自动控制系统课设大学毕设论文

河南理工大学

过程控制系统》课程设计文件

设计小组名称：XXXXXXXX

设计小组成员：

姓名：陈鑫沈炜皓杜永恒刘合东班级：自动化1305 班学号：311308070525 311308070509 311308070508

311308070510

2016 年6 月24 日

、方案设计依据、范围及相关标准

二、系统分析（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等）

三、系统安全性分析

本次反应是主要危险地方在于反应器，物料A和物料B在反应器当中反应剧烈使反应器内部压强增高，液位上升。通过温度检测装置，当反应温度高于所设定的警戒值时，对应的指示器变亮；同理，通过压力和液位检测装置，当这两者也高于所设定的警戒值时，各自对应的指示器变亮。当两个或两个以上的指示器亮起时，系统会发出警报声响。

当反应器内温度过高时，会促使内部压力增高，可能会对反应器造成损害且有可能对危及人身安全，造成不可估量的损失。当反应器内部的压力过高时，有可能反应器壁承受不住压力而发生形变甚至爆炸。对反应器周围及反应器本身造成伤害。当反应器内部的液位太高时，会使反应压力增大，造成反应物A和B的堆积和资源浪费，不符合绿色生产和绿色设计的理念，进而影响反应结果。

三、控制系统设计

3.1基础控制系统及开车顺序控制系统的设计（包括控制回路、控制算法、被 控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性、顺序逻辑、安全保障等功能设计， 并说明设计理由）

一、控制流程图

图1控制流程图

、控制算法:

PID 控制：PID 控制本质上是一种反馈控制，特别适合于过程的动态性能良好而且控制 性能要求不太高的情况。他包含三种控制策略：比例控制（控制器的输出信号u 与输入信号e 成比例关系）、积分控制、微分控制。

调节冷却水进料*

调节反应物A

与 B

阀门流量

否

否

否

三、

控制变量：

反应器液位、反应物A、B流量、反应器压力，反应器温度等。

四、控制规律：

反应物A、B的进料流量，冷却水的进水流量。

五、阀门特性：

为保证反应安全进行需要对反应物的控制阀门类型进行选择，冷凝水的控制阀门采用气关式；反应物A、B的进料口控制阀采用气开式；反应产物C的出料口控制阀采用气关式

六、控制系统分析：

6.1、流量控制系统

------------------- ■44］

杆黑出出1跑待却水

■■ *流量

■

送

图2流量控制系统

6.2、液位控制系统

本系统中，影响液位的主要变量有物料A的进料流量，物料B的进料流量，物料C的出料流量。由于进料口的流量需要按比例进入且主变量为物料B的进料流量，所以控制入口流量只需要控制物料B 的进料给定，而控制出口流量只需要控制物料C的出料流量。

当液位保持在80%左右时，表示液位相对平稳。当有扰动时，通过控制物料B的进料流

量进也控制物料A的进料流量，从而保证液位稳定在80%左右以使物料C有最大的产生速率。

卷

图3液位控制系统

6.3、温度控制系统

对于温度的控制我们采用串级控制， 当温度低于或超过最佳反应温度 70度时，通过控制 冷却水的进水流量从而使使其维持在最佳反应温度，以此保证反应产物

C 的产生速率。

警报器“——检刮变送*

图4温度控制系统

给定温度

> 护生1契

i.

■Hi 各契 冷水控制

■ 拎水进水

Wil w

■ 阀

流量