以认为在小同时刻或者在不同进程中完成对各个步的控制。
本系统的PLC控制程序就是在经验法的基础上，利用顺序控制法进行设计。