连续搅拌釜式反应器课程设计

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。

连续搅拌釜式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。利用Matlab 7.0对系统进行了仿真。

关键词：温度反应器串级PID 西门子S7-200PLC

Abstract

In 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, in this paper I design the cascade PID control scheme after a careful analysis of the production process.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.Matlab7.0 work for the simulation.

Keywords：temperature cascade PID Siemens S7-200 PLC

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目录

第1章概述............................................................................................................ - 1 -1.1 课题研究背景及意义....................................................................................... - 1 -

1.1.1反应器概述................................................................................................... - 1 -

1.1.2 温度控制概述.............................................................................................. - 1 -1.2 本设计的主要工作........................................................................................... - 2 -第2章控制方案选择.................................................................................................. - 3 -

2.1 工艺流程概述................................................................................................... - 3 -2.2 工艺过程分析................................................................................................... - 4 -2.3 控制方案设计................................................................................................... - 4 -2.4 PID分程控制方案 ........................................................................................... - 5 -

2.4.1 PID控制原理 ............................................................................................... - 5 -

2.4.2 数字PID控制算法 ..................................................................................... - 7 -

2.4.3 数字PID控制器参数整定 ......................................................................... - 9 -

2.4.4 分程控制系统原理.................................................................................... - 11 -2.5 串级控制方案................................................................................................. - 12 -

2.5.1 串级控制系统原理.................................................................................... - 12 -