聚合釜温度控制系统的设计

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1、辽辽 宁宁 工工 业业 大大 学学PLCPLC应用技术应用技术 课程设计（论文）课程设计（论文）题目：题目： 聚合釜温度控制系统的设计聚合釜温度控制系统的设计 院（系）：院（系）： 电气工程学院电气工程学院 专业班级：专业班级： 测控测控092092班班 学学 号：号： 学生姓名：学生姓名： 指导教师：指导教师： 起止时间：起止时间： 2012.6.202012.6.202012.7.32012.7.3 课程设计（论文）任务及评语课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：测控技术与仪器学 号学生姓名专业班级测控092班设计题目聚合釜温度控制系统的设计课程设计（论文）任务设计任务

2、：设计任务： 氯乙烯在夹套式聚合釜中进行聚合反应，生成聚氯乙烯并放出热量。为了保证产品质量， 工艺要求反应温度控制在 510.3，为此采用调解夹套中流动的冷却水来控制反应温度。冷却 水流量和水温变化均为聚合反应温度的干扰因素，聚合釜容积大，时间常数大，容量时延较大， 聚合反应速度比较快。要求采用 PLC 作控制器。采用 PID 控制算法，温度变送器测量信号为 0100，输出信号为 420mA 的电流信号。 设计要求：设计要求： 1、实现炉温系统温度的 PID 调节，输入量和输出量标准化采用双极性方案； 2、根据设计任务，选择合适的 PLC 及 I/O 扩展模块和显示模块等，完成模拟量输入输出

3、的扩展。 3、合理选择温度传感器和相应的变送器进行变量的检测和变送； 4、完成系统 I/O 分配表；完成设备、仪表选型；编写炉温控制的 PID 控制程序；完成监 控画面草图； 5、系统的功能完善，结构合理；程序开发要有详细的软件说明书；监控画面友好；给出 变频器参数设置的步骤； 6、按统一的书写格式，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：技术参数： 采用比例积分微分控制，设定值为 0.5，回路增益为 0.6，采样时间为 0.1，积分时间为 20，微分时间为 10；输出为双极性模拟量，用以控制冷水阀门的开度，可以在 0 到 100%间变 化。工作计划1、布置任务

4、，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。 （2 天） 2、确定系统的输入/输出信号和类型，选择 PLC 主机和扩展模块。 （1 天） 3、建立 I/O 分配表，完成 PLC 与输入输出信号的外部接线。 （1 天） 4、按系统的控制要求，设计系统的梯形图。 （3 天） 5、上机调试、修改程序、答辩。 （2 天） 6、撰写、打印设计说明书（1天）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 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算本科生课程设计（论文）摘 要随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中

5、，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和聚合釜的温度进行控制。这方面的应用大多是基于单片机进行 PID 控制,然而单片机控制的 DDC 系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处,然而 PLC 在这方面却是公认的最佳选择。随着 PLC 功能的扩充在许多 PLC 控制器中都扩充了 PID 控制功能,因此在逻辑控制与 PID 控制混合的应用场所中采用 PLC 控制是较为合理的，通过采用 PLC 来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指

6、标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，PLC 对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。这也正是本课题所重点研究的内容。本文分别就聚合釜的控制系统工作原理，温度变送器的选型、PLC 配置、程序设计等几方面进行阐述。通过改造聚合釜的控制系统具有响应快、稳定性好、可靠性高,控制精度好等特点，对工业控制有现实意义。关键词： 聚合釜；传感器；PLC；PID 调节本科生课程设计（论文）目 录第 1 章 绪论.1第 2 章 课程设计的方案.32.1 概述.32.2 系统组成总体结构.3第 3 章 硬件设计.53.1 PLC 的选型和硬件配置.53.2 传感器的选择.63.3 变频器的参数

7、设置.7第 4 章 基于 PLC 温度控制系统软件设计.84.1 STEP 7 MICRO/WIN32 软件介绍.84.2 系统 PID 算法及流程图.84.2.1 PID 算法简介.84.2.2 PID 算法的数字化处理.94.3 I/O 分配.134.4 PLC 外部接线.14第 5 章 设计总结 .15参考文献 .16本科生课程设计（论文）第 1 章 绪论温度测量和控制对人类日常生活、工业生产、气象预报、物资仓储等都起着极其重要的作用。在许多场合，及时准确获得目标的温度信息是十分重要的，近年来，温度测控领域发展迅速，并且随着数字技术的发展，温度的测控芯片也相应的登上历史的舞台，能够在工业

8、、农业等各领域中广泛使用。随着现代工业的逐步发展，在工业生产中，温度、压力、流量和液位是四种最常见的过程变量。其中，温度是一个非常重要的过程变量。例如：在冶金工业、化工工业、电力工业、机械加工和食品加工等许多领域，都需要对各种加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉的温度进行控制。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。这方面的应用大多是基于单片机进行 PID

9、 控制，然而单片机控制的 DDC 系统软硬件设计较为复杂,特别是涉及到逻辑控制方面更不是其长处，PLC 在这方面却是公认的最佳选择。通过采用 PLC 来对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大的优点，而且可以大幅度提高被测温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，PLC 对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的控制问题。随着科学技术的不断发展，人们对温度控制系统的要求越来越高，因此，高精度、智能化、人性化的温度控制系统是国内外必然发展趋势。这也正是本课题所重点研究的内容。温度控制系统在工业生产中获得了广泛的应用，在工农业生产、国防、科研以及日常生活等领域占有重要的地位。

10、温度控制系统是人类供热、取暖的主要设备的驱动来源，它的出现迄今已有两百余年的历史。期间，从低级到高级，从简单到复杂，随着生产力的发展和对温度控制精度要求的不断提高，温度控制系统的控制技术得到迅速发展。当前比较流行的温度控制系统有基于单片机的温度控制系统，基于 PLC 的温度控制系统，基于工控机（IPC）的温度控制系统，集散型温度控制系统（DCS），现场总线控制系统（FCS）等。单片机的发展历史虽不长，但它凭着体积小，成本低，功能强大和可靠性高等特点，已经在许多领域得到了广泛的应用。单片机已经由开始的 4 位机发展到32 位机，其性能进一步得到改善。基于单片机的温度控制系统运行稳定，工作精本科生

11、课程设计（论文）度高。但相对其他温度系统而言，单片机响应速度慢、中断源少，不利于在复杂的，高要求的系统中使用。国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果。日本、美国、德国、瑞典等技术领先的国家，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。目前，国外温度控制系统及仪表正朝着高精度、智能化、小型化等方面快速发展。工控机（IPC）即工业用个人计算机。IPC 的性能可靠、软件丰富、价格低廉，应用日趋广泛。它能够适应多种工业恶劣环境，抗振动、抗高温、防灰尘，防电磁辐射。过去工业锅炉大多用人工结合常规仪表监控，一般较难达到满意的结果，原因是工业锅炉的燃烧系统