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1、2装订线安徽工业大学 反应釜的温度控制 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：学 号：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:系 主 任:发任务书日期:2013年02月25日毕 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
2、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
3、.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，。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
4、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
5、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
6、；PID控制；温度控制系统；Wincc监控软件第 2 页 共 71 页AbstractTemperature is one of common working parameters in industrial production, any physical change process is closely related to temperature. In many areas of scientific research and production practice, the temperature control occupies very important position,
7、especially in metallurgy, chemical industry, building materials, food, machinery, petroleum and other industries, plays a decisive role. Under different production conditions and technological requirements for temperature control, heating mode, fuel, the control scheme is also different. Such as met
8、allurgy, machinery, food, chemical industry etc widely used in all kinds of industrial production of all kinds of heating furnace,heat treatment furnace,reactor,etc. Fuel is coal gas, natural gas, oil, electricity, etc. The technological process of the temperature control system is complicated and u
9、ncertain, so the system requires more advanced control technology and control theory.In the reaction kettle temperature control is one of the core control portion of the whole chemical production process, it has the character of inertia, large delay time, temperature on the process control cause gre
10、at difficulties. To achieve ideal control effect, through comparison and analysis, it adopts Siemens S7-300 series PLC equipment, with more than a machine monitoring and control system, and based on the theory of PID control, the realization of the reaction kettle temperature control.The system is e
11、dited by STEP7 and WinCC software, the successful of the debug on the simulator and the tests carried out by the configuration screens, can prove that this scheme can meet the demand of basic technology, it is practical, can be reference for practical applications.Key words :PLC，The reaction kettle，
12、PID control，Temperature control system, WINCC monitoring software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122.3 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163.1 PID控制器的应用与发展163.2 PID控制原理163.2.1 PID控制器基本概念163.2.2 PID控制器的参数整定163.2.3 数字PI
13、D算法173.2.4 数字PID控制器的控制作用193.3 PID控制器的主要优点213.4 闭环控制系统的概念与特点213.5 反应釜的PID控制方案213.5.1 PLC在PID闭环控制系统中的应用21第四章 系统硬件选择254.1 可编程控制器总体概述254.2 PLC工作原理254.3 PLC组成结构264.4 S7-300简介28第五章 下位机过程系统设计305.1 PLC STEP7编程305.2 SIMATIC S7-300可编程控制器模块选型：335.3 下位机程序设计345.3.1 下位机程序设计35第六章 控制系统上位系统设计376.1 监控画面设计376.1.1 WinC
14、C组态软件介绍376.1.2 WinCC与S7-300之间通讯的实现376.1.3 监控画面的设计386.2 组态WinCC编程386.2.1 PLC通信396.2.2 WinCC与Step7-300通讯406.2.3 WinCC编程50第七章 下位机具体程序与结果分析547.1 反应投料运行程序547.2 反应釜的温度控制程序587.3 结果分析62第八章 总结与展望668.1 总结668.2 展望66参考文献67致 谢68附 录69第一章 绪论1.1 选题的背景石油化工工业是国家经济发展的支柱性产业，反应釜作为化工生产中实现化学反应的主要设备，其自动控制方法的研究具有非常重要的意义。在实际的生产过程中，反应釜的温度决定了产品的产量、质量，有时甚至影响到生产过程中的安全性。因此如何对反应釜内化学反应温度进行精确、有效的控制，显得至关重要。然而，由于温度对象具有非
