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安徽工业大学
毕业设计任务书
学院、系：电气信息学院自动化系
专业：自动化
学生姓名：学号：
设计题目：
基于HDU4000过程控制系统的反应釜温
度控制系统的设计
起迄日期:
设计地点:
指导教师:
系主任:
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毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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使用授权说明
本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：
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毕业设计任务书
1．毕业设计课题的任务和要求：
反应釜生产和消费应用的高速增长期，已广泛应用。化工生产等必不可缺，所以反应釜的温度控制也尤为重要，尤其是恒温阶段，本设计要求
1.介绍控制系统的硬件组成，所采用的控制方案；
2.利用可编程逻辑控制器实现反应釜温度控制；
3.使用组态软件对系统进行组态；
4.监控温度PLC 控制系统的运行情况。
2．毕业设计课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：本系统是以PLC、WinCC为基础，利用PLC实现温度控制系统的设计和应用。设计人员应具备下列知识：
1. 以过程控制实验装置中的反应釜温度作为被控对象设计一个控制对象，实现对反应釜温度的恒值控制；
2.组态测控界面上，实时设定并显示温度给定值、测量值及控制器输出值；
3.实时显示温度给定值实时曲线、温度测量值实时曲线；
4.选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数。
5.设计的反应釜温度控制系统要能够实现反应釜温度的自动控制，控制作用又快又好，。
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毕业设计任务书
3．对毕业设计课题成果的要求〔包括毕业设计、图纸、实物样品等〕：
1、毕业设计说明书（包括纸质版和电子版）
2、毕业设计说明书应包括英文资料全文及翻译稿，
3、必要的程序和电路图。
4．毕业设计课题工作进度计划：
起迄日期工作内容
2013年
2月25日~3月31日
4月1日~4月30日
5月1日~6月10日
6月11日~6月15日
6月16日~6月20日
6月20日~6月25日
检索并仔细阅读有关技术资料，严格按学校对毕业设计开
题报告的要求认真完成毕业设计开题报告；
翻译英文资料，原稿和译文要附于论文之后；
按毕业论文课题的具体工作内容要求，撰写论文，一定要
注意的是论文格式严格按系里的要求完成。
指导教师审阅论文的电子稿；
严格按要求修改论文，打印装订，评阅老师评阅；
论文答辩。
学生所在系审查意见：
系主任：
年月日
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摘要
温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。在科学研究和生产实践的诸多领域中,温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等；燃料有煤气、天然气、油、电等。温度控制系统的工艺过程复杂多变，具有不确定性，因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
反应釜中的温度控制是整个化工生产过程中的核心控制部分之一，它具有温度惯性、大的延迟时间等特性，对过程控制造成非常大的困难。为了达到比较理想的控制效果，经过比较和分析，这里采用西门子公司的S7-300系列PLC设备，配以上位机监控系统，并以PID控制为理论基础，实现对反应釜的温度控制。
该系统使用STEP7和Wincc软件进行编程，在仿真器上进行的模拟调试以及利用组态画面进行的试验都获得了成功，可以证明这种方案符合基本工艺需求，是实际可行的，可以为实际操作提供应用参考。
关键词：S TEP7；反应釜；PID控制；温度控制系统；Wincc监控软件
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Abstract
Temperature is one of common working parameters in industrial production, any physical change process is closely related to temperature. In many areas of scientific research and production practice, the temperature control occupies very important position, especially in metallurgy, chemical industry, building materials, food, machinery, petroleum and other industries, plays a decisive role. Under different production conditions and technological requirements for temperature control, heating mode, fuel, the control scheme is also different. Such as metallurgy, machinery, food, chemical industry etc widely used in all kinds of industrial production of all kinds of heating furnace,heat treatment furnace,reactor,etc. Fuel is coal gas, natural gas, oil, electricity, etc. The technological process of the temperature control system is complicated and uncertain, so the system requires more advanced control technology and control theory.
In the reaction kettle temperature control is one of the core control portion of the whole chemical production process, it has the character of inertia, large delay time, temperature on the process control cause great difficulties. To achieve ideal control effect, through comparison and analysis, it adopts Siemens S7-300 series PLC equipment, with more than a machine monitoring and control system, and based on the theory of PID control, the realization of the reaction kettle temperature control.
The system is edited by STEP7 and WinCC software, the successful of the debug on the simulator and the tests carried out by the configuration screens, can prove that this scheme can meet the demand of basic technology, it is practical, can be reference for practical applications.
Key words :PLC，The reaction kettle，PID control，Temperature control system, WINCC monitoring software
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目录
第一章绪论 (9)
1.1 选题的背景 (9)
1.2 国内外研究现状 (9)
1.3 发展现状 (10)
1.4 展望 (11)
第二章连续搅拌反应釜工艺简介 (13)
2.1 连续搅拌反应釜的基本结构 (13)
2.2 连续搅拌反应釜工作原理 (14)
2.3 连续搅拌反应釜温度控制难点 (14)
2.4 微机控制系统软件 (15)
2.5 使用设备 (15)
第三章PID控制方案 (17)
3.1 PID控制器的应用与发展 (17)
3.2 PID控制原理 (17)
3.2.1 PID控制器基本概念 (17)
3.2.2 PID控制器的参数整定 (17)
3.2.3 数字PID算法 (18)
3.2.4 数字PID控制器的控制作用 (20)
3.3 PID控制器的主要优点 (22)
3.4 闭环控制系统的概念与特点 (22)
3.5 反应釜的PID控制方案 (22)
3.5.1 PLC在PID闭环控制系统中的应用 (22)
第四章系统硬件选择 (26)
4.1 可编程控制器总体概述 (26)
4.2 PLC工作原理 (26)
4.3 PLC组成结构 (27)
4.4 S7-300简介 (29)
第五章下位机过程系统设计 (31)
5.1 PLC STEP7编程 (31)
5.2 SIMA TIC S7-300可编程控制器模块选型： (34)
5.3 下位机程序设计 (35)
5.3.1 下位机程序设计 (36)
第六章控制系统上位系统设计 (38)
6.1 监控画面设计 (38)
6.1.1 WinCC组态软件介绍 (38)
6.1.2 WinCC与S7-300之间通讯的实现 (38)
6.1.3 监控画面的设计 (39)
6.2组态WinCC编程 (39)
6.2.1 PLC通信 (40)
6.2.2 WinCC与Step7-300通讯 (41)
6.2.3 WinCC编程 (51)
第七章下位机具体程序与结果分析 (55)
7.1 反应投料运行程序 (55)
7.2 反应釜的温度控制程序 (59)
7.3 结果分析 (63)
第八章总结与展望 (67)
8.1 总结 (67)
8.2 展望 (67)
参考文献 (68)
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附录 (70)
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第一章绪论
1.1 选题的背景
石油化工工业是国家经济发展的支柱性产业，反应釜作为化工生产中实现化学反应的主要设备，其自动控制方法的研究具有非常重要的意义。在实际的生产过程中，反应釜的温度决定了产品的产量、质量，有时甚至影响到生产过程中的安全性。因此如何对反应釜内化学反应温度进行精确、有效的控制，显得至关重要。然而，由于温度对象具有非线性、时变不确定、大滞后、受环境温度影响大等特点，目前反应釜内的全过程温度自动控制是重点也是难点。
本文的指导思想是PID控制理论，该理论成熟、应用范围广，但相较国外先进的控制思想来说，又过于简单，控制精度有限。不过对于本文中简化的系统，还是可以达到最低工艺要求的。采用改进的PID算法或者将其他算法结合也可以进一步提高控制质量。为了克服聚合釜温度的时间滞后问题，常采用串级PID控制，选取反应釜温度为主要调节对象，夹套内冷却液为副调节对象，构成一个闭环负反馈控制系统。
提高控制精度，改善工艺，是工程技术人员一直追求的目标，同时也是整个工业行业的发展趋势、工程学术领域的研究方向。
1.2 国内外研究现状
自上世纪70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，以美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的温度控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。它们主要具有如下的特点：
(1)适应十大惯性、大滞后等复杂温度控制系统的控制。
(2)能够适应于受控系统数学模型难以建立的温度控制系统的控制。
(3)能够适应于受控系统过程复杂、参数时变的温度控制系统的控制。
(4)这些温度控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应的范围广泛。
(5)普遍温控器具有参数自整定功能。借助计算机软件技术，温控器具有对控制对象控制参数及特性进行自动整定的功能。有的还具有自学习功能，它能够根据历史经验及控制对象的变化情况，自动调整相关控制参数，以保证控制效果的最优化。
(6)温度控制系统具有控制精度高、抗干扰力强、鲁棒性好的特点。
结合温度控制器的发展，多年来，许多学者在反应釜的度控制问题上做了大量的探索并提出一些有效的解决方案。比如:
Shinskey与Weinstein提出的双模控制(dual-mode)，采用bang-bang+PID控制，其大致步骤为：过程开始时，全力加热，直至反应釜温度距其设定值为t1度，然后全力
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Barry与Sandro采用GMC方法控制反应釜温度，得到了很好的仿真结果，并且进一步考察了操作条件与过程参数变动时被控过程的鲁棒性，发现GMC的鲁棒性明显强于双模控制。
H.MK.DEBELAK与D.HUNKELER采用模糊控制与PID混合的策略控制间歇放热聚合反应釜的温度，在他们的方法中，模糊控制器的输出用来调整PID控制器的设定值，以补偿反应放热对过程温度造成的扰动；将此方案应用与乳液聚合的试验设备上，发现能明显提高控制性能。
此外还有一些研究者采用预测控制解决这一难题，如Nagy与Agachi采用非线性预测控制算法控制间歇PVC聚合釜的温度；Xia等采用基于小波神经网络的预测控制算法控制间歇聚丙烯反应器温度；栗志业等采用基于模型分解的预测控制算法也取得了较好的效果。
1.3 发展现状
几十年来，化工行业工业自动化技术随着工艺和装备技术的不断发展而发展，从初期简单的手工操作到连续工艺及负荷不断加大，对生产稳定性要求越来越高，对控制及自动化水平的要求也越来越高，仪表使用越来越普遍，从简单回路的闭环控制到单元装置的全面自动化，使用的控制工具也从气动单元组合仪表、电动单元组合仪表到DCS的广泛应用；控制水平也从单参数简单控制回路到多变量复杂控制回路，先进控制系统、优化控制系统在各种场合都有成功应用的典范。随着工业规模的进一步推广，快速反应、临界稳定工艺、能量综合平衡等工艺的开发成功，对自动化提出了更高的要求。另外，激烈的市场竞争也对自动化提出了新的目标与要求。同时，信息技术对化工行业自动化技术的发展也注入了新的活力。
为适应化工生产的新特点，一些过程控制领域中的新技术正在由理论研究转向生产实践，如信息综合处理技术、现场总线控制系统、各种智能控制技术、软计算技术和快速仿真技术、多媒体技术等。过程控制采用的技术工具，由基地式仪表、气动单元式组合式仪表、电动单元组合式仪表Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型，发展到现在的可编程单回路、双回路、三回路调节器和分散综合控制系统(DCS)。当前，传统的DCS正借助于微处理器硬软件和通信网络技术，朝着标准化、开放化和尽量采用市场通用的优良硬、软件的方向，逐渐地、相互融合地向开放的DCS发展。如Honeywell的TPS，它采用通用的软件将企业的internet网与局部控制网、通用控制网和系统总线连接在一起，配备各种平台、操作站以满足不同层次使用人员的要求。
另外，最近发展起来的现场总线网络控制系统(FCS)也是一种新的开放式的分布式控制系统。它把专用封闭协议变成标准开放协议，使系统共有完全数字计算和数字通信能力：在结构上，采用了全分布式方案，把控制功能彻底下放到现场，提高了系统灵活性和可靠性：它突破了集散型控制系统DCS中采用专用网络的缺陷。因此对于现
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过程检测控制仪表是在工业生产过程中，对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表随着化工工业的发展，对仪表控制系统提出了更高的要求。在仪表调节，除一般的比例、积分、微分调节规律外，人们正在研究前馈、大滞后、非线性、相关和计算值调节等技术，以适应多回路自动化系统的需要。
传统的现场仪表和控制器也将由现场总线以及由此产生的现场总线智能仪表和控制系统所代替。新一代的检测仪表主要特点是智能化和数字化。这些检测仪表均是以微型计算机为核心，可以实现自动校零、线性化补偿环境因素变化等功能甚至包括模型运算和人工智能的应用。一次检测技术采用超声波、微波、激光等新技术，使自动控制的精度得到进一步提高。研制新型的传感器，广泛应用新技术，如核磁共振、激光和相关技术等，使传感器集成化。专用集成电路(ASIC)的广泛应用将促进传感器和执行器沿着多功能化和智能化的方向发展，便于形成现场控制回路子系统，还将极大地方便仪表的安装调试和维护工作。在硬件条件得到改善后，将目前分散研究的软测量技术、先进控制技术开发成通用的商品化软件包，也是发展方向之一。现有的工业控制软件包大部分是以多变量预测控制技术为主，在此基础上进一步采用了神经网络、模糊技术及遗传算法等软计算技术，开发包括初级数据预处理、数据挖掘、软测量技术的先进控制软件，国内的高校和科研机构先后在一些石化企业的典型装置上通过各种方法实现了软测量和先进控制技术。但是我们也应该看到，国产开发的软件在设备无关性、软件通用性、运行可靠性及界面友好性等几个方面与国外的一些成熟的商业软件包相比还有一定的差距。如何将理论研究的最新成果发展成工程化、标准化和商品化的软件包，是我国过程工业自动化的研究重点之一。
在控制理论上，自从美国数学家维纳在20世纪40年代创立控制论以来，自动控制理论由经典控制理论发展到现代控制理论，再到20世纪70年代中期以后出现的大系统理论和智能控制理论，为石化工业的发展与控制要求的提高，提供了理论基础。智能控制理论的研究应运而生，也成为当前控制理论的研究热点之一。因此，石化工业的过程控制也由串级、比值、前馈、选择性、均匀控制等简单控制系统发展到解祸、时滞补偿、推断预估、预测、非线性、状态反馈、双重、自适应、人工神经元网络、模糊、智能等高级控制系统。据Setpoint公司统计，在生产过程中采用先进过程控制己取得良好的效果。例如:1994年Gensym公司和Neuralware公司联合将神经网络和优化软件与专家系统结合，用于Star炼油厂的非线性工艺过程，一年内就收回投资；英国帝国化工研究院(ICI)实时操作优化专家系统在威尔顿石油联合企业应用，并取得实效；日本三菱化学合成公司开发成功了乙烯工程模糊控制系统；美国杜邦公司研制出用于化工聚合中间物生产强度的Pace专家系统。
1.4 展望
反应釜是化工生产过程中的重要设备，反应过程中伴随有人量的吸、放热现象，具有大滞后、时变、非线性、反应机理复杂等特点。
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传统的PID控制是一种基于过程参数的控制法，具有控制原理简单、稳定性好、可靠性高、参数易调整等优点，但其设计依赖于被控对象的精确数学模型，而反应釜因为机理复杂各个参数在系统反应过程中时变，不能建立精确的数学模型，参数调整往往比较困难，难以解决系统的相对稳定性和快速性的矛盾，因而采用一般的PID控制器无法实现对反应釜的精确控制。模糊控制是一种基于规则的控制，在设计中不需要建立被控对象的精确数学模型，鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，控制效果好。但模糊控制器是以误差和误差变化作为输入变量，这种控制器具有模糊比例一微分控制作用，精度不太高、稳态误差较大、自适应能力有限和易产生振荡现象。
针对预测控制是一种优化控制算法，它是通过对某一性能指标的最优来确定未来的控制作用的，具有对模型要求低、鲁棒性好、适用于数字计算机控制的优点，但稳定性仍待提高反应釜的温度变化特点，将模糊控制、PID控制与预测控制结合起来，设计出温度控制系统，并根据反应釜装置的特点，采用比例阀控制液体流量，增加系统功能并提高响应速度。
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第二章连续搅拌反应釜工艺简介
2.1 连续搅拌反应釜的基本结构
连续搅拌反应釜的基本结构如图2.1所示。反应釜由搅拌容器和搅拌机两大部分组成。搅拌容器包括筒体、换热元件及内构件。搅拌器、搅拌轴及其密封装置、传动装置等统称为搅拌机。筒体为一个钢制罐形容器，可以在罐内装入物料，使物料在其内部进行化学反应。为了维持反应釜内的反应温度，需要设置换热元件。常用的换热元件为夹套，它包围在筒体的外部，用焊接或法兰连接的方式装设各种形状的钢结构，使其与容器外壁形成密闭的空间。在此空间通入加热或冷却介质，通过夹套内壁传热，可加热或冷却容器内的物料，介质的每秒流量受电磁阀的控制。搅拌器是化学反应能够进行的关键部件，它提供过程所需的能量和适宜的流动状态。搅拌器有很多种类型，本文采用的是最简单的桨式搅拌器。由于化学反应对反应物的纯度有一定的要求，并且反应过程有可能产生剧毒、易燃、易爆的气体和物料，所以密封装置是反应釜必不可少的一部分。传动装置包括电动机、减速机、连轴器及机架。通过电机驱动搅拌轴，带动搅拌器旋转，为物料的循环提供动力。罐顶和罐底分别装有加料口和出料口，分别用于往罐中加入物料和从罐中取走物料。为了测量釜内的温度，在罐内装有钢制的温度计套管，可将温度计或温度传感器放入其中。为了满足工艺的需要，还可以外接附件装置。
图2.1 反应釜结构示意图
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊2.2 连续搅拌反应釜工作原理
在进行化学反应之前，先将反应物按照一定的比例进行混合，然后与催化剂一同投入反应釜内，在反应釜的夹套中通以一定的高压蒸汽，高压蒸汽通过反应釜的夹套提高釜内物料的温度，通过搅拌器的搅拌使物料均匀并提高导热速度，使其温度均匀。当釜内温度达到预定的温度时，保持一定时间的恒温以使化学反应正常进行，反应结束后进行冷却。有时在恒温后还要进行二次升温和恒温。恒温段是整个工艺的关键，如果温度偏高或偏低，会影响反应进行的深度和反应的转化率，从而影响了产品的质量。化学反应过程中一般伴有强烈的放热效应，并且反应的放热速率与反应温度之间是一种正反馈的关系。也就是说，若某种扰动使反应温度有所增加，反应的速率就会增加，放热速率也会增加，会使反应温度进一步上升，甚至会引起“聚爆”现象，使釜内的产品变成废品，并且会影响安全生产。为了使釜温稳定，在夹套中通以一定的冷却介质，来移走反应放出的多余热量。通过调节流入反应釜夹套中冷却介质的流量，来控制反应釜内物料的温度使之符合工艺要求。
2.3 连续搅拌反应釜温度控制难点
连续搅拌反应釜(CSTR)温度控制的难点主要反应在：
(1)复杂性、时滞性和非线性ls
a)化学反应的生产过程伴随着物理化学反应、生化反应、相变过程及物质和能量的转换和传递，因而是一个十分复杂的工业生产过程；
b)所用反应釜容量大、釜壁厚，因此是一个热容量大、纯滞后时间长的被控对象；
c)随着反应的进行，各传热媒体的传热系数成非线性变化，并且对各种外界环境的变化比较敏感；加上反应过程增益变化也会很大，甚至增益变化方向都是不一样的；而且，随着反应的进行，釜内固体颗粒增多，釜的传热系数也会随着发生不规则变化。
(2)难控性
a)反应过程中，由于化学反应放热过程的复杂性和非线性，各传热媒体的传热系数成非线性变化，并对各种外部干扰的影响较敏感，使得控制有一定的难度；
b)反应过程中如果热量移去不及时、不均匀，会使反应温度一直往上升，极易因局部过热而造成“飞温”现象，产生“爆聚”；反之，如果热量移去过多，会造成反应温度一直往下跌，造成反应熄灭。而聚合反应好坏的主要因素就是反应釜温度控制的好坏，温度的变化将直接影响产品的质量和产量，所以此过程的温度控制是重点也是难点；
c)反应工艺以及反应设备的约束及外界环境对反应影响的不确定性因素也使得控制的难度增加。
(3)建模难
反应过程化学反应机理较为复杂，尤其是聚合反应过程涉及物料、能量的平衡，反应动力学等，加上外界条件如原料纯度、催化剂类型、原料添加数量的变化、热水温度、循环冷却液流量的变化等对系统的影响较大，推导机理模型较为困难；又由于化学反应放热过程的复杂性和非线性，随着反应的进行，各传热媒体的传热系数不规
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊则变化对各种外部千扰的影响比较敏感，依照机理法和最小二乘法等传统的建模方法，要建立反应过程的精确数学模型是非常困难的。
PID驱动反应釜
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图2.2 控制原理流程
2.4 微机控制系统软件
控制系统的软件，包括系统软件和应用软件。系统软件是微机操作运行的基本条件之一，包括：
(1)监控软件或操作系统监控软件是一种低级计算机的管理软件,它主要是完成键盘扫描，人机对话，接受用户程序，显示、调试、修改和运行用户程序，显示和修改存储器中的内容。上电后立即进入监控程序，各种程序均在监控程序下运行。
操作系统是一种微机的大型管理软件，是在监控程序的基础上进一步扩展许多控制程序形成的。其主要功能是实现人机对话，管理微机、存储器、操作台、外部设备(CRT、打印机等等)、文件和作业进程。它控制各软件的运行。
(2)汇编程序、解释程序和编译程序汇编程序用于把汇编语言程序变成计算机能够认识和执行的机器语言程序(目标程序),例如MCS-5汇编程序。解释程序能够把用于某种程序设计语言写的源程序(如BASIC)，翻译成机器语言程序(目标程序)。编译程序能够把高级语言编写的源程序(如FORTRUN)，编译成某种中间语言(如汇编语言)或机器语言程序。
应用软件按照对系统功能要求和完成任务的不同而不同，通常由用户来编写，可以分为两类：
(1)通用软件是在微机控制系统软件设计中经常用到的。比如：数制变换程序、运算程序、查表程序等等。
(2)专用软件是针对某一具体控制系统和不同的控制规律编制的程序。比如：数据采集程序、输出控制程序、各种控制算法程序等。
2.5 使用设备
本文中所提的控制方案，是采用西门子公司的S7-300系列PLC实现的。
PLC英文全称是Programmable Logic Controller，中文全称为可编程逻辑编辑器，它是以微处理器为基础，综合了计算机技术，自动控制技术和通信技术，用面向控制过程，面向用户的“自然语言”编程，适应工业环境，简单易懂，操作方便，可靠性高的通用工业控制装置。
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S7-300系列属于模块式PLC，它的CPU上带有一个编程接口，使用西门子的MPI （Multi-point Interface）通信协议，部分CPU，如CPU 315-2 DP还带有集成的现场总线PROFIBUS-DP接口，还有的带有PtoP(Point to Point)串行通信接口，如CPU 313C-2 PtP。因此S7-300不需加任何通信处理器就可以建立一个MPI网络或一个PROFIBUS-DP网络。S7-300有350多条指令，其编程软件STEP7功能强大，所有模块和网络参数都可用STEP7来设置，另外它的CPU还有智能化诊断系统，监控系统是否正常，记录故障和系统事件。
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第三章PID控制方案
3.1 PID控制器的应用与发展
工业生产过程中，对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求。PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须合理选择相应的控制规律，否则PID控制器将达不到预期的控制效果。
PID控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。和其他简单的控制运算不同，PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个PID反馈回路却可以保持系统的稳定。
3.2 PID控制原理
3.2.1 PID控制器基本概念
文中控制方案的核心思想是PID控制，PID全称是Proportional Integral Differential，中文意思是比例积分微分。它是历史最久、生命力最强的控制方式，同时也是目前最成熟，工业应用最广泛的控制方式之一。它具有原理简单，使用方便、适应性强、鲁棒性强、控制品质对被控对象特性的变化不大敏感等优点，是一种负反馈控制。
3.2.2 PID控制器的参数整定
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。
PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。
PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。两种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。
利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：
（1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；
（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
经典方法：试凑法
凑试法是通过模拟或实际的闭环运行情况、观察系统的响应曲线，然后根据各调节参数对系统响应的大致影响，反复凑试参数，以达到满意的响应，从而确定PID控制器中的三个调节参数。其中在实践中总结出如下的规律：
(1)增大比例系数KP一般将加快系统的响应，在有稳态误差的情况下有利于减小稳态误差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调，并产生振荡，使系统的稳定性变坏；
(2)增大积分时间TI有利于减小超调，减小振荡，使系统更加稳定，但系统稳态误差的消除将随之减慢；
(3)增大微分时间TD亦有利于加快系统的响应，减小振荡，使系统稳定性增加，但系统对干扰的抑制能力减弱，对扰动有较敏感的响应；另外，过大的微分系数也会使系统的稳定性变坏；在凑试时，可以参考以上的一般规律，对参数的调整步骤为先比例，后积分，再微分的整定步骤，即：
(1)先整定比例部分：将比例系数KP由小调大，并观察相应的系统响应趋势，直到得到反应快、超调小的响应曲线。如果系统没有稳态误差或稳态误差已小到允许范围之内，同时响应曲线已较令人满意，那么只须用比例调节器即可，最优比例系数也由此确定。
(2)如果在比例调节的基础上系统的稳态误差不能满足设计要求，则须加入积分环节。整定时一般先置一个较大的积分时间系数TI，同时将第一步整定得到的比例系数KP缩小一些（比如取原来的80%），然后减小积分时间系数使在保持系统较好的动态性能指标的基础上，系统的稳态误差得到消除。在此过程中，可以根据响应曲线的变化趋势反复地改变比例系数KP和积分时间系数TI从而实现满意的控制过程和整定参数。
(3)如果使用比例积分控制器消除了偏差，但动态过程仍不尽满意，则可以加入微分环节，构成PID控制器。在整定时，可先置微分时间系数TD为零，在第二步整定的基础上，增大微分时间系数TD，同时相应地改变比例系数KP和积分时间系数TI，逐步凑试，以获得满意的调节效果和控制参数。
综上：
温度控制系统特点：对象为多容量系统，有较大滞后，常用微分。
常见的PID控制器参数的选择范围：KP 1.6～5;TI(min) 3～10;TD(min) 0.5～3
3.2.3 数字PID算法
将比例、积分、微分三种调节作用结合起来，构成比例积分微分调节，即PID调节。它的动作规律如下。
dt
t
de
T
dt
t e
T
t e
K
t
u d
t
i
p
)(
)(
1
)(
)(
+
+
=?
（3-1）
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊
u(t)：e(t)：控制器输入，可以是e(t)=r(t)-c(t),其中r(t)为设定值，c(t)为被控量值。
KP,TI,TD：比例，积分，微分常数。
[][])
2
(
)
(
2
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(T
kT
e
T
kT
e
kT
e
K
kT
e
K
T
kT
e
kT
e
K
kT
u d
i
p-
+
-
-
+
+
-
-
=
?
（3-2）式中，i
p
i
T
T
K
K=
为积分系数；T
T
K
K d
p
d=
为微分系数。
图3.1给出了增量式PID控制系统的示意图。
PID增量控制算
法
∫执行机构
u(t)
r（k）e(k)被控对象
图3.1 增量式PID控制系统
控制系统通常采用采样方式实现对生产过程的各个回路进行巡回检测和控制，它属于采样调节。因而，描述连续系统的微分方程应由相应的描述离散系统的差分方程来代替。
离散化时，令
kT
t=
，
)
(
)(kT
u
t
u≈
，
)
(
)(kT
e
t
e≈
，∑
?
=
≈
k
j
e
jT
e
T
dt
t
e
)
(
)
(
，T
kT
e
T
T
kT
e
kT
e
dt
t
de)
(
)
(
)
(
)(?
≈
-
-
≈
（3-2）式中，e(kT)是第k次采样所获得的偏差信号；Δe(kT)是本次和上次测量偏差值的差。
在给定值不变时，Δe(kT)可表示为相邻两次测量值之差：
Δe(kT)=e(kT)-e(kT-T)=(R-y(kT))-(R-y(kT-T))=y(kT-T)-y(kT)（3-3）
T是采样周期，采样周期必须足够短，才能保证有足够的精度；k是采样序号，k=0,1,2,…
可得到离散系统的PID算式为：
[]
??
?
?
?
?
?
?
-
-
+
+
=∑
=
)
(
)
(
)
(
)
(
)
(
T
kT
e
kT
e
T
T
jT
e
T
T
kT
e
K
kT
u d
k
j
i
p
（3-4）
在式（3-4）所表示的控制算式中，其输出值与阀位是一一对应的，通常称为PID 的位置算式。在位置算式中，每次的输出与过去状态有关。它不仅要计算机对e进行
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
不断累加，而且计算机发生任何故障时，会造成输出量u 的变化，从而大幅度改变阀门位置，这将对安全生产带来严重后果，故目前计算机控制的PID 算式通常采用增量式算式。
3.2.4 数字PID 控制器的控制作用
(1)比例调节器：比例调节器对偏差是即时反应的，偏差一旦出现，调节器立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于比例系数KP 。比例调节器虽然简单快速，但对于系统响应为有限值的控制对象存在稳态误差。加大比例系数KP 可以减小稳态误差，但是，KP 过大时，会使系统的动态质量变坏，引起输出量振荡，甚至导致闭环系统不稳定。
(2)比例积分调节器：为了消除在比例调节中的残余稳态误差，可在比例调节的基础上加入积分调节。积分调节具有累积成分，只要偏差e 不为零，它将通过累积作用影响控制量u(k)，从而减小偏差，直到偏差为零。如果积分时间常数TI 大，积分作用弱，反之为强。增大TI 将减慢消除稳态误差的过程，但可减小超调，提高稳定性。引入积分调节的代价是降低系统的快速性。
(3)比例积分微分调节器：为了加快控制过程，有必要在偏差出现或变化的瞬间，按偏差变化的趋向进行控制，使偏差消灭在萌芽状态，这就是微分调节的原理。微分作用的加入将有助于减小超调。克服振荡，使系统趋于稳定。
当KP=0.5时，稳态误差为0.283。 当KP=1时，稳态误差为0.165。 当KP=2时，稳态误差为0.09。
本科毕业设计（论文）开题报告 题目：1立方米反应釜设计 学生姓名学号1103020402 教学院系机电工程学院 专业年级2011级过程装备与控制工程 指导教师职称 单位西南石油大学
1.概述 1.1反应釜的结构组成和材料选择 1.1.1反应釜的结构组成 反应釜由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。支承座有支承式或耳式支座等。转速超过160转以上宜使用齿轮减速机.开孔数量、规格或其它要求可根据用户要求设计、制作。 1.通常在常压或低压条件下采用填料密封，一般使用压力小于2公斤。 2.在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封，一般压力为负压或4公斤。 3.在高压或介质挥发性高得情况下会采用磁力密封，一般压力超过14公斤以上。除了磁力密封均采用水降温外，其他密封形式在超过120度以上会增加冷却水套。 根据任务书要求，采用夹套换热。 1.1.2反应釜的材料选择 反应釜材质一般有碳锰钢、不锈钢、锆、镍基（哈氏、蒙乃尔）合金及其它复合材料。反应釜可采用SUS304、SUS316L等不锈钢材料制造。 根据工作介质是否具有腐蚀性，工作温度与压力，性价比等，参照《化工设备用钢》进行具体选材。 1.2.反应釜的工作原理和工艺流程 1.2.1反应釜的工作原理 在内层放入反应溶媒可做搅拌反应，夹层可通上不同的冷热源（冷冻液，热水或热油）做循环加热或冷却反应。通过反应釜夹层，注入恒温的（高温或低温）热溶媒体或冷却媒体，对反应釜内的物料进行恒温加热或制冷。同时可根据使用要求在常压或负压条件下进行搅拌反应。物料在反应釜内进行反应，并能控制反应溶液的蒸发与回流，反应完毕，物料可从釜底的出料口放出，操作极为方便。 1.2.2反应釜的工艺流程 反应釜是综合反应容器，根据反应条件对反应釜结构功能及配置附件的设计。从开始的进料-反应-出料均能够以较高的自动化程度完成预先设定好的反应步骤，对反应过程中的温度、压力、力学控制（搅拌、鼓风等）、反应物/产物浓度等重要参数进行严格的调控。 1.3反应釜的失效形式
分类垃圾桶底座热流道注射成型工艺 及模具设计 作者姓名：吴杰 专业名称：机械工程及自动化 指导教师：王二讲师
摘要 本毕业设计论文详细记录了分类垃圾桶底座热流道模具的设计全过程。 本文主要内容包括：垃圾桶的改进方案、制品的选材、制品的工艺分析、注射机的选择及校核、热流道浇注系统的设计、脱模机构的设计、成型零件和结构零件的设计以及相关尺寸的计算校核、排气系统及温控系统的设计、模具材料的选择等注射模设计中的关键问题。其中热流道浇注系统的设计是本次毕业设计的重点。 此外，本文中还包括一篇文献综述。 关键词：垃圾桶底座热流道注射机注射模具
Abstract The thesis of the graduate design notes the whole design processes of the hot runner mould for the rubbish bin pedestal in details. The thesis mainly includes: the improving method of the rubbish bin, the selecting material of the product, the technical analysis of the product, the option and check of the injector machine, the design of hot runner system, the design of the ejection mechanism, the design of the moulding，parts and makeup parts,as well as some key problem in injection mould design. Such as: the calculations of the related sizes, exhausting system and temperature control system, the choices of the mould materials. And the emphasis of this design is the design of the hot runner system. Besides, this thesis includes a literature summary. Key words：rubbish bin pedestal hot runner system injector machine injection mould
聚氯乙烯反应釜设计 1 前言 我国pvc生产企业平均规模为年产8万多吨，pvc生产处于低垄断状态。由于国产化pvc 生产技术的成熟，在很大程度上降低了行业进入门槛。行业内和行业外企业为追求较高利润，竞相建设和扩产, 近几年国pvc热的显著特征是大干快上。所谓大是指规模大，新建改扩建项目年生产规模动辄十万吨以上，二三十万吨以上也不少见。未来pvc生产企业规模将向40万~80万t/a大规模水平发展，规模小的企业将由于技术水平较低、污染严重、生产成本高、竞争能力弱而逐步被淘汰。 我国pvc行业采用大型聚合釜生产装置成为近年来明显的发展趋势，前几年北京化二在消化吸收国外引进的先进技术的基础上，不断摸索实践，成功实现了70m3聚合釜成套工艺及关键技术的国产化，并在国内很多聚氯乙烯生产企业进行了推广应用。70m3聚合釜由于长径比适中、生产强度大、换热能力好、运输方便、综合性能好，在建设10万t/a的聚氯乙烯生产装置时具有较好的综合经济效益，但随着新建或扩建聚氯乙烯生产装置规模越来越大，如建设20万t/a以上生产装置，需要采用至少2条生产线，采用70m3聚合釜就存在设备投资较大建设费用和运行费用较高、单釜生产能力偏低、控制不方便等不足，目前不少厂家在进行二期或三期,扩建项目时，首选是采用100m3以上聚氯乙烯大型反应釜。在这种背景下，开发新型聚合釜及成套工艺技术就成为必然的趋势。大型反应釜的开发不是简单的容积扩大，而是综合技术的体现，涉及到多个领域的技术合作。北京化二与上海森松公司吸收 国内外先进技术和实践经验，对聚合釜容积的选型、换热方式、搅拌结构和方式、关键配件选择等进行了认真的讨论研究并进行了严格的计算，研制和开发了100m3型聚合釜（该聚合釜正在申请专利），北京化二在吸收国内外各种先进工艺技术的基础上，开发了拥有自主知识产权的成套工艺技术。
1.2m3反应釜设计 摘要 带搅拌的夹套反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型反应设备之一。它是一种在一定压力和温度下，借助搅拌器将一定容积的两种（或多种）液体以及液体或气 体物料混匀，促进其反应的设备。 一台带搅拌的夹套反应釜。它主要由搅拌容器、搅拌装置、传动装置、轴封装置、支座、人孔、工艺接管和一些附件组成。 本文主要介绍的时一种推进式夹套反应釜设计，包括整体结构设计、强度校核以及一些工艺设计。夹套反应釜分罐体和夹套两部分，主要有封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺而定；传动装置主要有电动机、减速器、联轴器和传动轴等组成；轴封装置一般采用机械密封或填料密封；它们与支座、人孔、工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。 关键词：反应釜、筒体设计、夹套设计、法兰、接管、焊缝、开孔补强
1.2m3 reactor design Abstract A stirred jacketed reactor is the chemical, pharmaceutical and food industries in the typical reaction to one of the devices used. It is a certain pressure and temperature, by means of a stirrer to a volume of two (or more) of liquid and the liquid or gas,Body material mix, promoting the reaction of the device. A jacketed stirred reactor. It mainly consists of mixing vessel, a stirring device, transmission device, the shaft sealing device, bearing, manholes, pipe connection and some accessories. This paper describes time-jacketed reactor one kind push design, including the overall structural design, strength check, and some process design. Jacketed reactor tank and a jacket of two parts, the main composition and the cylinder head, mostly in low pressure vessel; stirring means with a stirrer and the stirring shaft, whose form is usually determined by the process and; transmission main motor, reducer, couplings and drive shafts and other components; seal device commonly used mechanical seal or packing seal; them with support, manholes, and other accessories takeover process, together constitute a complete jacketed reactor. Keywords: reactor、cylinder design、jacket design、flange、 receivership、welds, opening reinforcement
齐齐哈尔大学 开题报告 学院 专业班级 学生姓名 指导教师 成绩
毕业设计（论文）开题报告 一、选题的依据、意义和理论或实际应用方面的价值 反应釜是广泛应用于石油化工，化学，制药，高分子合成，冶金，环保等领域的重要设备[1]。因此在工业发展过程中研究反应釜的改进技术会使我们提高工作效率，节省资金和时间。结构简单，加工方便，传质、传热效率高，温度浓度分布均匀，操作灵活性大，便于控制和改变反应条件，适合于多种，小批量生产[2]。适合于各种不同组态组合的反应物料，几乎所有有机合成的单元操作，只要选择适当的溶剂作为反应介质，都可以在釜式反应器内进行[3]。 在实际生产中所遇到的传热过程很少是单一的传热方式，往往是几种基本方式同时出现，这使实际的换热过程很复杂。流体的性质对换热换热器类型的选择将会产生很大的影响，如流体的物理性质，化学性质，结垢情况，以及是否有磨蚀性等因素，都对传热设备的选型有影响[4]。 通过对夹套传热反应装置的研究，可以让我了解当今传热反应装置的分类，以及每一种传热器应用的场合，和对物料的物理性质和化学性质的要求，同时也让我知道了传热器在我国化学工业中的应用。这对我以后的学习打下了坚实的基础。 二、本课题在国内外的研究现状 国内：我国正处于反应釜生产和消费的高速增长期，已广泛应用于石油化工、轻工、食品、酿酒、制药、家电、水电、机械、建筑、市政和各种民用器具中[5]。越来越多的学者致力于夹套传热反应装置的研究，国内由原料能源转变为最终有效利用能源转化率目前只有27%，节能的潜力很大。夹套传热设备总是应用的非常的广泛，在日产千吨的合成氨厂中，各种传热设备约占全厂设备总数的40%左右[6]。随着我国化工业的发展化工生产对反应釜的要求越来越高:1.大容积化，这是增加产量，减少批量之间的质量误差，降低产品成本的有效途径和发展趋势。2.反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到双搅拌器或外加泵制循环。3. 以生产连续化和自动化代替笨重的间隙手工操作。4.合理利用热能，选择最佳的工艺操作条件[7]。 国外：反应釜的研究备受各国政府和机构的重视，生产必须严格按照相应的标准加工，检测并试运行。不锈钢反应釜，根据不同的生产工艺、操作条件等，反应釜的设计结构和参数不同[8]。采用新技术，在提高和保证设备质量的前提下降低难度减少维护成本。国外的自动化水平高，在大工厂当中已经实现了电脑自动化生产[9]。外国的许多研究人员也在致力于夹套传热反应装置的研究，其中由美国专家史蒂夫研制出的多孔介质夹套传热反应装置，受到了各个国家的一致好评，把传热效率大大的提升[10]。
毕业论文 智能垃圾箱项目策划书 专业名称：市场营销 班级： 111601 学生姓名：梁宝 学号： 201116060118 指导教师：李亨英 二零一五年六月
摘要 活垃圾造成的污染一直是中国最严重的社会公害之一。鉴于改革开放以来中国经济的高速发展、城市数量以及人口显著增加、城市规模和范围不断扩大、城市化进程的加快，中国城市生活垃圾产量不断增长，尤其是近年来，随着经济的迅猛发展，公共场合的垃圾不能很好的收集，造成垃圾污染环境和影响市容的问题也越来越严重。所以，把垃圾良好的收集、处理，防止环境污染，保护环境，维持生态平衡创造良好的市容市貌，已成为社会发展的一项重要举措。而就如何科学合理的收集和处理垃圾，垃圾箱的设计起着直接影响作用。于是基于调查的基础上，响应社会需求，我们设计的智能垃圾箱应运而生。 关键词：职能；垃圾箱；环保
Abstract Living garbage pollution has been one of the most serious social public hazards in China. Because of the high speed development of China's economy since the reform and opening up, number of cities and the population increased significantly, the urban scale and scope expands unceasingly, the speeding up of urbanization, city life garbage output growing in China, especially in recent years, with the rapid development of economy, public garbage cannot very good collection, environment and the city garbage pollution problem is becoming more and more serious. Good so, put the garbage collection, processing, to prevent environmental pollution, protect the environment and maintaining ecological balance to create a good districts, has become an important measure of social development. And how to scientific and reasonable collected and disposed of the rubbish, trash can play a direct impact on the design. Then based on the investigation on the basis of the response to the social needs, we design intelligent dustbin arises at the historic moment. Keywords：intelligent；dustbin ；environmental protection
2007届毕业生毕业设计说明书 题目: 植物油反应釜的设计 院系名称: 专业班级: 学生姓名:学号: 指导教师:教师职称: 2007 年05 月20 日
目录 1.前言 (1) 1.1.反应釜概况 (2) 1.2.混合与搅拌的作用 (2) 1.3.本课题的目的和内容 (4) 2. 方案论证 (5) 3. 设计进度安排及要完成任务……………………………………………………………… 6 4. 设计计算书 (7) 4.1. 已知参数 (7) 4.2. 总体方案制定 (8) 4.2.1. 用气量计算和主要尺寸的确定 (8) 4.2.2. 传动设计 (9) 5. 轴封安装和操作注意事项 (15) 6. 设备的维护和保养 (15) 结束语 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18)
前言 毕业设计是我们走向工作岗位前的一次练兵,是对大学四年所学知识的一次完整的总结,通过毕业设计,我们应从了解机械设计和创新的一般程序,并且通过现场观摩和学习,不但使自己在专业上提高一个档次,并且在这个学习的过程中增长知识,所以毕业设计具有非常重要的意义.为此,我们在导师的安排下,通过互联网、专业期刊,以及实物资料、实地考察等的查询、收集,分析了解初步掌握了关于进行此次设计的资料题材. 作为机械设计专业的学生,理所当然做的是机械制造方面的设计.为了达到学习、演练、测试的目的,依据学校的指导精神和指导教师对我们毕业设计的要求,我们选择了反应釜参数化设计.该课题属于中等偏难的题目,当然,我们还不具备凭空想象来设计出一个全新的机器的能力,我们的主要任务是对该设备做改进式的设计,丰富产品系列,对设备存在的不足之处进行改进、完善.首先在做之前我们进行了资料的搜集和整理工作,学习了解反应釜的工作原理和结构特点;我们还进行了实地的调研工作,对所设计的题目有了理性和感性的双重认识,以确保我们的设计更合理、更实用. 在设计的具体工作阶段,我们完成了全部数据的理论计算,包括设备的总体设计、方案确定、传动设计等,进行了设计结果的圆整以及强度、使用寿命等内容校核,绘制了设备所有的装配和大部分零件图.这一过程是整个毕业设计的主体过程,也是关键过程,它不仅体现了我们的学习和理解能力,也是对我们动手能力和综合应用知识能力的检验. 我相信,在老师的悉心指导下,通过同学们的帮助和相互间的探讨,我们能够圆满地完成此次毕业设计.
长春理工大学 毕业设计（论文）开题报告 设计（论文）题目： 6300L K型反应釜的设计 学院：机电工程学院 专业：过程装备与控制工程 姓名：赵真 学号:110331232 指导教师：姜吉光 开题时间：2015年3月20日
1.课题的目的和意义 1.1 课题的目的 化工设备毕业设计是培养我们学生设计能力的重要实践环节，通过毕业设计，可以使我们独立的运用所学到的基本理论并结合生产实际的知识，综合的分析和解决工程实际问题的能力，因而在我们完成毕业设计后，应达到下列目的：（1）通过毕业设计，能够将我们所学的知识，在设计中综合的加以运用，使学到的知识得到巩固、加深和提高。 （2）使我们具有独立进行工程设计的能力，树立正确的设计思想，掌握化工容器及设备设计的基本方法和程序，为今后从事工程设计打下良好的基础。 （3）通过毕业设计可以使我们熟悉和运用设计资料，如有关国家颁布标准，以完成我们在机械设计方面所必备的基本训练。 1.2 课题的意义 反应釜是化学、医药及食品等工业中常用的典型设备之一。搪玻璃反应釜先用胎具将钢板压制成符合烧成要求的折流板，其横截面成类似字母“Ω”形，折流板的宽度H为釜体直径的1/8～1/6，折流板顶面弧度半径R为：3δ≤R≤150mm，δ为折流板钢板厚度，侧面弧度半径r为6～50mm，然后根据反应釜体积的大小，将折流板制成一层或多层，焊接在釜体内壁上，焊缝处处理圆滑过度后，进行搪烧，组装成成品，较好地改善了反应物料流动状态，提高了反应效率。搪玻璃设备运行中停车后的检验国内、国外高品质的制造商都选用高品质的钢板、焊条、瓷釉，钢板焊条含碳、硫、磷杂质低，钢板内晶格结构紧密并有微量元素以抑制制造过程中吸氢，瓷釉选用耐腐蚀性能好、耐温差急变性能优异、熔点低的瓷釉。搪烧时采用“低温长烧”、“搪烧后缓冷”的烧制工艺，一般在搪烧三次后就没有了气孔，以后的三到四次搪烧仅仅是瓷层的加厚，瓷层一半以上的厚度是致密不导电的，这样的瓷层耐腐蚀性能优异，腐蚀、摩擦、碰撞后即便瓷层厚度减薄也不会影响瓷层的性能。 本设计为6300L K型反应釜［2］。搅拌可以使两种或多种不同的物质在彼此之中互相分散，从而达到均匀混合；也可以加速传热和传质过程。搅拌操作的例子颇为常见，例如在化学实验室里制备某种盐类的水溶液时，为了加速溶解，常常用玻璃棒将烧杯中的液体进行搅拌。在工业生产中，搅拌操作是从化学工业开始的，围绕食品、纤维、造纸、石油、水处理等，作为工艺过程的一部分而被广泛应用，搅拌操作分机械搅拌和气流搅拌。气流搅拌是利用气体鼓泡通过液体层，对液体产生搅拌作用，但气泡的作用对液体所进行的搅拌是比较弱的，对粘度高的液体不适用，在工业生产中，大多数的搅拌操作均系机械搅拌。搅拌设备主要由搅拌装置、轴封和搅拌罐三大部分组成。本设计说明书着重对此作计算和说明。 搅拌设备在工业生产中的应用很广，尤其是化学工业中，很多的化工生产都 2
家用垃圾分类系统 摘要 随着社会科学技术的飞速发展，人们的生活质量和速度也在不断提高。大多数传统的家用垃圾桶已经过时且缺乏新颖性，并且缺乏人性化设计。使用起来既不方便也不卫生，并且所有的生活垃圾和废物垃圾都被均匀地装载，没有经过仔细的分类。随之而来的是，清洁工的任务量正以几何速度增长，并且浪费大量时间检查垃圾的种类以及往返检查的过程中。在提倡效率和尽可能减少劳动时间的时代，人们越来越依赖于科学技术进步带来的便利。为了更好地解决此类问题，设计了一种以STC89C52单片机为核心的智能垃圾分类收集系统。该系统应由以下部分组成：语音识别模块会根据用户发出的指令自动对垃圾分类，AD收集语音信息，驱动相应的伺服电机根据垃圾类型旋转，打开相应的垃圾收集区域，并在十秒钟后自动重置。采用本系统不仅节省了大量的人力，物力和财力，而且有效地降低了垃圾进入站后的分类处理难度，具有较高的应用价值。 关键词：垃圾分类，单片机，语音识别，电机控制
DOMESTIC WASTE SORTING SYSTEM ABSTRACT With the rapid development of social science and technology, people's quality of life and speed are also constantly improving. Most of the traditional household trash cans are outdated and lack novelty, and they lack human design. It is neither convenient nor hygienic for people to use, and all domestic garbage and waste garbage are uniformly loaded without careful classification. What follows is that the task volume of cleaners is increasing at a geometric speed, and a lot of time is wasted in checking the types of garbage and on the way to and from the inspection. At the moment when efficiency is advocated and labor production time is reduced as much as possible, people increasingly rely on the convenience brought by scientific and technological progress. In order to better solve this kind of problem, an intelligent garbage separation and collection system with STC89C52 single-chip microcomputer as the core is designed. This system should be composed of the following parts. The voice recognition module automatically classifies the garbage according to the instructions issued by the user. AD collects voice information, drives the corresponding servo to rotate according to the type of garbage, opens the corresponding garbage collection area, and resets automatically after ten seconds. Adopting this system not only saves a lot of manpower, material resources and financial resources, but also effectively reduces the difficulty of sorting and processing after the garbage enters the station, and has high application value. KEYWORDS：waste sort，mcu，voice re cognition，motor control
文献综述 题目名称：晶化反应釜及温度控制系统 题目类别：毕业论文 专业：过程装备与控制工程 班级：08531 摘要:运用VB 语言, 编制了反应釜结构设计中相关设计参数和系数的自动查取程序, 以及反应釜结构尺寸的计算机辅助设计计算程序, 使反应釜的结构设计简单、易行, 避免了设计过程中繁琐、重复的劳动。 关键词:反应釜结构尺寸计算机辅助设计 搅拌设备广泛应用于化工、医药、农药及染料等行业。由于其操作条件的可控范围较广,又能适用多样化的生产, 应用越来越广泛。搅拌式反应釜是一种典型的搅拌反应设备, 由于过程换热的需要, 在一般情况下设备设有夹套及蛇管, 以满足传热要求。 釜体的设计是结构设计的第一步, 其包括反应釜的体积、直径及高度设计; 夹套的体积、直径及高度设计; 釜体及夹套的壁厚设计。尽管其结构设计本身并不复杂, 但当涉及到外压 计算时, 设计者要做大量的重复、繁琐的查取数据、重复计算及反复试算的工作, 设计效率较低。这种方法已不能适应设计及使用单位对产品设计质量及设计周期的要求, 且相关报道几乎没有。所以本文尝试用计算机对其进行辅助设计计算。 1设计方法 1.1反应釜容积、内径及高度的设计 反应釜釜体的主要部分是容器, 其筒体部分为圆柱形; 筒体的内径Di和高度H是首先要设计的内容, 其值取决于工艺要求, 其中设备容积V 为主要决定参数; 而设备的容积通常是由生产能力、装料系数等工艺参数确定。通常情况下, 可用式(1)、式(2)及式(3)求得。 1.2反应釜釜体及夹套的壁厚设计 通常情况下反应釜都存在着换热的需要。最常见的是夹套式反应釜, 其结构简单, 能起 到一定的换热效果。反应釜夹套的直径及高度一般由筒体的直径及高度按经验公式而定。由 于夹套内流体往往具有一定的压力, 计算釜体及其封头壁厚时, 需同时考虑承受内、外压力 的情况。通常是先按式(4)进行釜体及夹套壁厚的内压计算, 再按外压进行校核。若[P ]> P
毕业论文(设计)任务书题目：垃圾箱的设计 院系：培黎工程技术学院 学生姓名：苏小霞 指导教师：于国红 起讫日期： 2011年12月至2012年5月
摘要 随着社会经济的日益发展，社会竞争也越发激烈，人们开始追求越发简单快捷的生活方式，生活垃圾、工业垃圾也因此增多，为了环保以及给人类提供方便，我特选此题。 由生活垃圾造成的污染一直是中国最严重的社会公害之一，如何科学合理的收集和处理垃圾，避免其对环境造成污染是长期以来难以解决的问题。各种各样的公共垃圾箱，毫不起眼而又不可或缺，它们都直接影响着垃圾回收的效率，也影响着我们赖以生存的环境。本文将分析现有公共垃圾箱的设计缺陷并对存放有害物质的地方和扔垃圾的入口处进行了一些改良的设计，希望通过发挥设计者的聪明才智，能为广大群众带来方便，让环境更加优美，社会更加和谐！ 关键词：公共垃圾箱；回收；缺陷；有害；改良。
目录 0.1垃圾箱的特点及其应用…………………………………………………….. 0.2垃圾箱的分类……………………………………………………………………….. 0.3垃圾箱的发展……………………………………………………………………….. 第一章设计任务的提出……………………………………………………………….. 第二章设计调查…………………………………………………………………………….. 2.1垃圾箱的结构……………………………………………………………………….. 2.2垃圾箱的颜色……………………………………………………………………….. 2.3调查资料分析……………………………………………………………………….. 第三章垃圾箱设计思路与方向………………………………………………….. 第四章垃圾箱的人机工程学分析…………………………………………….. 4.1尺寸………………………………………………………………………………………….. 4.2形状………………………………………………………………………………………….. 4.3摆放………………………………………………………………………………………….. 第五章垃圾箱设计中的防破坏理念和无盖化启示....... 第六章设计构思…………………………………………………………………………….. 第七章设计方案分析…………………………………………………………………….. 7.1产品的功能分析…………………………………………………………………….. 7.2产品方案的形态分析…………………………………………………………….. 7.3产品方案的色彩分析……………………………………………………………..
┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ 在搅拌釜中大涡模拟的混合时间 化学工程学院,北京化工大学,北京100029,中国 简要：大涡模拟(LES)的混合过程在一个直径0.476米的搅拌釜用3狭窄的叶片水翼CBY叶轮被报道。湍流流场的计算和混合时间使用KES SmagorinskyLilly 次网格尺度模型。叶轮旋转是建模使用滑动网格技术。“电力需求和混合时间获得从实验和LES之间进行了预测要比传统的雷诺平均 n - s(RANS)方法要好。示踪响应预测的曲线由LES和实验之间来预测的。结果表明,LES是一个可靠的工具来研究在搅拌罐里不稳定周期行为的紊流。 关键词：大涡模拟,次网格尺度模型、混合时间、水翼叶轮 1 介绍：机械搅拌罐广泛应用于许多工业过程。在搅拌釜中流结构是高度三维并且复杂,涵盖范围广泛的空间和时间尺度。液体是通过坦克传阅的作用下旋转叶轮。这个漩涡叶轮旋转产生的,保留其相干就大量距离到散装液体,伴随着高剪切率和强烈的湍流活动。因此,他们是必不可少的在流场的混合性能。混合时间,θm,是时候需要混合添加二级液体与容器的内容有一定程度的均匀性,通常θ95为了达到95%以上最后的浓度。在任何情况下,混合时间的一个搅拌釜通常用于指示其有效性。知识的混合时是需要时间的优化设计的搅拌罐。在过去的30年广泛的实验研究已报道混合时间。在过去的二十年里,进展取得了在计算流体动力学(CFD)模拟混合过程拥有伟大的计算机技术的进步。Ranadeetal 用数值仿真给详细的流和散装混合产生的向下流投球叶片涡轮在一个完全困惑的圆柱形容器。undenetal 和Schmalzriedt和罗伊斯形式-迟来的脉冲示踪实验解决了材料在三维流场平衡与拉什顿涡轮(DT6)他们建议的质量结果是高度依赖于精确的流体动力学计算,特别是关于湍流建模。Jaworskietal报道,θ95计算大约两到三次测量值在与双DT6搅拌罐,并暗示这差异是因为大众交流的四个不同的轴径向循环循环是预测下大举CFD。 LES,首先采用搅拌釜的集成判别算法,是被证明是一个不错的方法,研究湍流流动不稳定和准周期性的行为。随后Revstedtetal指出lES会赞成见详细的流场,无法取得所谓的雷诺平均方程和共同响应模型,然后Revstedt和Fuchs模拟了槽搅拌通过两个标准Scaba拉什顿叶轮或6 srgt叶轮。Derksenetal使用与Smagorinsky LES次网格模型中,Smagorinsky常数c = 0.12,以模拟困惑的搅拌
基于物联网技术的垃圾智能管理系统的 设计与实现 摘要 本设计主要以单片机AT89S51为智能控制中心，结合GSM模块、重力检测模块、超声波检测模块及温度检测模块，及其外围辅助电路，构成了一个多种检测功能为一体的多功能垃圾管理系统。首先由各传感器检测重力、高度及温度信号并显示出来，当检测到的信号超出自身的设定值时，将其转化为电信号并传送给单片机处理，再由单片机将电信号传送给GSM模块进行打电话和发短信通知用户。该系统具有轻便灵巧、电路简单易实现，所使用的各类元器件灵敏度较高的特点。利用单片机编程，可使电路功能易于控制，从而实现了识别不同情况下具有智能的垃圾管理系统。 关键词：GSM；单片机；温度模块；超声波检测
Abstract This design mainly intelligent control of the single chip AT89S51 as the center, in combination with the GSM module, gravity detection module, ultrasonic detection module and temperature detection module, and its periphery auxiliary circuit, formed a variety of detection for the integration of multi-functional waste management system. First detected by the sensor of gravity, altitude and temperature signals, when the detected signal is beyond its own value, is transformed into electrical signals and transmitted to the single chip microcomputer processing, again by MCU will be routed to a GSM module calling and texting notifies the user. The system has a lightweight flexible, simple circuit to implement, of the various components used the characteristics of high sensitivity. Microcontroller programming, can make the circuit function is easy to control, so as to realize the recognition of different cases, the waste management system with smart. Key words：GSM; Single chip microcomputer; Temperature module;
摘要 随着国内聚氯乙烯行业的竞争越来越激烈，小规模聚氯乙烯生产设备将越来越表现出不经济性。考虑到今后国内新建聚氯乙烯生产设备规模至少将在20万t/a 以上，60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术具有很大的推广前景。由于引进国外60m3以上聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术的设备和技术费用相当昂贵，在今后较长一段时期内，国产化60m3聚氯乙烯反应釜及其成套工艺技术将是企业的理想选择。因此，60m3聚氯乙烯反应釜的设计和成套工艺技术的开发，将极大的推动国内PVC行业的技术进步和长远发展。本次毕业设计是设计一个60m3聚氯乙烯反应釜，考虑到了筒体所受的内压和外压，进行了罐体和夹套内压强度计算，对罐体进行了外压强度校核，另外还设计了搅拌装置与传动装置，并对其进行了强度和刚度校核。 关键词：聚氯乙烯; 反应釜；设计 Abstract With the domestic PVC industry more competitive, PVC production equipment for small-scale will become more and more non-economic. Tacking into account the future of domestic new PVC production equipment will be at least more than 200,000t/a, 60m3PVC reactor and packaged process have a great spread. The equipment investments and construction investments for bring in the 60m3 PVC reactor and packaged process is so expensive that the companies should choose the 60m3 PVC reactor and packaged process that we have in the near future. So, the design of the 60m3PVC reactor and the study of packaged process have great historical significance and far-reaching impact in the history of domestic PVC production, will greatly promote the development of domestic PVC industry.This graduation design is to design a 60m3PVC reactor.This design considered the cylinder body from the internal pressure and the external pressure，Tank and jacket were calculated compressive strength，and the tank strength of the external pressure was checked.In addition, I also designed a mixing device and transmission device and checked its strength and stiffness. Key words: PVC; reactor; design
毕业设计（论文）开题报告书 课题名称5万t/aPVC生产装置——合成转化工段单体 合成工序的初步设计 学生姓名吕霁桐 学号2011011456 系、年级专业化学工程与工艺学院2011级化学工程与工艺
一、课题的来源、目的、意义（包括应用前景）、 课题的来源： 本课题由指导教师根据中盐株洲化工集团有限公司（PVC厂）氯乙烯单体合成工序的生产工艺来确定的。 目的： 通过对该课题的研究与设计，结合毕业实习，让学生的理论知识得以巩固，实践能力得以提高，从而全面提高学生掌握知识和运用知识的综合技能，为将来的工作打下扎实的基础。 意义（包括应用前景）： 聚氯乙烯（PVC）的易燃性、耐磨性、抗化学腐蚀性、水汽低渗透性好，此外，综合机械性能、制品透明性、电绝缘性、隔热、消声、消震性好，是性价比最为优越的通用型材料。因此用途极为广泛，可用来生产建筑材料，包装材料、电子材料、日常消费品等，在工业、农业、建筑、交通运输、电力、电讯和包装等各领域获得广泛应用。 国内外现状及水平： 聚氯乙烯（PVC）是五大热塑性合成树脂之一，塑料制品是最早实现工业化的品种之一。2002年世界总产能约为3400万吨，消费量约为2800万吨；2009年世界生产能力已上升到约3900万吨，需求量约为3700万吨；2010年世界生产能力为4300万吨，需求量4200万吨。尽管目前世界对PVC生产和制品的环保制约政策越来越严厉，但由于性能优良，生产成本低廉，仍具有较强的活力，特别在塑料门窗、塑料管道等建材领域。 我国聚氯乙烯(PVC）工业起步于50年代，第一个PVC装置于1958年在锦西化工厂建成投资，生产能力为3000吨/年[1]。到目前为止，我国有PVC树脂生产企业80余家，总生产能力达220万吨/年。PVC由氯乙烯（VCM）聚合而成，工业生产一般采用4种聚合方式：悬浮法、本体法、乳液法和微悬浮法。其中悬浮法PVC树脂产量最高，占80%。VCM悬浮聚合是以水为介质、加入VCM、分散剂、引发剂、pH值调节剂等，在搅拌和一定温度条件下进行聚合。现在，国内引进PVC生产技术及设备的项目有二十项左右，其中生产能力最大的两套设备是上海氯碱股份有限公司和齐鲁总公司