小型反应釜控制系统的仿真设计
反应釜装置仿真系统的组态
一、反应釜装置的仿真界面设计用Ri AM仍3．6制作一个工程画面来模拟反应釜装置，包括反应釜、位置传感器、电磁阀、缓冲罐、开始和停止按钮等，如图8—17所示。
二、创建数据库及定义变量变量是PCAuto 36HMI(人机界面)部分的重要成员。
PCAu[o 3．删I的运行系统vlew在运行时，工业现场的生产状况将实时地反映在变量的数值中，操作人员在计算机上发布的操作指令也是通过变量由界面传递给实时数据库，再由数据库传递到生产现场。
变量也是vlew 进行内部控制、运算的主要成员。
1．中间变量的定义HH(整型)：缓冲罐液位控制变量*Wat凹(整型)：反应釜液体控制变量…tum(整型)：搅拌器工作控制变量。
2．创建数据库在kaw导航器中双击“数据库组态”项，启动DbM皿ago，定义如表8—3所示的反应釜仿真系统数据库变量。
表8—3所定义的11个数据库变量分别对应表8—2中的11个点。
三、定义yo设备及数据连接1．定义yo设备在导航器中选择“yo设备驱动”项使其展开，在展开项目中选择……PLc”项并双击使其展开，选择项目“NAls(松下电工)”下的“FP系列”，双击项目……FP系列”，在出现的“设备配置”对话框中，填入设备名称、更新周期、设备地址、通信方式、端口设置等参数，如图8“18所示。
2．数据连接在h2w导航器4．I双击“数据库组态”项，启动DbM皿ager，将已经定义的11个点的Pv参数值与表8—2中的11个yo点建立数据连接，如表8—3所示。
四、反应釜装置仿真系统的动画连接1反应釜液位的动画连接反应釜液位的变化利变量Y0．Pv、Y1．Pv、Y2Pv、Y4．Pv及Wat既有关。
Y0．Pv、Y1．Pv和Y2．Pv有个为“1，，，wakr就增加，反应釜液位上升；当Y4．Pv为“1”时，Wat既就减少，反应釜液位下降。
反应釜液位的动画连接如图8—19所示。
2—缓冲罐液位的动画连接缓冲罐液体的变化和变量Y o．Pv、和Y2．Pv有一个为“1”，HH就减少缓冲罐液体上升。
反应釜温控系统的积分分离算法及仿真
计算机控制技术课程设计专业：自动化班级：动201302姓名：邓笛学号：2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）。
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：图1 单回路控制系统原理框图单闭环基本控制原理为: 传感器将实时测量的反应釜的温度值传送到控制器的中央控制单元, 采样值与温度设定值同时送入算法子程序进行运算得到输出控制量, 输出控制量通过固态继电器( 执行器) 作用到加热电阻丝上,通过控制一个时间段内加热电阻丝的通断时间来控制加热功率。
对于工业生产中的温度控制有较大的时间延迟，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。
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。
水热反应釜压力仿真
水热反应釜压力仿真1. 简介水热反应釜是一种常用于实验室和工业生产中的设备，用于进行高温高压下的化学反应。
在水热反应釜中，通过控制温度和压力，可以实现一些特殊的化学反应条件，从而加速反应速率、提高产率或改变产物的性质。
水热反应釜压力仿真是一种通过数值模拟的方法，对水热反应釜内部压力进行预测和分析的技术。
通过仿真分析，可以在实验前预测反应釜内部压力的变化规律，优化反应条件，提高实验效果。
本文将介绍水热反应釜压力仿真的原理、方法和应用，并提供一些常见的压力仿真软件和工具的介绍。
2. 压力仿真原理水热反应釜压力仿真是基于热力学原理和流体力学原理进行的。
在水热反应釜中，温度和压力是两个主要的参数，它们对反应过程和反应产物的性质有着重要影响。
压力仿真的基本原理是通过建立数学模型，描述水热反应釜内部的温度和压力分布，并通过求解模型中的方程，得到反应釜内部压力的变化规律。
通常，压力仿真模型可以分为两类：稳态模型和动态模型。
稳态模型适用于反应过程稳定的情况，可以通过求解稳态热传导方程和稳态质量守恒方程得到反应釜内部的温度和压力分布。
动态模型适用于反应过程存在变化的情况，需要考虑时间和空间上的变化，可以通过求解非稳态热传导方程和非稳态质量守恒方程得到反应釜内部的温度和压力变化过程。
3. 压力仿真方法水热反应釜压力仿真可以使用多种方法进行，常见的方法包括有限元法、有限差分法和计算流体力学法等。
3.1 有限元法有限元法是一种常用的数值分析方法，适用于复杂几何形状和边界条件的问题。
在有限元法中，将水热反应釜划分为有限个小单元，建立离散化的数学模型，并通过求解模型中的方程得到压力分布。
3.2 有限差分法有限差分法是一种基于差分逼近的数值计算方法，适用于规则网格和边界条件已知的问题。
在有限差分法中，将水热反应釜划分为有限个网格点，建立差分方程，并通过迭代求解得到压力分布。
3.3 计算流体力学法计算流体力学法是一种基于流体力学方程的数值计算方法，适用于复杂流动和传热问题。
反应釜温度智能控制系统设计 (3)
增益规划的模糊温度控制器的单向输入系统摘要：在许多化工和半导体的生产过程中，温度是获得所需产品质量的一个非常重要的控制参数。
一般来说，温度控制系统拥有非线性时变、慢响应、时延、单向输入控制的特点。
一般很难估计它的精确动态模型，因此也很难设计一个通用的温度控制器去获得好的控制效果。
本文提出了一种不需要特定模型的智能增益规划的模糊控制策略，设计了一个只有温度输入的封闭的铁室温度控制器。
增益规划的概念是指为了获得较好的控制性能而在控制的过程中调整隶属函数的变化范围。
实验结果显示，应用这个控制策略，阶跃响应的稳态误差总是低0.2%，而且没有超调。
它非常适合工业上的温度控制系统。
关键词：模糊控制，增益规划，单向输入的温度控制1简介在化工、材料、半导体等生产过程中，温度是一个非常重要的控制参数。
例如，材料的热处理、薄膜沉积、电视玻璃熔炉等都需要适当的温度控制系统。
一些温度控制系统需要加热和冷却阶段，其他的就只需要加热阶段。
他们的动态表现拥有明显的区别。
只有加热输入的温度控制系统相比于双输入的控制系统更难监控，更难获得较好的控制性能。
在控制领域，怎样去设计一个通用的温度控制器使之在工业应用中拥有较好的响应速度、较小的稳态误差、没有超调，这任然是一个挑战。
目前，开关控制和PID控制策略被应用在商业生产。
PID控制器诞生于1936年。
在工业生产的自动控制系统中被广泛的应用。
然而，怎样调整增益是执行PID控制器的关键因素。
如果系统的精确模型是可以获得的，那么可以应用Zigler-Nichols和IMC整定方法得到适当的控制增益。
然而，加热设备拥有时滞和非线性的的特点。
因此很难获得一个精确地动态模型，从而难以实现PID控制器设计。
一般，为了获得一个较好的控制响应，它需要反复的测试过程。
当系统遇到外加干扰或者是设定值时，系统的瞬态响应将会变坏。
这就需要在线的调整去重新适应这种变化或者换成人工控制。
这就不是一个方便的应用，并且在生品产品过程中产品的参数可能就不会保持好的水平。
化工反应釜温度控制系统的研究与设计
化工反应釜温度控制系统的研究与设计一、本文概述化工反应釜作为化工生产中的核心设备，其温度控制对于确保产品质量、提高生产效率以及保障生产安全具有至关重要的作用。
然而，由于化工反应过程中涉及的物质种类繁多，反应条件复杂多变，因此，如何实现精确、稳定且可靠的温度控制一直是化工领域的重要研究课题。
本文旨在深入探讨化工反应釜温度控制系统的研究与设计，以期为解决当前化工生产中存在的温度控制问题提供理论支持和实践指导。
本文将首先概述化工反应釜温度控制的重要性和挑战性，接着详细介绍现有的温度控制技术及其优缺点。
在此基础上，本文将提出一种新型的化工反应釜温度控制系统设计方案，包括硬件结构、软件编程以及控制策略等方面。
该方案将充分利用现代自动化控制技术，如传感器技术、数据处理技术和智能控制算法等，以提高温度控制的精度和稳定性。
本文还将对新型温度控制系统的性能进行仿真分析和实验研究，以验证其在实际应用中的可行性和有效性。
本文将对研究成果进行总结，并提出未来的研究方向和展望，以期为化工反应釜温度控制技术的发展贡献力量。
二、化工反应釜温度控制系统的基本原理化工反应釜是化工生产过程中的核心设备，其内部反应过程中的温度控制对于保证产品质量、提高生产效率以及保障生产安全具有至关重要的作用。
因此，研究和设计一套高效、稳定的化工反应釜温度控制系统是化工行业的重要任务。
化工反应釜温度控制系统的基本原理是通过对反应釜内部温度的实时监测和精确控制，实现对化学反应过程的有效管理。
这一系统通常由温度传感器、控制器和执行机构等核心组件构成。
温度传感器负责实时监测反应釜内部的温度，并将这一信息转化为电信号传递给控制器。
控制器接收到温度信号后，会根据预设的温度曲线或控制算法，计算出当前应施加的热量或冷量，以调节反应釜内的温度。
执行机构则根据控制器的指令，通过调节加热或冷却介质的流量，实现对反应釜温度的精确控制。
在温度控制系统的设计和实现过程中，需要考虑多种因素，如反应釜的材质、结构、反应特性等，以及环境温度、压力等外部条件的影响。
基于TRIZ理论的反应釜温度控制系统的设计毕业设计 精品
毕业设计报告（论文）题目：基于TRIZ理论的反应釜温度控制所属系：自动化技术系毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要在近几年，微机技术的已经得到了迅速的发展，已经达到了比较成熟的阶段。
现在基于单片机的温度控制系统越来越多，因为单片机具有体积小，编程简单，成本低等优点。
小型反应釜控制系统的仿真设计
摘要反应釜是一种常用的化学反应容器，其内部反应机理较为复杂。
研究通过控制其过程参数而控制化学反应过程，以提高产品的收率和质量的方法，对化工生产和生物制药等工业很有实用价值。
本文全面的分析了反应釜温度变化的特点以及控制难点，在对反应釜夹套加热系统的传热原理系统分析的基础上，根据热量平衡原理和反应釜的热量传递关系，采用机理建模和阶跃响应曲线方法建立了釜内温度的数学模型，并利用实验数据和理论分析验证了模型的有效性。
关键词：反应釜；串级控制；MATLAB仿真；温度控制I / 50AbstractThe reaction kettle is a kind of common chemical reaction containers, its internal reaction mechanism is more complicated. Research through the control of its process parameters and the control of chemical reaction process, to improve the yield and quality products with the method of chemical production and biological pharmaceutical industry, etc have practical value.This paper analyzed the characteristics of the reaction kettle temperature change and control the difficulty, in the reaction kettle clip set of heating system of the heat transfer theory system on the basis of analysis, according to the quantity of heat balance principle and the reaction kettle of heat transfer of the relationship, using mechanism modeling and step response curve method to establish the mathematical model of temperature in the kettle, and the utilization of the data and the theoretical analysis verify the effectiveness of the model.Keywords:the reaction kettle；cascade control；MATLAB；the temperature controlII / 50目录摘要 ..................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................. II第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题的目的与意义 (1)第2章控制方案的确定 (3)2.1反应釜的结构及工作原理 (3)2.2反应釜釜底温度特点分析 (4)2.3反应釜控制系统设计指标的确定 (5)2.4方案比较 (6)2.4.1 单回路控制系统设计 (6)2.4.2 串级控制系统设计 (7)2.5方案确定 (8)本章小结 (8)第3章系统硬件设计 (10)3.1主、副调节器的选择 (10)3.2主、副调节器的作用方式 (11)3.3温度变送器 (12)3.4调节阀的作用方式 (13)本章小结 (13)第4章MATLAB仿真设计及结果 (14)4.1模拟PID算法及规律 (14)4.2单回路控制系统仿真 (16)4.3串级控制仿真 (19)本章小结 (24)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录1 译文 (27)附录2 英文参考资料 (36)III / 50第1章绪论1.1 课题背景化工生产在我国的国民经济建设中占有很重要的地位。
反应釜自动控制系统
300L反应釜加热闭环控制系统设计----------温度控制接口设计学院：核技术与自动化工程学院专业：电气工程及其自动化指导老师：***小组成员：何迟、闵志鹏、李岩李荣、郑远锋、许新目录前言------------------------------------（3）一、元件参数---------------------------（3-5）1．LM2907主要特点2．电性能参数3．引脚排列及内部结构二、技术指标----------------------------（5-6）三、控制程序流程图----------------------（6）四、设计控制过程------------------------（7）五、设计结果及问题讨论------------------（8-9）前言据反应釜当前生产现场情况，反应釜的送料完全是人工控制，通过磁力泵从原料罐送到反应釜的，由于产品的不同，混合原料的粘度和比重均不相同，因此单位时间内磁力泵输送的原料重量是不同的变化的，反应釜的化学反应速度，在很大程度上取决于原料，以及氧化剂和还原剂的加入速度。
现在只能由人工依据反应釜的温度和出口温度，初略判断反应釜内的化学反应情况，控制阀门开度，这样就很难真正控制好化学反应速度，使产品质量的稳定性和进一步提高反应釜的生产能力都受到了制约。
经过仔细的系统分析，参照近代控制论原理，借鉴最新型的控制技术，本方案拟在原料罐磁力泵的出口增加一套电动调节阀，并在氧化剂、还原剂的气动输送泵管路上，再分别各安装电动调节阀。
根据反应釜内的温度及出口温度，自动调节加料阀门的开度，同时自动调节反应釜夹套冷却水回流阀门的开度，组成一个智能化的多参数的自适应控制系统，以达到进一步综合控制好化学反应速度，最终优化整个反应过程的升温曲线的目的。
一、元件参数及LM2907芯片介绍LM2907为集成式频率／电压转换器，芯片中包含了比较器、充电泵、高增益运算放大器，能将频率信号转换为直流电压信号。
计控课程实践 反应釜温度控制系统
计控课程实践反应釜温度控制系统随着科技的发展和工业的进步，计算机控制技术在工业自动化中发挥着越来越重要的作用。
计控课程实践是培养学生实际动手能力和解决实际问题能力的重要一环。
反应釜温度控制系统是计控课程中一个典型的实践项目，通过对反应釜温度控制系统的设计和实现，学生可以加深对计算机控制技术的理解，提高计控系统的设计和调试能力。
在反应釜温度控制系统的实践中，主要包括以下几个方面:1. 系统构成与工作原理反应釜温度控制系统主要由传感器、执行机构和控制器三大部分组成。
传感器负责将温度信号转换为电信号，控制器根据传感器反馈的信号通过PID算法进行计算，再通过执行机构对反应釜采取相关控制措施，使其温度保持在设定的范围内。
2. 传感器的选择与安装在实际的实践中，学生需要根据反应釜的特点选择合适的温度传感器并进行安装。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和红外线传感器等，不同类型的传感器在性能和使用上各有优缺点，学生需要根据实际情况进行选择。
3. 控制器的选型与参数设置控制器是整个系统的核心部分，学生需要根据反应釜的特点选择合适的控制器，并进行参数设置。
在这个过程中，需要考虑反应釜的容积、加热方式、工作环境等因素，保证控制器的稳定性和灵活性。
4. 执行机构的控制与调试学生需要对执行机构进行控制和调试。
执行机构的选择与设计直接关系到反应釜温度控制的效果，学生需要在实践中掌握执行机构的原理和调试方法，确保反应釜温度能够稳定在设定范围内。
在实践过程中，学生需要不断地调试和改进系统，发现问题并解决问题，这样才能真正掌握计控技术，并在实际工作中做出贡献。
通过反应釜温度控制系统的实践，学生不仅能够掌握计控系统的设计与调试技术，还能够感受到工程实践中的乐趣和挑战，为以后的工作打下良好的基础。
在实践过程中，学生还需要考虑到一些特殊情况和挑战，例如温度传感器的精度、控制器的抗干扰能力、执行机构的响应速度等。
这些因素都会对系统的稳定性和性能产生影响，需要学生具备一定的工程实践经验和解决问题的能力。
反应釜的控制方案
反应釜的控制方案反应釜是一种用于进行化学反应的设备，广泛应用于化工行业中。
为了确保反应釜能够安全、稳定地运行并达到预期的反应效果，需要采用合适的控制方案。
本文将介绍一种常用的反应釜控制方案，包括温度控制、压力控制和搅拌控制。
温度控制是反应釜控制中最关键的一环。
在化学反应中，温度的控制对于反应速率、产物品质等方面都有重要影响。
一般来说，温度控制采用PID控制器的闭环控制方式。
PID控制器通过不断地测量反应釜中的温度，并与设定的目标温度进行比较，然后通过调节加热器的功率来实现温度的控制。
在实际应用中，由于反应釜的惯性比较大，反应过程中温度的变化较为迟缓，因此需要合理设置PID控制器的参数，使其能够快速、准确地响应温度变化。
压力控制是反应釜控制的另一个重要方面。
反应釜在进行化学反应时，会产生一定的气体压力。
过高的压力可能导致反应釜爆炸的危险，而过低的压力则可能影响反应的进行。
因此，需要采用合适的控制方案来控制反应釜的压力。
一种常用的压力控制方案是采用PID控制器进行闭环控制。
PID控制器通过不断地测量反应釜的压力，并与设定的目标压力进行比较，然后通过调节进气阀的开度来实现压力的控制。
类似于温度控制，压力控制也需要合理设置PID控制器的参数，使其能够快速、准确地响应压力的变化。
搅拌控制是反应釜控制的另一个重要方面。
在化学反应中，通过搅拌可以提高反应物的混合程度，加快反应速率，并保持反应物和产物的均匀性。
因此，搅拌控制对于反应釜的控制效果具有重要影响。
搅拌控制中常用的方法是采用变频调速器控制搅拌电机的转速。
通过调节搅拌电机的转速，可以实现搅拌效果的调节。
在设计搅拌控制方案时，需要根据具体的反应釜和反应物的特性，合理选择搅拌电机的转速范围和变频调速器的参数。
除了温度、压力和搅拌控制之外，还需要考虑其他的控制因素。
例如，反应釜的加热方式、冷却方式、进料方式等对反应过程中的温度、压力和搅拌等参数也有影响。
因此，在设计反应釜的控制方案时，需要综合考虑这些因素，并进行合理的协调。
反应釜PLC智能控制系统设计毕业论文
反应釜PLC智能控制系统设计毕业论文目录第一章概述 (2)1.1PLC的结构与特点 (2)1.1.1 PLC的基本结构 (3)1.1.2 PLC的特点 (3)1.2PLC的发展趋势 (5)第二章硬件设计 (5)2.1总体方案设计 (5)2.2.1 总体方案介绍 (6)2.2液体混合器总体结构 (7)2.3液位传感器的选择 (8)2.4搅拌机的选择 (8)2.5电磁阀的选择 (10)2.6接触器的选择 (10)2.7热继电器的选择 (12)2.8PLC的选择 (12)第三章程序设计 (15)3.1功能图 (15)3.2梯形图 (16)3.3PLC输人、输出地址分配 (17)3.4液体混合器输入输出接线图 (18)3.5手动控制 (18)第四章基于MCGS的监控系统设计 (19)4.1什么是MCGS组态软件 (19)4.2MCGS组态软件系统构成 (19)4.2.1 MCGS组态软件的整体结构 (19)4.2.2 MCGS组态软件五大组成部分 (20)4.3MCGS组态软件的特点及选型 (21)4.3.1 MCGS的主要特点 (21)4.3.2 MCGS的选型 (21)4.4基于MCGS的反应釜监控系统设计 (23)4.4.1组建系统工程 (23)4.4.2画面中构件的属性设置 (24)第五章 MCGS与PLC通信及工程模拟 (27)5.1制作动画显示画面 (27)5.2脚本程序编写 (28)5.3建立设备构件 (29)5.4程序下载整体运行与综合测试 (30)总结 (32)参考文献 (33)致谢 (34)第一章概述1.1 PLC的结构与特点随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，计算机控制已经广泛应用在所有的工业领域。
现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。
为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性。
可编程控制器（Programmable Logic Controller）正是顺应了这一要求出现的，它是以微处理器为基础的通用工业控制装置。
连续反应釜温度控制系统的设计与仿真
１
模块 名称
电源（ＳＯ ） Ｐ４Ｔ
订货 号
４７ －Ａ ０ ０ ｌ砷０ Ａ ０
以这里采用“ 反馈 ＋前馈” 的控制 方式 ， 它将温度变 化 的速度加到 ＰＤ的输 出上 ， Ｉ 如果 在实验 中较准确
Ｃ Ｕ Ｃ Ｕ １－ ） Ｐ （ Ｐ ４７ Ｈ ４
４７ Ｉ ４ Ａ Ｏ １－ Ⅱｏ Ｂ ４
热水 阀开关 Ｓ ６
动化系统使用 ￥ － ０的组件 ，７４０控制 器采用模 ７４ ０ ￥－ ０
收稿 日期 ：００ —８ 修改稿） ２ １ ￣８１ （
・
２ Ｏ・
化 工
自 动 化 及 仪 表
第３ ７卷
根据所确定的输入输 出点数 以及控制功 能的实 现要求 ， 结合所设计 的 Ｐ Ｓ Ｃ ７网络结构 ，７４ ０硬件 ￥－ ０
Ａ ０
６
蛇管 冷却水 进量 控制 阀 ｗ ， 夹套 冷却水 进量控 制 阀 Ｖ ， ８ Ｄ物料 出料 量控制 阀 Ｖ ９
Ｄ Ｏ ２ 反应器 搅拌 电机开 关 Ｓ ， ８
了很大范 围 的硬件 、 软件 、 态、 置和 诊 断工具 。 组 配
其过程控制系统是一个全集成 的、 结构完整 、 功能完 善、 面向整个生产过程 的过程控 制系统。Ｐ Ｓ Ｃ ７的 自
过 程 控 制
化 动 及 表 ２０３ １ ： — 工自 化 仪 ，０ ，７ １ １ ２ １ （ ）９ ２
Ｃｏ ｔ ｌａ ｄ Ｉ ｓ ｕ ｎｓ ｉ ｈ ｍｉ ａ ｎ ｕ ｔ ｎｒ ｎ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｎ Ｃ ｅ ｃ ｌＩ ｄ ｓｒ ｏ ｒ ｙ
连 续 反 应 釜 温 度 控 制 系统 的设 计 与 仿 真
块化设 计 ， 无风扇 、 鲁棒性高 ， 可高度扩展 。根据 并 本次设计控制系统所给条件及工艺特性 、 控制要求 ，
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。
化学反应釜最优温度控制系统的设计与实现
化学反应釜最优温度控制系统的设计与实现
化学反应釜最优温度控制系统是一种基于自动控制技术的温度控制系统，可以用于化学反应过程中的温度控制，实现反应过程中温度的稳定控制、快速恢复和最优化运行。
其设计和实现需要以下步骤：
1. 确定温度控制策略：根据不同的化学反应过程和温度要求，确定最合适的温度控制策略，例如PID控制、模型预测控制等。
2. 选择温度控制器：选用能够实现所选温度控制策略的温度控制器，如PLC、微型控制器等，并根据其特性进行适当的配置。
3. 安装温度传感器：在化学反应釜中安装温度传感器，用于实时获取温度信号，并将其传送至温度控制器。
4. 设计控制算法：根据所选温度控制策略和配置好的温度控制器，设计出对应的控制算法，并结合温度传感器实时反馈的温度信号，控制反应釜内的温度。
5. 调试和优化：在实际应用过程中，根据反应过程和温度变化情况进行调试和优化，优化控制算法，最终实现化学反应釜最优温度控制。
化工反应釜温度控制系统的研究与设计
化工反应釜温度控制系统的研究与设计化工反应釜温度控制系统的研究与设计一、引言化工反应釜是化工生产中常用的重要设备，其温度控制对于反应过程的稳定性和产物质量有着重要影响。
传统的温度控制方法主要基于PID控制算法，随着现代自动化技术和计算机控制的发展，研究和设计更加先进、高效的温度控制系统，对于提高化工反应釜的生产效率和产品质量具有重要意义。
二、温度控制系统的研究2.1 控制原理温度控制系统的基本原理是通过对釜内温度进行监测，根据温度变化的反馈信号，经过控制算法进行计算，再通过控制装置对加热或冷却系统进行调节，以达到期望的温度目标。
常用的控制算法主要包括比例控制、积分控制和微分控制，即PID控制。
2.2 温度传感器温度传感器是温度控制系统的基础，常用的温度传感器有热电偶和热敏电阻。
热电偶原理是根据金属导体温度变化时其电动势变化的原理，热敏电阻则是根据电阻值随温度变化的特性。
在化工反应釜中，常用的温度传感器是热电偶，其具有响应快、测量范围广、稳定性高等特点。
2.3 控制装置控制装置主要包括温度控制器和执行器。
温度控制器是处理温度反馈信号并进行控制算法计算的设备，常见的温度控制器有数字式和模拟式两种。
执行器则是根据温度控制器的输出信号，控制加热或冷却系统的设备。
常见的执行器包括电磁阀、调节阀、电动执行机构等。
三、温度控制系统设计3.1 系统组成温度控制系统的主要组成包括温度传感器、温度控制器、执行器和加热或冷却系统。
温度传感器负责实时监测反应釜内温度，将监测到的温度信号传输给温度控制器。
温度控制器根据反馈信号和设定参数，进行控制算法计算，输出控制信号给执行器。
执行器根据控制信号，调节加热或冷却系统，实现对温度的控制。
3.2 控制算法根据反应釜温度的特点和工艺要求，可以选择合适的PID 控制算法进行温度控制。
PID控制算法具有响应速度快、稳定性好、易于实现等优点，适用于反应釜温度的控制。
在具体实现中，可以通过测试和调试，对PID控制算法的参数进行合理的设置，以达到较为理想的控制效果。
化工仿真—间歇反应釜课件
编写仿真程序：根据 建立的数学模型，编 写仿真程序，实现间 歇反应釜仿真的计算 和模拟。
确定仿真参数和边界条件
确定反应温度、压力、物料配比等参数 设定反应釜的进出口流量和温度 确定反应釜内壁的热传导系数和热容 设定反应釜内的搅拌转速和功率
编写仿真程序
确定仿真目标：确定间 歇反应釜仿真的具体目 标，如模拟反应过程、 优化反应条件等。
未来展望：随着科技的不断进步，间歇反应釜仿真技术有望在工业生产中发挥更加重要的作用， 需要进一步研究和探索。
对化工仿真技术的未来发展的展望和建议
化工仿真技术将不断升级和完善，提高模拟的真实性和准确性。 化工仿真技术将与人工智能、大数据等先进技术结合，实现智能化仿真。 化工仿真技术将拓展应用领域，不仅局限于化工行业，还将应用于其他工业领域。 化工仿真技术需要加强人才培养和技术交流，提高技术水平和应用能力。
间歇反应釜仿真 的实现过程
建立数学模型
确定仿真目标：确定 间歇反应釜仿真的具 体目标，如模拟反应 过程、优化反应条件 等。
建立反应动力学模型： 根据化学反应原理， 建立反应动力学模型， 描述反应速率和反应 进程。
确定模型参数：根据 实验数据或经验公式 ，确定模型参数，如 反应速率常数、活化 能等。
缺点：对于某些复杂的化学反应，模拟 精度可能会受到影响，需要不断调整和 优化模型。
改进方向：加强模型精度和稳定性，提 高模拟结果的可靠性和准确性。同时， 拓展应用领域，为更多类型的间歇反应 提供仿真支持。
化工仿真技术的 发展前景和挑战
化工仿真技术的发展前景
化工仿真技术将更加智能化，提高预测精度和可靠性
仿真结果分析和优化方案
仿真结果：间歇反应釜的物料转化率、反应时间、温度等关键参数的模拟结果 结果分析：对比实际生产数据，分析仿真结果的准确性和可靠性 优化方案：根据仿真结果，提出针对性的优化措施，提高间歇反应釜的生产效率和产品质量 实施方案：详细说明优化方案的实施步骤和注意事项
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哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要反应釜是一种常用的化学反应容器，其内部反应机理较为复杂。
研究通过控制其过程参数而控制化学反应过程，以提高产品的收率和质量的方法，对化工生产和生物制药等工业很有实用价值。
本文全面的分析了反应釜温度变化的特点以及控制难点，在对反应釜夹套加热系统的传热原理系统分析的基础上，根据热量平衡原理和反应釜的热量传递关系，采用机理建模和阶跃响应曲线方法建立了釜内温度的数学模型，并利用实验数据和理论分析验证了模型的有效性。
关键词：反应釜；串级控制；MATLAB仿真；温度控制-I-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractThe reaction kettle is a kind of common chemical reaction containers, its internal reaction mechanism is more complicated. Research through the control of its process parameters and the control of chemical reaction process, to improve the yield and quality products with the method of chemical production and biological pharmaceutical industry, etc have practical value.This paper analyzed the characteristics of the reaction kettle temperature change and control the difficulty, in the reaction kettle clip set of heating system of the heat transfer theory system on the basis of analysis, according to the quantity of heat balance principle and the reaction kettle of heat transfer of the relationship, using mechanism modeling and step response curve method to establish the mathematical model of temperature in the kettle, and the utilization of the data and the theoretical analysis verify the effectiveness of the model.Keywords:the reaction kettle；cascade control；MATLAB；the temperature control-II-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2课题的目的与意义 (1)第2章控制方案的确定 (3)2.1反应釜的结构及工作原理 (3)2.2反应釜釜底温度特点分析 (4)2.3反应釜控制系统设计指标的确定 (5)2.4方案比较 (6)2.4.1 单回路控制系统设计 (6)2.4.2 串级控制系统设计 (7)2.5方案确定 (8)本章小结 (8)第3章系统硬件设计 (10)3.1主、副调节器的选择 (10)3.2主、副调节器的作用方式 (11)3.3温度变送器 (12)3.4调节阀的作用方式 (12)本章小结 (13)第4章MATLAB仿真设计及结果 (14)4.1模拟PID算法及规律 (14)4.2单回路控制系统仿真 (16)4.3串级控制仿真 (19)本章小结 (23)结论 (24)致谢 (25)参考文献 (26)附录1 译文 (27)附录2 英文参考资料 (36)-III-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章绪论1.1 课题背景化工生产在我国的国民经济建设中占有很重要的地位。
其生产过程往往伴随有物化反应、生化反应、相变过程等，过程机理十分复杂。
化工过程的被控对象往往是高维、大时滞、严重不确定与非线性等，控制起来非常困难。
化工生产经常在高温、高压、易燃、易爆等环境下运行，生产的安全性至关重要。
研究化工生产过程自动检测和控制技术，是适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要，也是提高生产效率、改善劳动条件、保证安全生产的必然措施。
在我国由于大中城市科学技术和工业自动化的发展步伐较快，近年来一些生产规模不大，而具有一定危险性的化工生产项目转移到农村和小城市，并常有爆炸、起火等安全事故发生。
因此对于智能化检测和控制装置的呼声日益增高。
由于许多化学工业、生物制药工业具有规模小、产品更新快的特点，使得多数的、小规模的反应釜、培养皿生产方式将长期存在下去。
因此，针对这种化工生产特点所进行的智能检测和控制方面的研究及产品开发将长期进行下去，并不断深化。
在反应釜、培养皿等化工容器内完成的化学工业过程的特征参量一般为温度、压力、浓度等，这些参量是化工过程本身的属性的表现。
它们不仅是化工生产过程质量好坏的表征，而且在很多时候也是化工生产过程安全性（例如是否爆炸、起火等）的表征。
因此，通过测量并校正这些参数，以确保化工生产过程的质量和安全性是十分重要的。
1.2 课题的目的与意义反应釜是化工生产中的一种十分常见的反应容器。
在十几年前，反应釜的控制几乎完全是靠手工操作。
手工操作不仅操作工的劳动强度大，控制精度不高，且操作不当，极易引发安全事故。
近年来，随着电子技术和自动控制理论的发展，人们开始研究各种反应釜自动控制装置。
在我国，目前也出现了一些反应釜智能控制器的研发与应用。
早期的反应釜自动控制系统较为简单，大多是使用一些单元组合仪表组成位式控制装置，由于化学过程中存在较严重的非线性和时滞性，这种简单的控制方式难以达到预期的控制精度，且往往因出现超调而导致失误。
后来有人使用PLC-1-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）作为控制器，较大地提高了控制精度，但这种控制方式难以适用较复杂的过程控制，在通信和管理方面也存在很多缺点。
近年来，以微控制器或工业微机为核心的各种反应釜内化学过程控制系统开发研究控制系统成为反应釜过程控制的主流。
在控制理论的运用上，早期的反应釜控制系统多为两位式调节的单回路调节系统，对于重要的环节设计有串级调节系统。
-2-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第2章控制方案的确定2.1 反应釜的结构及工作原理反应釜有间歇式和连续式之分。
间歇反应釜通常用于液相反应，如多品种、小批量的制药、燃料等反应。
连续反应釜用于均相和非均相的液相反应，如聚合反应等，本文研究的对象为间歇式反应釜。
反应釜的基本结构如图2-1所示,由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。
搅拌容器包括筒体、换热元件及内构件。
搅拌器、搅拌轴及其密封装置、传动装置等统称为搅拌机。
釜体为一个钢制罐形容器，可以在罐内装入物料，使物料在其内部进行化学反应。
为了测量釜内的各项参数，在罐内装有钢制的套管，可将各种传感器放入其中。
图2-1反应釜结构示意图在进行化学反应之前，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，在反应釜的夹套内导入蒸汽加热使釜内物料的温度升高，通过搅拌器的搅拌使物料均匀并提高导热速度，使其温度均匀。
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，反应结束后进行冷却。
有时在恒温后还要进行二次升温和恒温。
恒温段是整个工艺的关键，如果温度偏高或偏低，会影响反应进行的深度和反应的转化率，从而影响了产品的质量。
化学反应过程中一般伴有强烈的放热效应，并且反应的放热速率与反应温度之间是一种正反馈自激的关系。
也就是说，若某种扰动使反应温度有所增加，反应的速率就会增加，放热速率也会增加，会使-3-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）反应温度进一步上升，甚至会引起“聚爆”现象，使釜内的产品变成废品，并且会影响安全生产。
按照工艺要求，这些反应一般要经过加热、恒温、冷却等过程，当原料配比、浓度确定以后，准确控制反应的温度是保证产品质量和产量的关键。
为了使釜温稳定，在夹套中通以一定的冷却介质，来移走反应放出的多余热量。
通过调节流入反应釜夹套中冷却介质的流量，来控制反应釜内物料的温度使之符合工艺要求。
本课题使用的是间歇式反应釜。
在实际使用中需要检测釜内的温度、压力和液位三种状态信号，系统的主要控制的参数是温度，反应温度设定在80℃。
液位的控制主要在加入原料、物料等阶段，在到达指定液位后，系统将自动关闭进料阀门。
2.2 反应釜釜底温度特点分析根据反应釜的工作特性分析结果可知，反应釜内的工作温度对化学反应有极大的影响。
在分析对象的特性时，为了便于分析作了许多的简化和假设，如：忽略了热交换中的能量损失、忽略了反应过程中许多复杂的化学现象和不确定因素、对方程进行了近似的处理等等。
事实上作为被控对象的反应釜工作温度与一般的工业对象对比，主要有以下几个方面的特点：1.大时滞性反应釜一般在反应之初加热使反应釜内达到所需的温度。
在反应过程中伴有很强的热效应，导致反应釜内温度急剧升高，此后在夹套中通以液态氮带走多余的热量，以使釜内温度降低。
但由于反应釜内与外界热交换主要依靠反应釜的间壁进行热传导，内壁对整个釜内加热也需要一定的时间，所以导致系统表现出很大的时滞效应。
2.时变性反应釜内的温控特性主要取决于釜内化学反应的激烈程度，而整个生产过程从起始升温、中间恒温到最后降温，对象具有明显的时变性。
并且，就某一个具体的阶段而言，由于化学反应的速度不稳定，导致过程的增益、惯性时间和纯滞后也会发生相应的变化。
3.非线性对于一个温度过程系统，都并存在传导、对流和辐射三种形式的传热，只是在不同的阶段各种传热形式所占的比例不同。
事实上，只有一维导热可以看作是线性的，辐射热量是绝对问题的四次方函数，对流传热受多种因素-4-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）的影响，一般也是非线性的。
在整个温区内，被控对象的动态参数随着温度的变化而变化，在工作点附近的小温度范围内，其动态特性可以看成近似线性的。
针对被控对象的上述特点，应综合考虑系统的鲁棒性和快速性的要求，提高温度测量的精度和测量稳定性。
最终设计和开发出可靠性、稳定性好，系统的性价比高的控制器。