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化工反应釜温度控制系统的研究与设计

作　者: 刘磊
导　师: 王克成
学　校: 辽宁科技大学
专　业: 控制工程
关键词: 反应釜模糊控制 PID PLC
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

在化工行业中，反应釜是进行化学反应的一种常用反应容器。随着社会的发展，人们对化学产品的质量有了更高的要求，对化工反应釜的研究也越来越得到人们的关注。反应釜是化工行业最主要的生产设备，而自动化控制技术一直是专家和学者普遍关心的问题，所以研究最优的控制技术引领着这个行业向前发展。目前，自动化控制技术并没有广泛应用到各个化工企业，在许多生产过程中都需要人工现场操作，从而不仅不能保证产品质量，而且大大降低了生产效率。在对反应釜的控制中，温度控制是最重要的，然而温度控制需要借助一些精密仪器，人工操作显然不能达到精度要求，这样一来对自动控制系统的研究和设计就显得尤为重要。针对工业生产中被控对象具有单向性、时滞性、大惯性和时变性的特征，传统的PID控制虽然简单易操作，却很难实现对反应釜温度的精确控制。针对现场的实际情况，本文以辽阳市某合成催化剂厂新厂项目工程的反应釜为控制对象，通过对反应釜工作原理和工艺特性的学习，详细介绍了本项目温度控制系统的设计过程。控制系统中对化工釜温度的升温阶段采用积分分离PID控制，而在恒温阶段采用参数因子自调整模糊控制（根据现场操作人员经验结合PLC编程实现）。这样自动控制系统就将模糊控制以及PID控制各自的优势融合起来，使系统输出响应更迅速、大大降低了超调量而且很好地消除静差。实际运行状况比较理想，可以应用在实践中。

全文目录

中文摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
1. 绪论  10-15
  1.1 课题研究背景  10-11
  1.2 反应釜控制难点问题  11
  1.3 反应釜控制技术的研究现状与发展趋势  11-13
  1.4 本论文主要研究的内容  13-15
2. 化工反应釜的工艺特性  15-19
  2.1 反应釜结构  15-17
  2.2 反应釜工作特性  17
  2.3 不饱和聚酯树脂生产工艺  17-18
  2.4 本项目主要反应设备介绍  18
  2.5 本章小结  18-19
3. 参数因子自调整模糊控制算法及 PID 控制算法  19-36
  3.1 模糊控制知识介绍  19-24
    3.1.1 模糊控制概述  19
    3.1.2 模糊控制系统的构成  19-20
    3.1.3 模糊控制基本理论  20-21
    3.1.4 模糊控制器结构  21-23
    3.1.5 模糊控制的特点  23-24
  3.2 参数因子自调整模糊控制算法  24-31
    3.2.1 带修正因子的模糊控制器  24
    3.2.2 参数因子自调整模糊控制算法  24-26
    3.2.3 自动调节比例因子的模糊控制器  26-27
    3.2.4 参数因子自调整模糊控制器设计步骤  27-31
  3.3 数字 PID 控制  31-35
    3.3.1 数字 PID  31-32
    3.3.2 PID 控制分析  32-33
    3.3.3 控制规律的选择  33-34
    3.3.4 积分分离 PID 控制算法  34-35
  3.4 本章总结  35-36
4. 反应釜温度控制系统的设计  36-49
  4.1 参数因子自调整模糊控制器设计  36-46
    4.1.1 参数因子自调整模糊控制器结构  36-37
    4.1.2 论域、量化因子、调整因子等参数的选择  37-38
    4.1.3 建立比例因子模糊规则查询表  38-46
  4.2 模糊_PID 混合算法的 PLC 程序设计  46-48
    4.2.1 一酯化釜和酯化缩聚釜恒温阶段温度控制  46
    4.2.2 一酯化釜升温阶段温度控制  46-48
  4.3 本章小结  48-49
5. 反应釜控制系统的软硬件配置  49-62
  5.1 编程软件及监控软件  49-50
    5.1.1 编程软件 STEP7  49-50
    5.1.2 监控软件 WINCC  50
  5.2 硬件配置及组态  50-53
    5.2.1 硬件配置  50-52
    5.2.2 硬件组态  52-53
  5.3 人机操作画面的（HMI）设计  53-61
    5.3.1 现场配置  53-54
    5.3.2 监控系统  54-61
  5.4 本章小结  61-62
6. 现场试运行状况及分析  62-65
  6.1 试运行结果分析  62-64
  6.2 存在的问题与期望  64
  6.3 本章小结  64-65
7. 结论  65-66
参考文献  66-68
附录 A PLC 中 FB10 部分程序  68-74
致谢  74-75
作者简介  75-76

化工反应釜温度控制系统的研究与设计

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