基于PLC的管式搅拌反应器自动控制系统的设计

论文摘要

管式反应器是化工和冶金工业中一种重要的反应器,是生产环节中非常重要的设备。特别是在氧化铝生产技术的应用中,管道化溶出是铝土矿强化溶出的主要发展方向。随着化工和冶金技术要求的不断提升,建立基于自动控制系统的管式反应器对反应过程的效率和操作性能都有很大提高,操作安全性、操作智能性、维修方便、经济实用等因素也体现的十分明显。针对管式搅拌反应器的运行方式和运行要求并结合设备的自动控制原理和控制方法提出了建立自动控制系统的方案。设计了以西门子S7-200型PLC为控制核心的管式反应器自动控制系统,实现了新型搅拌管式反应器的控制要求和主要功能。该自动控制系统克服了之前手动系统的诸多弊端,不仅提高了反应器的操作性能,而且在对各种数据的实时监控以及采集方面有着很大的优势,本系统具备运行稳定、功能完备、可靠性能高等诸多特点。系统主要包括以下两大部分：（1）硬件设计：根据反应过程要求设计可以同时满足实现叠管式搅拌反应方式和单管式搅拌反应方式的一套自动控制系统。根据设计方案完成了外部硬件设备的选型和安装以及外部电路控制。（2）软件设计：包括PLC运行程序,WinCC组态系统和多功能数据采集系统。实现各个开关量的采集,搅拌电机和水流量的过程控制以及压力和扭矩的数据采集。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 管式反应器基本概念
• 1.2 管式反应器在工业中的应用
• 1.2.1 管式反应器在氧化铝生产中的应用
• 1.2.2 管式反应器在化肥工业中的应用
• 1.2.3 管式反应器在其他领域中的应用
• 1.3 冶金自动控制的发展状况
• 1.3.1 基础自动化
• 1.3.2 冶金过程控制发展
• 1.4 研究意义和研究内容
• 第二章 管式搅拌反应器的控制方法
• 2.1 管式搅拌反应器自动控制要求
• 2.1.1 管式搅拌反应器运行方式
• 2.1.2 管式搅拌反应器运行要求
• 2.2 控制系统相关原理
• 2.2.1 闭环控制
• 2.2.2 变频调速
• 2.2.3 PID算法
• 2.3 控制方法比较
• 2.3.1 仪表控制
• 2.3.2 PLC
• 2.3.3 DCS
• 2.3.4 FCS
• 2.4 控制方案
• 2.4.1 电气调速自动控制方案
• 2.4.2 流量采集和控制方案
• 2.4.3 其它过程参数采集方案
• 第三章 自动控制系统总体设计
• 3.1 管式搅拌反应器的控制系统的分析
• 3.1.1 叠管搅拌运行控制
• 3.1.2 单管搅拌运行控制
• 3.1.3 管式搅拌反应器的系统组成
• 3.2 自动控制系统配置
• 3.2.1 上位机
• 3.2.2 可编程控制器
• 3.2.3 变频器
• 3.2.4 其他系统硬件
• 3.3 自动控制系统设计
• 3.3.1 电气控制设计
• 3.3.2 PLC系统的设计
• 3.4 通讯方式
• 3.4.1 PPI方式
• 3.4.2 MPI方式
• 3.4.3 自由通讯口方式
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 PLC程序设计
• 4.1.1 STEP 7-Micro/WIN32编程软件
• 4.1.2 程序结构设计
• 4.1.3 PID控制方式
• 4.1.4 PID控制器的实现
• 4.1.5 PID参数对系统的影响
• 4.1.6 PLC程序
• 4.2 监控系统设计
• 4.2.1 WinCC软件介绍
• 4.2.2 WinCC控制模块
• 4.2.3 WinCC组态系统
• 4.3 数据采集系统的设计
• 4.3.1 数据采集器介绍
• 4.3.2 数据采集系统
• 4.3.3 扫描和记录数据
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢