釜式反应器系统设计 (2)

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1、釜式反应器系统设计[摘要]带搅拌釜式反应器系统是一种常见的化工设备，工业生产时，为了保证生产安全、产品质量，需要对反应温度，釜压等重要参数进行监控。本文针对釜式反应器的工艺特点和控制要求，给出了一套基于西门子PCS7的控制方案。首先，本文给出了控制系统相应的网络拓扑结构及硬件配置。其次，详细介绍了各个控制单元的设计方案。在这些控制方案中用到了单回路控制系统、串级控制系统、补偿控制系统；针对升温控制的复杂性，又使用了模糊自适应PID先进控制算法；并采用西门子S7-300PLC来实现反应釜的监测和控制。最后，针对本控制系统提出了相应的安全和

2、节能降耗措施。[关键词]带搅拌釜式反应器，PCS7，S7-300PLC，模糊自适应PID，串级控制ThedesignofreactorsystemAbstract:Stirred-tankreactorsystemiswidelyusedinchemicalproductionandsomecrucialparameters,asreactiontemperatureandreactantpressure,mustbecontrolledtoensuresafetyinproductionandthequalityofproducts.

3、InthisPaper,anintegratedcontrolsystembasedonSiemensPCS7isdesignedaccordingtothesystemcharacteristicandcontrolrequirement.Firstly,networkstructureandspecifichardwareconfigurationisgiven.Then,thedesignprojectofeverycontrolcellisintroduceddetailedlyinthisPaper.Inthesedesign

4、projects,single-loopcontrolsystem、cascadecontrolsystemandcompensationcontrolsystemareused.Becauseofthecomplexityoftemperaturecontrol,advancedcontrolalgorithmsofadaptivefuzzy-PIDisusedtocontrolthetemperature.Atthesametime,S7-300PLCofSiemensisusedtomonitorandcontrolStirred

5、-tankreactor.Atlast,thesecurityandenergy-savingmeasuresforthiscontrolsystemaregiven.Keywords:stirred-tankreactor,PCS7,S7-300PLC,adaptivefuzzy-PIDcascadecontrol.目录引言11控制系统分析21.1控制对象介绍21.2工艺过程介绍32网络及硬件配置52.1系统网络层次图52.2管理/监控层62.3工业以太网62.4控制层62.5现场总线72.6.1模块说明82.6.2I/O模块连接图8

6、2.7现场设备112.7.1阀门的选择112.7.2变送器的选择123控制系统的整体设计方案描述143.1PID闭环控制系统143.1.1模拟量闭环控制系统组成143.1.2PID控制器143.1.3PID控制器的参数153.1.4PID参数整定163.2反应升温速度控制单元183.2.1控制要求183.2.2控制方案设计183.3反应保温温度控制203.4主产物产率控制223.5反应器压力安全控制223.6方案流程图243.7升温、保温、出料、清晰顺序控制263.7.1控制要求263.7.2控制方案设计263.8最终的运行结果274平

7、稳安全生产284.1PLC冗余结构284.2采用UPS供电284.3安全防爆284.4以太网和现场总线信息安全295经济节能305.1优化控制系统305.2冷却水的回收利用305.3采用变频技术节约反应釜用电305.4软启动节能306设计总结31致谢32英文文献翻译33参考文献37附录A整体控制结构图38附录BPID控制PLC梯形图39附录C超压控制PLC梯形图40引言课题研究的背景和意义；反应器是任何化学生产过程中的关键设备，主要给化学反应的介质提供场所，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。不同的生产过程和生产工艺所使用的反应器类型

8、也不相同，因此反应器种类很多。就结构形式看，有釜式、管式、塔式、固定床、流化床反应器等；按传热情况看，分为绝热式和非绝热式。釜式反应器有两种操作方式：连续生产和间歇生产。反应釜内部都有搅拌装置，可以使反应器