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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 一、方案设计依据、范围及相关标准 设计依据 （1）2015年西门子杯全国大学生工业自动化挑战赛设计开发型赛项初赛样题及初赛规则 （2）反应器控制 （3）过程控制设计手册及相关标准 设计范围 温度控制、压力控制、液位控制及温度、压力、液位和流量的检测，相关安全保护措施、预警及处理方案 设计遵循的标准及规范?? （1）HG/T?20505-2000《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》?? （2）GB/T?21109-2007《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》? （3）HG/T20636-1998?《自控专业设计管理规定》?? （4）HG/T20637-1998?《自控专业工程设计文件的编制规定》?? （5）HG/T20638-1998?《自控专业工程设计文件深度的规定》?? （6）HG/T20639-1998?《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》?? （7）HG20505-2000?《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》???? （8）HG/T20519-1992?《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》?? （9）HG20559-1993?《管道仪表流程图设计规定》 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） 一、控制 1．控制物料需求 该连续反应系统以反应A与反应物B，在反应温度70.0下进行反应，反应的产物为 C。A按合理比例流入反应器中。 2节能要求A与B按合理比例流入反应器中，避免流量过大在反应器中堆积，反应不充分，造成浪费。控制好冷凝装置中水的流量，避免浪费。 安全控制要求 该反应过程中主要危险在反应器装置中，反应产生大量热量，这需要控制反应物的流量，以及冷凝装置的使用。此外反应过程中可能使反应器中压强增大，这要控制反应物流量，及紧急停止的程序设计。 对象特性分析 一）：作为一整体，其最终的产物输出诸多因素的影响 （二）要求的A和物料变比值控制系统控制，主动量，从动量物料流量跟随物料流量的变化而变化。 为控制水的流量控制，当温度过高时，增大阀门开度，增加冷水的流量降低的温度。 压力是通过控制A和物料流量来控制，当反应器内部压力过高时，减小进料开度使流量。 液位通过控制物料物料流量来控制面高度%，以此使反应产物产率维持在较高水平。当时，减小阀门开度物料进料流量随物料而变化从而液位。 三、安全性分析反应是主要危险地方在于，物料反应器当中反应剧烈使反应器内部压强增高，液位上。通过温度检测装置当反应温度所设定的警戒值时对应的指示器同理，通过压力和液位检测装置，当两者也高于所设定的警戒值时，对应的指示亮。当以上的指示器亮时，系统会警报声响。 当反应器内温度过高时，会促使压力增高可能会对反应器造成损害且对人身，造成不可估量的损失。当内部的压力过高时反应器壁不住压力发生形变甚至爆炸。对周围及反应器本身造成。反应器内部的液位太高时，反应增大，反应物堆积和资源浪费，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、阀门特性等，并说明理由 一、控制流程图 图1 控制流程图二、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。 、控制变量： 反应器液位、A、B流量、反应器压力，反应器温度等。、控制规律： A、B的进料流量的进水流量。 、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。、控制系统分析6.1、流量控制系统 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进料流量，物料B进料流量，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B的进料流量 ，所以控制入口流量只需要控制B的进料给定，而控制出口流量只需要控制C的出料流量。 当液位80%左右时，表示液位相对平稳有扰动时，通过控制物料B的进料流量控制物料A的进料，