工業(yè)生產(chǎn)過程控制課程設(shè)計說明書

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1、過程控制工程課程設(shè)計說明書課程設(shè)計名稱：理想單反應(yīng)反應(yīng)過程溫度控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計時間：2014.9.1~2014.9.19姓名：郭偉班級：自1101學(xué)號：1501110113南京工業(yè)大學(xué)自動化學(xué)院2014年9月10（一）課程設(shè)計目的過程控制工程課程設(shè)計密切結(jié)合過程工業(yè)實際的實踐性教育環(huán)節(jié)之一，是學(xué)習(xí)完過程控制工程課程進(jìn)行的一次全面的綜合練習(xí)。其目的在于加深對過程控制工程設(shè)計思想的理解，掌握過程控制領(lǐng)域常用和有效的控制方案和控制系統(tǒng)，掌握過程工業(yè)典型操作單元的控制方案和系統(tǒng)特點；并接受嚴(yán)格和系統(tǒng)的實驗操作訓(xùn)練，從而為以后的畢業(yè)環(huán)節(jié)工作和擔(dān)負(fù)實

2、際工程任務(wù)打下良好和堅實的基礎(chǔ)。過程控制工程課程設(shè)計是是學(xué)生在校期間必須接受的一項工程訓(xùn)練。在課程設(shè)計過程中，在教師指導(dǎo)下，運用工程的方法，通過一個簡單課題的設(shè)計練習(xí)，可使學(xué)生初步體驗過程控制系統(tǒng)的設(shè)計過程、設(shè)計要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計方法，了解必須提交的各項工程文件，也達(dá)到鞏固、充實和綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的目的。1)通過課程設(shè)計，應(yīng)能加強學(xué)生如下能力的培養(yǎng)：2)獨立工作能力和創(chuàng)造力；3)綜合運用專業(yè)及基礎(chǔ)知識，解決實際工程技術(shù)問題的能力；4)查閱圖書資料、產(chǎn)品手冊和各種工具書的能力；5)工程繪圖的能力；6)編寫技術(shù)報告和

3、編制技術(shù)資料的能力。（二）先修課程要求熟悉控制原理、檢測儀表、控制儀表、過程控制工程、集散控制系統(tǒng)等課程的專業(yè)知識，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原理，掌握控制系統(tǒng)工程制圖的原理、方法，熟悉帶控制點的工藝流程圖，熟悉各控制設(shè)備的操作要領(lǐng)，具備綜合應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識解決控制工程中一般技術(shù)問題的能力；具有獨立完成控制工程項目設(shè)計的初步能力。（三）編寫規(guī)范寫出不少于5000字的課程設(shè)計說明書。說明書中除了在封面應(yīng)有題目、班級、姓名、學(xué)號和課程設(shè)計日期、地點以外，其正文一般有如下幾個方面的內(nèi)容：1)學(xué)生要認(rèn)真復(fù)習(xí)教材，閱讀有關(guān)規(guī)范、設(shè)計手冊等資料

4、，獨立按時完成任務(wù)；2)設(shè)計工藝流程和要求的簡單說明；3)裝置原有控制回路和重要控制策略介紹；4)確定控制方案，利用組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)仿真設(shè)計的過程5)控制參數(shù)調(diào)整步驟和方法；6)儀表的選型，編寫有關(guān)的儀表信息設(shè)計文件。課程設(shè)計成績10四、課程設(shè)計內(nèi)容1.反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的目的意義這次課程設(shè)計我們小組做的是理想單反應(yīng)反應(yīng)過程溫度控制系統(tǒng)設(shè)計，這是一個簡單的間歇反應(yīng)過程，該過程只涉及一個反應(yīng)，兩個反應(yīng)物的化學(xué)液相,發(fā)生一階,不可逆轉(zhuǎn)的,放熱反應(yīng)，可用以下反應(yīng)方程式表示：根據(jù)控制要求，該過程物料B一次加入，設(shè)計控制策略控制A進(jìn)料、冷水和熱

5、水流量來控制反應(yīng)器溫度。搭建仿真平臺，設(shè)計2-4個簡單回路和至少包含一個復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制策略，并利用組態(tài)軟件進(jìn)行動態(tài)仿真設(shè)計，調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)，使控制系統(tǒng)達(dá)到要求的控制效果。如圖所示的一個間歇式反應(yīng)器，物料B一次性加入反應(yīng)器中，物料A自頂部連續(xù)進(jìn)入槽中，經(jīng)反應(yīng)后從底部排出。反應(yīng)器的溫度通過夾套中的冷熱水流量控制10。槽中裝有物料攪拌裝置，能夠通過攪拌物料促使物料的反應(yīng)和連續(xù)槽反應(yīng)器中物料之間的熱擴散而持各處物料溫度一致。冷卻水流量可以通過調(diào)節(jié)閥控制，從而控制反應(yīng)器內(nèi)物料溫度的恒定。2.反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)工藝流程及控制要求反應(yīng)器的主要任務(wù)

6、是維持物料在反應(yīng)過程中溫度的恒定，從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量。進(jìn)料從反應(yīng)器頂進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，在攪拌裝置的攪拌下充分反應(yīng)并維持物料溫度基本處處一致，被夾套內(nèi)進(jìn)水維持在設(shè)定溫度T1，在冷熱水進(jìn)水水管上分別裝設(shè)一個調(diào)節(jié)閥，用它來控制水的流量以恒定溫度T1的目的。引起溫度T1改變的擾動因素很多，主要有：（1）進(jìn)水方面（水溫和閥前的水壓）的擾動;?（2）物料方面（進(jìn)料的溫度和速度）的擾動；?（3）反應(yīng)器壁對外界的散熱擾動；?其中進(jìn)水方面的擾動和物料方面的擾動為主要擾動，反應(yīng)器壁的擾動可以不單獨考慮，而歸結(jié)到冷卻水方面的擾動去。3.總體設(shè)計方案（1）.進(jìn)水

7、方面(如圖)：10分析：反應(yīng)器溫度控制中，不同工況需要不同控制手段。反應(yīng)初期需加熱升溫，達(dá)到反應(yīng)條件，反應(yīng)開始后由于反應(yīng)放熱，又需要冷卻降溫。同一個溫度控制器要控制冷熱水兩個控制閥，因此需要分程控制。對冷熱水的進(jìn)水，設(shè)計一個分程控制方案，將夾套的溫度作為設(shè)定值，冷熱水流量為被控對象。反應(yīng)停止時，冷卻水全開，所以冷水閥選氣關(guān)，即Kv2<0；熱水閥全關(guān)，選氣開型,Kv3>0。冷水閥開大，溫度下降，Kp2<0;熱水閥開大，溫度上升，Kp3>0。根據(jù)負(fù)反饋準(zhǔn)則，控制器TIC-1101B選反作用。畫出控制回路圖如下：（1）物料方面(如圖)：10對物

8、料進(jìn)料設(shè)計一個串級控制方案，將反應(yīng)器的溫度作為主被控對象，進(jìn)料管閥前壓力作為副被控對象，根據(jù)安全性準(zhǔn)則，選氣開型控制閥，Kv>0,閥門打開，流量增加，Kp2>0,根據(jù)負(fù)反饋原則，控制器PIC—