PID控制例1：反应釜温度自动控制回路
PID在反应釜控制中的应用
PID在反应釜控制中的应用文章出处：刘喜梅，张茜，郭静发布时间：2011/08/31 | 62 次阅读| 2次推荐| 0条留言业界领先的TEMPO评估服务高分段能力，高性能贴片保险丝专为OEM设计师和工程师而设计的产品使用安捷伦电源，赢取iPad2 Samtec连接器完整的信号来源每天新产品时刻新体验完整的15A开关模式电源常规PID控制算法对于大部分工业过程的被控对象控制效果良好，但是对于反应釜温度的时间滞后问题，PID控制算法在控制温度跟踪变化曲线时存在振荡和精度低的缺点。
PID控制算法是按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器（亦称PID调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。
它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后＋纯滞后”与“二阶滞后＋纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。
PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、…）。
为了克服反应釜温度的时间滞后问题，本文结合BP神经网络控制策略，采用基于BP神经网络的PID控制方法对其进行控制，反应釜温度能自动跟随给定的温度曲线，满足工艺要求。
1 反应釜温度控制系统反应釜按反应的特性可以分为吸热反应和放热反应。
一般来说，聚合反应属于放热反应，而裂变反应属于吸热反应。
化学上把最终表现为吸收热量的化学反应叫做吸热反应。
吸热反应中反应物的总能量低于生成物的总能量。
生成物中的化学键的能量（键能）越强，稳定性越强；能量越弱，稳定性越差。
反应釜的操作流程一般包括如图1所示的四个阶段。
图1中恒温段是反映工艺的关键阶段，对于产品质量和产量有着重要的影响，所以提高恒温段的控制精度是提高产品质量的关键。
实际反应过程中常伴有强烈的放热效应，使反应温度有所变化。
针对反应釜温度控制的特点，本文采用基于BP神经网络的PID控制方法。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、引言反应釜是一种用于化学反应的设备，它能够在一定条件下控制反应的温度、压力和搅拌速度等参数，以实现反应的自动化控制。
本文将详细介绍反应釜自动化控制的原理、操作步骤和注意事项，以帮助用户正确使用和维护反应釜设备。
二、原理1. 控制系统反应釜自动化控制系统由传感器、执行器、控制器和人机界面组成。
传感器用于采集反应釜内的温度、压力和搅拌速度等参数，执行器根据控制器的指令调节反应釜的加热、冷却和搅拌等设备，控制器根据传感器采集的数据进行逻辑运算和控制策略，人机界面用于操作和监控整个控制系统。
2. 控制策略反应釜自动化控制系统采用PID控制策略，即比例-积分-微分控制。
PID控制器根据反应釜内的实时数据进行计算，通过调节执行器的输出信号来控制反应釜的温度、压力和搅拌速度等参数。
PID控制器的参数需要根据具体的反应过程进行调整，以实现稳定的控制效果。
三、操作步骤1. 启动反应釜首先，确保反应釜设备和控制系统的电源连接正常，然后按照操作手册的要求进行设备的启动操作。
启动过程中，需要注意检查反应釜的密封性能和安全阀的工作状态，确保设备运行的安全可靠。
2. 设置控制参数通过人机界面进入控制系统的设置界面，根据反应的要求设置控制参数，包括目标温度、目标压力和目标搅拌速度等。
同时，根据具体的反应过程，调整PID控制器的参数，以实现稳定的控制效果。
3. 开始反应确认控制参数设置无误后，点击开始按钮启动反应。
控制系统将根据设定的控制策略自动调节反应釜的温度、压力和搅拌速度等参数，以实现反应过程的自动化控制。
在反应过程中，可以通过人机界面实时监控反应釜内的各项参数，并根据需要进行调整。
4. 反应结束当反应达到预定的时间或达到设定的终止条件时，点击停止按钮结束反应。
同时，需要注意及时关闭反应釜的加热、冷却和搅拌设备，确保设备的安全停机。
四、注意事项1. 安全操作在操作反应釜时，必须严格按照操作手册的要求进行操作，遵循相关的安全操作规程。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、概述反应釜自动化控制系统是为了提高反应釜生产过程的自动化程度、精确度和安全性而设计的。
该系统通过采集反应釜内部的各种参数，并根据预设的控制策略，自动调节反应釜的温度、压力、搅拌速度等参数，实现对反应过程的精确控制和监测。
本文将详细介绍反应釜自动化控制系统的硬件配置、软件功能和操作流程。
二、硬件配置1. 传感器：反应釜自动化控制系统需要安装温度传感器、压力传感器、液位传感器等传感器，用于实时监测反应釜内部的各种参数。
2. 控制器：采用先进的PLC控制器作为反应釜自动化控制系统的核心控制设备，负责采集传感器数据并控制执行机构的运动。
3. 执行机构：根据控制信号，控制执行机构的运动，例如控制加热器的加热功率、控制搅拌器的转速等。
三、软件功能1. 参数设置：通过人机界面，可以设置反应釜自动化控制系统中的各项参数，包括温度设定值、压力设定值、搅拌速度设定值等。
2. 实时监测：反应釜自动化控制系统可以实时监测反应釜内部的温度、压力、液位等参数，并将数据显示在人机界面上，方便操作人员实时了解反应过程的状态。
3. 控制策略：根据预设的控制策略，反应釜自动化控制系统可以自动调节反应釜的温度、压力、搅拌速度等参数，以保持反应过程的稳定性和精确度。
4. 报警功能：当反应釜内部参数超出设定范围时，自动化控制系统会发出警报，并通过人机界面显示相应的警报信息，提醒操作人员及时处理。
四、操作流程1. 启动系统：将反应釜自动化控制系统的电源接通，并按照系统启动流程进行操作，确保系统正常运行。
2. 参数设置：通过人机界面，设置反应釜的温度设定值、压力设定值、搅拌速度设定值等参数。
3. 实时监测：在操作过程中，通过人机界面实时监测反应釜内部的温度、压力、液位等参数，并观察其变化趋势。
4. 控制调节：根据实时监测的数据和预设的控制策略，自动化控制系统会自动调节反应釜的温度、压力、搅拌速度等参数，以保持反应过程的稳定性和精确度。
基于改进型PID控制算法实现对反应釜温度的精确控制
基于改进型PID控制算法实现对反应釜温度的精确控制作者：朱广文来源：《山东工业技术》2019年第10期摘要：从改进型PID控制算法在当前工业自动化领域的发展趋势与应用前景入手，介绍了改进型PID相比于常规PID在控制算法上的升级改进，阐述了改进型PID控制算法在工业反应釜控制领域的广泛应用前景，提出了一种基于反应釜温度控制的PID控制算法。
关键词：改进型PID；控制算法；反应釜温度控制DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.10.1501 概述传统的PID控制只能用在普通的工业领域，当生产条件恶劣，反应条件复杂，介质多变时，传统PID控制往往存在精度不高，可控性较差的问题。
在工业高温反应釜等特殊化工领域，高精度温控系统在反应釜温度控制中占有相当重要的地位，在反应釜燃烧及流体深加工过程中，对反应釜内的温度控制提出了极高要求，受不同流体种类、浓度的影响，反应釜中会有剧烈的吸热、放热过程，反应釜中温度的巨变不利于流体的加工烧制，传统PID控制算法很难达到温度的精确控制。
流体加工过程中需要按照特定工艺实现温度的精确控制，因此开发先进的PID控制算法实现对反应釜温度的精确控制具有极高的意义。
2 系统架构本PID控制系统针对反应釜高温系统的特点以及行业标准，控制系统在硬件选型以及软件设计方面做了详细的论证与研究。
在控制系统硬件选型方面：生产线外围设备控制均选用西门子、施耐德等品牌的成熟产品，下位控制主站采用西门子 PLC，分站选用ET200M系列，相关模拟量信号进行了就近采集，保证了采集精度，方便控制；上位控制采用西门子WINCC上位组态软件，电脑选用研华特殊系列工业电脑，保证系统在高温环境下的可靠、稳定运行。
在控制系统软件设计方面：系统温度的数据采集与控制，在选用专用采集模块以及可靠补偿导线的基础上，通过计算温度在不同阶段的偏差值，对采集温度进行实时修正补偿，保证采集数据的准确可靠；系统流量控制根据现场控制曲线特点选用等百分比流量特性调节阀与流量反馈的流量计组成闭环系统的同时，在程序内部又引入了改进型的PID控制算法，实际符合反应釜温控曲线的温度调节功能块，进一步解决了流量与温度、流量与压力、温度与压力之间的控制关系，达到了对反应釜温度的精确控制。
基于模糊PID控制的带搅拌釜式反应器过程温度控制的仿真与应用
基于模糊PID控制的带搅拌釜式反应器过程温度控制的仿真与应用针对聚合反应釜温度控制系统常规控制方法难以实施有效控制的问题，文章将模糊控制算法与PID算法相结合，通过系统模态辩识、控制性能辩识、知识推理，设计了一种模糊自适应PID控制器，通过Matlab仿真，表明该控制器具有使系统超调量小、调整时间短、鲁棒性好且算法简单等优点，为提高聚合反应釜的控制性能提供了一条有效、简便的控制方法。
标签：模糊控制；带搅拌釜式反应器；PID参数整定；温度控制引言化学反应釜是化工生产中一类非常重要的反应器，主要的控制量是反应釜的温度。
带搅拌釜式反应器的主要动态特性包括工况多变、非线性、时滞性、不稳定性和负荷干扰，无法建立精确的数学模型，参数调整比较困难。
目前，化工自动化的常规PID控制方法存在着调整时间过长、超调量过大等缺点，控制效果往往不佳。
针对化学反应釜常规控制方法难以实施有效控制的问题，文章通过系统模态辩识、控制性能辩识、知识推理，给出了控制器参数的整定和优化方法。
将该控制策略应用于带搅拌釜式反应器过程温度系统，实现了良好的控制效果。
控制系统操作灵活，反应参数，特别是反应釜温度控制稳定准确，能够满足多种工艺要求，具有较为广泛的适用范围。
控制过程能够严格跟踪温度工艺曲线，进而保证产品质量和产量，其温度稳态偏差在±1%范围内，额定负荷扰动下，其主要参数满足合成反应运行需求。
1 化学反应釜的工艺特点反应釜是化工企业化学合成生产过程中最主要的生产装置，是化学反应发生的基础载体，最常见的反应釜是带搅拌式反应釜（CSTR），反应过程连续进行。
生产时，首先按照配比投入规定量的原料，然后向反应釜夹层通入高温蒸汽，加热釜内温度，直至达到反应所需温度。
聚合反应会放出大量的热，导致反应物温度升高，由于合成反应属于温度正反馈自激型反应，反应温度越高，反应速度越快，放热速度越高，从而进一步提高反应温度。
如果反应温度上升速度过快，可能导致反应失控，釜内压力过大，严重时引发爆炸或火灾等安全事故。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、概述反应釜自动化控制是指利用先进的控制系统和设备，实现对反应釜的自动化控制和监控。
本文将详细介绍反应釜自动化控制的基本原理、控制策略、控制设备以及相关的安全措施。
二、基本原理1. 反应釜自动化控制的基本原理是通过传感器对反应釜内的温度、压力、液位等参数进行实时监测，然后根据预设的控制策略，通过控制执行器调节加热、冷却、搅拌等操作，以实现对反应过程的精确控制。
三、控制策略1. 温度控制：根据反应釜内温度的变化情况，自动调节加热或冷却系统，使温度保持在设定值附近。
2. 压力控制：根据反应釜内压力的变化情况，自动调节排气阀或加压泵，使压力保持在设定值范围内。
3. 液位控制：根据反应釜内液位的变化情况，自动调节进料阀或排液阀，使液位保持在设定值范围内。
4. 搅拌控制：根据反应釜内反应物的性质和反应过程的需求，自动调节搅拌器的转速和方向，以实现良好的混合效果。
四、控制设备1. 温度传感器：采用高精度的温度传感器，如热电偶或温度传感器，实时监测反应釜内的温度变化。
2. 压力传感器：采用高精度的压力传感器，如压电传感器或压力传感器，实时监测反应釜内的压力变化。
3. 液位传感器：采用高精度的液位传感器，如浮球液位传感器或压力差液位传感器，实时监测反应釜内的液位变化。
4. 搅拌器控制器：采用专用的搅拌器控制器，根据反应过程的需求，自动调节搅拌器的转速和方向。
五、安全措施1. 紧急停机装置：在发生紧急情况时，可以通过紧急停机装置迅速切断电源，停止反应釜的运行。
2. 温度、压力、液位等报警装置：设置相应的报警装置，当温度、压力或液位超过设定范围时，及时发出警报，提醒操作人员采取相应的措施。
3. 安全阀：设置安全阀，当压力超过设定值时，安全阀会自动打开，释放压力，以保护反应釜的安全运行。
4. 防爆措施：根据反应釜内可能存在的爆炸性物质，采取相应的防爆措施，如使用防爆电器设备、加强通风系统等。
六、总结反应釜自动化控制通过先进的控制系统和设备，实现对反应釜的自动化控制和监控，能够提高反应过程的稳定性和可控性，提高生产效率和产品质量。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、概述反应釜自动化控制系统是一种用于控制和监测反应釜操作的先进技术。
本文将详细介绍反应釜自动化控制系统的功能、工作原理、控制策略和操作流程。
二、功能描述1. 温度控制：反应釜自动化控制系统能够实时监测反应釜内的温度，并根据设定的温度范围自动调节加热或冷却设备，以保持反应釜内温度稳定。
2. 压力控制：系统能够监测反应釜内的压力，并根据设定的压力范围自动调节排气或加压设备，以保持反应釜内压力在安全范围内。
3. 液位控制：系统能够实时监测反应釜内的液位，并根据设定的液位范围自动调节液位控制装置，以保持反应釜内液位稳定。
4. 搅拌控制：系统能够控制反应釜内的搅拌装置，根据设定的搅拌速度和时间来实现反应物的充分混合。
5. 数据记录与报警：系统能够记录反应釜内的温度、压力、液位和搅拌速度等数据，并在出现异常情况时及时报警，以确保操作的安全性和稳定性。
三、工作原理反应釜自动化控制系统通过传感器实时采集反应釜内各项参数的数据，然后将数据传输给控制器进行处理。
控制器根据预设的控制策略，通过输出信号控制加热、冷却、排气、加压和搅拌等设备，从而实现对反应釜操作的自动控制。
四、控制策略1. 温度控制策略：根据反应釜内的温度变化趋势，通过PID算法计算出合适的加热或冷却功率，并输出控制信号给加热或冷却设备，以实现温度的稳定控制。
2. 压力控制策略：根据反应釜内的压力变化趋势，通过PID算法计算出合适的排气或加压力度，并输出控制信号给排气或加压设备，以实现压力的稳定控制。
3. 液位控制策略：根据反应釜内的液位变化趋势，通过PID算法计算出合适的液位控制信号，并输出给液位控制装置，以实现液位的稳定控制。
4. 搅拌控制策略：根据反应釜内的反应物性质和工艺要求，设定合适的搅拌速度和时间，通过控制搅拌装置的转速和运行时间，实现反应物的充分混合。
五、操作流程1. 启动系统：按下启动按钮，系统开始工作。
2. 参数设定：根据反应釜内的工艺要求，设定温度、压力、液位和搅拌速度等参数。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、引言反应釜自动化控制是指利用先进的控制系统和相关设备，实现对反应釜的温度、压力、搅拌速度等参数进行自动调节和监控，以提高反应过程的效率和安全性。
本文将详细介绍反应釜自动化控制的原理、功能、操作流程和注意事项。
二、原理反应釜自动化控制基于先进的控制理论和技术，通过传感器获取反应釜内部的温度、压力、液位、搅拌速度等参数的实时数据，再通过控制器对这些数据进行分析和处理，最终通过执行机构对反应釜的加热、冷却、搅拌等操作进行自动调节。
三、功能1. 温度控制：根据设定的温度范围，自动调节反应釜的加热和冷却系统，保持反应釜内部温度稳定在设定值附近。
2. 压力控制：根据设定的压力范围，自动调节反应釜的排气和进气系统，保持反应釜内部压力稳定在设定值附近。
3. 搅拌控制：根据设定的搅拌速度，自动调节反应釜的搅拌系统，保持反应液体的均匀搅拌。
4. 数据监控：实时监测反应釜内部的温度、压力、液位等参数，并记录相关数据，以便后续分析和处理。
5. 报警功能：当反应釜内部参数超出设定范围时，及时发出警报，以提醒操作人员进行处理。
四、操作流程1. 启动系统：按下启动按钮，系统开始运行。
2. 参数设定：根据反应过程的要求，设置反应釜的温度、压力、搅拌速度等参数。
3. 自动控制：系统根据设定的参数，自动控制反应釜的加热、冷却、搅拌等操作，以维持反应过程的稳定性。
4. 数据监控：通过监控界面，实时查看反应釜内部的温度、压力、液位等参数，并记录相关数据。
5. 报警处理：当系统检测到参数超出设定范围时，发出警报并显示相应的报警信息，操作人员应及时处理问题。
6. 停止系统：当反应过程结束或需要停止自动控制时，按下停止按钮，系统停止运行。
五、注意事项1. 操作人员应熟悉反应釜自动化控制系统的使用方法和操作流程，并严格按照操作规程进行操作。
2. 在启动系统之前，应检查反应釜及相关设备的状态是否正常，确保安全可靠。
3. 在设定参数时，应根据反应过程的需求和实际情况进行合理设定，避免参数设定过高或过低导致反应过程不稳定。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、引言反应釜自动化控制系统是一种用于控制反应釜温度、压力、搅拌速度等参数的技术方案。
本文将详细介绍反应釜自动化控制系统的工作原理、功能特点、操作流程以及相关的安全措施。
二、工作原理反应釜自动化控制系统采用先进的传感器和控制器，通过实时监测反应釜内的温度、压力、搅拌速度等参数，并根据预设的设定值进行自动调节，以实现对反应过程的精确控制。
三、功能特点1. 温度控制：系统能够根据设定值自动调节加热或冷却装置，使反应釜内的温度保持在设定的范围内。
2. 压力控制：系统能够根据设定值自动调节进气量或排气量，以保持反应釜内的压力稳定。
3. 搅拌速度控制：系统能够根据设定值自动调节搅拌器的转速，以保证反应物质的充分混合。
4. 数据记录与报警：系统能够实时记录反应釜内的温度、压力、搅拌速度等数据，并在异常情况下发出警报，以保证操作人员能够及时采取措施。
5. 远程监控：系统支持远程监控功能，操作人员可以通过网络或手机App对反应釜进行实时监控和控制。
四、操作流程1. 打开系统电源，并确保各传感器和执行器正常工作。
2. 设置反应釜的温度、压力和搅拌速度等参数的设定值。
3. 启动自动控制模式，系统将根据设定值自动调节相关的控制装置。
4. 实时监测反应釜内的温度、压力、搅拌速度等参数，并记录数据。
5. 在需要调整参数时，可以通过系统界面进行手动调节。
6. 在异常情况下，系统会发出警报并记录异常数据，操作人员应及时采取措施。
7. 反应结束后，关闭系统电源，并对设备进行清洁和维护。
五、安全措施1. 操作人员应熟悉反应釜自动化控制系统的使用方法和操作流程，并遵守相关的操作规程。
2. 在操作过程中，应严格按照设定值进行操作，避免超出设定范围造成安全事故。
3. 定期对系统进行维护和检修，确保各传感器和控制器的正常工作。
4. 在异常情况下，应及时采取措施，如停止反应、排除故障等。
5. 操作人员应定期接受相关培训，提高操作技能和安全意识。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、背景介绍反应釜是一种常用的化学实验设备，用于进行各种化学反应。
为了提高反应釜的操作效率和安全性，自动化控制系统被广泛应用于反应釜中。
本文将详细介绍反应釜自动化控制系统的工作原理、功能和操作流程。
二、工作原理反应釜自动化控制系统基于先进的传感器技术和计算机控制算法，通过实时监测和分析反应釜内的温度、压力、液位等参数，实现对反应过程的自动控制。
系统根据预设的控制策略，调节加热、冷却、搅拌等设备的工作状态，以达到预期的反应效果。
三、功能介绍1. 温度控制：系统可以实时监测反应釜内的温度，并根据设定的目标温度自动调节加热或冷却设备的工作状态，使反应釜内的温度保持在设定范围内。
2. 压力控制：系统可以监测反应釜内的压力，并根据设定的目标压力自动调节加压或减压设备的工作状态，保持反应釜内的压力稳定。
3. 液位控制：系统可以实时监测反应釜内的液位，并根据设定的液位范围自动控制进料和排放设备的工作状态，保持反应釜内的液位在合适的范围内。
4. 搅拌控制：系统可以调节反应釜内的搅拌速度和方向，以实现反应物质的充分混合和传质效果。
5. 安全保护：系统具备多种安全保护功能，如过温、过压、过液位等报警机制，以及紧急停机按钮等应急措施，保障操作人员和设备的安全。
四、操作流程1. 启动系统：按下系统启动按钮，系统开始自检并进入工作状态。
2. 设置参数：通过系统界面输入所需的温度、压力和液位等参数，并进行确认。
3. 自动控制：系统根据设定的参数和控制策略，自动调节加热、冷却、搅拌等设备的工作状态，以实现反应釜内的自动控制。
4. 监测反应过程：系统实时监测反应釜内的温度、压力、液位等参数，并将数据显示在系统界面上，供操作人员参考。
5. 安全保护：系统会在出现异常情况（如温度过高、压力过大等）时发出报警，并采取相应的应急措施，保障操作人员和设备的安全。
6. 停止系统：按下系统停止按钮，系统停止工作，并进行必要的清理和维护工作。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、概述反应釜是一种常用的化学实验设备，用于进行各种化学反应。
为了提高实验效率和安全性，自动化控制系统被广泛应用于反应釜的操作中。
本文将详细介绍反应釜自动化控制系统的工作原理、功能和操作步骤。
二、工作原理反应釜自动化控制系统由传感器、执行器、控制器和人机界面组成。
传感器用于实时监测反应釜内的温度、压力、液位等参数，将监测到的数据传输给控制器。
控制器根据预设的控制策略，通过执行器控制反应釜内的加热、冷却、搅拌等操作，以达到预期的反应条件。
三、功能1. 温度控制：控制系统可以根据设定的温度范围，自动调节加热或冷却装置的工作状态，保持反应釜内的温度在设定值附近波动。
2. 压力控制：通过控制反应釜内的排气阀门和加压阀门，控制系统可以实现对反应釜内的压力进行精确控制，以确保反应过程的安全性和稳定性。
3. 液位控制：通过液位传感器监测反应釜内的液位变化，控制系统可以自动调节加液和排液装置的工作状态，以保持液位在设定范围内。
4. 搅拌控制：控制系统可以根据反应釜内的液体粘度和反应物的混合要求，调节搅拌器的转速和方向，实现均匀搅拌和混合。
5. 数据记录与报警：控制系统可以实时记录反应釜内的各项参数，并在异常情况下发出报警信号，以便操作人员及时采取措施。
四、操作步骤1. 启动系统：按下启动按钮，控制系统开始运行。
2. 设定参数：通过人机界面输入所需的温度、压力、液位等参数，并选择控制模式（手动模式或自动模式）。
3. 自动控制：如果选择自动模式，控制系统将根据设定的参数和控制策略，自动调节反应釜内的加热、冷却、搅拌等操作，以达到预期的反应条件。
4. 手动控制：如果选择手动模式，操作人员可以通过人机界面手动控制加热、冷却、搅拌等操作，根据实际需要进行调节。
5. 监测与记录：控制系统实时监测反应釜内的温度、压力、液位等参数，并将数据记录下来，以备后续分析和报告。
6. 停止系统：实验结束后，按下停止按钮，控制系统停止运行。
PID控制例1：反应釜温度自动控制回路
x1
x2
+ - Gc1 +
Gc2 -
y2
y1
Go2
Go1
TN
21
串级调节系统例：
夹套式反应釜温度控制
TN
22
比值调节系统
保证两种（或两种以上）物料流量保持 一定比例的调节系统。 FC：比值调节器， 比值＝K
QB=KQA
开环比值系统
TN
23
比值调节系统
单闭环比值调节系统
调节参数整定时需注意差压检测中的非 线性问题。
TN
24
均匀调节系统
用以解决和协调前后两被调参数的相互 影响。 例：多塔分离过程中的物料供求关系。
塔I的液位系统 和塔II的流量系 统有较大相互 影响。
TN
25
均匀调节系统
均匀调节系统调节器的整定： •主调节器比例系数Kc越大流量越平稳，液位越不 平稳。 •可根据表7-1所示经验整定。
TN
26
前馈调节系统
TN
6
系统调节方案的选择
间接指标控制：一般在塔内选择一块对温度 反应最灵敏的塔板作为系统主回路的被调参 数。
例如提馏段的一块塔板 （称为灵敏板），即采 用灵敏板温度T灵作为 间接控制指标。
TN
7
系统调节方案的选择
间接指标控制（二元）精馏控制例 主回路＋若干辅助回路
TN
8
第6章 单回路调节系统
思考题：
用来克服一个主要扰动的影响。 简单调节系统的特点：只有偏差产生后 才有控制作用。 例：热交换器温度ห้องสมุดไป่ตู้单系统
Q1t e Q2 t e=0
TN
27
前馈调节系统
热交换器温度前馈调节方案
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、概述反应釜自动化控制是指利用先进的控制系统和设备，对反应釜的温度、压力、搅拌速度等参数进行实时监测和控制，以实现反应过程的自动化管理。
本文将详细介绍反应釜自动化控制的原理、功能和操作流程。
二、原理反应釜自动化控制的原理基于先进的控制算法和传感器技术。
通过安装在反应釜上的温度传感器、压力传感器和搅拌机电，实时采集反应过程中的温度、压力和搅拌速度等参数。
这些参数将被传输到控制系统中进行处理和分析，根据预设的控制策略，控制系统将自动调节加热、冷却、搅拌等设备的工作状态，以实现对反应过程的精确控制。
三、功能1. 温度控制：反应釜自动化控制系统能够根据设定的温度范围，在反应过程中自动调节加热和冷却设备的工作状态，以保持反应温度在设定值附近稳定运行。
2. 压力控制：通过压力传感器实时监测反应釜内的压力变化，控制系统能够自动调节排气阀和进气阀的开启程度，以保持反应釜内的压力在安全范围内。
3. 搅拌控制：搅拌机电的转速对反应过程的效果有重要影响。
反应釜自动化控制系统可以根据设定的搅拌速度，自动调节搅拌机电的转速，以实现反应物质的均匀混合。
4. 数据记录和报警：控制系统能够实时记录反应过程中的温度、压力、搅拌速度等参数，并生成相应的数据报表。
同时，当温度、压力等参数超出设定范围时，控制系统会发出警报，提醒操作人员及时采取措施。
四、操作流程1. 启动控制系统：按下启动按钮，控制系统开始运行。
2. 设置参数：根据反应釜的需求，设置温度、压力、搅拌速度等参数。
3. 检查传感器：确保温度传感器、压力传感器和搅拌机电正常工作。
4. 开始反应：将反应物质加入反应釜中，并按下开始按钮，控制系统开始监测和控制反应过程。
5. 监测和调节：控制系统实时监测反应过程中的温度、压力和搅拌速度等参数，并根据设定的控制策略，自动调节加热、冷却、搅拌等设备的工作状态。
6. 数据记录和报警：控制系统实时记录反应过程中的参数，并生成相应的数据报表。
PID控制例1：反应釜温度自动控制回路资料
•两步法：先副后主 •一步法：定副调主
x1
x2
+ - Gc1 +
Gc2 -
y2
y1
Go2
Go1
TN
21
串级调节系统例：
夹套式反应釜温度控制
TN
22
比值调节系统
保证两种（或两种以上）物料流量保持 一定比例的调节系统。 FC：比值调节器， 比值＝K
QB=KQA
开环比值系统
TN
23
比值调节系统
单闭环比值调节系统
而引入的一个中间参数）
Gc1(s)：主调节器 Gc2(s)：副调节器
TN
16
串级调节系统特点
•副回路中的干扰，主要在副回路中克服。 •减少了副对象的T，提高了副环的调节 品质。 •提高了系统的频率响应，加快了抗干扰 过程的速度。 •提供了灵活的控制方式
TN
17
串级调节系统应用
TN
18
串级调节系统应用
自动化仪表及过程控制(9)
Automation Instrumentations and Process Control
PID控制例1：反应釜温度自动控制回路
TN
2
PID控制例2：供水水压自动控制回路
TN
3
系统调节方案的选择
间接指标控制：对于不便直接 调节的工艺直接指标，可以选 择一个与直接指标相关的量进 行调节，间接完成控制任务。 例：精馏塔生产过程，
调节系统过渡过程的稳态误差超过工艺规定，则下 列哪项调整方法可以改善上述不足？
（A）增加比例度； （B）减少积分时间 ； （C）增加积分时间； （D）减少微分时间。
TN
9
第6章 单回路调节系统
化工过程中的前馈pid控制案例
化工过程中的前馈pid控制案例化工过程中的前馈PID控制案例1. 压力调节器控制案例：在化工过程中，有时需要控制系统的压力。
例如，在石油炼化过程中，需要控制蒸馏塔的压力。
这时可以使用前馈PID控制来实现。
通过测量输入变量（如加热蒸汽流量）和输出变量（如塔顶压力），根据已有的压力-流量模型建立控制系统。
通过前馈控制，可以根据输入变量的变化预测输出变量的变化，从而实现对压力的精确控制。
2. 温度控制案例：在化工过程中，温度是一个重要的控制参数。
例如，在反应釜中需要控制反应温度以保证反应效果。
可以使用前馈PID控制来实现温度的精确控制。
通过测量输入变量（如加热功率）和输出变量（如温度），建立温度-功率模型。
通过前馈控制，可以根据输入变量的变化预测输出变量的变化，从而实现对温度的精确控制。
3. 流量控制案例：在化工过程中，流量是一个常见的控制参数。
例如，在化学反应中，需要控制原料的流量以控制反应速率。
可以使用前馈PID控制来实现流量的精确控制。
通过测量输入变量（如阀门开度）和输出变量（如流量），建立流量-阀门开度模型。
通过前馈控制，可以根据输入变量的变化预测输出变量的变化，从而实现对流量的精确控制。
4. pH值控制案例：在化工过程中，pH值是一个重要的控制参数。
例如，在制药过程中，需要控制反应体系的pH值以保证反应的进行。
可以使用前馈PID控制来实现pH值的精确控制。
通过测量输入变量（如酸碱溶液的加入量）和输出变量（如pH值），建立pH 值-溶液加入量模型。
通过前馈控制，可以根据输入变量的变化预测输出变量的变化，从而实现对pH值的精确控制。
5. 浓度控制案例：在化工过程中，浓度是一个常见的控制参数。
例如，在溶液的制备过程中，需要控制溶质的浓度。
可以使用前馈PID控制来实现浓度的精确控制。
通过测量输入变量（如溶液加入量）和输出变量（如溶液浓度），建立浓度-溶液加入量模型。
通过前馈控制，可以根据输入变量的变化预测输出变量的变化，从而实现对浓度的精确控制。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、概述反应釜自动化控制系统是为了提高反应釜生产过程的效率和安全性而设计的。
本文将详细介绍反应釜自动化控制系统的功能、结构、工作原理以及操作方法。
二、功能1. 温度控制：系统能够精确控制反应釜内的温度，根据设定值自动调节加热或冷却装置的输出，保持反应釜内温度稳定。
2. 压力控制：系统能够监测反应釜内的压力，并根据设定值自动调节排气或加压装置的输出，确保反应釜内的压力在安全范围内。
3. 搅拌控制：系统能够控制反应釜内的搅拌器转速，根据设定值自动调节搅拌器的转速，保证反应物料充分混合。
4. 流量控制：系统能够监测反应釜内的流量，并根据设定值自动调节进料或排料装置的输出，确保反应釜内的流量稳定。
5. 安全保护：系统具备多种安全保护功能，如过温、过压、过流等保护，确保反应釜在异常情况下及时停止运行，避免事故发生。
三、结构反应釜自动化控制系统由硬件和软件两部分组成。
1. 硬件：包括传感器、执行器、控制器等设备。
传感器用于监测反应釜内的温度、压力、流量等参数；执行器用于控制加热、冷却、搅拌、进料、排料等装置的输出；控制器用于接收传感器信号，根据设定值控制执行器的输出。
2. 软件：包括控制算法和人机界面。
控制算法根据传感器信号和设定值进行计算，生成控制信号；人机界面提供操作界面，用户可以通过界面设置设定值、监测参数、查看报警信息等。
四、工作原理1. 温度控制：系统通过传感器监测反应釜内的温度，并将实际温度与设定值进行比较。
根据比较结果，控制器调节加热或冷却装置的输出，使温度保持在设定值附近。
2. 压力控制：系统通过传感器监测反应釜内的压力，并将实际压力与设定值进行比较。
根据比较结果，控制器调节排气或加压装置的输出，使压力保持在设定值范围内。
3. 搅拌控制：系统通过传感器监测反应釜内的搅拌器转速，并将实际转速与设定值进行比较。
根据比较结果，控制器调节搅拌器的转速，使转速保持在设定值附近。
4. 流量控制：系统通过传感器监测反应釜内的流量，并将实际流量与设定值进行比较。
反应釜温控系统的积分分离PID算法及仿真
计算机控制技术课程设计业：自动化班级：动201302姓名：邓笛学号：指导教师：姜香菊兰州交通大学自动化与电气工程学院2016 年 07 月 15 日化工车间反应釜的温度控制系统设计1课程设计目的反应釜内的温度控制是化工生产过程的中心环节，目的是保证反应过程的产物达到一定质量和控制要求。
由于温度能较好地测量与分析，并且能够一定程度上反映出釜内反应过程，所以选用温度为间接参数是最有效的方法。
针对本次设计要求，是以实现小型实用反应釜的控制系统为目标，主要目的就是要实现温度的智能控制。
2设计方案及原理2.1反应釜温度控制原理反应釜主要是在罐内装入物料，使物料在其内部进行化学反应。
为了测量釜内的温度，在罐内装有钢制的温度计套管，可将温度计或温度传感器放入其中。
在进行化学之前，先将反应物按照一定的比例进行混合，然后与催化剂一同投入反应釜内，在反应釜底部通过电阻丝加热，进而提高反应釜内的温度（升温阶段），通过搅拌使物料温度均匀，当釜内温度达到预定的温度时，保持一定时间的恒温以使化学反应正常进行（恒温阶段）。
2.2 总体方案设计本次设计的要求是系统的测温范围为0~100℃，升温结束阶段向恒温阶段切换时的超调量不超过5℃。
恒温阶段的控制精度要求绝对误差不超过±2℃。
通过研究反应釜的结构和工作原理，选用温度作为控制参量，在工业生产过程中，为了保证生产正常进行，工艺要求釜底温度维持在给定值上下，或在某一小范围内变化，所以直接选取釜底温度为被控参数。
单回路控制系统原理框图如图1所示：量,较大的时间延迟，采用常规的PID算法控制往往不能得到理想的控制效果，通常系统伴有较大的超调以及较长的调整时间，所以本次设计采用积分分离式PID控制算法对系统进行控制，它除了具有常规PID 控制的优点外, 还能克服对象的容量滞后, 减小动态偏差, 提高系统的稳定性, 并显着降低被调量的超调量和调整时间, 使调节过程性能得以改善。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、引言反应釜是一种常见的化学实验设备，用于进行化学反应或者合成实验。
为了提高实验效率和安全性，对反应釜的自动化控制进行详细说明，以确保实验过程的准确性和稳定性。
二、控制系统概述1. 控制系统组成反应釜自动化控制系统由以下组成部份构成：- 传感器：用于实时监测反应釜内的温度、压力、液位等参数。
- 控制器：根据传感器反馈的数据，对反应釜的加热、搅拌、压力等进行控制。
- 执行机构：根据控制器的指令，控制加热器、搅拌器、压力阀等设备的运行。
- 人机界面：提供操作界面，用于设定和监控反应釜的运行参数。
2. 控制策略反应釜自动化控制系统采用PID控制策略，即比例-积分-微分控制。
PID控制器根据反应釜内的实时参数与设定值之间的差异，计算出控制器的输出信号，进而调整执行机构的运行状态，以实现参数的稳定控制。
三、控制参数设定1. 温度控制反应釜的温度控制是自动化控制系统的核心。
设定合适的温度范围和温度变化速率，以满足实验需求，并确保温度的稳定性。
具体的温度设定值和控制参数可根据实验要求进行调整。
2. 压力控制反应釜的压力控制是保证实验安全的重要环节。
根据实验要求，设置合适的压力上下限，并确保压力的稳定控制。
控制系统应能自动调整压力阀的开度，以维持设定的压力范围内。
3. 液位控制反应釜的液位控制是保证实验过程的稳定性的关键。
通过液位传感器实时监测液位，并根据设定的液位范围调整加液和排液的速率，以保持液位的稳定。
四、控制系统操作1. 系统启动- 打开控制系统电源，确保各设备正常运行。
- 进入人机界面，输入实验参数，包括温度设定值、压力设定值、液位设定值等。
- 点击启动按钮，控制系统开始工作。
2. 实验过程监控- 通过人机界面，实时监测反应釜内的温度、压力、液位等参数。
- 如有需要，可随时调整设定值，以满足实验要求。
3. 实验结束- 实验完成后，点击住手按钮，控制系统住手工作。
- 关闭控制系统电源，进行后续清洁和维护工作。
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TN
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工业锅炉燃烧控制
自动调节系统应用例 例2：串级交叉限幅控 制方案 具有逻辑提降功能 减负荷时： 先减燃料再减风量； 增负荷时： 先增风量再增燃料
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工业锅炉燃烧控制
自动调节系统应用例 例3：炉膛负压控制 前馈加
自动调节系统应用例 例3：蒸气压力和燃料 压力选择控制
由于串级调节系统的目的一般都是为了 保证主参数的控制品质，而对辅助的副 参数的控制精度要求并不高。 所以 •主调节器宜用P和PI调节规律。 •副调节器一般用P调节规律
x1
+ Gc1 -
x2
+ Gc2 Go2
y2
Go1
y1
TN
20
串级调节系统的整定
工程中常用的整定方法： •两步法：先副后主 •一步法：定副调主
TN
10
第6章 单回路调节系统
小结：
•熟练掌握单回路调节系统的基本概念； •熟悉单回路调节系统的设计和整定的基 本步骤和常用方法； •了解对象动态特性对调节质量的影响； •了解调节规律对系统动特性的影响。
TN 11
第7章 复杂调节系统
生产过程的大型化和复杂化，操作 条件要求更加严格，各变量之间的关系 更加复杂，对生产、质量、安全、环保 的更高要求。出现了许多简单调节系统 不能胜任控制任务。 复杂调节系统是以简单系统为基础 的结构或算法上更为先进的控制方法。
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24
均匀调节系统
用以解决和协调前后两被调参数的相互 影响。 例：多塔分离过程中的物料供求关系。 塔I的液位系统 和塔II的流量系 统有较大相互 影响。
TN 25
均匀调节系统
均匀调节系统调节器的整定： •主调节器比例系数Kc越大流量越平稳，液位越不 平稳。 •可根据表7-1所示经验整定。
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26
TN
工业锅炉汽包水位控制
自动调节系统应用例
例1：单冲量控制系统
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工业锅炉汽包水位控制
自动调节系统应用例
例1：双冲量控制系统
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工业锅炉汽包水位控制
自动调节系统应用例：
例1：三冲量控制系统
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工业锅炉过热蒸气温度串级控制
自动调节系统应用例：
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工业锅炉燃烧控制
自动调节系统应用例 例1：基本控制方案 串级加比值控制
自动化仪表及过程控制(9)
Automation Instrumentations and Process Control
PID控制例1：反应釜温度自动控制回路
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2
PID控制例2：供水水压自动控制回路
TN
3
系统调节方案的选择
间接指标控制：对于不便直接 调节的工艺直接指标，可以选 择一个与直接指标相关的量进 行调节，间接完成控制任务。 例：精馏塔生产过程， 质量指标：塔顶馏出物组份， 即以塔顶产品纯度为控制指标
TN
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先进控制技术
Advance Process Control:APC •解耦控制
•最优控制
•模糊控制
•非线性控制
•人工神经网络控制 •预测控制等
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小结 1.掌握串级调节原理、特点及 其应用。 2.了解比值、均匀、前馈等常 见复杂调节方法的基本原理。
TN
45
（A）增加比例度； （B）减少积分时间 ； （C）增加积分时间； （D）减少微分时间。
TN
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第6章 单回路调节系统
思考题：
调节系统过渡过程的稳态误差超过工艺规定，则下 列哪项调整方法可以改善上述不足？
（A）增加比例度； （B）减少积分时间 ； （C）增加积分时间； （D）减少微分时间。 答：B（参阅课本）
TN 30
前馈调节系统
热交换器温度前馈反馈复合调节方案
FC Q2 Q1
+
TC
TN
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自治调节系统
又称解偶系统， 用于消除相互关 联的几个调节量 之间的相互影响。
TN
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自治调节系统
由： Y1(s)=G11(s)X1(s) Y2(s)=G22(s)X2(s)+G12(s)X1(s) X2(s)=- GC2(s) Y2(s) –GC2(s)GB12(s)X1(s)
TN
4
系统调节方案的选择
直接指标控制：选择产品轻组份（苯）浓 度作为被调参数。
缺点：
•在线分析仪表：反应 慢，可靠性差。 •成分作为被调参数： 对象特性惯性大。
TN 5
系统调节方案的选择
间接指标控制：塔内温度、压力均与产品苯含 量有单值关系。但工艺上一般要求塔压最好固 定不变。
TN
6
系统调节方案的选择
•管式加热炉温度系统： •串级调节方案－－ Ⅰ＋Ⅱ •主参数： θ1出口温度 •副参数：θ2炉膛温度 •调节量：Q1 •以θ1调节为主回路 •θ2调节为副回路
TN 15
串级调节系统结构
内外环结构的双闭环系统 主环输出：主参数（系统最终控制参数） 副环输出：副参数（为了提高主参数调节性能
而引入的一个中间参数）
G22 ( s)GC 2 ( s ) G12 ( s ) Y2 ( s) [ GB12 ( s)] X 1 ( s ) 1 G22 ( s)Gc 2 ( s) G22 ( s)GC 2 ( s)
TN
33
自治调节系统
G22 ( s)GC 2 ( s ) G12 ( s ) Y2 ( s) [ GB12 ( s)] X 1 ( s ) 1 G22 ( s)Gc 2 ( s) G22 ( s)GC 2 ( s)
前馈调节系统
用来克服一个主要扰动的影响。 简单调节系统的特点：只有偏差产生后 才有控制作用。 例：热交换器温度简单系统 Q1t e Q2 t e=0
TN
27
前馈调节系统
热交换器温度前馈调节方案 Q1Q2
FC Q2 Q1
TN
28
前馈调节系统
前馈调节方案结构框图
有： Y1(s)=GL(s)F(s)
x1
+ Gc1 -
x2
+ Gc2 Go2
y2
Go1
y1
TN
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串级调节系统例：
夹套式反应釜温度控制
TN
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比值调节系统
保证两种（或两种以上）物料流量保持 一定比例的调节系统。 FC：比值调节器， 比值＝K
QB=KQA
开环比值系统
TN 23
比值调节系统
单闭环比值调节系统
调节参数整定时需注意差压检测中的非 线性问题。
Gc1(s)：主调节器 Gc2(s)：副调节器
TN
16
串级调节系统特点
•副回路中的干扰，主要在副回路中克服。 •减少了副对象的T，提高了副环的调节 品质。 •提高了系统的频率响应，加快了抗干扰 过程的速度。 •提供了灵活的控制方式
TN
17
串级调节系统应用
TN
18
串级调节系统应用
TN
19
串级调节系统的选型
TN
Y2(s)=GB(s)GV(s)G0(s)F(s) Y(s)=Y2(s)-Y1(s)
29
前馈调节系统
有： Y1(s)=GL(s)F(s) Y2(s)=GB(s)GV(s)G0(s)F(s) Y(s)=Y2(s)-Y1(s) 希望f对y的影响为0， 即用y1补偿y2：
[G L ( s ) G B ( s )GV ( s )G0 ( s )]F ( s ) 0 GL (s) G L ( s) GB (s) GV ( s )G0 ( s ) G0 ( s )
TN 12
管式加热炉温度系统
•简单调节方案Ⅰ:直接指标控制 •被调参数：θ1出口温度 •调节量：Q1燃油流量 •缺点：被控对象滞后大
TN
13
管式加热炉温度系统
•简单调节方案Ⅱ:间接指标控制 •被调参数：θ2炉膛温度 •调节量：Q1
•缺点：闭环不包括被 加热流体方面的干扰
TN
14
管式加热炉温度系统
G12 ( s ) 得：G B12 ( s ) G22 ( s )GC 2 ( s )
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自治调节系统
有：Y(s)=G(s)D(s)X(s) 为消除关联作用， 则需： D(s)=G-1(s)
Y1 ( s) X 1 ( s) Y ( s) G11 ( s) G1n ( s) X ( s) 2 2 G 21( s ) Gnn ( s) 35 Yn ( s) X n ( s)
间接指标控制：一般在塔内选择一块对温度 反应最灵敏的塔板作为系统主回路的被调参 数。
例如提馏段的一块塔板 （称为灵敏板），即采 用灵敏板温度T灵作为 间接控制指标。
TN 7
系统调节方案的选择
间接指标控制（二元）精馏控制例 主回路＋若干辅助回路
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第6章 单回路调节系统
思考题：
调节系统过渡过程的稳态误差超过工艺规定，则下 列哪项调整方法可以改善上述不足？