間歇式反應(yīng)釜自控設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上吉林化工學(xué)院專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)間歇式反應(yīng)釜自控設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)號(hào)： * 學(xué)生姓名： * 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： * 指導(dǎo)教師： * 職 稱(chēng)： * 起止日期：2014.08.252014.09.12吉林化工學(xué)院Jilin Institute of Chemical Technology專(zhuān)心-專(zhuān)注-專(zhuān)業(yè)專(zhuān)業(yè)綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一設(shè)計(jì)題目：間歇式反應(yīng)釜自控設(shè)計(jì)二設(shè)計(jì)目的1、進(jìn)一步鞏固和加深所學(xué)的自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、文獻(xiàn)查閱和報(bào)告撰寫(xiě)等基本技能；2、熟練掌握工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)的常規(guī)設(shè)計(jì)過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力及獨(dú)立分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；3、熟練使用Au

2、toCAD等繪圖工具制圖；4、培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神、創(chuàng)新意識(shí)、嚴(yán)肅認(rèn)真的治學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)。三設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1、熟悉工藝流程；根據(jù)工藝要求，確定自控方案；用AutoCAD繪制工藝管道及控制流程圖；2、儀表選型；3、繪制施工圖，編制自控設(shè)備表相應(yīng)表格。四設(shè)計(jì)時(shí)間及進(jìn)度安排設(shè)計(jì)時(shí)間共三周（2014.08.252014.09.12）,具體安排如下表： 周安排 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容設(shè)計(jì)時(shí)間 第一周熟悉工藝流程，查找相關(guān)資料，根據(jù)工藝要求，確定控制方案；繪制工藝流程控制圖。2014.08.25 2014.08.31 第二周進(jìn)行儀表選型；繪制儀表接線(xiàn)端子圖；供電系統(tǒng)圖，填寫(xiě)自控設(shè)備相應(yīng)表格。2014

3、.09.01 2014.09.07 第三周編寫(xiě)綜合設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及完善其他工作。2014.08.25 2014.09.12五指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及學(xué)生成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):年 月 日成績(jī)指導(dǎo)教師(簽字):目 錄第1章 工藝流程簡(jiǎn)介1.1工藝介紹 圖1.1間歇式化學(xué)反應(yīng)器工藝流程圖 間歇式化學(xué)反應(yīng)器是生產(chǎn)苯酚過(guò)程中不可缺少的磺化工段的主要設(shè)備。其工藝流程如圖2.5所示。首先把硫酸罐（高位槽）中的濃硫酸定量放進(jìn)反應(yīng)釜里，然后連續(xù)注入苯汽，其最大流量可達(dá)2500立升/小時(shí)，用加熱油（變壓器油）連續(xù)加熱4小時(shí)左右，其反應(yīng)溫度為120，進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)方程式如下：C6H6 + H2SO4 = C6H5SO3H + H2O

4、(吸熱反應(yīng))最后產(chǎn)品C6H5SO3H(苯磺酸)由反應(yīng)器底部放料，未反應(yīng)完的苯汽，通過(guò)分層分離器以后回收再使用。主要控制指標(biāo)是反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，但是現(xiàn)在無(wú)法直接測(cè)量。1.2有關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件 反應(yīng)器動(dòng)態(tài)特性可以近似的看成一階慣性環(huán)節(jié)，其放大倍數(shù)Kp= 0.8，時(shí)間常數(shù)Tp=1.5分。 硫酸加入量2噸。 苯最大流量2500立升/小時(shí)。 變壓器油溫度200，最大流量5噸/小時(shí)。 反應(yīng)器規(guī)定值為120。 反應(yīng)所需時(shí)間約4小時(shí)。 加熱油管內(nèi)徑25。 苯流量（回流管）管內(nèi)徑20。 加熱蒸汽管內(nèi)徑50。 加熱蒸汽最大流量500m3 /h，壓力6/ m3。 第2章 控制方案 簡(jiǎn)述工作過(guò)程：首先把硫酸罐（高位槽）

5、中的濃硫酸定量放進(jìn)反應(yīng)釜里，然后連續(xù)注入苯汽，其最大流量可達(dá)2500立升/小時(shí)，用加熱油（變壓器油）連續(xù)加熱4小時(shí)左右，其反應(yīng)溫度為120，最后產(chǎn)品C6H5SO3H(苯磺酸)由反應(yīng)器底部放料，未反應(yīng)完的苯汽，通過(guò)分層分離器以后回收再使用。 根據(jù)工藝過(guò)程的簡(jiǎn)述，以及性能指標(biāo)的要求，確定使用的控制方案是一個(gè)串級(jí)控制和一些簡(jiǎn)單回路控制。采用串級(jí)控制系統(tǒng)的部分是對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)溫度和加熱油流量的控制。因?yàn)椴捎脝位芈返目刂葡到y(tǒng)雖然簡(jiǎn)單但對(duì)于加熱油所受的外部擾動(dòng)作用小，如加熱油控制閥閥前溫度的變化，系統(tǒng)的抗擾動(dòng)能力弱，都可能影響控制系統(tǒng)的品質(zhì)。為此我們采用串級(jí)控制系統(tǒng)，在串級(jí)回路中，主控對(duì)象是反應(yīng)釜內(nèi)的溫度，其

6、輸出作為加熱油流量控制的給定值，所以加熱油的流量是被調(diào)參數(shù)，反應(yīng)釜內(nèi)的溫度是調(diào)節(jié)參數(shù)。這樣可以大大提供控制品質(zhì)。2.1 串級(jí)控制回路 2.1.1串級(jí)控制 串級(jí)控制系統(tǒng)采用兩套檢測(cè)變送器和兩個(gè)調(diào)節(jié)器，前一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個(gè)調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出送往調(diào)節(jié)閥。 前一個(gè)調(diào)節(jié)器稱(chēng)為主調(diào)節(jié)器，它所檢測(cè)和控制的變量稱(chēng)主變量（主被控參數(shù)），即工藝控制指標(biāo)；后一個(gè)調(diào)節(jié)器稱(chēng)為副調(diào)節(jié)器，它所檢測(cè)和控制的變量稱(chēng)副變量（副被控參數(shù)），是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。 整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)控制回路，主回路和副回路。副回路由副變量檢測(cè)變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過(guò)程構(gòu)成；主回路由主變量檢測(cè)變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)

7、器、調(diào)節(jié)閥、副過(guò)程和主過(guò)程構(gòu)成。 一次擾動(dòng)：作用在主被控過(guò)程上的，而不包括在副回路范圍內(nèi)的擾動(dòng)。二次擾動(dòng)：作用在副被控過(guò)程上的，即包括在副回路范圍內(nèi)的擾動(dòng)。 2.1.2串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1）主回路的設(shè)計(jì) 串級(jí)控制系統(tǒng)的主回路是定值控制，其設(shè)計(jì)單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類(lèi)似，設(shè)計(jì)過(guò)程可以按照簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。這里主要解決串級(jí)控制系統(tǒng)中兩個(gè)回路的協(xié)調(diào)工作問(wèn)題。主要包括如何選取被控參數(shù)、確定主、副回路的原則等問(wèn)題。 圖2-1 加熱裝置串級(jí)控制回路方框圖 2）副回路的設(shè)計(jì) 由于副回路是隨動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)包含在其中的二次擾動(dòng)具有很強(qiáng)的抑制能力和自適應(yīng)能力，二次擾動(dòng)通過(guò)主、副回路的調(diào)節(jié)對(duì)主被控量的影響很小，

8、因此在選擇副回路時(shí)應(yīng)盡可能把被控過(guò)程中變化劇烈、頻繁、幅度大的主要擾動(dòng)包括在副回路中，此外要盡可能包含較多的擾動(dòng)。 歸納如下 1）在設(shè)計(jì)中要將主要擾動(dòng)包括在副回路中。 2）將更多的擾動(dòng)包括在副回路中。 3）副被控過(guò)程的滯后不能太大，以保持副回路的快速相應(yīng)特性。 4）要將被控對(duì)象具有明顯非線(xiàn)性或時(shí)變特性的一部分歸于副對(duì)象中。 5）在需要以流量實(shí)現(xiàn)精確跟蹤時(shí)，可選流量為副被控量。 在這里要注意（2）和（3）存在明顯的矛盾，將更多的擾動(dòng)包括在副回路中有可能導(dǎo)致副回滯后過(guò)大，這就會(huì)影響到副回路的快速控制作用的發(fā)揮，因此，在實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中要兼顧（2）和（3）的綜合。 2.1.3串級(jí)控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用

9、1）用于克服被控過(guò)程較大的容量滯后 在過(guò)程控制系統(tǒng)中，被控過(guò)程的容量滯后較大，別是一些被控量是溫度等參數(shù)時(shí)，控制要求較高，如果采用單回路控制系統(tǒng)往往不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。利用串級(jí)控制系統(tǒng)存在二次回路而改善過(guò)程動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)工作頻率，合理構(gòu)造二次回路，減小容量滯后對(duì)過(guò)程的影響，加快響應(yīng)速度。在構(gòu)造二次回路時(shí)，應(yīng)該選擇一個(gè)滯后較小的副回路，保證快速動(dòng)作的副回路。 2）用于克服被控過(guò)程的純滯后被控過(guò)程中存在純滯后會(huì)嚴(yán)重影響控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，使控制系統(tǒng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求。使用串級(jí)控制系統(tǒng)，在距離調(diào)節(jié)閥較近、純滯后較小的位置構(gòu)成副回路，把主要擾動(dòng)包含在副回路中，提高副回路對(duì)系統(tǒng)的控制能力，可

10、以減小純滯后對(duì)主被控量的影響。改善控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。 3）用于抑制變化劇烈幅度較大的擾動(dòng)串級(jí)控制系統(tǒng)的副回路對(duì)于回路內(nèi)的擾動(dòng)具有很強(qiáng)的抑制能力。只要在設(shè)計(jì)時(shí)把變化劇烈幅度大的擾動(dòng)包含在副回路中，即可以大大削弱其對(duì)主被控量的影響。 4）用于克服被控過(guò)程的非線(xiàn)性在過(guò)程控制中，一般的被控過(guò)程都存在著一定的非線(xiàn)性。這會(huì)導(dǎo)致當(dāng)負(fù)載變化時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的特性發(fā)生變化，影響控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。單回路系統(tǒng)往往不能滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝的要求，由于串級(jí)控制系統(tǒng)的副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)，具有一定的自適應(yīng)性，在一定程度上可以補(bǔ)償非線(xiàn)性對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的影響。 2.2 單回路控制 單回路控制回路又稱(chēng)單回路反饋控制。由于在所有反饋控制中

11、，單回路反饋控制是最基本、構(gòu)做簡(jiǎn)單的一種，因此，它又被稱(chēng)之為簡(jiǎn)單控制。 單回路反饋控制由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象（簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)象）或被控過(guò)程（簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)程）、測(cè)量變送裝置、控制器和控制閥。 所謂控制系統(tǒng)的整定，就是對(duì)于一個(gè)已經(jīng)設(shè)計(jì)并安裝就緒的控制系統(tǒng)，通過(guò)控制器參數(shù)的調(diào)整，使得系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程達(dá)到最為滿(mǎn)意的質(zhì)量指標(biāo)要求。 本設(shè)計(jì)有2個(gè)單回路如圖2-2，2-3 圖2-2 控制硫酸罐的液位 圖2-3控制分層器閥門(mén) 2.3帶控制方案的工藝流程根據(jù)工藝過(guò)程的簡(jiǎn)述，以及性能指標(biāo)的要求，可得出帶控制方案的流程圖如圖1-2。圖2.1帶控制方案的流程圖第3章 自控設(shè)備選型 3.1 I/O點(diǎn)表 根據(jù)工藝流程圖，共包含數(shù)

12、字量輸入控制點(diǎn)4個(gè)，數(shù)字量輸出控制點(diǎn)11個(gè)，模擬量輸入控制點(diǎn)11個(gè)，模擬量輸出控制點(diǎn)3個(gè)。結(jié)合實(shí)際，I/O點(diǎn)表如表3-1所示。表3-1 I/O點(diǎn)表序號(hào)位號(hào)描述I/O點(diǎn)類(lèi)型信號(hào)量程/ON描述1SV101苯罐電磁閥開(kāi)關(guān)DO24V2P101-START泵啟動(dòng)DO24V3P101-STOP泵停止DO24V4SV102 加蒸汽電磁閥開(kāi)關(guān)DO24V5SV103苯汽電磁閥開(kāi)關(guān)DO24V6J101-START攪拌機(jī)運(yùn)行DO24V7J101-STOP攪拌機(jī)停止DO24V8SV104硫酸罐電磁閥開(kāi)關(guān)DO24V9SV105分層器電磁閥開(kāi)關(guān)DO24V10SV106分層器電磁閥開(kāi)關(guān)DO24V11SV107出料電磁閥DO

13、24V12P101-RUN泵運(yùn)行狀態(tài)DI24V13P101-ERR泵故障狀態(tài)DI24V14J101-RUN攪拌機(jī)運(yùn)行狀態(tài)DI24V15J101-ERR攪拌機(jī)故障狀態(tài)DI24V16FI103加蒸汽流量顯示AI4-20mA0500m3 /h17PI101加蒸汽壓力顯示AI4-20mA010018FIQ102苯汽流量顯示AI4-20mA02500m3/h19TE101反應(yīng)釜頂部溫度AIPt10020TE102反應(yīng)釜中部溫度AIPt10021TE103反應(yīng)釜底部溫度AIPt10022FIQ101硫酸罐流量顯示AI4-20mA23LI101硫酸罐液位指示AI4-20mA24PI101反應(yīng)釜頂部壓強(qiáng)指示A

14、I4-20mA010025TE101反應(yīng)釜中反應(yīng)物溫度AIPt10026FT101加熱油流量AI4-20mA05T/h27LC101硫酸罐液位控制AO4-20mA28PC101反應(yīng)釜頂部壓強(qiáng)控制AO4-20mA29FV101控制加熱油流量AO4-20mA根據(jù)I/O點(diǎn)表計(jì)算AI ,AO,DI,DO模塊的板卡數(shù)。本控制方案中有AI點(diǎn)11個(gè)，考慮到要有20%的冗余，則有AI點(diǎn)14個(gè)，故選用8輸入的AI卡兩塊就可以滿(mǎn)足要求。以這種方法考慮，可以計(jì)算出4輸入AO卡一塊，8輸入DI卡一塊，16輸入DO卡一塊。整理出板卡數(shù)如表3-2 。表3-2板卡數(shù)合計(jì)：DI=41個(gè)DI8DO=11AI=11AO=31個(gè)D

15、O162個(gè)AI81個(gè)AO4 3.2控制系統(tǒng)選型I/O數(shù)量：AI 420mA 11點(diǎn); AO 420mA 3點(diǎn); DI 24V.DC 5點(diǎn); DO 24V.DC 14點(diǎn); 要求預(yù)留20%余量。根據(jù)IO點(diǎn)數(shù)和設(shè)計(jì)要求，S7-300 有2/4/8點(diǎn)輸入三種AI模塊， AO 有 4點(diǎn)輸出和8點(diǎn)輸出兩種模塊，選用8點(diǎn)輸入，4點(diǎn)輸出模塊。 計(jì)算AI模塊數(shù)量模塊數(shù)量=11 / 8 = 1.375 2個(gè)模塊 實(shí)配點(diǎn)數(shù)為 2 * 8 =16 點(diǎn) 計(jì)算AO模塊數(shù)量3/4 = 1 正好合適 即實(shí)配點(diǎn)數(shù)為4點(diǎn)S7-300 有 8/16/32點(diǎn)DI輸入模塊，選8點(diǎn)輸入模塊 1塊較為合理，實(shí)配點(diǎn)數(shù)為5點(diǎn)。S7-300 有

16、 8/16/32點(diǎn)DO輸出模塊，選 16點(diǎn)輸入模塊 1塊 較為合理，實(shí)配點(diǎn)數(shù)為 14 點(diǎn)。最終實(shí)配點(diǎn)數(shù)為：AI 14點(diǎn)、AO 4點(diǎn)，模擬量合計(jì) 18 點(diǎn)，DI 5點(diǎn)、DO 14點(diǎn)，開(kāi)關(guān)量合計(jì) 19點(diǎn)。首先從控制規(guī)模選擇CPU。根據(jù)CPU技術(shù)參數(shù)手冊(cè)從I/O規(guī)模來(lái)看313C可帶3個(gè)機(jī)架31個(gè)模塊，314最多帶3個(gè)機(jī)架32個(gè)模塊，313開(kāi)關(guān)量I/O為 992/992點(diǎn),模擬量I/O為248/124點(diǎn), 314開(kāi)關(guān)量I/O為 1024/1024點(diǎn),模擬量I/O為256/256點(diǎn),均可滿(mǎn)足控制規(guī)模要求。從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，314CPU 比313CCPU價(jià)格要低的多，因此選用314CPU。西門(mén)子S7-300

17、系統(tǒng)支持外部中斷功能，采用中斷處理方式來(lái)提高反應(yīng)速度。決定系統(tǒng)中斷反應(yīng)時(shí)間的因素：1、DI模塊的輸入延遲2、DO模塊的輸出延遲3、CPU過(guò)程中斷的響應(yīng)時(shí)間4、由于通訊造成的時(shí)間延長(zhǎng)5、DI模塊中斷延遲6、DO中間繼電器延遲CPU選定以后，下一步我們將確定系統(tǒng)I/O模塊。因?yàn)殚_(kāi)關(guān)量輸入有兩點(diǎn)為高速輸入，且應(yīng)具備中斷功能，所以至少有一個(gè)DI模塊應(yīng)具備高速輸入及中斷功能。其他只要滿(mǎn)足數(shù)量要求即可。對(duì)于開(kāi)關(guān)量輸入輸出模塊出于安全考慮盡量選用低電壓產(chǎn)品，所以選擇24V標(biāo)準(zhǔn)電壓輸入輸出模塊較好。根據(jù)前面I/O點(diǎn)數(shù)計(jì)算結(jié)果選擇一塊16點(diǎn)輸入模塊，因?yàn)楦咚僦袛嗄K價(jià)格較高所以選定16點(diǎn)輸入模塊為高速中斷模塊。

18、選型結(jié)果為：6ES7 321-1BL00-0AA0 16點(diǎn) 24V.DC輸入模塊(帶中斷）。一塊開(kāi)關(guān)量輸出模塊選擇，因?yàn)槔^電器存在機(jī)械結(jié)構(gòu)，故障率較高，且為了保護(hù)PLC系統(tǒng)一般DO輸出均采用中間繼電器隔離，所以選用晶體管輸出的24V DO模塊。選型結(jié)果為：6ES7 322-1BL00-0AA0 16點(diǎn) 24V.DC 輸出模塊一塊。模擬量輸入模塊的選擇主要有兩個(gè)方面，一是轉(zhuǎn)換速度，二是轉(zhuǎn)換分辨率。本項(xiàng)目中對(duì)轉(zhuǎn)換速度沒(méi)有特殊要求，所以不予考慮。對(duì)于分辨率，一般分辨率達(dá)到12位，即可完全滿(mǎn)足一般工藝要求。所以選擇性?xún)r(jià)比較好的 6ES7 331-1KF01-0AB0 8路13位精度。模擬量輸入模塊AO

19、模塊選擇 6ES7 332-5HF00-0AB0 8路模擬量輸出模塊。PLC系統(tǒng)電源選擇： PLC系統(tǒng)電源總功率=CPU+模塊+系統(tǒng)外部供電，個(gè)人認(rèn)為用PLC系統(tǒng)電源對(duì)外部供電有一定風(fēng)險(xiǎn)，所以外部供電使用單獨(dú)電源，功率另算。314CPU滿(mǎn)載電流為0.9A,模擬量輸入模塊不消耗24V電源，但其變送器回路需消耗 24V電源，假設(shè)全部模擬量均為二線(xiàn)制變送器則有 72路 * 22mA= 1.58A ,模擬量輸出模塊 3 * 每塊模塊消耗 320mA = 0.96A，16路高速帶診斷DI模塊，自身消耗24V電源90mA電流；32路DI模塊自身不消耗24V電源能力能量。DO模塊自身消耗24V電源340mA

20、。所有DI回路，每個(gè)DI回路消耗24V電源7mA電流。 DI回路總消耗電流=7mA×48=0.336A電流。如果每路DO帶一個(gè)中間繼電器，每個(gè)繼電器消耗24V電源40mA電流，則中間繼電器最高消耗24V電源 40mA×32=1.28A電流。IM365模塊接口性能：主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架相加最大總線(xiàn)電源電流為1200mA，每個(gè)機(jī)架最大總線(xiàn)電流為800mA所選型號(hào)I/O模塊總線(xiàn)消耗電流模塊類(lèi)型 總線(xiàn)消耗電流（mA）16點(diǎn) 24V.DC輸入模塊 130 16點(diǎn) 24V.DC 輸出模塊 1108路13位精度模擬量輸入模塊 608路模擬量輸出模塊 100本工程所有西門(mén)子系統(tǒng)設(shè)備清單：序號(hào)

21、型號(hào) 名稱(chēng) 數(shù)量16ES7 307-1BA00-0AA0 2A電源模塊 126ES7 314-1AG14-0AB0314CPU 128K內(nèi)存 136ES7 390-1AE80-0AA0480mm導(dǎo)軌（機(jī)架） 146ES7 321-1BH02-0AA0 16點(diǎn) 24V.DC輸入模塊 156ES7 322-1BH01-0AA0 16點(diǎn) 24V.DC 輸出模塊 166ES7 331-1KF01-0AA0 模擬量8輸入模塊 276ES7 332-5HF00-0AA0 模擬量8輸出模塊 186ES7 392-1AJ00-0AA020針接線(xiàn)端子 296ES7 392-1AM00-0AA040針接線(xiàn)端子 3

22、106ES7 972-0BA12-0XA0 網(wǎng)絡(luò)接頭 311HR-WP6047/6035-DL-EXA 安全柵 153.3 儀表選型基于以上I/O點(diǎn)表，根據(jù)各點(diǎn)類(lèi)型、量程及安裝方式，按照選型手冊(cè)進(jìn)行儀表選型。3.3.1 溫度儀表的選型本設(shè)計(jì)中，控制方案的溫度儀表分為就地儀表和具有遠(yuǎn)傳變送功能的儀表。預(yù)測(cè)一下該反應(yīng)釜的溫度大概在幾百攝氏度左右，就地顯示儀表根據(jù)量程選擇普通裝配式熱電阻和熱套熱電阻分別測(cè)量反應(yīng)釜的頂部和底部溫度。普通裝配式熱電阻能直接測(cè)量生產(chǎn)過(guò)程中的-200500攝氏度范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面溫度。熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時(shí)，其組織也隨著發(fā)生變化的特征來(lái)測(cè)量溫度的

23、。本設(shè)計(jì)中普通裝配式熱電阻型號(hào)HR-WZP，測(cè)量范圍-200500攝氏度，分度號(hào)Pt100，精度等級(jí)A級(jí)。普通裝配式熱電阻樣式圖片如圖3-1。在釜底部溫度測(cè)量時(shí)，預(yù)測(cè)溫度大約為500攝氏度，選用熱套熱電阻，型號(hào)HR-WZP-01T，測(cè)量范圍0800攝氏度，分度號(hào)Pt100。3.3.2 壓力儀表的選型根據(jù)流程圖和IO點(diǎn)表來(lái)看，本設(shè)計(jì)中用到兩個(gè)測(cè)量壓力儀表，分別測(cè)量苯汽罐壓力和反應(yīng)釜內(nèi)的壓力。預(yù)測(cè)壓力大小為幾十KPa ，汽化器壓力測(cè)量時(shí)PT101選用具有遠(yuǎn)傳變送功能的壓力變送器HR-K1型差壓變送器，測(cè)量范圍01MPa。反應(yīng)釜內(nèi)壓力測(cè)量時(shí)PT102選用HR-K2型號(hào)的差壓變送器，測(cè)量范圍00.4M

24、Pa。壓力變送器的工作原理是利用介質(zhì)壓力作用于陶瓷片，使測(cè)量膜片發(fā)生偏移。膜片位移產(chǎn)生的電容量由與其直接連接的電子部件檢測(cè)，放大和轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出?？梢詫?duì)氣體、液體和蒸汽壓力測(cè)量，具有精度高、穩(wěn)定好、堅(jiān)固抗震以及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。安裝方式?jīng)]差別，可以直接任意安裝在管道或者塔頂反應(yīng)釜上。3.3.3 流量?jī)x表的選型根據(jù)流程圖和IO點(diǎn)表來(lái)看，本設(shè)計(jì)中用到4個(gè)測(cè)量流量?jī)x表，分別測(cè)量苯汽進(jìn)料口、硫酸進(jìn)料口、加熱蒸汽和加熱油流量。測(cè)量流量的儀表必須與節(jié)流裝置配套使用，所以在選型同時(shí)先選擇節(jié)流裝置的型號(hào)。預(yù)測(cè)壓力大小為幾十KPa ，加熱蒸汽測(cè)量時(shí)FT101和加熱油流量FT104控制都選用具有顯示、累計(jì)、

25、傳送功能的差壓流量變送器LGBK-KHZ300A12BCC型節(jié)流裝置和HR-1151DP型差壓流量測(cè)量?jī)x表。苯汽進(jìn)料測(cè)量時(shí)FIQ102和硫酸進(jìn)料流量表FIQ103選用HR-LDG-CO型法蘭式型號(hào)的電磁流量計(jì)，測(cè)量范圍1.520M3/h。壓力變送器的工作原理是利用介質(zhì)壓力作用于陶瓷片，使測(cè)量膜片發(fā)生偏移。膜片位移產(chǎn)生的電容量由與其直接連接的電子部件檢測(cè)，放大和轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。可以對(duì)氣體、液體和蒸汽壓力測(cè)量，具有精度高、穩(wěn)定好、堅(jiān)固抗震以及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。3.3.4 液位儀表的選型根據(jù)流程圖和IO點(diǎn)表來(lái)看，本設(shè)計(jì)中用到1個(gè)測(cè)量流量?jī)x表，對(duì)本設(shè)計(jì)中的硫酸罐液位進(jìn)行測(cè)量。按照控制方案需求，L

26、I101要具有顯示、遠(yuǎn)傳、記錄以及報(bào)警功能，選用型號(hào)為HR-EFW雙法蘭遠(yuǎn)傳液位變送器。法蘭液位變送器的工作原理是利用介質(zhì)壓力作用于陶瓷片，使測(cè)量膜片發(fā)生偏移。膜片位移產(chǎn)生的電容量由與其直接連接的電子部件檢測(cè)，放大和轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。可以對(duì)液體液位進(jìn)行測(cè)量，具有精度高、穩(wěn)定好、堅(jiān)固抗震以及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。根據(jù)以上原則選擇儀表表3-3儀表選型儀表名稱(chēng)型號(hào)技術(shù)參數(shù)量程數(shù)量雙金屬溫度計(jì)HR-WSS-581W表殼公稱(chēng)直徑：150mm；萬(wàn)向（可調(diào)角型）；可動(dòng)外螺紋安裝固定；防護(hù)型；熱響應(yīng)時(shí)間：40s防護(hù)等級(jí)：IP55;精度等級(jí)：1.5保護(hù)管材料：316L03004壓力變送器HR-K1 S 1 G

27、9F-2 A 5 F2膜片材料：陶瓷電容；標(biāo)準(zhǔn)變送器；連接材料：不銹鋼316L;外螺紋M 20×1.5；鋁外殼物現(xiàn)場(chǎng)指示IP65; 精度等級(jí)：0.50.31MPa3溫度變送器HR-WZP2-420G感溫元件材料：鉑；雙支；放噴式；固定法蘭安裝；保護(hù)管材料:1Cr18Ni9Ti08004電磁流量計(jì)HR-LUGB類(lèi)型：渦街流量計(jì)；精度等級(jí)：I級(jí)流量溫度:-40300；公稱(chēng)壓力:2.5MPa本體材料：1Gr18Ni9Ti工作電源：24V DC;0500m3/h5液位變送器HR-3051LT供電電源：24V DC；測(cè)量精度：±0.2防護(hù)特性：防護(hù)能力 IP65；防爆型 Exd BT

28、4-602.0KPa2第4章 接線(xiàn)圖 根據(jù)I/O點(diǎn)表畫(huà)出接線(xiàn)圖，如下圖 圖4-1模塊布置圖 圖4-2 配電圖圖4-3 DI/DO端子排接線(xiàn)圖圖4-4 模擬量輸入/輸出接線(xiàn)圖收獲和體會(huì) 在*老師的協(xié)助指導(dǎo)下，經(jīng)過(guò)三個(gè)星期的學(xué)習(xí)，完成了間歇式反應(yīng)器自控設(shè)計(jì)的全部任務(wù)，并按照自控設(shè)計(jì)的工程規(guī)范作出了設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。這是我第一次接觸的自控系統(tǒng)工程實(shí)踐任務(wù)。這種工業(yè)過(guò)程控制設(shè)計(jì)是我第一次比較完整、綜合、系統(tǒng)性的演練，過(guò)程曲折可謂一語(yǔ)難盡。在此期間我也失落過(guò)，也曾一度熱情高漲。從開(kāi)始時(shí)滿(mǎn)富盛激情到最后汗水背后的復(fù)雜心情，點(diǎn)點(diǎn)滴滴無(wú)不令我回味無(wú)窮。 在確定控制方案期間，為了選取最優(yōu)的控制回路，經(jīng)過(guò)反復(fù)的琢磨單閉

29、環(huán)、串級(jí)、分層控制三種方案的優(yōu)缺點(diǎn)到最終確定控制方案，進(jìn)一步的對(duì)教材上的理論加深了印象，對(duì)于書(shū)本上理論應(yīng)用于實(shí)踐有了一定的經(jīng)驗(yàn)，而不是在剛剛開(kāi)始接觸實(shí)踐時(shí)的盲目。 控制方案確定后，嚴(yán)格遵循工業(yè)過(guò)程控制設(shè)計(jì)工程要求，按照設(shè)計(jì)工程的規(guī)定完成工藝控制流程圖繪制，自控設(shè)備表繪制，儀表回路接線(xiàn)圖繪制，儀表端子接線(xiàn)圖繪制，儀表供電系統(tǒng)繪制和儀表選型等。在利用CAD繪制工程圖的時(shí)候，對(duì)工程制圖的要求和規(guī)范有了進(jìn)一步的了解。儀表選型中，各種自控儀器儀表的選型需要具有很好的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，我想這種缺陷我們很難排除。只有在老師的幫助指導(dǎo)下，我們盡力彌補(bǔ)這種缺陷，使各個(gè)儀表能夠相互匹配，協(xié)調(diào)工作，從而完成設(shè)計(jì)。 另外

30、，衷心感謝我的同學(xué)們，在我課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，與他們的探討交流使我受益頗多；同時(shí)，他們也給了我很多無(wú)私的幫助和支持，我在此深表謝意。但是由于本人理論知識(shí)、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，整個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中一定有很多錯(cuò)誤和不完善的地方，懇請(qǐng)老師批評(píng)指教。 參考文獻(xiàn)1 譚會(huì)生，張昌凡EDA技術(shù)及應(yīng)用M 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2001.92 趙曙光，郭萬(wàn)有，楊頌華可編程邏輯器件原理、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用M西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2000.83 潘松，黃繼業(yè)EDA技術(shù)實(shí)用教程M北京：科學(xué)出版社，2002.104 李洋，張曉燕，田曉平編EDA技術(shù)實(shí)用教程M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.75 李國(guó)洪，沈明山，胡輝可編程器件E

31、DA技術(shù)與實(shí)踐M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.76 趙雅興FPGA原理、設(shè)計(jì)與應(yīng)用M天津：天津大學(xué)出版社，1999.47 翟玉文Altera可編程邏輯器件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)M吉林化工學(xué)院校內(nèi)講義. 2001.12 附 錄吉林化工學(xué)院工程名稱(chēng)間歇式反應(yīng)釜自控設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段施 工 圖編制自控設(shè)備匯總表圖號(hào): 校核審核第 1 頁(yè)共1頁(yè)序號(hào)型 號(hào) 及 規(guī) 格名稱(chēng)單位數(shù)量備注一 PLC選型6ES7 307-1BA00-0AA0 2A電源模塊個(gè)1西門(mén)子6ES7 314-1AG14-0AB0314CPU 128K內(nèi)存?zhèn)€1西門(mén)子6ES7 321-1BH02-0AA016點(diǎn) 24V.DC輸入模塊（24VDC）塊

32、1西門(mén)子6ES7 322-1BH01-0AA016點(diǎn) 24V.DC 輸出模塊（24VDC）塊1西門(mén)子6ES7 331-1KF01-0AA0 模擬量8輸入模塊塊2西門(mén)子6ES7 332-5HF00-0AA0 模擬量8輸出模塊塊1西門(mén)子6ES7 390-1AE80-0AA0480mm導(dǎo)軌（機(jī)架）個(gè)1西門(mén)子HR-WP6047/6035-DL-EXA安全柵個(gè)15虹潤(rùn)6ES7 392-1AJ00-0AA020針接線(xiàn)端子個(gè)2西門(mén)子6ES7 392-1AM00-0AA040針接線(xiàn)端子個(gè)3西門(mén)子6ES7 972-0BA12-0XA0網(wǎng)絡(luò)接頭個(gè)1西門(mén)子二儀表選型雙金屬溫度計(jì)HR-WSS-581W臺(tái)4紅潤(rùn)集團(tuán)溫度

33、變送器HR-WZP2-420G臺(tái)4紅潤(rùn)集團(tuán)壓力變送器HR-K1 S 1 G 9F-2 A 5 F2臺(tái)3紅潤(rùn)集團(tuán)電磁流量計(jì)HR-LUGB臺(tái)5紅潤(rùn)集團(tuán)液位變送器HR-3051LT臺(tái)2紅潤(rùn)集團(tuán)儀表保護(hù)箱400*500*600mm臺(tái)18紅潤(rùn)集團(tuán)儀表數(shù)據(jù)表雙金屬溫度計(jì)位 號(hào)用途溫度全長(zhǎng)/插入深度(mm)保護(hù)管材料保護(hù)管直徑型號(hào)TE-101反應(yīng)釜頂部溫度0300400/150316LTE-102反應(yīng)釜中部溫度0300400/150316LTE-103反應(yīng)釜底部溫度0300400/150316LTE-101反應(yīng)釜中反應(yīng)物溫度0300400/150316L雙金屬溫度計(jì)規(guī)格型號(hào)HR-WSS-581W分度號(hào)Pt100測(cè)量元件數(shù)量4結(jié)構(gòu)形式裝配式熱電阻保護(hù)管直徑150精度1.5接線(xiàn)盒防護(hù)等級(jí)IP65防爆等級(jí)dCT4安裝形式可動(dòng)外螺紋螺紋規(guī)格備注儀表數(shù)據(jù)表 壓力變送器設(shè)計(jì)項(xiàng)目間歇式反應(yīng)器自控設(shè)計(jì)圖號(hào)序號(hào)123儀表位號(hào)PI-101PI-101PC-101儀表名稱(chēng)壓力變送器壓力變送器壓力變送器儀表型號(hào)HR-K1 S 1 G 9F-2 A 5 F2HR-K1 S 1 G 9