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安徽工业大学反应釜的温度控制┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊1第1页共71页安徽工业大学毕业设计任务书学院、系：电气信息学院自动化系专业：自动化学生姓名：赵增增学号：099084170设计题目：基于HDU4000过程控制系统的反应釜温度控制系统的设计起迄日期:2013年02月25日~2013年06月15日设计地点:安徽工业大学、电气信息学院指导教师:章家岩系主任:李明河发任务书日期:2013年02月25日安徽工业大学反应釜的温度控制┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊2第2页共71页毕业设计任务书1．毕业设计课题的任务和要求：反应釜生产和消费应用的高速增长期，已广泛应用。化工生产等必不可缺，所以反应釜的温度控制也尤为重要，尤其是恒温阶段，本设计要求1.介绍控制系统的硬件组成，所采用的控制方案；2.利用可编程逻辑控制器实现反应釜温度控制；3.使用组态软件对系统进行组态；4.监控温度PLC控制系统的运行情况。2．毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：本系统是以PLC、WinCC为基础，利用PLC实现温度控制系统的设计和应用。设计人员应具备下列知识：1.以过程控制实验装置中的反应釜温度作为被控对象设计一个控制对象，实现对反应釜温度的恒值控制；2.组态测控界面上，实时设定并显示温度给定值、测量值及控制器输出值；3.实时显示温度给定值实时曲线、温度测量值实时曲线；4.选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数。5.设计的反应釜温度控制系统要能够实现反应釜温度的自动控制，控制作用又快又好，。安徽工业大学反应釜的温度控制┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊3第3页共71页毕业设计任务书3．对毕业设计课题成果的要求〔包括毕业设计、图纸、实物样品等〕：1、毕业设计说明书（包括纸质版和电子版）2、毕业设计说明书应包括英文资料全文及翻译稿，3、必要的程序和电路图。4．毕业设计课题工作进度计划：起迄日期工作内容2013年2月25日~3月31日4月1日~4月30日5月1日~6月10日6月11日~6月15日6月16日~6月20日6月20日~6月25日检索并仔细阅读有关技术资料，严格按学校对毕业设计开题报告的要求认真完成毕业设计开题报告；翻译英文资料，原稿和译文要附于论文之后；按毕业论文课题的具体工作内容要求，撰写论文，一定要注意的是论文格式严格按系里的要求完成。指导教师审阅论文的电子稿；严格按要求修改论文，打印装订，评阅老师评阅；论文答辩。学生所在系审查意见：系主任：年月日安徽工业大学反应釜的温度控制┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊4第4页共71页摘要温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中,温度控制占有着极为重要的地位,特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。反应釜中的温度控制是整个化工生产过程中的核心控制部分之一，它具有温度惯性、大的延迟时间等特性，对过程控制造成非常大的困难。为了达到比较理想的控制效果，经过比较和分析，这里采用西门子公司的S7-300系列PLC设备，配以上位机监控系统，并以PID控制为理论基础，实现对反应釜的温度控制。该系统使用STEP7和Wincc软件进行编程，在仿真器上进行的模拟调试以及利用组态画面进行的试验都获得了成功，可以证明这种方案符合基本工艺需求，是实际可行的，可以为实际操作提供应用参考。关键词：STEP7；反应釜；PID控制；温度控制系统；Wincc监控软件安徽工业大学反应釜的温度控制┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊5第5页共71页AbstractTemperatureisoneofcommonworkingparametersinindustrialproduction,anyphysicalchangeprocessiscloselyrelatedtotemperature.Inmanyareasofscientificresearchandproductionpractice,thetemperaturecontroloccupiesveryimportantposition,especiallyinmetallurgy,chemicalindustry,buildingmaterials,food,machinery,petroleumandotherindustries,playsadecisiverole.Underdifferentproductionconditionsandtechnologicalrequirementsfortemperaturecontrol,heatingmode,fuel,thecontrolschemeisalsodifferent.Suchasmetallurgy,machinery,food,chemicalindustryetcwidelyusedinallkindsofindustrialproductionofallkindsofheatingfurnace,heattreatmentfurnace,reactor,etc.Fueliscoalgas,naturalgas,oil,electricity,etc.Thetechnologicalprocessofthetemperaturecontrolsystemiscomplicatedanduncertain,sothesystemrequiresmoreadvancedcontroltechnologyandcontroltheory.Inthereactionkettletemperaturecontrolisoneofthecorecontrolportionofthewholechemicalproductionprocess,ithasthecharacterofinertia,largedelaytime,temperatureontheprocesscontrolcausegreatdifficulties.Toachieveidealcontroleffect,throughcomparisonandanalysis,itadoptsSiemensS7-300seriesPLCequipment,withmorethanamachinemonitoringandcontrolsystem,andbasedonthetheoryofPIDcontrol,therealizationofthereactionkettletemperaturecontrol.ThesystemiseditedbySTEP7andWinCCsoftware,thesuccessfulofthedebugonthesimulatorandthetestscarriedoutbytheconfigurationscreens,canprovethatthisschemecanmeetthedemandofbasictechnology,itispractical,canbereferenceforpracticalapplications.Keywords:PLC，Thereactionkettle，PIDcontrol，Temperaturecontrolsystem,WINCCmonitoringsoftware安徽工业大学反应釜的温度控制┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊6第6页共71页目录第一章绪论..............................................................................................................................................81.1选题的背景.................................................................................................................................81.2国内外研究现状.........................................................................................................................81.3发展现状.....................................................................................................................................91.4展望...........................................................................................................................................10第二章连续搅拌反应釜工艺简介........................................................................................................122.1连续搅拌反应釜的基本结构...................................................................................................122.2连续搅拌反应釜工作原理.......................................................................................................132.3连续搅拌反应釜温度控制难点...............................................................................................132.4微机控制系统软件...................................................................................................................142.5使用设备...................................................................................................................................14第三章PID控制方案............................................................................................................................163.1PID