【正文】 交打印設(shè)計(jì)報(bào)告。以過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置中的反應(yīng)釜液位作為被控對(duì)象、主回路流量作為調(diào)節(jié)對(duì)象，PLC作為控制器、靜壓式壓力表作為檢測(cè)元件、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行器構(gòu)成一個(gè)反應(yīng)釜雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜液位的恒值控制。 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(kāi)有進(jìn)、排油、溢測(cè)量、放空及電熱棒、測(cè)溫等接管孔。轉(zhuǎn)速超過(guò)160轉(zhuǎn)以上宜使用齒輪減速機(jī)。支承座有支承式或耳式支座等。不銹鋼反應(yīng)釜加熱方式有電加熱、熱水加熱、導(dǎo)熱油循環(huán)加熱、遠(yuǎn)紅外加熱、外（內(nèi)）盤(pán)管加熱等。不銹鋼材質(zhì)一般有0Cr18Ni9（304），1Cr18Ni9Ti（321），00Cr17Ni14Mo2（316L）。傳熱效果比搪瓷反應(yīng)釜好，升溫和降溫速度較快。在較高溫度下不會(huì)氧化起皮，故可用于直接火加熱。不銹鋼反應(yīng)釜的優(yōu)點(diǎn)具有如下這些優(yōu)點(diǎn)：不銹鋼材質(zhì)具有優(yōu)良的機(jī)械性能，可承受較高的工作壓力，也可承受塊狀固體物料加料時(shí)的沖擊。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。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)化工過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 典型化工流程過(guò)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(kāi)放式，學(xué)生可進(jìn)入系統(tǒng)操作。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。關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)，PLC，PID算法，組態(tài)王。利用上位機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。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。 本文首先介紹了過(guò)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。目前反應(yīng)釜的控制系統(tǒng)大都采用以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，既提高設(shè)備的自動(dòng)化程度又提高設(shè)備的控制精度。不銹鋼反應(yīng)釜具有加熱迅速、耐高溫、耐腐蝕、衛(wèi)生、無(wú)環(huán)境污染、勿需鍋爐自動(dòng)加溫、使用方便等特點(diǎn)。全世界反應(yīng)釜的消費(fèi)總量達(dá)3500萬(wàn)。，控制效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便。┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊裝┊┊┊┊┊訂┊┊┊┊┊線┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 安徽工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)課題名稱過(guò)程控制裝置反應(yīng)釜液位控制學(xué) 院 電氣信息學(xué)院專業(yè)班級(jí)測(cè)控技術(shù)與儀器081班姓 名學(xué) 號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的主要內(nèi)容及要求：主要內(nèi)容： ，所采用的控制方案； ；； 控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況。要求：1. 以過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置中的反應(yīng)釜液位作為被控對(duì)象設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)反應(yīng)釜液位的恒值控制；，實(shí)時(shí)設(shè)定并顯示液位給定值、測(cè)量值及控制器輸出值；、液位測(cè)量值實(shí)時(shí)曲線；，并能在組態(tài)測(cè)控界面上實(shí)時(shí)改變PID參數(shù)。 指導(dǎo)教師簽字： 過(guò)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(lái)取得迅猛發(fā)展，至今全球仍以每年3—5%的速度遞增。我國(guó)正處于反應(yīng)釜生產(chǎn)和消費(fèi)應(yīng)用的高速增長(zhǎng)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。在相當(dāng)多的領(lǐng)域里，反應(yīng)釜的性能優(yōu)劣決定了產(chǎn)品的質(zhì)量好壞。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是利用西門(mén)子S7300PLC和組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)一個(gè)恒液位控制系統(tǒng)，使液位維持在設(shè)定值附近。其次是系統(tǒng)控制方案的設(shè)計(jì)，采用PID串級(jí)控制，以西門(mén)子S7300PLC為控制器。并使用組態(tài)王對(duì)系統(tǒng)組態(tài)，制作監(jiān)控畫(huà)面。最后，對(duì)控制系統(tǒng)的性能進(jìn)行測(cè)試分析，詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)步驟、調(diào)試過(guò)程、以及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析。  Liquid level control of Process control device Reaction kettleAbstractThe reaction kettle have made significant development since the invention in 1912 years，still has a increasing at the rate of 3%5% every world of the reaction kettle total consumption of 35 million. Our country is in the reaction kettle production and consumption of application of rapid growth, has been widely used in petroleum, chemical industry, light industry, food, wine, pharmacy, home appliances, water and electricity, machinery, construction, municipal and all kinds of civil appliances. Stainless steel reaction has quickly heating, high temperature resistance, corrosion resistance, health, no environmental pollution, without boiler heating, convenient use, etc. In quite a few fields, and the reaction kettle performance quality decided to the quality of the products is good. At present the reaction kettle control system is a microprocessor most used as the core of the puter control technology, can not only improve the degree of automation equipment and improve equipment control precision. This design is the main task of the use of Siemens S7300 PLC and KINGVIEW to design a constant level control system,maintain the liquid level nearby the setpoint .This paper first introduces the process control experiment device and the reaction kettle of some basic information unit, including the system position and working principle firstly. Second is the design of system control scheme, PID cascade control, with Siemens s7300 PLC for the controller. Then use PLC programming software programming, realize the reaction kettle liquid level in automatic control. And use KINGVIEW on system configuration, using the PC to control the operation of the system for realtime monitoring. Finally, to control the system39。目 錄1. 緒論 1 HDU40002型過(guò)程控制綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng) 1 1 1 2 3 3 3 42. 系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) 5 控制思想 5 總體控制思想 5 控制過(guò)程說(shuō)明 5 控制方案 5 液位—流量串級(jí)控制系統(tǒng) 5 主、副調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇 6 控制算法 7 PID控制算法 7 PID算法的作用 73. 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 檢測(cè)裝置 8 擴(kuò)散硅壓力液位變送器 8 磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì) 9 執(zhí)行器 12 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 12 變頻器 14 水泵 15 通信模塊 16 模擬量采集模塊 16 模擬量輸出模塊 17 通信轉(zhuǎn)換模塊 17 開(kāi)關(guān)電源 17 硬件連接 174. 用西門(mén)子S7300PLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟 18 PLC的選型和硬件配置 20 PLC型號(hào)的選擇 20 S7300 CPU的選擇 20 模擬量輸入/輸出模塊 20 計(jì)算機(jī)與PLC的通信 21 PID控制器的選取及整定 21 PID控制器的組成 21 主、副回路控制規(guī)律的選擇 22 調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定 22 采樣周期的分析 23 參數(shù)整定 23 PLC程序設(shè)計(jì) 23 PLC程序設(shè)計(jì)方法 23 編程軟件STEP7 24 液位控制程序設(shè)計(jì) 26 程序設(shè)計(jì)思路 26 程序設(shè)計(jì) 26 控制程序及分析 335. 利用組態(tài)王進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì) 36 組態(tài)軟件描述 36 系統(tǒng)流程圖 37 38 38 定義外部設(shè)備和數(shù)據(jù)變量 40 組態(tài)畫(huà)面創(chuàng)建 41 42 42 系統(tǒng)的運(yùn)行測(cè)試 42 系統(tǒng)抗干擾性能測(cè)試 43結(jié) 論 45致 謝 46參考文獻(xiàn) 47附錄一 圖表目錄 48VI 1. 緒論 HDU40002型過(guò)程控制綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)典型化工流程過(guò)程控制綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)由：（1） 典型化工流程過(guò)程控制綜合實(shí)訓(xùn)對(duì)象系統(tǒng)；（2） 典型化工流程過(guò)程控制綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)檢測(cè)傳感執(zhí)行裝置；（3） 智能儀表及電器控制屏臺(tái)；（4） 典型化工流程過(guò)程控制綜合實(shí)訓(xùn)DCS控制系統(tǒng)組成。 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(chǎng)設(shè)備感；具有較豐富的設(shè)備種類，包括：l 框架系統(tǒng)：3000X2000X2800mm；（100504mm方鋼管，505角鐵，606槽鋼，扶手護(hù)欄：1寸及4分鋼管），防銹紅丹底漆，噴烤漆處理；l 反應(yīng)器：采用蒸餾反應(yīng)釜，不銹鋼，高徑比分別為1: 2（內(nèi)膽配置冷卻盤(pán)管、夾套加熱方式為熱水加熱），帶攪拌電機(jī)及及漿葉式攪拌漿）；l 液位容器：采用￠377X800，及￠300X800不銹鋼密閉容器作為兩個(gè)高位槽儲(chǔ)罐.l 加熱容器：￠377X800加熱爐(外帶不銹鋼包裹的硅酸鋁保溫棉)；l 壓力容器：采用工業(yè)￠300X1000的工業(yè)壓力儲(chǔ)罐做為壓力容器，安全且儲(chǔ)氣容量大，易做壓力控制實(shí)驗(yàn)；l 換熱器：采用￠1597X1000工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)列管換熱器，換熱效果明顯； l 滯后盤(pán)管：溫度滯后控制實(shí)驗(yàn)用（滯后時(shí)間15秒）；l 管道及閥門(mén)：DN25和DN20工業(yè)不銹鋼管道；永德信銅球閥及閘閥閥門(mén)。: HDU40002型過(guò)程控制綜合實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)反應(yīng)釜主要應(yīng)用于石油、聚合、化工、橡膠、農(nóng)藥、染料、醫(yī)藥、食品，用來(lái)完成硫化、硝化、氫化、烴化、縮合等工藝過(guò)程的壓力容器。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(mén)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。不銹鋼反應(yīng)釜耐熱性能好，工作溫度范圍很廣(196~600℃)。不銹鋼反應(yīng)釜具有很好的耐腐蝕性能，無(wú)生銹現(xiàn)象。：反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)：由釜體、釜蓋、夾套、攪拌器、傳動(dòng)裝置、軸封裝置、支承等組成，電加熱的配有電加熱棒，有的釜內(nèi)含冷卻（加熱）盤(pán)管。 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。密封形式有填料密封、機(jī)械密封。使用電加熱反應(yīng)釜夾套內(nèi)放置導(dǎo)熱油，由電熱棒加熱，同時(shí)要保持放空口暢通。開(kāi)孔數(shù)量、規(guī)格或其它要求可根據(jù)用戶要求設(shè)計(jì)、制作。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。PLC控制器采用PID算法，各項(xiàng)控制性能滿足要求：超調(diào)量10%，穩(wěn)態(tài)誤差≤177。 2. 系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì) 控制思想 總體控制思想 根據(jù)反應(yīng)釜當(dāng)前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)情況，反應(yīng)釜的送料完全是人工控制，通過(guò)磁力泵從原料罐送到反應(yīng)釜的，由于產(chǎn)品的不同，混合原料的粘度和比重均不相同，因此單位時(shí)間內(nèi)磁力泵輸送的原料重量是不同的變化的，反應(yīng)釜的化學(xué)反應(yīng)速度，在很大程度上取決于原料，以及氧化劑和還原劑的加入速度。經(jīng)過(guò)仔細(xì)的系統(tǒng)分析，參照近代控制論原理，借鑒最新型的控制技術(shù)，本方案擬在原料罐磁力泵的出口增加一套電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，并在氧化劑、還原劑的氣動(dòng)輸送泵管路上，再分