过程控制过程控制过程控制过程控制系统设计系统设计系统设计系统设计

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1、基于PCS7的的的带的带带带搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（（CSTR）））系统）系统的的的过程控制系统设计摘要：：：带搅拌釜式反应器（CSTR）系统是一种常见的化工设备，工业生产时，一些很重要的过程参数如进料流量、反应温度、反应物液位、反应压力等都需要加以控制。本文针对釜式反应器的工艺特点和控制要求，给出了一套基于PCS7的控制方案。在控制算法上，综合应用了串级控制、前馈控制、变比值控制等多种控制方式。尤其是对反应器升温曲线控制，考虑到常规PID控制器的控制效果不佳，本文给出了模糊PID控制器的控制方案。MATLAB仿真结果

2、表明，模糊PID控制器较传统PID有更好的控制效果。此外，本文还给出了控制系统相应的硬件配置、网络拓扑结构，以及各控制回路在西门子PCS7环境下的实施框图。关键词：：：CSTR，，，PCS7，，，过程控制，过程控制DesignofProcessControlSystemBasedonPCS7ofContinuousStirred-TankReactorSystemAbstract：：：CSTRsystemiswidelyusedinchemicalproductionandsomecrucialparametersasfeed

3、flow,reactiontemperature,reactantliquidlevelmustbecontrolled.Inthispaper,anintegratedcontrolsystembasedonSiemensPCS7isdesignedaccordingtothesystemcharacteristicandcontrolrequirement,whichsyntheticallyusescascadecontrol,feed-forwardcontrol,changingratiocontrol.Especi

4、allyconsideringPIDcontrolmaynotbeeffectiveasobjectisreactiontemperaturewithnotabledelay,fuzzyPIDcontrolisproposedandthensimulatedbyMATLAB.Theresultdemonstratesthatitreallyimprovedthecontroleffect.Thenspecifichardwareconfiguration,networkstructureandsoftwareconfigura

5、tionisalsogiveninordertocarryoutthesystembySiemensPCS7.Keywords:CSTR，，，PCS7，，，processcontrol1引言反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。带搅拌釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。带搅拌釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物[1-5]液位、反应压力、反应温度等等。对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程

6、度上决定了生产过程的安全性。由于非线性和温度滞后等很多因素，使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。本文以带搅拌釜式反应器的工业生产过程作为被控对象，结合模糊PID控制、串级控制、前馈控制和变比值控制等多种控制方式，设计了一套基于西门子PCS7的自动化控制系统。本文章节安排如下：第二部分简单介绍被控对象的工艺过程和控制要求；第三部分介绍了控制系统的硬件设计，给出了控制系统的硬件配置和网络拓扑结构；第四部分介绍了控制系统的控制算法和方案设计，给出了各控制子系统的控制方式和详细的控制算法设计，并对各控制算法的实施给出了框图；

7、最后一部分，简单对本文进行了总结。2系统的工艺过程及控制要求2.1被控对象的的的工艺的工艺过程1本文的被控对象为过程工业常见的带搅拌釜式反应器（CSTR）系统。反应器为标准3盆头釜，反应釜直径1000mm，釜底到上端盖法兰高度1376mm，反应器总容积0.903m，耐压2.5MPa。为安全起见，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过1.5MPa。反应器压力报警上限组态值为1.2MPa。反应器的工艺流程如图1所示。图1带搅拌器的釜式反应器（CSTR）该系统中主要测控参数如表1所示。各个阀门的设备参数如表2所示，其中，Dg为阀

8、门公称直径、Kv为国标流通能力。表1主要测控参数一览表表2设备参数一览表F4反应物A进料流量729kg/hV4反应物A进料阀Dg25Kv=3.42(Cv=4)F5反应物B进料流量1540kg/hV5反应物B进料阀Dg25Kv=5.38(Cv=6.3)F6催化剂C进料流量88k