【正文】 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 過程控制裝置反應(yīng)釜的液位控制 摘 要 反應(yīng)釜自 1912年發(fā)明以來取得迅猛發(fā)展，至今全球仍以每年 3— 5%的速度遞增。全世界 反應(yīng)釜 的消費(fèi)總量達(dá) 3500萬。然后用 PLC編程軟件進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜液位的自動(dòng)控制。 典型化工流程過程控制綜合實(shí)訓(xùn)對(duì)象系統(tǒng) 典型化工流程過程控制綜合實(shí)訓(xùn)對(duì)象系統(tǒng) 采用化工釜式反應(yīng)系統(tǒng)的工藝控制流程且結(jié)構(gòu)為開放式，學(xué)生可進(jìn)入系統(tǒng)操作。根據(jù)不同的因素反應(yīng)釜可分為很多種類，實(shí)驗(yàn)室用的是不銹鋼反應(yīng)釜。不銹鋼材質(zhì)一般有 0Cr18Ni9（ 304）， 1Cr18Ni9Ti（ 321）， 00Cr17Ni14Mo2（ 316L）。 反應(yīng)釜工作原理 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 48 頁 第 4 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 加熱不銹鋼反應(yīng)釜夾套內(nèi)放置導(dǎo)熱油，由電熱棒加熱，夾套上開有進(jìn)、排油、溢測量、放空及電熱棒、測溫等接管孔。由 PLC 系統(tǒng)根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)的溫度及出口溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)加料閥門的開度，同時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)反應(yīng)釜夾套冷卻水回流閥門的 開度，組成一個(gè)智能化的多參數(shù)的自適應(yīng)控制系統(tǒng)，以達(dá)到進(jìn)一步綜合控制好化學(xué)反應(yīng)速度，最終優(yōu)化整個(gè)反應(yīng)過程的升溫曲線的目的。 主參數(shù)是工藝操作的主要指標(biāo)，允許波動(dòng)的范圍比較小，一般要求無余差，因此，主調(diào)節(jié)器選擇 PID 控制規(guī)律。我以前對(duì)于閉環(huán)控制的一個(gè)最樸素的想法就只有 P 控制，將當(dāng)前結(jié)果反饋回來，再與目標(biāo)相減，為正的話，就減速，為負(fù)的話就加速。在零壓力下調(diào)整零電位器。 其原理大致是：將水壓這種 壓力的 力學(xué) 信號(hào)轉(zhuǎn)變成 電流 （ 420mA）這樣的電子信號(hào) ， 壓力和 電壓 或電流大小成線性關(guān)系，一般是正比關(guān)系 。它彌補(bǔ)了玻璃板（管）液位計(jì)指示 清晰度差、易破裂等缺陷，且全過程測量無盲區(qū)，顯示清晰、測量范圍大。 產(chǎn)品特點(diǎn)： 178。 液位報(bào)警器 (干簧管 )； 178。液位計(jì)安裝完畢后，需要用磁鋼進(jìn)行校正對(duì)翻柱導(dǎo)引一次使零位以下顯示紅色，零位以上顯示白色。 如圖 ： 圖 電磁流量計(jì) 工作原理： 電磁流量計(jì)的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。 執(zhí)行器 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是工業(yè)自動(dòng)化過程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。 流量特性介紹： 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的流量特性，是在閥兩端壓差保持恒定的條件下，介質(zhì)流經(jīng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的相對(duì)流量與它的開度之間關(guān)系。在有震源的地方要遠(yuǎn)離振源或增加防振措施。 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的電氣部分安裝應(yīng)根據(jù)有關(guān)電氣設(shè)備施工要求進(jìn)行。變頻器實(shí)際上就是一個(gè)逆變器 ， 它首先是將交流電變?yōu)橹绷麟?， 然后 用電子元件對(duì)直流電進(jìn)行開關(guān) ， 變?yōu)榻涣麟?。 如圖 所示為變頻器： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 48 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 變頻器 水泵 水泵是 一種利用大氣壓強(qiáng)將低處的水汲往高處的機(jī)器 ,多半是以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力 。綜上所述，離心泵是由于在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下，將水提相高處的，故稱 離心泵 。10V， 177。 模擬量輸出模塊 D/A 牛頓 7024 模塊 4 路模擬輸出，電流 (4— 20mA) 電壓（ 1— 5V）信號(hào)均可。 %； 零點(diǎn)漂移： 20uV/℃； 滿量程漂移： 25ppm/℃； CMR： 86dB； 輸入阻抗： 20M Ohms； 過電壓保護(hù)：177。 如圖 所示為水泵： 圖 水泵 通信模塊 模擬量采集模塊 模擬量輸入模塊可測量多通道交流電壓、電流輸入信號(hào)。繼而吸入的水又被葉輪甩出經(jīng)蝸殼而進(jìn)入出水管。 三菱 FRS520 變頻器， 420 控制輸入信號(hào)，可對(duì)流量或者壓力進(jìn)行控制，該變頻器體積小，功率小，功能非常強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定安全可靠，操作方便，壽命長，可外加電流控制，也可通過本身旋鈕控制頻率。裝配后還應(yīng)檢查閥位與閥位開度指示是否相符 。 （ 5） 為了使調(diào)節(jié)閥在發(fā)生故障或維修的情況下使生產(chǎn)過程能繼續(xù)進(jìn)行，調(diào)節(jié)閥應(yīng)加旁通管路。因此電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在安裝使用時(shí)要注意以下幾方面： （ 1） 調(diào)節(jié)閥屬于現(xiàn)場儀表，要求環(huán)境溫度應(yīng)在－ 25～ 60℃ 范圍，相對(duì)濕度 ≤95% 。 電氣原理： 電機(jī)電源 220VAC 或者 380VAC，控制信號(hào) 4~20mA，閥里面有控制器，控制器把電 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 48 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 流信號(hào)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的角行程信 號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由齒輪，杠桿，或者齒輪加杠桿，帶動(dòng)閥桿運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)直行程或角行程 。 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個(gè)內(nèi)徑為 D 的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速 u 流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線 .如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對(duì)電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對(duì)稱分布，兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)： e=BD(336) 式中，為管道截面上的平均流速 .由此可得管道的體積流量為： qv=(337) 由上式可見，體積流量 qv 與感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) e 和測量管內(nèi)徑 D 成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 成反比，與其它物理參 數(shù)無關(guān) .這就是電磁流量計(jì)的測量原理 .。 如圖 磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)： 圖 磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì) 電磁流量計(jì) 電磁流量計(jì)是一種根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表，采用單片機(jī)嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字勵(lì)磁，同時(shí)在電磁流量計(jì)上采用 CAN現(xiàn)場總線。 安裝與維護(hù)： 液位計(jì)安裝必須垂直，以保證浮球組件在主體管內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)自如。 顯示器與被測介質(zhì)完全隔離，安全、可靠 。玻璃板液位計(jì)上、下端安裝法蘭與容器相連接構(gòu)成 連通器 ，透過玻璃板可直接觀 察到容器內(nèi)液位的實(shí)際高度。 如圖 ： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 48 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 液位傳感器 如圖 所示為壓力傳感器： 圖 壓力傳感器 磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì) 磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì) 可用于各種塔、罐、槽、球型容器和 鍋爐 等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào) (如 4~20mADC 等 )， 以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)節(jié)?？煞奖愕呐c其他 DDZ— IIIX 型儀表互換配置，并能直接交換同類儀表。 PID 是比例 (P)、積分 (I)、微分 (D)控制算法。 主、副調(diào)節(jié)器控 制規(guī)律的選擇 在串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器的工作情況不一樣，主調(diào)節(jié)器起定值調(diào)節(jié)作用，而副調(diào)節(jié)器主要起隨動(dòng)調(diào)節(jié)作用。現(xiàn)在只能由人工依據(jù)反應(yīng)釜的溫度和出口溫度，初略判斷反應(yīng)釜內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)情況，控制閥門開度，這樣就很難真正控制好化學(xué)反應(yīng)速度，使產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和進(jìn)一步提高反應(yīng)釜的生產(chǎn)能力都受到了制約。轉(zhuǎn)速超過 160轉(zhuǎn)以上宜使用齒輪減速機(jī)。 傳熱效果比搪瓷反應(yīng)釜好，升溫和降溫速度較快。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見化工過程控制實(shí)訓(xùn)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。s performance in the test analysis, detailed introduces the system of the experiment, the debugging process steps, and the analysis of experimental results. Key Words:Monitoring system， PLC， PIDarithmetic， KINGVIEW。 本文首先介紹了過程控制實(shí)驗(yàn)裝置和 反應(yīng)釜單元的一些基本資料，包括系統(tǒng)組成和工作原理。 ，控制效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便。我國正處于 反應(yīng)釜 生產(chǎn)和消費(fèi)應(yīng)用的高速增長期，已廣泛應(yīng)用于 石油、化工、輕工、食品、釀酒、制藥、家電、水電、機(jī)械、建筑、市政和各種民用器具中。 并使 用組態(tài)王對(duì)系統(tǒng)組態(tài)，制作監(jiān)控畫面。 對(duì)象系統(tǒng)由：實(shí)訓(xùn)控制對(duì)象仿工業(yè)設(shè)備結(jié)構(gòu)，具有較強(qiáng)現(xiàn)場設(shè)備感；具有較豐富的設(shè)備種類，包括： ? 框架系統(tǒng)： 3000X2020X2800mm；（ 100179。 不銹鋼反應(yīng)釜的適用范圍：適用于石油、化工、醫(yī)藥、冶金、科研、大專院校等部門進(jìn)行高溫、高壓的化學(xué)反應(yīng)試驗(yàn)，對(duì)粘稠和顆粒的物質(zhì)均能達(dá)到高攪拌的效果。 由于用戶因生產(chǎn)工藝、操作條件不盡相同，攪拌形式一般有錨式、槳式、渦輪式、推進(jìn)式或框式等。采用蒸汽加熱的不銹鋼反應(yīng)釜?jiǎng)t直接在夾套內(nèi)充蒸汽加熱，蒸汽加熱反應(yīng)釜需要有穩(wěn)定蒸汽熱源供應(yīng)， 通常加配鍋爐。 控制過程說明 本控制系統(tǒng)仍以日本三菱公司 Q 系列 PLC 可編程控制器為核心，上位機(jī)采用高性能的組態(tài)軟件，開發(fā)操作可靠、簡單易學(xué)、實(shí)用穩(wěn)定的監(jiān)控程序，具有全中文界面，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示、流量和溫控曲線、報(bào)警和操作記錄，以及完整的生產(chǎn)報(bào)表等管理功能，并嵌入反應(yīng)釜智能化自動(dòng)控制模塊。副參數(shù)的設(shè)置是為了保證主參數(shù)的控制質(zhì)量，可以在一定范圍內(nèi)變化 ,允許有余差，因此副調(diào)節(jié)器選擇用 P 控制規(guī)律，一般不引人積分控制規(guī)律和微分控制規(guī)律?，F(xiàn)在知道這只是最簡單的閉環(huán)控制算法。使輸出電流為 4mA，在滿程壓力下調(diào)整量程電位器，使輸出電流為 20mA。 所以， 變送器 輸出的電壓或電流隨壓力增大而增大 。磁翻板液位計(jì)的零部件材料采用 1Cr18Ni9Ti、 316L、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti 襯 PTFE（聚四氟乙烯）、 PVC、 PP 等材料及進(jìn)口元件，具有優(yōu)秀的可靠性和抗腐蝕性能 。 高靈敏度 (避免面板花臉現(xiàn)象 )、寬視窗 (便于觀看 )； 178。 液位報(bào)警器 (微動(dòng)開關(guān)式 )； 178。 液位計(jì)投入運(yùn)行時(shí)應(yīng)先打開下引液管閥門讓液體介 質(zhì)平穩(wěn)進(jìn)入主體管，避免液體介質(zhì)帶著浮球組件急速上升，而造成翻柱轉(zhuǎn)失靈和亂翻。在電磁流量計(jì)中，測量管內(nèi) 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 48 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊