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1、辽 宁 工 业 大 学过程控制系统与仪表 课程设计（论文）题目： 化工厂烟气处理控制系统的设计 院（系）： 电气工程学院 专业班级： 测控093 学 号： 090301073 学生姓名： 冯利 指导教师： 起止时间：2012.12.24-2013.01.06辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：测控技术与仪器本科生课程设计（论文）I注：成绩：平时 20% 论文质量 60% 答辩 20% 以百分制计算学 号 090301073 学生姓名 冯利 专业班级 测控093设计题目 化工厂烟气处理控制系统
2、的设计课程设计（论文）任务实现功能在环境保护工程中，为了消除烟道气中 SO2 等有害气体对大气的污染，其方法之一是将烟气送入高速旋转的吸收塔中并用雾状石灰水即 Ca(OH)2 与 SO2 产生化学反应，生成 CaSO4 沉淀，以消除 SO2，以保护环境卫生。为提高吸收 SO2 的效率，在烟气进入吸收塔之前，必须使其温度控制在 150。当烟气温度过低时，则用蒸气对其进行加热；当烟气温度过高时，可用冷空气对其进行调节，以满足生产工艺要求。试设计工业烟气处理控制系统。设计任务及要求1、确定控制方案并绘制原理结构图、方框图；2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数；3、确定控制器的控
3、制规律以及控制器正反作用方式；4、若设计由计算机实现的数字控制系统应给出系统硬件电气连接图及程序流程图；5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在 4000 字以上。技术参数测量范围：0-200；控制温度：1502；最大偏差：8；工作计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。 （2 天 ）2、确定系统的控制方案，绘制原理结构图、方框图。 （1 天 ）3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数。 （2 天）4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式。 （ 1 天）5、上机实现系统的模拟运行、答辩。 （3 天 ）6、撰写、打印设计说明书（1 天 ）
4、指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 指导教师签字： 总成绩： 年 月 日本科生课程设计（论文）II摘 要本设计采用分程控制系统，对化工厂烟尘的排放当中的 SO2 进行处理，在SO2 流进雾状石灰水中之前，使其温度保持稳定，先要通过传感器对烟尘的温度进行检测，通过对温度大小的检测，判断对其加热还是冷却，即选择冷空气冷却还是选择选择蒸汽对其加热，通过 PID 调节，使其保持在稳定的温度。本设计全部采用小功率原件，达到低功耗的目的，这也是现在社会低碳的要求。而且本设计具有可靠性高、通用性强、控制程序可变、使用方便、适应面广、体积小、重量轻、维护方便等特点。关键词：分程控制系统； 控制；可编
5、程控制器； 梯形图本科生课程设计（论文）III目 录第 1 章 绪论 .IV第 2 章 烟气处理方案论证 .V2.1 控制系统的选择 .V2.2 控制系统的方框图 .V第 3 章 硬件设计 .VII3.1 概述 .VII3.2 传感器跟变送器的选择 .VII3.3 控制器的选择 .VII3.4 执行器的选择 .VIII3.5 电/气转换器 .X第 4 章 软件设计 .XI4.1 PID 运算的算法 .XI4.2 PID 调节的工程整定 .XI4.3 PID 实现电路 .XII第 5 章 第参数整定及数据分析 .XIV5.1 P-I-D 的作用 .XIV5.2 PID 参数整定 .XIV第 6
6、章 课程设计总结 .XVI参考文献 .XVII本科生课程设计（论文）IV第 1 章 绪论我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，也是世界上少数几个以燃煤为主要能源的国家之一，我国排放的二氧化硫 90%来源与燃煤，因此，我国的二氧化硫排放量和煤炭消耗量有着密切的关系，根据 19831991 的统计数据表明，两者的相关 达到 0.96，随着我国经济的发展，燃烧量不断增加，二氧化硫的排放量也不断增长，1995 年我国二氧化硫的排放量达到 2370 万吨，超过欧洲和美国，居世界第一位。联合国环境规划属资助项目“将环境因素纳入能源规划（Incorporation of Environmental Cons
7、ideration in Energy Planning） ”的研究表明，按照目前中国的能源政策，到 2010 年和 2020 年，煤炭在中国一次能源供应结构中仍将占 68.3%和 63.1%。若不采取有效的能源措施，2020 年我国的二氧化硫排放量将达到 3500 万吨。二氧化硫的大量排放造成我国城市的空气污染十分严重。根据国家环保总局对全国 2177 个环境监察站 13 年的监测数据，我国有 62.3%的城市环境空气二氧化硫的浓度超过国家环保空气质量二级标准。从总体情况来看，我国大城市空气中二氧化硫的平均浓度要比中小城市高出 60%左右。二氧化硫的大量排放还造成了我国酸雨污染的迅速发展。2
8、0 世界 90 年代以前，我国酸雨主要发展以重庆、贵阳和柳州为代表的西南地区，酸雨去的面积约为 170 万平方公里。到 90 年代中期，酸雨已经发展到长江以南。青藏高原以东的广大地区，面积扩大了 100 多万 。近年来，华北的京津地区、东北的丹东、图们等地区也经常出现酸性降水。 针对 SO2 的过滤问题，本课程设计考虑到了，当烟尘流出烟道时，需要对其进行温度的控制，让其稳定在 150C 左右，流进石灰水当中，使其能够稳定的，高效率的进行化学反应，更好的吸收。减少对环境的污染。对其输出时进行了温度的控制，当温度过高，过低时，进行分程控制。本科生课程设计（论文）V第 2 章 烟气处理方案论证2.1
9、 控制系统的选择方案一：分程控制系统 一般来说，一台调节器的输出仅操纵一只调节阀，若一只调节器去控制两个以上的阀并且是按输出信号的不同区间去操作不同的阀门，这种控制方式习惯上称为分程控制。其本质上属于单回路控制系统，因此，单回路控制系统的设计原则全适用于分程控制系统。但是，与单回路设计控制系统相比，分成控制系统的主要特点是分程而且调节阀多。通过本设计要求可以知道，本次课程设计的系统调节阀多，所以控制结构选择分程控制，需将调节器的输出信号分段，去控制两个或多个以上的调节阀，以使其每个调节阀在调解器输出的某些信号范围内做全过程动作，所以，在系统设计方面有着不同之处。图 2.1 分程原理结构图方案二
10、：选择性控制系统 选择性控制系统是把由生产过程的限制条件所构成的逻辑关系叠加到正常自动控制系统上的一种控制方法，即为下一个生产过程配置一套能实现不同功能的控制系统，当生产过程趋向极限条件时，通过选择器，备用控制系统自动取代正常工况下的控制系统，实现对非正常生产过程下的自动控制。待工矿脱离极限条件回到正常工况后，又通过选择使其适用于正常工况的控制系统。即通过选择器实现其功能。可以连接到两个或者多个调节器的输出端，对控制信号的输出进行选择。也可以接在几个变送器的输出端，对测量信号进行选择，以适应不同的生产条件的功能需要。通过比较两种方案，方案一系统简单可靠，经济实惠，所以选择方案一。本科生课程设计
11、（论文）VI2.2 控制系统的方框图本科生课程设计（论文）VII第 3 章 硬件设计3.1 概述本设计是对化工厂烟尘的排放当中的 SO2 进行处理，在 SO2 流进雾状石灰水中之前，使其温度保持稳定，先要通过传感器对烟尘的温度进行检测，通过对温度大小的检测，判断对其加热还是冷却，即选择冷空气冷却还是选择选择蒸汽对其加热，通过 PID 调节调节，使其保持在稳定的温度。3.2 传感器跟变送器的选择热电偶温度变送器与各种测温热电偶配合使用，可将温度信号线性地转化为420mA DC 电流信号或 15V DC 电压信号输出，由量程单元和放大单元组成的。热电偶温度变送器的主要特点是采用非线性反馈回路来实现
12、线性化变化。这个特殊性质可以是回路能够按照热电偶温度毫伏信号间的非线性关系调整反馈电压，以保证输入温度与整机输出电流与电压间的线性关系。DBW1150 型热电偶温度变送器是 DDZIII 系列仪表的主要品种。本温度变送器用热电偶作为测温元件，将被测温度现行的输出，供给指示、记录、调节器、计算机等自动化监控系统。计数参数 输入：标准热电偶 输出电流：420mA DC 输出电压：15V DC 输出电阻：250 允许负载变化范围：100 量程：01600C 冷端补偿误差：1C 工作条件：环境温度：0200C。图 3.1 热电偶变送器的外部图3.3 控制器的选择系统的控制结构选择分程控制，主控制器的正，反作用要根据各个环节的情况来确定，根据主对象与主变送器的放大倍数的符号及整个主环开环放大倍数的符号为”负的要求，就可以确定主控制器的正、反作用。在本系统中，主对象的放大倍数为符号“ 正” ，所以主控制器应选 “负”作用。本科生课程设计（论文）VIII控制器采用 PID 调节器，可以使用单片机编程实现 P、I、D 的调节作用，也可以直接使用模拟电路搭建 PID 调节模块，在实际生产中，大多采用制作成型的PID 模块以保证系统的
