间歇生产过程温度控制分解
17页1、第一章 多变量温度控制系统的设计1.1 系统设计的意义在聚合和发酵反应的生产过程中,温度是决定产品质量的关键所在。如不 能精确控制, 则产品质量将难以保证。聚合反应和发酵反应都是放热反应过程, 釜内温度会随着反应热的产生而迅速上升 . 所以,我们必须对反应温度作准确 而稳定的控制. 无论是间歇生产还是连续生产 ,温度控制的精确与否都是关键 所在。 这就要求我们能对反应的机理与过程、 控制系统的构建及控制方案 的选择有较深的认识、 同时也要求我们能对当前在工业过程自动控制中应用 广泛的可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)有深入的了解, 并能通过编写梯形图程序来实现控制方案 , 最终实施对工业过程 (对象)的控 制。并用 Intouch 软件平台实现相应的监控。 这就是本课题间歇反应过程装置研究的基本出发点.1.2 实验原理I. 装置流程图见附图1,带控制点控制流程图见附图2,控制点说明见附 表1由附图1 可见本实验装置是采用一个小型的反应釜来模拟各种聚合或发酵 的反应。实验室中不可能用实际的聚合或发酵反应来进行研究。循环水经泵分别 进进料管、盘管
2、、夹套,这样就有了进料系统、冷却系统。系统的反应热是通过 PLC 来控制釜下部的加热器来模拟的,并用一搅拌电机来使物料加热均匀。水的排出有两种情况,模拟间歇反应时:通过釜下部电磁阀(现为手阀)来控制排料;模拟连续反应时,通过釜内压力把水压入排水管。这样就可调节物料储槽的 液位了。另外,水槽的液位是通过变频电机来实现控制的。可见:该系统是一套模拟连续,间歇聚合生产的实验装置.也可模拟发酵反应和聚 合反应。实验装置主要包括反应釜,加热棒,釜内盘管冷却系统,夹套冷却系统,进 料出料系统。实验中以出釜水温(或釜内水温)和釜内液位为被控变量,以两套冷却 水流量及入釜水流量,出釜水流量为控制变量,同时也可将各流量变化作为干扰量加 入,从而组成多种控制系统,并通过实验装置验证系统稳定性及控制系统各质量指标。II. 可编程序控制器的应用在本系统中,通过 AB 公司的 SLC50004 型 PLC 作为下位机,与现 场的传感器、变送器、电磁阀、调节阀、以及变频器和电机相连构成了数据采集 系统和控制系统。使系统的硬件柔性化,从而通过 PLC 编程,可实现各种控制 回路、实现多种算法等,使各种高级控制算法的
3、研究成为可能。III. 上位机的组态软件Intouch的应用由四套装置的PLC通过网络适配器构成DH+工业局域网,通过1784KTX 卡与上位机的组态软件 Intouch 相链接。通过 Intouch 的组态实现系统 的监控,历史趋势、报警、报表的生成以及 Web 的访问功能。而Intouch提供的SQL及Visual C+ +的接口为我们应用数据库及其他的软件提供了方便。如:用 Matlab 对控制算法的在线研究等。第二章 多变量温度控制系统设计说明书及图纸2.1 系统装置本身设计说明:1 加热棒三根棒状电加热器(lkw+2kw+2kw)安装于釜底,主要作用:(1) 系统开机后,大功率加热,模拟聚合反应前的物料升温加热,并模拟聚合升温反应温度曲线(实验中视具体要求设定)。(2) 釜内温度稳定后可用单支小功率加热,模拟聚合(或发酵)反应放热,同时,可通过上位计算机设定加热棒功率,通过PLC控制加热棒开关周期来达到不同的放热效果,并可对系统模拟放热反应进行干扰设定。2. 内盘管冷却系统安装于釜内,可通过控制管内冷却水流量来达到控制釜温或出釜水温度,也可以改变其流量作为控制系统的干扰量加入
4、,管路上安装的主要部件有: 电磁阀,用于启,闭盘管冷却系统,安装于入口前,由PLC输出开关量信号控制。(2) 涡轮流量计,用于测量盘管冷却水流量,输出信号送 PLC. 电动调节阀,由PLC输出信号(420mA)控制流量. 冷却水入出口温度,由热电阻巩100测得,经温度变送器转换成420mA信号后送 PLC.3. 夹套冷却系统.装于釜外壁进行热交换,可通过控制冷却水流量来达到控制釜温或出釜水温度,也可以改变其流量作为干扰量加入,管路上安装的主要部件有:(1)电磁阀,用于启,闭夹套冷却系统,安装于入口前,由PLC输出开关信号控制。(2) 涡轮流量计,用于测量盘管冷却水流量,输出信号送 PLC. 电动调节阀,由PLC输出信号(420mA)控制流量.(4) 冷却水出口温度,由热电阻 Pt100 测得,经温度变送器转换成 420mA 信号后 送 PLC.4. 进料,出料系统. 进料直接通过进水管进水,出料由釜内压力压出或下面的手阀排出。管路上安装的主要部件有:1):电磁阀(两个),用于开关进,出料。间歇操作时,待物料充至指定液位 后,两阀均关闭。2):涡轮流量计,用于测量进出料流量,输出信号送P
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