连续搅拌反应釜温度模糊控制 计算机实时监控系统设计研究

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1、目录摘要1Abstract21绪论11.1研究目的和意义11.2国内外研究情况及发展21.3主要研究内容42控制方案选择52.1反应升温速度控制单元62.2反应保温温度控制单元82.3模糊控制方案92.4PID控制方案212.5总体控制方案243系统硬件设计263.1PLC模块配置263.2现场设备选型303.3系统硬件配置图374系统软件设计404.1控制流程图设计404.2控制梯形图设计444.3监控界面设计465系统仿真设计495.1控制原理图设计495.2系统仿真曲线5216总结53参考文献55摘要连续搅拌反应釜（CSTR）是化工生产中一类非常重要的反应容器，其内部化学反应机理复杂

2、，且其本身又具有较大的时变性、非线性和时滞性。目前在不少工业生产过程中，仍大多采用手动或半自动控制，整体自动化水平较低。本文采用力控（ForceControl）组态软件，结合西门子S7-300PLC，设计了一套计算机实时监控系统。并且在确定了被控对象的传递函数后，进行了Matlab仿真。本文在参阅了大量的中外文献并结合实际控制要求的基础上，对基于模糊控制的连续搅拌反应釜温度计算机控制系统进行了理论研究和工程设计，将PID控制和模糊控制结合起来，提出一种智能复合控制方案，并给出了详细的分析步骤和控制算法。同时对模糊-PID复合控制策略进行了论证、仿真分析和实验研究，并将该模糊-PID复合控制

3、器应用于连续搅拌反应釜的温度控制回路，取得了理想的控制效果。关键词：连续搅拌反应釜，模糊-PID控制，西门子S7-300PLC，力控6.1，Matlab仿真11AbstractContinuousStirredTankReactor-CSTRisaveryimportantvesselinchemistryindustryproduce,thereactionmechanisminitiscomplicated.Becauseofmultiplecontrolledobjectsandbigtime-variant,non-linear,time-delay,atpresent,lotso

4、findustrialproductionalsousesmenusorhalfautomationoperation,theleveloftheautomationisverylower.ThepaperisbasedontheForceControlconfiguresoftwareandcombinedwithSiemensS7-300PLC,anddesignacomputermonitoringsystem.Andwhenthetransferfunctionofthecontrolledplantisdetermined,wehaveaMatlabsimulink.Thepap

5、erreferencestoalotofliterature,andusefuzzycontroltoreactortemperaturecontroltheorystudyandprojectdesign.Atthesametime,wehavearesearchofFuzzy-PIDcontrolandbringforwardanintelligentcomplexcontrolschemeandgivethedetaileddesign.SimulatetheFuzzy-PIDcontrolwithmatlabandthenapplythecontrollertotheCSTRtem

6、peraturecontrolandgivetheperfectcontroleffect.Keywords:CSTR，Fuzzy-PIDcontrol，SiemensS7-300PLC，ForceControl6.1，Matlabsimulation11绪论1.1研究目的和意义带搅拌釜式反应器系统是一种常见的化工设备，工业生产时，为了保证生产安全以及产品质量，需要对反应温度、釜压等重要参数进行监控。针对釜式反应器的工艺特点和控制要求，此次设计给出了一套基于西门子PLC的控制方案。反应器--用于实现液相单相反应过程和液液、气液、液固、气液固等多相反应过程。器内常设有搅拌（机械搅拌、气流搅拌

7、等）装置。在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶。在反应过程中物料需加热或冷却时，可在反应器壁处设置夹套或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。反应器按操作模式可分为：间歇釜式反应器或称间歇釜、连续釜式反应器或称连续釜以及半连续釜式反应器。本次设计使用的是带搅拌连续釜式反应器控制系统。连续搅拌釜式反应器（ContinuousStirredTankReactor,简称CSTR）是聚合化学反应中广泛使用的一种反应器，该对象是过