聚合釜温度控制系统的设计
聚合釜设计
间歇反应的过程控制系统设计一、被控对象工艺流程概述被控对象为过程工业常见的带搅拌釜式反应器系统，属于间歇反应过程。
其工艺流程图如图1所示：图1 间歇反应工艺流程图工艺设备包括：两台高位计量罐，其中A物料计量罐液位L2，入口阀V3，出口阀V4，A物料泵及泵电机开关S4；B物料计量罐液位L3，入口阀V2，出口阀V5，B物料泵及泵电机开关S2。
C物料下料流量F6，C物料下料阀V6。
带搅拌器的釜式反应器，反应器内主产物浓度A，反应温度T1，液位L4，反应物出口流量F9，出口阀V9，出口泵及出口泵开关S5（开关）。
反应器蛇管冷却水入口流量F7，蛇管冷却水阀V7；反应器夹套冷却水入口流量F8，夹套冷却水阀V8；反应器夹套加热蒸汽阀S6（开关）。
反应器放空阀V5，反应器搅拌电机开关S8，高压冷却水阀V10。
间歇反应流程中相关设备尺寸如下：（1） 反应器（釜）每釜容积2500升（最大容积2800升），直径1400mm，高度2000mm，浆式搅拌器（体积忽略不计），转速90r.p.m，搅拌电机功率4.5kw（2） A物料计量罐容积180升，直径500mm，高度900mm，正常液位640mm（溢流管高度）（3） B物料计量罐容积270升，直径600mm，圆筒形部分高度800mm，圆锥形部分高度520mm，正常液位1000mm（溢流管高度）（4） A物料计量罐、B物料计量罐底到反应釜顶高差1500mm（5） A物料上料管、下料管，B物料上料管、下料管的公称直径Dg40mm（6） 反应器蛇管冷却水水管公称直径Dg50mm（7） 反应器夹套冷却水水管公称直径Dg65mm（8） 反应物出料管公称直径Dg70mm其测控条件如表1.1所示：表1.1 测控条件一览表L2 A物料计量罐液位最高640mmL3 B物料计量罐液位最高1000mmL4 反应器液位最高1600mmT1 反应温度℃P7 反应压力 MPa（绝压）F2 B物料上料流量最大8.1t/hF3 A物料上料流量最大9.72t/hF4 A物料下料流量最大9.05t/hF5 B物料下料流量最大8.68t/hF6 C物料下料流量最大42.77t/hF7 反应器蛇管冷却水入口流量最大42.84t/hF8 反应器夹套冷却水入口流量最大72.84t/h其设备参数如表1.1所示：表1.1 设备参数一览表S2 B物料上料泵开关开、关两种状态S4 A物料上料泵开关开、关两种状态S5 反应物出口泵开关开、关两种状态S6 反应器夹套加热蒸汽阀（开关阀）S8 反应器搅拌电机开关开、关两种状态V2 B物料上料阀开、关两种状态V3 A物料上料阀开、关两种状态V4 A物料下料阀开、关两种状态V5 B物料下料阀开、关两种状态V6 C物料下料阀V7 反应器蛇管冷却水入口阀V8 反应器夹套冷却水入口阀V9 反应物出料阀开、关两种状态V10 高压水入口阀开、关两种状态二、被控对象分析及控制系统综述缩合反应工序历经下料、升温、保温、出料及反应釜清洗阶段，最重要的是升温和保温两个阶段。
PVC聚合釜反应过程最优化综合控制方案
PVC 聚合釜反应过程最优化综合控制方案王 权,田 松Ξ(天津乐金大沽化学有限公司,天津300455) [关键词]PVC ;聚合反应;模型控制;模糊逻辑控制;PID ;热量衡算;CL 程序[摘 要]充分利用DCS 系统的强大功能,采用模型控制、模糊逻辑控制、变PID 参数控制、程序控制、热量衡算预估控制、串级控制、DCS 内部分程等手段,对PVC 聚合反应过程进行优化综合控制。
[中图分类号]TQ325.3 [文献标识码]B [文章编号]1009-7937(2006)01-0030-04Optimum comprehensive control scheme for PVC polymerization in polymerizersW A N G Q uan ,TIA N Song(Tianjin L G Dagu Chemical Co.,Ltd.,Tianjin 300455,China ) K ey w ords :PVC ;polymerization ;model control ;fuzzy logic control ;PID ;heat balance ;CL pro 2gram Abstract :The PVC polymerization process was controlled comprehensively and optimumly by ful 2ly utilizing the powerful functions of DCS system and using such means as model control ,fuzzy logic control ,variable PID parameter control ,program control ,heat balance estimation control ,series control and DCS inside blocking. 目前国内绝大部分PVC 生产企业均采用DCS 集散控制系统实现聚合生产全过程的自动控制,其中主要包括配方管理、全自动加料控制、聚合反应控制、反应过程监控与预测、单体回收控制、汽提和干燥进料控制等。
一种聚合反应釜的自动控制系统设计
一种聚合反应釜的自动控制系统设计1.釜的控制与调节：釜的控制主要包括控制釜的开关和关闭、控制釜内的压力、温度和搅拌速度等。
将釜的开关和关闭设置为自动控制模式，可以通过信号传感器来监测釜内的压力和温度。
当压力和温度超过设定值时，系统可以自动调节加热或冷却功能，保持在设定范围内。
搅拌速度也可以根据需要进行自动调节，以控制反应的效果。
2.温度控制：温度是影响反应过程的重要因素之一、通过设置温度传感器，可以实时监测反应釜内的温度，并将温度信号传递给控制器。
控制器根据事先设定好的反应温度曲线，自动调节加热和冷却设备，保持反应温度的稳定。
3.压力控制：在聚合反应过程中，压力的变化可能会影响反应的速率和效果。
因此，该系统应该包含压力传感器用于监测釜内的压力，并将信号传递给控制器。
控制器根据设定的反应压力范围，自动调节加热和冷却设备，保持反应釜内的压力在设定范围内。
4.进料控制：在聚合反应过程中，需要逐渐添加反应物料。
进料控制系统应包含流量传感器，用于测量反应物料的流量。
控制器根据设定的反应物料流量曲线，自动调节进料速度，以控制反应过程。
5.搅拌控制：搅拌是聚合反应过程中的一个重要步骤，可以促进反应物料的混合和均匀分布。
搅拌控制系统应包括搅拌速度传感器和控制器。
控制器根据设定的搅拌速度曲线，自动调节搅拌设备的转速，以达到所需的混合效果。
6.反应物浓度控制：在聚合反应过程中，反应物浓度的变化可能会影响反应的速率和效果。
反应物浓度控制系统应包括浓度传感器和控制器。
控制器可以根据浓度传感器测量到的反应物浓度，自动调节进料速度或反应时间，以控制反应物浓度在设定范围内。
以上是一种聚合反应釜的自动控制系统设计，包括釜的控制与调节、温度控制、压力控制、进料控制、搅拌控制和反应物浓度控制等方面。
通过自动控制系统的设计，可以提高反应的稳定性和效率，减少人工操作并降低安全隐患。
聚合反应釜温度控制系统算法简介
英才高职论坛2006年第3期(总第4期) The Foru m of Yingcai H igher Vocati onal Educati on2006No.3(Serial No.4)聚合反应釜温度控制系统算法简介3张文丽(山东英才职业技术学院机械制造及自动化工程学院,山东济南 250104) 摘要:本文总结了近20年来国内外关于聚合反应釜温控系统研究的进展情况,其中主要叙述了自适应控制、人工智能控制、模糊控制、预测控制等在聚合反应釜温控系统中的应用。
关键词:聚合反应釜;自适应控制;预测控制;模糊控制 聚合反应釜温度控制系统的数学模型具有非线性、大惯性、纯滞后以及时变等特点。
近20年来,研究人员已在聚合反应釜温度控制系统上做了大量的工作,其中包括聚合反应釜的建模与仿真、优化、计算机控制等方面。
各种先进控制技术(如自适应控制、人工智能控制、预测控制、多变量统计过程控制)的应用已受到聚合工业界的密切注意。
1.自适应控制在聚合反应釜温度控制领域中研究与应用情况 实际上有些化工对象特性是随时间变化的,这些变量可能发生复杂而幅度较大的变化。
自适应控制器参数能随工艺参数的变化,按某种最优性能自动整定。
从本质上讲,自适应控制系统具有“辨识—决策—修改”的功能,在聚合反应釜的温度控制领域中取得了一些好的效果。
例如:文献[1]对一种基于鲁棒自适应控制理论的P I D 在线自整定控制器应用于聚氯乙烯反应进行研究,结果表明,P I D在线自整定控制器与常规固定参数P I D算法相比,有更好的稳定控制行为,响应也很快稳定下来。
文献[2]把自适应模型预测控制算法应用于P MMA间歇聚合的温度控制。
实验结果表明,自适应模型预测控制器比常规P I D控制器能更好地跟踪设定点的变化,特别是在反应过程的后半部分,胶体影响更加显著的情况下,也能成功地跟踪所期望的最优温度轨迹。
文献[3]针对45m3P VC聚合釜的特长及其对温度控制的要求,采用自适应变比例控制、程序控制及串级异相分程等控制方式相结合的组合控制手段对聚合釜的温度进行控制,取得了令人满意的效果。
聚合釜控制方案
聚合釜控制方案1. 引言聚合釜是一种常用于化工、制药等产业的设备，用于混合和反应物料。
聚合釜的控制方案是指对聚合釜进行控制和监控的方法和策略。
本文将介绍一种基于PLC 控制的聚合釜控制方案。
2. 控制系统概述聚合釜的控制系统主要由PLC、HMI以及相关传感器组成。
PLC负责控制釜内的温度、压力、搅拌速度等参数，根据设定值和反馈信号进行闭环控制。
HMI用于人机交互，操作人员可以通过HMI设置和监控各种参数。
传感器用于实时测量釜内的温度、压力、搅拌速度等参数，并将数据传送给PLC进行处理。
3. PLC程序设计PLC程序设计是聚合釜控制方案的核心。
程序需根据实际需求设计，实现温度、压力和搅拌速度的闭环控制。
3.1 温度控制3.1.1 温度传感器选择合适的温度传感器进行采集，常用的有热电偶和温度传感器。
传感器的选择应考虑介质的性质和温度范围。
3.1.2 温度控制算法根据温度传感器的反馈信号和设定值，设计合适的控制算法。
常用的控制算法包括PID控制算法和模糊控制算法。
根据实际情况选择合适的控制算法。
3.2 压力控制3.2.1 压力传感器选择合适的压力传感器进行采集，常用的有压力传感器和压力变送器。
传感器的选择应考虑介质的性质和压力范围。
3.2.2 压力控制算法根据压力传感器的反馈信号和设定值，设计合适的控制算法。
常用的控制算法包括PID控制算法和模糊控制算法。
根据实际情况选择合适的控制算法。
3.3 搅拌速度控制3.3.1 转速传感器选择合适的转速传感器进行采集，常用的有光电编码器和霍尔传感器。
传感器的选择应考虑搅拌器的类型和工作范围。
3.3.2 搅拌速度控制算法根据转速传感器的反馈信号和设定值，设计合适的控制算法。
常用的控制算法包括PID控制算法和模糊控制算法。
根据实际情况选择合适的控制算法。
4. HMI界面设计HMI界面设计要简洁明了、易于操作和监控。
主要包括参数设置、工艺流程显示、报警信息显示等功能。
《2024年化工反应釜温度控制系统的研究与设计》范文
《化工反应釜温度控制系统的研究与设计》篇一一、引言在化工生产过程中，反应釜是关键的设备之一，而其温度控制系统的设计与实施则是确保生产过程顺利进行和产品质量的重要保障。
本文旨在研究并设计一套高效、稳定的化工反应釜温度控制系统，以提高生产效率和产品质量。
二、研究背景与意义随着化工行业的快速发展，对反应釜温度控制系统的要求也越来越高。
传统的温度控制系统往往存在响应速度慢、控制精度低等问题，导致生产效率低下和产品质量不稳定。
因此，研究并设计一套先进的化工反应釜温度控制系统，对于提高生产效率和产品质量具有重要意义。
三、系统设计1. 系统架构设计本系统采用分布式控制系统架构，主要由上位机监控系统和下位机控制系统组成。
上位机监控系统负责实时监测反应釜的温度、压力等参数，并通过人机界面展示给操作人员。
下位机控制系统则负责根据上位机的指令，控制加热、冷却等执行机构，以实现对反应釜温度的精确控制。
2. 温度传感器与执行机构选择温度传感器选用高精度的热电偶或热电阻传感器，具有响应速度快、精度高等特点。
执行机构包括加热器和冷却器，选用具有快速响应、稳定可靠的设备，以确保温度控制的准确性和稳定性。
3. 控制策略设计本系统采用模糊PID控制算法，结合专家系统，实现对反应釜温度的精确控制。
模糊PID控制算法能够根据实际温度与设定温度的偏差，自动调整PID参数，提高系统的响应速度和稳定性。
专家系统则根据历史数据和工艺要求，为控制策略提供参考依据。
四、系统实现1. 硬件实现硬件部分主要包括上位机监控系统和下位机控制系统。
上位机监控系统采用工业控制计算机或PLC（可编程逻辑控制器），具有强大的数据处理能力和友好的人机界面。
下位机控制系统则采用PLC或DCS（分布式控制系统）实现，具有高可靠性和稳定性。
2. 软件实现软件部分主要包括上位机监控软件和下位机控制软件。
上位机监控软件采用组态软件或自主开发的监控软件，具有实时数据采集、处理、存储和展示等功能。
聚合釜结构及工作原理
聚合釜结构及工作原理聚合釜是一种用于化学反应或材料合成过程的设备。
它主要由一个密封的锅体和与之配套的加热和搅拌系统组成。
本文将详细介绍聚合釜的结构和工作原理。
一、聚合釜的结构1. 锅体：锅体通常采用不锈钢制造，它具有良好的耐腐蚀性，高温性能和机械强度。
锅体有不同的尺寸和容积，通常从几升到数百升不等。
2. 外套管：聚合反应通常需要在温度控制下进行，因此聚合釜的外部装有外套管。
该管道可以通过流动的热媒介将热量传递至反应体内，以达到恒温控制的必要性能。
3. 加热系统：加热系统是聚合釜反应过程中非常重要的组成部分，主要包括加热器、控制系统等。
加热器通常是电加热器，也可以是其他类型的加热器，如油浴或水浴加热器。
控制系统可通过传感器测量温度，以确保反应体内温度不能超过一定范围。
4. 搅拌系统：聚合釜搅拌系统是用来保证反应混合均匀，以便提高反应效率和产品质量。
搅拌系统通常由电机、传动轴、搅拌器等部件组成。
电机通过传动轴带动搅拌器旋转，使反应体内的物质均匀混合。
5. 出料装置：反应完成后，需要将反应物料及时取出。
聚合釜的出料装置通常是一个活门或螺旋输送器。
它们可以保证反应物料快速排放，并将其送至下一步处理。
聚合釜主要用于化学反应和材料合成，其工作原理如下：1. 加料：将所需反应物料加入聚合釜中。
加料前需要先清洗杂质和残留物，以避免杂质对反应结果的干扰。
加入反应材料后，需要调整温度和搅拌速度，并开始加热。
2. 反应：当温度和搅拌速度达到设定值后，反应开始进行。
聚合釜的搅拌系统将反应物料均匀混合，使其快速达到反应状态。
反应过程中，需要不断监测温度，以保证反应不能超过一定的温度范围。
聚合釜广泛应用于化学、医药、食品、化工和生物制药等领域的反应和生产过程中。
它可以实现化学反应、生化反应、配制等过程。
聚合釜还可以用于控制材料的形态和结构，并用于材料制备过程中的溶解、合成和洗涤等操作。
聚合釜具有结构简单、操作方便、反应条件易于控制等特点，是一种广泛应用的化学反应设备。
聚合反应釜温度控制系统设计
聚合反应釜温度控制系统设计摘要聚合反应机理复杂，是强放热反应，过程具有大滞后、大惯性、非线性等特性.温度、压力、浓度及催化剂的活性与牌号等都对化学平衡产生重要影响。
因此，反应釜温度控制的效果将直接影响产品的质量及装置的正常运行，为此将反应釜温度控制回路列为重点监控回路，严格将反应釜温度控制在要求范围内。
传统的PID控制是一种基于过程参数的控制方法，具有控制原理简单、稳定性好、可靠性高、参数易调整等优点,但其设计依赖于被控对象的精确数学模型，在线整定参数的能力差,因反应釜机理复杂，各个参数在系统反应过程中时变。
因而采用一般的PID控制器无法实现对反应釜的精确控制.模糊控制和预测控制都是对不确定系统进行控制的有效方法.本文将模糊控制和预测控制结合起来运用于聚合反应釜温度控制器的设计，设计以聚合反应釜温度控制系统为中心，从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计。
单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点,成为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在温度控制系统中，单片机更是起到了不可替代的核心作用。
在工业生产中,如用于热处理的加热炉、用于融化金属的坩锅电阻炉等，都用到了电阻加热的原理.鉴于单片机技术应用的广泛性和优越性，温度控制的重要性，因而设计一种较为理想的温度控制系统是非常有价值的。
本文就是根据这一思想来展开的.结果表明预测模糊控制作为模糊控制和预测控制相结合的产物该控制方法具有使系统超调量小、调整时间短、对系统参数变化和外界干扰有较强的鲁棒性等优点，是一种提高聚合反应釜温度控制效果的有效方法。
关键词：聚合反应；预测控制；模糊控制；单片机Summary of polymerization Kettle temperature controlsystem designABSTRACTPolymerization reaction mechanism for complex，is a strong exothermic reaction, process with large time delays, large inertia, nonlinear and other features。
模糊控制在PVC聚合釜温度控制中的应用
回收ｖＩ ｃ
品
图 ｌＰ Ｃ生产 工 艺流程 Ｖ
聚合釜 内温度 即为反应温度 。聚合反应是在带有搅 拌的不锈钢反 应釜 内进行 ， 反应热是靠来 自密闭 回路冷却水塔 系统 的冷却水 ， 流经螺 旋半管式 聚合釜夹套 和釜 内四根冷却挡板 带出。聚合 反应是 由过氧化 物引发 剂引发 的，产 品的分子量取决于反应温度 。随着聚合反应的进 行， 聚合釜 中的物料体积会逐 渐缩 小 ， 为使釜 中的物料体积恒定 ， 充分 利用 传热面积 ， 在整个反应期 间 ， 需不断地 向聚合 釜 内注入无离 子水 ， 以补偿 物料体积 的收缩 。 当聚合反应达到预定 的终点时 ， 向釜 内加入终 止剂 ， 停止反应 。 有效地控制聚合反应温度是生产合格 聚氯 乙烯树脂 的关 键。聚合 生产中通过 夹套和釜 内 ４根 内冷管带走 聚合釜中物料聚合反应产生的 热量 ， 釜温在 聚合反应过程 中保持稳定直 至反应 结束。因此 ， 使 主要干 扰首先是从 聚合釜 内温度反应 出来 ， 但是 由于聚合 釜容量大 ， 温度滞后 比较大 ， 而且 聚合反应在反应 初期 、 中期和后 期的放热都是不 同的 ， 工 艺要求 釜内温度控制精度为 ± ．℃， ０１ 这样高的控 制要求 ， 单参数单 回路 调节 系统也是难 以满 足的。 为解决这些问题 ， 装置采用 了釜 内温度与夹
科技信息
职教 与成教
模 糊控制在 Ｐ ＶＣ聚 合 釜温 度 控 制 巾硇 应 用
湖南化 工职 业技 术 学院 自动 化 系 戴 焰 明 何 涛
［ 摘 要］ 本文针对 Ｐ ＶＣ聚合釜釜 内温度控制 系统的大时滞和非线性等特点和 目前采用釜内温度 串级控制 系统的不足， 出一种采 提 用基于模糊控制原理的 ＰＤ 参数 自整定控制 的方案 ， Ｉ 实现 Ｐ Ｄ参数依 据不同的生产 负荷进行 自我调整 。实践证 明提 高 了控 制器的 Ｉ 动 态响应性能 ， 高了控制器的控 制精度 。 提
聚苯硫醚聚合釜温度控制方案
艺设 定值 。为 了缩 短 升 温 时 间 ， 聚合 釜 开始 升 温
阶段 ， 对 聚合 釜加 热蒸 汽流量 采 取位式 控 制 ， 即全 开 蒸 汽调节 阀 ， 将蒸 汽通 人 聚合 釜夹套 层 内 ， 使 釜 内温度 迅速 升 高 。 同时 ， 为 了使 聚合 釜 温 度 能 够 平 稳地 过渡 到 恒温 阶段 ， 避免 温度 超过 设定 值 ， 需 要 结合 工艺 操作 人员 的经 验设 置 一个切 换 温度 值 （ 低 于 温度设 定 值 ） 。 当聚 合 釜 温 度 达 到切 换 温 度时， 温 度控 制 程 序进 人 过渡 阶段 的缓 冲 控 制 程
恒温 阶段 反应 结束 时 ， 开始 对 聚合 釜降 温 ， 全 开 夹 套 冷 却水 调节 阀 ， 使 聚合 釜 温 度 降 至 工 艺 要求 的 预定 值 ， 最后 完成 降温 过程 ， 生成的 Ｐ Ｐ Ｓ浆 液进 入
下一 道工 序 。
学工业出版社， １ ９ ９ ５ ： １ ０ ４ １ ． ［ ２ ］ 陆德民， 张振基， 黄步余． 石油化工 自动控制设计手 册［ Ｍ］ ・ 北京： 化学工业出版社， ２ ０ ０ ０ ： ３ ４ ０ ・
［ 。 ］ 张华 莎・ 石油化工罐 区 Ｊ ］ ・ 石油化工 自动化， ２ ０ １ ６ ， ５ ２ （ ） ： ～ １ ４ ．
Ｐ Ｐ Ｓ聚合 釜 温度 的控 制效 果直 接 影 响 Ｐ Ｐ Ｓ的
（ 收稿 日 期： ２ ｏ ６ 。 ｏ ）
质量， 为此 ， 笔者 针对 聚合 釜 聚合反 应不 同 阶段 的
两个 闭合 回路 组 成 ， 主调 节 器 与 副 调 节 器 串联 工
作； 主 调节 器 的输 出作 为副调 节 器 的设 定值 ， 最后
聚合工艺安全控制系统设计指导方案
聚合工艺安全控制系统设计指导方案聚合工艺安全控制系统是用于确保工艺操作安全的关键设备之一、在聚合工艺中，往往会涉及到高温、高压、易燃易爆等危险因素，因此需要设计一个可靠的安全控制系统来保障工艺操作的安全性。
下面是一个聚合工艺安全控制系统设计的指导方案。
首先，聚合工艺安全控制系统需要具备实时监控和报警功能，以便能够及时发现和处理潜在的安全风险。
可以采用传感器网络来实现对温度、压力、流量等参数的实时监测，并与报警系统相连，一旦出现异常情况，系统能够第一时间发出警报。
其次，安全控制系统需要具备可靠的自动控制功能，以确保工艺操作的稳定性和一致性。
可以采用PLC（可编程逻辑控制器）来实现对工艺参数的自动调节和控制。
PLC可以根据预设的工艺要求，自动调节温度、压力等参数，以保持工艺操作在安全范围内。
同时，安全控制系统还需要具备可靠的紧急停机和事故处理功能。
在发生紧急情况时，系统应能迅速切断供气、断电，并触发事故处理程序。
这可以通过PLC与执行机构（如电磁阀）相连，实现对设备的迅速停机控制。
另外，为了提高安全控制系统的可靠性和故障排除能力，应采用多重保护措施。
可以设置多个独立的传感器和控制装置，以备份和互为备份，避免单点故障。
同时，还可以设置故障诊断功能，及时发现和排除系统故障并进行自动切换。
此外，安全控制系统的设计还需要考虑到操作人员的安全问题。
可以设置安全门、防护罩等装置，确保在操作过程中操作人员不会接触到危险区域。
同时，还需提供安全培训和操作规程，确保操作人员具备相应的安全意识和操作技能。
最后，对于安全控制系统的设计，还需要进行严格的安全评估和验证。
可以进行风险评估分析，确定潜在的安全风险和应对措施。
同时，还需进行模拟实验和现场测试，验证系统的可靠性和稳定性。
总之，聚合工艺安全控制系统是确保工艺操作安全的重要设备，设计时需要考虑实时监控和报警功能、自动控制功能、紧急停机和事故处理功能等。
同时，还需要采取多重保护措施、关注操作人员的安全以及进行安全评估和验证。
聚氯乙烯聚合釜温度控制系统实现
聚氯乙烯聚合釜温度控制系统实现摘要：介绍了聚合釜聚氯乙烯生产的温度控制方案。
由于聚合釜的大型化，变量多，温度控制异常复杂等特点，使用可编程控制器（PLC）CPU222，采用程序控制方式对聚合釜的温度进行控制，可缩短消除干扰时间，确保反应温度偏差控制在±5℃以内，从而达到产量的提高,产品质量的稳定。
关键词：聚合釜；程序控制；可编程控制器0引言聚氯乙烯是一种重要的热塑性树脂,经过加工、改性,可以制成软硬质、泡沫、纤维等塑料制品,性能优良、用途广泛。
随着国内聚氯乙烯行业的发展,企业生产规模的扩大,如何在现有生产装置上提高PVC产品的产量和质量成为企业增强竞争力的关键。
聚合反应温度是聚氯乙烯成型最重要的控制指标之一，在聚合反应期间，聚合温度过高会影响产品质量，温度过低会导致聚合反应缓慢或停滞，直接影响反应速度和树脂质量，因此如何保持聚合期间温度的恒定是要解决的最重要的问题。
聚合温度控制主要存在的问题是：①从升温到恒温过程的过渡时间长,影响了聚氯乙烯分子质量的分布；②人工温度控制的精度较低,波动较大,影响了树脂的质量。
1工艺简介13.3m3聚合采用蒸汽进行升温。
升温使聚合釜内温度升高,并引发聚合反应,当聚合反应产生足够的热量后,要停止蒸汽升温。
当温度达到恒温设定值后,通过控制补充冷水量将聚合过程中产生的热量带走,并维持聚合釜内的温度恒定,直到反应结束。
1.1温度控制技术聚合温度控制可分为升温、过渡、恒温、终止4个阶段。
如图1。
在升温阶段要求在最少能耗下、最短时间内使聚合温度达到过渡切入点(即关蒸汽点),然后进入过渡阶段;过渡阶段要求时间最短,并要求平稳地进入恒温控制阶段;恒温阶段要求反应温度控制在±0.5℃内,以保证产品质量。
图1温度控制过程示意图1.2升温阶段在升温阶段,蒸汽阀全开,通过夹套水循环将夹套热量传递至聚合釜内,使釜内温度逐渐升高,若釜内升温太高进入过渡阶段,则可能无法平稳过渡到恒温阶段,同时也增加了升温时间,浪费了热能;若釜内升温太低进入过渡阶段,则可能需要长时间才能达到设定温度,甚至需要二次升温,将会严重影响树脂质量。
聚合釜自动控制课程设计
聚合釜自动控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握聚合釜自动控制的基本原理，理解其主要组成部分及功能。
2. 使学生了解聚合釜自动控制系统中各参数的调节方法，以及参数变化对系统性能的影响。
3. 帮助学生掌握聚合釜自动控制系统的故障分析与处理方法。
技能目标：1. 培养学生运用所学的自动控制知识，进行聚合釜控制系统的设计、调试与优化能力。
2. 提高学生运用计算机及相关软件对聚合釜自动控制系统进行模拟和仿真的技能。
3. 培养学生分析实际生产过程中聚合釜自动控制问题，并提出合理解决方案的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动化技术的兴趣，激发他们学习聚合釜自动控制相关知识的热情。
2. 培养学生严谨的科学态度，使他们认识到聚合釜自动控制在实际生产中的重要性。
3. 培养学生的团队协作意识，提高他们在实际工程项目中沟通、协作的能力。
本课程针对高年级学生，结合学科特点，注重理论知识与实践操作的相结合。
在教学过程中，需关注学生的个体差异，充分调动他们的学习积极性，引导他们运用所学知识解决实际问题。
通过本课程的学习，使学生具备聚合釜自动控制领域的基本知识和技能，为未来从事相关工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 聚合釜自动控制原理：讲解聚合釜自动控制的基本概念、原理及主要组成部分，包括控制器、执行器、传感器等，参考教材第二章。
2. 聚合釜自动控制系统参数调节：分析聚合釜自动控制系统中各参数的调节方法，如温度、压力、流量等，探讨参数变化对系统性能的影响，结合教材第三章。
3. 聚合釜自动控制系统设计：教授聚合釜自动控制系统的设计方法，包括控制方案设计、控制器选型、参数整定等，参考教材第四章。
4. 聚合釜自动控制系统仿真与优化：介绍计算机仿真软件在聚合釜自动控制系统中的应用，如MATLAB/Simulink等，结合教材第五章。
5. 聚合釜自动控制系统故障分析与处理：讲解聚合釜自动控制系统常见故障及其分析方法，提出相应的处理措施，参考教材第六章。
聚合釜温度_温度串级控制系统方案
下载可编辑学号：课程设计题目聚合釜温度 - 温度串级控制系统学院自动化专业自动化卓越工程师班级自动化 zy1201 班姓名指导教师傅剑2015年12月8日课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化zy1201指导教师：傅剑工作单位：武汉理工大学题目 :聚合釜温度-温度串级控制系统初始条件：聚氯乙烯是最通用的塑料品种，广泛应用于国民经济各个领域。
在氯乙稀在聚合釜中进行聚合反应的同时释放出热量，使得温度升高。
为了保证产品质量，应及时将反应热移走，保持釜内温度恒定。
现采用夹套中冷却水流量为控制量来控制反应温度。
以聚合釜温度为主参数，以夹套中水的温度为副参数，构成串级控制系统，将反应温度控制在 51℃，稳态误差±1℃要求完成的主要任务 :1、了解聚合釜工艺设备2、绘制聚合釜温度 - 温度控制系统方案图3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数4、撰写系统调节原理及调节过程说明书时间安排11月3日选题、理解课题任务、要求11月4日方案设计11月5日~11 月8日参数计算撰写说明书11月9日答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录1.课程设计目的与要求 (1)1.1 聚合釜概述 (1)1.2 设计目的 (1)2.系统总体方案论证 (2)2.1 设计聚合釜温度控制系统总体方案论证 (2)2.2 聚合釜温度串级控制系统分析 (4)2.3 控制规律的选择 (4)3.仪表及器件的选择 (4)3.1 温度传感器的选择 (4)3.2 温度变送器的选择 (5)3.3 执行器的选择 (5)3.4 调节器的选择 (5)4 小结 (6)5. 参考文献 (7)1课程设计目的与要求1.1 聚合釜概述制备高分子化合物的主要设备。
一般是立式圆柱形高压釜，带有夹套，以便通入蒸汽或冷水来加热或冷却。
用于乳液聚合的，内有不锈钢的水平桨式搅拌器，由电动机通过传动装置和减速器传动。
釜的外壁常用碳钢制成，内衬不锈钢，也有衬搪瓷的。
(完整word版)一种聚合反应釜的自动控制系统设计
一、说明书摘要本发明具体涉及一种用于聚合反应釜自动控制系统，完成以反应釜为对象的单片机温度控制和搅拌速度控制系统的硬件开发。
可以根据实际需要基本实现对聚合反应釜温度和搅拌速度的自动控制。
在对检测到的温度和搅拌速度数据信息处理后，能自动调理到生产所需状态，从而最优避障，实现优化生产。
一种聚合反应釜的自动控制系统技术领域本发明为化工设备领域，具体涉及一种反应釜。
背景技术反应釜是化工生产过程中的重要设备，反应过程中伴随有大量的吸、放热现象，具有大滞后、时变、非线性、反应机理复杂等特点。
几十年来，化工行业工业自动化技术随着工艺和装备技术的不断发展而发展，从初期简单的手工操作到连续工艺及负荷不断加大，对生产稳定性要求越来越高，对控制及自动化水平的要求也越来越高，仪表使用越来越普遍，从简单回路的闭环控制到单元装置的全面自动化，使用的控制工具也从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表到DCS的广泛应用；控制水平也从单参数简单控制回路到多变量复杂控制回路，先进控制系统、优化控制系统在各种场合都有成功应用的典范。
发明内容该发明主要设计一种用于聚合釜系统中温度和搅拌速度的自动控制系统。
温度控制系统的设计：温度传感器的选择、温度检测和放大调理以及温度控制。
搅拌速度控制系统的设计：搅拌器转速检测方案的选择、传感器的选择及信号调理、转速显示、转速控制。
控制系统原理组成如下图所示，采用反应釜现场测温，测得信号通过调理电路，经ADC 输入计算机，再经计算机处理通过DAC 输送给输出控制电路，最后输送到执行元件。
1.温度控制反应釜温度控制对于保证产品质量、产量和安全生产起着至关重要的作用，所以温度控制系统的设计就尤为重要。
该发明的温度控制部分，选用铂电阻温度传感器做测温元件，在测量气体等反应速度快的反应介质时，则要选择热电偶做温度传感器。
为达到ADC0809的工作电压0-5V，检测信号要通过A/D转换后进入单片机，检测电路后加运算放大电路。
聚合釜串级控制系统
分析聚合釜温度控制系统
任务三
➢ 控制阀选气关式，为“反”作用。 ➢ 由于副变量就是操纵变量（冷却水流量）本身，所以副对象是“正”作用。 ➢ 为使副回路组成负反馈，因此副控制器FC为“正”作用。
分析聚合釜温度控制系统
任务三
当主变量（聚合釜内的温度）增加时，要使主变量减小，要求控制阀开大； 副变量（冷却水流量）增加时，要使副变量减小，要求控制阀关小。 因此主控制器TC应为“正”作用。
分析聚合釜温度控制系统
任务二
2、 如果聚合釜的温度不允许过高，否则易发生事故，试确定 控制阀的气开、气关型式；
分析聚合釜温度控制系统
任务二：
因为聚合釜的温度不允许过高，冷却水控制阀没有气源信号时，应打开。 所以，有气源信号阀关，控制阀应选择气关型式（“反”作用）。主、副控制器的正、反作用；
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分析聚合釜温度控制系统
任务四
简述当冷却水压力变化时的控制过程；
冷却水压力
冷却水流量F
e2=Z2-P1（， FC正作用）P2
控制阀（气关式）开度
冷却水流量
这样就及时克服了冷却水压力波动对系统的影响，提高了控制质量。
分析聚合釜温度控制系统
任务五
如果冷却水的温度是经常波动的， 上述系统应如何改进？
如果冷却水温度经常波动，则应选择冷却水温度作为副变量，构成 温度-温度串级控制系统。
第七章
复杂控制系统
---聚合釜串级控制系统
分析聚合釜温度控制系统
任务一
1、这是一个什么类型的控制系统？试画出它的方块图；
任务一：这是一个温度-流量串级控制系统，其方块图如下：
甲烷聚合釜温度监测系统设计
甲烷聚合釜温度监测系统设计摘要本设计是基于单片机的温度实时监测系统。
该系统通过工业聚合釜专用温传感器采集釜内温度信号，信号经过放大电路处理后，经TLC2543转换为数字信号读入单片机，单片机通过MAX232串行通信把数据送入上位机，上位机检测界面设计采用组态王软件完成，聚合釜内温度压力的实时变化在计算机显示屏上实时显示、记录并存储下来，从而实现聚合釜温度的实时监测。
采用Proteus及VB软件完成了热电偶信号检测、信号处理、A/D转换、串口通信、上位机显示等系统仿真调试。
实现了温度压力信号在上位机的实时显示与监测功能。
关键词：单片机控制聚合釜温度监测甲烷1引言目前聚合釜工业中，基于仪表的温度检测系统非常多，但是仪表价格相对昂贵，且不能连续显示参数的变化趋势曲线。
而且大多是现场仪表，不方便实时监测和远程观察操控。
本设计采用特定温度温度传感器，用单片机控制代替基于仪表的控制，利用单片机处理所监测的数据，并通过串口直接送入计算机进行数据处理，这样控制简单易行。
成本低，且可远距离通过上位机观察温度参数的实时变化，从而实现温度的实时监测，且把温度控制在200±5℃。
2硬件设计2.1控制电路设计根据现场工艺和温度的要求，选取AT89C51单片机作为控制核心。
此单片机具有成本低，精度高，实现结构简单，低功耗，并且是一种高效的微控制器，灵活性高且价廉，能很好的完成本系统中的控制任务。
系统框图如图2-1所示。
图2-1系统结构框图2.2 A/D转换电路设计2.2.1 TLC2543介绍与特点TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器，使用开关电容逐次技术完成A/D转换过程。
由于是串行输入结构，能够节省51系列单片机I/O资源；且价格适中，分辩率高。
2.2.2TLC2543接口时序图可以用四种传输方法使TLC2543得到全12位分辨率，每次转换可以使用12或者16个时钟周期。
一个片选脉冲要插到每次转换的开始处，或者时序的开始处变化一次后保持为低，知道时序结束。
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辽宁工业大学 PLC应用技术课程设计（论文）题目：聚合釜温度控制系统的设计院（系）：电气工程学院专业班级：测控092班学号：学生姓名：指导教师：起止时间： 2012.6.20～2012.7.3课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，温度是一个非常重要的过程变量。
例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和聚合釜的温度进行控制。
这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制,然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处,然而PLC在这方面却是公认的最佳选择。
随着PLC功能的扩充在许多PLC控制器中都扩充了PID控制功能,因此在逻辑控制与PID控制混合的应用场所中采用PLC控制是较为合理的，通过采用PLC来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，PLC对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。
这也正是本课题所重点研究的内容。
本文分别就聚合釜的控制系统工作原理，温度变送器的选型、PLC配置、程序设计等几方面进行阐述。
通过改造聚合釜的控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高,控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。
关键词：聚合釜；传感器；PLC；PID调节目录第1章绪论 (1)第2章课程设计的方案 (3)2.1概述 (3)2.2系统组成总体结构 (3)第3章硬件设计 (5)3.1PLC的选型和硬件配置 (5)3.2传感器的选择 (6)3.3变频器的参数设置 (7)第4章基于PLC温度控制系统软件设计 (8)4.1STEP7MICRO/WIN32软件介绍 (8)4.2系统PID算法及流程图 (8)4.2.1PID算法简介 (8)4.2.2PID算法的数字化处理 (9)4.3I/O分配 (13)4.4PLC外部接线 (14)第5章设计总结 (15)参考文献 (16)第1章绪论温度测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。
在许多场合，及时准确获得目标的温度信息是十分重要的，近年来，温度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业、农业等各领域中广泛使用。
随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。
其中，温度是一个非常重要的过程变量。
例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。
对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。
例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。
温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
这方面的应用大多是基于单片机进行PID控制，然而单片机控制的DDC系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处，PLC在这方面却是公认的最佳选择。
通过采用PLC来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。
因此，PLC对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。
随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展趋势。
这也正是本课题所重点研究的内容。
温度控制系统在工业生产中获得了广泛的应用，在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。
温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源，它的出现迄今已有两百余年的历史。
期间，从低级到高级，从简单到复杂，随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温度控制系统的控制技术得到迅速发展。
当前比较流行的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统，基于PLC 的温度控制系统，基于工控机（IPC）的温度控制系统，集散型温度控制系统（DCS），现场总线控制系统（FCS）等。
单片机的发展历史虽不长，但它凭着体积小，成本低，功能强大和可靠性高等特点，已经在许多领域得到了广泛的应用。
单片机已经由开始的4位机发展到32位机，其性能进一步得到改善。
基于单片机的温度控制系统运行稳定，工作精度高。
但相对其他温度系统而言，单片机响应速度慢、中断源少，不利于在复杂的，高要求的系统中使用。
国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。
日本、美国、德国、瑞典等技术领先的国家，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。
目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。
工控机（IPC）即工业用个人计算机。
IPC的性能可靠、软件丰富、价格低廉，应用日趋广泛。
它能够适应多种工业恶劣环境，抗振动、抗高温、防灰尘，防电磁辐射。
过去工业锅炉大多用人工结合常规仪表监控，一般较难达到满意的结果，原因是工业锅炉的燃烧系统是一个多变量输入的复杂系统。
影响燃烧的因素十分复杂，较正确的数学模型不易建立，以经典的PID为基础的常规仪表控制，已很难达到最佳状态。
而计算机提供了诸如数字滤波，积分分离PID，选择性PID。
参数自整定等各种灵活算法，以及“模糊判断”功能，是常规仪表和人力难以实现或无法实现的。
在工业锅炉温度检测控制系统中采用控机工可大大改善了对锅炉的监控品质，提高了平均热效率。
但如果单独采用工控机作为控制系统，又有易干扰和可靠性差的缺点。
第2章 课程设计的方案2.1 概述本PLC 温度控制系统的具体指标要求是：设计一个温度检测调节系统，主要用于聚合釜温度控制。
本系统的给定值（目标值）可以预先设定后直接输入到回路中；过程变量由在冷却水中的一体化温度变送器和一体化流量变送器测量并经变送器给出，为双极性模拟量；用以控制冷水阀门的开度，可以在0到100%间变化。
2.2 系统组成总体结构根据系统具体指标要求，可以对每一个具体部分进行分析设计。
整个控制系统分为硬件电路设计和软件程序设计两部分。
系统硬件框图结构如图所示:T图2.1 系统总体框图TT聚合釜出料 PLC 下位机 FT 冷却水TT整个控制系统是一个相对联系的结合体，但是又可以分开讨论。
当被控对象为聚合釜内温度，温度传感器检测聚合釜内的温度信号，经变送器将温度值转换成电压信号送入PLC 模块。
PLC 把这个测量信号与设定值比较得到偏差，经PID 运算后，发出控制信号，经可控阀门调控，从而实现聚合釜温度的控制。
如图2.2所示。
图2.2 聚合釜温度控制系统硬件框图当被控对象为冷却水流量，流量传感器检测冷却水输送管道内的流量信号，经变送器将流量值转换成电压信号送入PLC 模块。
PLC 把这个测量信号与设定值比较得到偏差，经PID 运算后，发出控制信号，经可控阀门调控，从而实现聚合釜温度的控制。
如图2.3所示。
图2.3冷却水流量检测控制硬件框图当被控对象为冷却水的温度，流量传感器检测燃烧冷却水输送管道内的温度信号，经变送器将流量值转换成电压信号送入PLC 模块。
PLC 把这个测量信号与设定值比较得到偏差，经PID 运算后，发出控制信号，经可控阀门调控，从而实图2.4 冷却水温度检测硬件框图可控阀门 聚合釜 温度传感器S7-200PLC CPU 运算处理 变送器 给定流量 可控阀门 冷却水输送管道 流量传感器S7-200PLC CPU 运算处理 变送器 给定流量 可控阀门 冷却水输送管道 温度传感器S7-200PLC CPU 运算处理 变送器 给定流量第3章硬件设计3.1PLC的选型和硬件配置S7-200 系列 PLC 是由德国西门子公司生产的一种超小型系列可编程控制器，它能够满足多种自动化控制的需求，其设计紧凑，价格低廉，并且具有良好的可扩展性以及强大的指令功能，，可代替继电器在简单的控制场合，也可以用于复杂的自动化控制系统。
由于它具有极强的通信功能，在大型网络控制系统中也能充分发挥作用。
S7-200系列可以根据对象的不同, 可以选用不同的型号和不同数量的模块。
并可以将这些模块安装在同一机架上。
SiemensS7-200 主要功能模块介绍：(1)CPU 模块S7-200的CPU 模块包括一个中央处理单元,电源以及数字I/O 点,这些都被集成在一个紧凑,独立的设备中。
CPU 负责执行程序,输入部分从现场设备中采集信号,输出部分则输出控制信号,驱动外部负载.从 CPU 模块的功能来看, CPU 模块为CPU22*,它具有如下五种不同的结构配置CPU 单元：①CPU221 它有 6 输入/4 输出,I/0 共计 10 点.无扩展能力,程序和数据存储容量较小,有一定的高速计数处理能力,非常适合于少点数的控制系统。
②CPU222 它有8 输入/6 输出，I/0 共计 14 点，和 CPU 221 相比,它可以进行一定的模拟量控制和2个模块的扩展,因此是应用更广泛的全功能控制器。
③CPU224 它有 14 输入/10 输出，I/0 共计 24 点，和前两者相比,存储容量扩大了一倍,它可以有 7 个扩展模块,有内置时钟,它有更强的模拟量和高速计数的处理能力,是使用得最多S7-200 产品。
④CPU226 它有 24 输入/16 输出,I/0 共计 40 点,和 CPU224 相比,增加了通信口的数量,通信能力大大增强。
它可用于点数较多,要求较高的小型或中型控制系统。
⑤CPU226XM 它在用户程序存储容量和数据存储容量上进行了扩展,其他指标和 CPU226相同。
(2)开关量 I/O 扩展模块当 CPU 的 I/0 点数不够用或需要进行特殊功能的控制时,就要进行 I/O 扩展,I/O 扩展包括 I/O 点数的扩展和功能模块的扩展。
通常开关量 I/O 模块产品分 3 种类型:输入模块,输出模块以及输入/输出模块。
为了保证 PLC 的工作可靠性,在输入模块中都采用提高可靠性的技术措施。
如光电隔离,输入保护(浪涌吸收器,旁路二极管,限流电阻),高频滤波,输入数据缓冲器等。
由于 PLC 要控制的对象有多种,因此输出模块也应根据负载进行选择,有直流输出模块, 交流输出模块和交直流输出模块。
按照输出开关器件种类不同又分为 3 种：继电器输出型,晶体管输出型和双向晶闸管输出型。