【正文】 12 頁(yè) 共 71 頁(yè) 第二章 連續(xù)攪拌反應(yīng)釜工藝簡(jiǎn)介 連續(xù)攪拌反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu) 連續(xù)攪拌反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示。但模糊控制器是以誤差和誤差變化作為輸入變量，這種控制器具有模糊比例一微分控制作用，精度不太高、穩(wěn)態(tài)誤差較大、自適應(yīng)能力有限和易產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。 安徽工業(yè)大學(xué) 反應(yīng)釜的溫度控制 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 11 第 11 頁(yè) 共 71 頁(yè) 傳統(tǒng)的 PID 控制是一種基于過(guò)程參數(shù)的控制法，具有控制原理簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、可靠性高、參數(shù)易調(diào)整 等優(yōu)點(diǎn)，但其設(shè)計(jì)依賴于被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，而反應(yīng)釜因?yàn)闄C(jī)理復(fù)雜各個(gè)參數(shù)在系統(tǒng)反應(yīng)過(guò)程中時(shí)變，不能建立精確的數(shù)學(xué)模型，參數(shù)調(diào)整往往比較困難，難以解決系統(tǒng)的相對(duì)穩(wěn)定性和快速性的矛盾，因而采用一般的 PID 控制器無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜的精確控制。例如 :1994 年 Gensym 公司和 Neuralware 公司聯(lián)合將神經(jīng)網(wǎng) 絡(luò)和優(yōu)化軟件與專家系統(tǒng)結(jié)合，用于 Star 煉油廠的非線性工藝過(guò)程，一年內(nèi)就收回投資；英國(guó)帝國(guó)化工研究院 (ICI)實(shí)時(shí)操作優(yōu)化專家系統(tǒng)在威爾頓石油聯(lián)合企業(yè)應(yīng)用，并取得實(shí)效；日本三菱化學(xué)合成公司開發(fā)成功了乙烯工程模糊控制系統(tǒng)；美國(guó)杜邦公司研制出用于化工聚合中間物生產(chǎn)強(qiáng)度的 Pace 專家系統(tǒng)。因此，石化工業(yè)的過(guò)程控制也由串級(jí)、比值、前饋、選擇性、均勻控制等簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)發(fā)展到解禍、時(shí)滯補(bǔ)償、推斷預(yù)估、預(yù)測(cè)、非線性、狀態(tài)反饋、雙重、自適應(yīng)、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、模糊、智能等高級(jí)控制系統(tǒng)。 在控制理論上，自從美國(guó)數(shù)學(xué)家維納在 20 世紀(jì) 40 年代創(chuàng)立控制論以來(lái)，自動(dòng)控制理論由經(jīng)典控制理論發(fā)展到現(xiàn)代控 制理論，再到 20 世紀(jì) 70 年代中期以后出現(xiàn)的大系統(tǒng)理論和智能控制理論，為石化工業(yè)的發(fā)展與控制要求的提高，提供了理論基礎(chǔ)。但是我們也應(yīng)該看到，國(guó)產(chǎn)開發(fā)的軟件在設(shè)備無(wú)關(guān)性、軟件通用性、運(yùn)行可靠性及界面友好性等幾個(gè)方面與國(guó)外的一些成熟的商業(yè)軟件包相比還有一定的差距。在硬件條件得到改善后，將目前分散研究的軟測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)控制技術(shù)開發(fā)成通用的商品化軟件包，也是發(fā)展方向之一。研制新型的傳感器，廣泛應(yīng)用新技術(shù)，如核磁共振、激光和相關(guān)技術(shù)等，使傳感器集成化。這些檢測(cè)儀表均是以微型計(jì)算機(jī)為核心，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)校零、線性化補(bǔ)償環(huán)境因素變化等功能甚至包括模型運(yùn)算和人工智能的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)儀表和控制器也將由現(xiàn)場(chǎng)總線以及由此產(chǎn)生的現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表和控制系統(tǒng)所代替。 過(guò) 程檢測(cè)控制儀表是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)、顯示、記錄或控制的儀表隨著化工工業(yè)的發(fā)展，對(duì)儀表控制系統(tǒng)提出了更高的要求。據(jù)報(bào)道，美國(guó)猶他州鹽湖城 Flying 煉油廠、孟山都化工廠、我國(guó)安慶安菱化工廠、吉林油田甲醇廠已采用 FCS，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。它把專用封閉協(xié)議變成標(biāo)準(zhǔn)開放協(xié)議，使系統(tǒng)共有完全數(shù)字計(jì)算和數(shù)字通信能力：在結(jié)構(gòu)上，采用了全分布式方案，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，提高了系統(tǒng)靈活性和可靠性：它突破了集散型控制系統(tǒng) DCS 中采用專 用網(wǎng)絡(luò)的缺陷。如 Honeywell 的 TPS，它采用通用的軟件將企業(yè)的 inter 網(wǎng)與局部控制網(wǎng)、通用控制網(wǎng)和系統(tǒng)總線連接在一起，配備各種平臺(tái)、操作站以滿足不同層次使用人員的要求。過(guò)程控制采用的技術(shù)工具，由基地式儀表、氣動(dòng)單元式組合式儀表、電動(dòng)單元組合式儀表Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，發(fā)展到現(xiàn)在的可編程單回路、雙回路、三回路調(diào)節(jié)器和分散綜合控制系統(tǒng) (DCS)。同時(shí)，信息技術(shù)對(duì)化工行業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展也注入了新的活力。隨著工業(yè)規(guī)模的進(jìn)一步推廣，快速反應(yīng)、臨界穩(wěn)定工藝、能量綜合平衡等工藝的開發(fā)成功，對(duì)自動(dòng)化提出了更高的要求。 此外還有一些研究者采用預(yù)測(cè)控制解決這一難 題，如 Nagy 與 Agachi 采用非線性預(yù)測(cè)控制算法控制間歇 PVC 聚合釜的溫度； Xia 等采用基于小波神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)控制算法控制間歇聚丙烯反應(yīng)器溫度；栗志業(yè)等采用基于模型分解的預(yù)測(cè)控制算法也取得了較好的效果。 Barry 與 Sandro 采用 GMC 方法控制反應(yīng)釜溫度，得到了很好的仿真結(jié)果，并且進(jìn)一步考察了操作條件與過(guò)程參數(shù)變動(dòng)時(shí)被控過(guò)程的魯棒性，發(fā)現(xiàn) GMC 的魯棒性明顯強(qiáng)于雙模控制。如果參數(shù)選擇得當(dāng)，雙?？刂剖怯行У?。 結(jié)合溫度控制器的發(fā)展，多年來(lái)，許多學(xué)者在反應(yīng)釜的度控制問(wèn)題上做了大量的探索 并提出一些有效的解決方案。有的還具有自學(xué)習(xí)功能，它能夠根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及控制對(duì)象的變化情況，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化。 (5)普遍溫控器具有參數(shù)自整定功能。 (3)能夠適應(yīng)于受控系統(tǒng)過(guò)程復(fù)雜、參數(shù)時(shí) 變的溫度控制系統(tǒng)的控制。它們主要具有如下的特點(diǎn)： (1)適應(yīng)十大慣性、大滯后等復(fù)雜溫度控制系統(tǒng)的控制。 提高控制精度，改善工藝，是工程技術(shù)人員一直追求的目標(biāo)，同時(shí)也是整個(gè)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)、工程學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究方向。采用改進(jìn)的 PID 算法或者將其他算法結(jié)合也可以進(jìn)一步提高控制質(zhì)量。 本文的指導(dǎo)思想是 PID 控制理論，該理論成熟、應(yīng)用范圍廣，但相較國(guó)外先進(jìn)的控制思想來(lái)說(shuō)，又過(guò)于簡(jiǎn)單，控制精度有限。因此如何對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)化學(xué)反應(yīng)溫度進(jìn)行精確、有效的控制，顯得至關(guān)重要。 關(guān)鍵詞： STEP7；反應(yīng)釜； PID 控制；溫度控制系統(tǒng)； Wincc 監(jiān)控軟件 安徽工業(yè)大學(xué) 反應(yīng)釜的溫度控制 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 5 第 5 頁(yè) 共 71 頁(yè) Abstract Temperature is one of mon working parameters in industrial production, any physical change process is closely related to temperature. In many areas of scientific research and production practice, the temperature control occupies very important position, especially in metallurgy, chemical industry, building materials, food, machinery, petroleum and other industries, plays a decisive role. Under different production conditions and technological requirements for temperature control, heating mode, fuel, the control scheme is also different. Such as metallurgy, machinery, food, chemical industry etc widely used in all kinds of industrial production of all kinds of heating furnace,heat treatment furnace,reactor,etc. Fuel is coal gas, natural gas, oil, electricity, etc. The technological process of the temperature control system is plicated and uncertain, so the system requires more advanced control technology and control theory. In the reaction kettle temperature control is one of the core control portion of the whole chemical production process, it has the character of inertia, large delay time, temperature on the process control cause great difficulties. To achieve ideal control effect, through parison and analysis, it adopts Siemens S7300 series PLC equipment, with more than a machine monitoring and control system, and based on the theory of PID control, the realization of the reaction kettle temperature control. The system is edited by STEP7 and WinCC software, the successful of the debug on the simulator and the tests carried out by the configuration screens, can prove that this scheme can meet the demand of basic technology, it is practical, can be reference for practical applications. Key words :PLC， The reaction kettle， PID control， Temperature control system, WINCC monitoring software 安徽工業(yè)大學(xué) 反應(yīng)釜的溫度控制 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 6 第 6 頁(yè) 共 71 頁(yè) 目 錄 第一章 緒論 ............................................................................................................................. 8 選題的背景 ................................................................................................................. 8 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .......................................................................................................... 8 發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................................................................................... 9 展望 .......................................................................................................................... 10 第二章 連續(xù)攪拌反應(yīng)釜工藝簡(jiǎn)介 ........................................................................................... 12 連續(xù)攪拌反應(yīng)釜的基本結(jié)構(gòu) ...............................................................