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夹套反应釜课程设计说明书1. 引言夹套反应釜是一种常用于化学工业生产中的反应设备，它具有双层结构，内层为反应容器，外层为夹套。
夹套内可以通过流体循环来控制反应温度，从而实现对反应过程的控制和调节。
本课程设计旨在介绍夹套反应釜的原理、结构、操作方法以及相关实验技术。
2. 夹套反应釜原理夹套反应釜利用夹套内流体循环的方式来控制反应温度。
通过在夹套中加热或冷却流体，可以使得反应容器内的温度升高或降低。
这一原理使得夹套反应釜成为控制化学反应过程温度的重要设备。
3. 夹套反应釜结构夹套反应釜主要由以下几个部分组成： - 反应容器：位于夹套内部，用于装载化学物质进行反应。
- 外壳：包裹整个设备，起到保护作用。
- 夹套：位于外壳与反应容器之间，用于循环流体来控制反应温度。
- 加热装置：用于加热夹套中的流体，提高反应温度。
- 冷却装置：用于冷却夹套中的流体，降低反应温度。
4. 夹套反应釜操作方法4.1 准备工作在操作夹套反应釜之前，需要进行以下准备工作： - 检查设备是否完好，并确保所有连接部位紧固可靠。
- 清洁反应容器，并将待反应物质准确称量放入容器中。
- 准备好所需的流体，根据需要调节其温度。
4.2 加热操作1.打开加热装置，并设置所需的加热温度。
2.开启循环泵，使流体开始在夹套内循环。
3.监测反应容器内温度的变化，根据需要调节加热功率和循环泵的流速。
4.当达到设定的目标温度时，关闭加热装置和循环泵。
4.3 冷却操作1.打开冷却装置，并设置所需的冷却温度。
2.开启循环泵，使流体开始在夹套内循环。
3.监测反应容器内温度的变化，根据需要调节冷却功率和循环泵的流速。
4.当达到设定的目标温度时，关闭冷却装置和循环泵。
5. 实验技术夹套反应釜在化学实验中有着广泛的应用。
以下是几种常见的实验技术： - 温度控制实验：通过调节加热或冷却装置，控制夹套中流体的温度，从而研究不同温度下化学反应的动力学和产物生成情况。
辽宁工业大学专业课课程设计（论文）题目：院（系）机械工程与自动化学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：教师职称：起止时间： 13.12.16----14.01.10专业课课程设计（论文）任务书目录前言 (3)1反应釜用途及特征 (3)2反应釜常见类型 (3)3搅拌反应釜 (4)第1章机械设计 (6)1.1确定筒体的直径和高度 (6)1.1.1筒体的直径 (6)1.1.2筒体的高度 (6)1.2确定夹套的直径和高度 (7)1.2.1夹套的直径 (7)1.2.2夹套的高度 (7)1.3确定夹套及筒体材料和设计壁厚 (8)1.3.1确定夹套的材料和设计壁厚 (8)1.3.2确定筒体的材料和壁厚 (9)1.4水压实验及强度较核 (11)1.4.1内筒体水压实验压力 (11)1.4.2夹套水压实验压力 (12)1.4.3内筒水压实验时壁内应力 (12)1.4.4夹套水压实验时壁内应力 (12)第二章传热计算 (14)2.1夹套内的液体向筒体的外壁传热 (14)2.2筒外壁和内壁的传热 (14)2.3较核外壁温度 (16)第三章搅拌釜密封、搅拌传动装备及附属的计算与选择 (17)3.1选择釜体法兰 (17)3.2搅拌轴、搅拌器及传动装置的设计 (17)3.2.1选择搅拌器、搅拌轴和联轴器 (17)3.2.2功率计算 (18)3.2.3搅拌轴直径计算 (18)3.2.4选择搅拌传动装置和密封装置 (19)3.2.5轴封装置 (20)3.3开孔补强 (21)3.3.1氨水进口补强： (21)3.3.2人孔补强： (22)3.3.3温度计补强： (24)3.3.4补强措施 (25)3.4容器支座的选用 (25)3.4.1反应釜的总重量计算 (26)3.5人孔、温度计与工艺接管选择 (27)3.5.1人孔的选择 (27)3.5.2温度计的选择 (28)3.5.3工艺接管的选择 (28)结束语 (30)参考文献 (31)前言1反应釜用途及特征反应釜的广义理解即有物理或化学反应的不锈钢容器，通过对容器的结构设计与参数配置，实现工艺要求的加热、蒸发、冷却及低高速的混配功能。
学校代码： 10128学号： 201110203029201110203014 课程设计说明书题目：化学反应釜温度电子控制器设计与实验学生姓名：学院：班级：电子11-1指导教师：二○一三年八月三十一日摘要本次设计旨在将模拟电子技术与数字电子技术相结合，运用放大电路、滤波电路、门电路、逻辑分析电路、组合逻辑电路、时序逻辑电路的相关知识，解决集成电路、数模和数模转换、数字电路中的若干实际问题，制作一个针对化学反应釜温度和反应次数的控制器，控制器有高、低温报警功能（V CC=5V，P OM=1W）、报警和反应次数的计数显示功能，并且可显示反应时间、设定启停温度、存储报警和反应次数，同时可提供控制器5V/2A直流电源电路。
本设计经multisim和实测验证均可达到预期要求。
关键词：控制电路；温度信号；报警；显示；AbstractThe design aims at combining the analog electronic technology and digital electronic technology, with using the amplification circuit, filter circuit, circuit, logic circuit, combinational logic circuit and sequential logic circuit knowledge ,to solve the integrated circuits, analog and digital to analog conversion, some actual problems in digital circuit .To produce a chemical reaction kettle temperature and reaction times of the controller, the controller has the high and low temperature alarm function (VCC = 5 v, POM = 1 w) count display, alarm and reaction times, and it can display the reaction time, temperature, storage alarm set start-stop and reaction times, at the same time can provide controller 5 v / 2 a dc power supply circuit. This design through the multisim and validation of all can meet the expected requirements.Key words: control circuit; Temperature signal; Call the police; Display; Storage;目录一、设计任务概述 (1)二、设计方案论证及方框图 (1)1、题目要求简析 (1)2、电路分块 (1)3、电路结构方框图 (2)4、设计方案比对 (2)三、电路组成及工作原理 (3)（一）、信息采集电路 (4)（二）、信号处理电路 (4)（三）、状态表示电路 (5)1、计时显示部分 (5)2、报警电路及报警计数电路 (6)3、工作状态控制电路 (7)四电路元器件选择与实际测量 (8)模拟电子技术部分 (8)（1）放大、滤波部分测量 (8)（2）比较器部分测量 (10)数字电子技术部分： (11)(1)计时显示部分测量 (11)(2)高、低温报警计数部分测量 (13)(3)工作状态控制部分测量 (14)参考文献 (17)设计所需仪器设备及元器件清单 (18)一、设计任务概述设计并制作一个针对化学反应釜温度和反应次数的控制器，也适用于大中小工业生产领域。
反应釜温控系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解反应釜的基本原理和温度控制的重要性。
2. 学生能掌握反应釜温度控制系统的组成、工作原理及各部分功能。
3. 学生能了解温度传感器、控制器、执行器等关键部件的类型及选用原则。
技能目标：1. 学生能运用所学知识分析反应釜温度控制系统的故障原因并进行排查。
2. 学生能设计简单的反应釜温度控制方案，包括参数设置、设备选型等。
3. 学生能通过实验操作，验证温度控制系统的稳定性和可靠性。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对化学反应过程的兴趣，增强对化学工程领域的认识。
2. 学生树立安全意识，认识到温度控制在化学反应过程中的重要性。
3. 学生培养团队协作精神，提高沟通与表达能力，为未来从事相关工作奠定基础。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在使学生在理解反应釜温控系统基本原理的基础上，掌握实际操作和设计能力，同时培养安全意识、团队协作和沟通能力，为未来从事化学工程及相关领域工作打下坚实基础。
通过本课程的学习，学生将能够具备解决实际问题的能力，为我国化学工业的发展贡献力量。
二、教学内容1. 反应釜基本原理及温度控制概述- 介绍反应釜的作用、类型及在化工生产中的应用。
- 阐述温度控制在反应釜操作中的重要性。
2. 反应釜温度控制系统组成与工作原理- 分析温度控制系统的组成部分，包括温度传感器、控制器、执行器等。
- 讲解各部分的工作原理及相互关系。
3. 温度传感器及其选用- 介绍常见温度传感器的类型、特点及应用场景。
- 分析温度传感器的选用原则，包括精度、响应时间等方面。
4. 温度控制器原理与操作- 阐述温度控制器的原理，包括PID控制算法。
- 指导学生操作温度控制器，实现反应釜温度的精确控制。
5. 反应釜温度控制方案设计- 分析反应釜温度控制方案的设计原则，包括设备选型、参数设置等。
- 指导学生设计简单的反应釜温度控制方案。
6. 实验操作与故障排查- 安排实验操作环节，让学生动手验证温度控制系统的稳定性和可靠性。
反应釜温控方案要搞定反应釜的温控，咱得这么来。
一、了解反应釜和温度要求。
首先得把咱这个反应釜摸透咯。
就像了解自己的宠物一样，知道它啥习性。
得知道这个反应釜是干啥用的，里面进行的反应是喜欢热乎点还是凉快些，能承受的最高温和最低温是多少。
比如说有些反应像个急性子，温度稍微不对就容易出乱子；有些就像慢性子，温度有点波动还能凑合。
这时候就得找资料或者问问之前用过这反应釜的老手，把准确的温度范围确定好。
二、温控设备的选择。
1. 加热设备。
如果反应釜需要加热，那选择可不少。
像电加热棒就像个小火炉，往反应釜里一放，电能转化成热能，简单直接。
不过要注意功率得选合适的，功率小了像小火苗给大象取暖，半天没效果；功率大了，又容易一下把反应釜给热过头，就像火太大把饭烧焦了。
还有蒸汽加热，这就像是给反应釜蒸桑拿。
蒸汽通过管道进去，热量就慢慢传进去了。
但是得保证蒸汽的供应稳定，要是一会儿有一会儿没有，反应釜里的反应就像坐过山车，忽冷忽热的。
2. 冷却设备。
要是反应过程中会产生热量需要冷却，那冷却水管就像给反应釜冲凉水澡。
不过要注意水流速度，水流慢了，冷却效果不好，就像夏天用涓涓细流洗脸，不凉快；水流太快了，又可能对反应釜造成一些冲击啥的，就像拿高压水枪去冲娇嫩的花朵。
还有些制冷机组，那可是个大空调，专门给反应釜制冷的。
不过这玩意儿成本比较高，就像买个豪车，得考虑自己的钱包能不能承受得住。
三、温度监测。
1. 温度计。
普通的玻璃温度计就像个老实巴交的小兵，便宜又简单。
但是读数不太方便，得凑近了看，而且容易碎，就像个脆弱的小瓷人。
热电偶温度计就高级一些，能把温度信号变成电信号，然后传输到控制系统那里。
就像个小间谍，偷偷把温度情报送出去。
它的精度也比较高，不过也得定期检查校准，不然小间谍也可能传递错误情报呢。
2. 温度传感器。
除了热电偶，还有热电阻传感器之类的。
这些传感器就像一群小侦探，分布在反应釜的各个关键位置，把不同地方的温度都监测到。
南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院（系）：电子与电气工程学院专业：自动化学生：张铁刚指导教师：***完成日期2014年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）反应釜温度控制系统设计Design of Reactor Temperature Controlling System总计：毕业设计（论文）25页表格：6个公式：3个插图：24幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）反应釜温度控制系统设计Design of Reactor Temperature Controlling System学院：电子与电气工程学院专业：自动化学生姓名：张铁刚学号： 1209624009指导教师：尹应鹏（导师）评阅教师：完成日期：南阳理工学院Nanyang Institute of Technolo gy反应釜温度控制系统设计自动化张铁刚[摘要] 本设计以STC公司生产的8位STC89C52单片机为硬件核心处理器,首先，通过PT100热电阻型传感器采集反应釜内温度值,然后再通过使用双向积分型A/D模数转化器TLC7135将脉冲信号经过标度转化为单片机可处理的脉冲频率信号送给STC单片机处理，并通过液晶显示模块LCD1602显示电压值、脉冲值及温度参数值等信息。
设计流程结构上采用模块化分割设计，先将各个模块设计出来再通过主程序调用各个模块，具有可读性好，移植性强，便于发现解决问题。
[关键词] 单片机；PT100；LCD1602Design of Reactor Temperature Controlling SystemAutomation Specialty Zhang Tie-gangAbstract:Hold this design by famous STC company's eight STC89C52 single-chip microcomputer as the hardware core processor,first of all, through the thermal resistance PT100 temperature sensor acquisition in the reaction kettle,and then through the use of double integral type A/D module converter TLC7135 pulse signal through scale into pulse frequency signal to microcontroller can pick up on STC microcontroller processing,and through LCD1602 LCD module display the voltage value,pulse and temperature parameter values and other information.Modular division is used to design structure of design process, first the various modules designed by the main program calls each module, has a good readability, portability, easy to find and solve the problem.Key words：STC89C52; PT100; LCD1602目录1 引言 (1)2 系统的总体方案设计 (2)2.1 方案比较 (2)2.2 控制系统总体设计 (3)2.3 温度控制系统总体方框流程 (4)2.4反应釜控制总体流程设计 (4)2.5 系统软件总体设计 (5)3 温度控制系统硬件设计 (5)3.1 温度控制系统硬件设计原则 (5)3.2 微处理器应用 (6)3.3 A/D模数据转换设计 (7)3.3 温度检测模块设计 (8)3.5 操作界面 (9)3.6 液晶显示单元设计 (10)3.7 按键电路设计 (11)3.8 数据保护电路设计 (12)3.9 驱动控制部分 (12)3.10 电加热型反应釜 (13)4 温度控制系统软件设计 (14)4.1软件设计概述 (14)4.2 按键模块设计 (14)4.3 液晶显示模块设计 (15)4.4 主控制器模块软件设计 (16)5 系统的调试运行结果及分析 (18)5.1系统调试 (18)5.2系统运行结果 (19)结束语 (22)参考文献 (23)附录 (24)致谢 (25)1 引言反应釜广泛应用于染料、医药、石油化工及大专院校隶属的科研单位，凭借它优良的密封性克服了机械密封和填料密封无法解决的泄漏问题，是易燃、易爆、剧毒、贵重等物质加温、加压搅拌反应的理想设备容器，也是目前市场上最理想最流行的无泄漏反应装置[2]。
基于化学反应釜过程控制系统指导教师评定成绩：审定成绩：大学自动化学院过程控制系统课程设计报告设计题目：基于工业化学反应釜的温度控制系统设计指导教师：老师单位：自动化学院专业：自动化学生姓名：设计时间：2014 年 6 月自动化学院制基于过程控制反应釜温度控制系统设计摘要：温度是化学反应釜生产过程中对反应过程影响最重要的的因素之一，温度的控制精度、系统响应速度及稳定度是衡量温度系统性能指标的关键因素，准确地控制反应釜内原料在不同温度下进行化学反应具有重要意义。
首先，本系统对反应釜的温度进行分析，得出了冷剂流量对反应釜内温度的传递函数。
其次，通过单片机，利用继电器、DS18B20温度传感器、LCD液晶显示屏等设计了对反应釜进行加热与降温来实现反应釜温度控制的具体电路和实时系统，对实际化学反应过程中的温度变化进行模拟，并利用经典控制理论中的PID算法得到反应时的最优控制，并给出了详细的分析步骤和控制算法。
最后，通过组态软件对整个化学反应过程进行实时监控的模拟。
关键词：温度控制PID 单片机组态王一、背景及国内外研究现状问题研究背景在化工生产过程中, 连续反应釜是一种常用的、重要的反应容器。
其化学反应机理较为复杂, 受到外界条件、原料纯度、催化剂的类型等诸多因素的影响，所以难以建立精确的数学模型, 致使整套设备的自动化水平较低。
而且在反应釜中进行的反应一般属于放热反应, 反应放热量大, 传热效果却不理想, 因此反应釜内温度一般具有大滞后、非线性等特征。
针对反应釜内温度变化的特点,设计良好的温度控制系统是保证产品质量的关键。
在我国，尽管大中城市的科学技术和工业自动化的发展比较快，但是在众多的小城市与农村地区于经济不够发达，政府扶持力度不够，存在许多不太安全的小规模化工生产项目，给人们的人生安全与财产安全带来了一定的威胁。
所以，如何更安全的进行化工生产已经成为了政府和各种研究机构亟待解决和完善的事。
国内外研究现状目前关于反应釜温度控制系统设计问题国内外都有一些研究，并且已经基本满足了工业需求。
增益规划的模糊温度控制器的单向输入系统摘要：在许多化工和半导体的生产过程中，温度是获得所需产品质量的一个非常重要的控制参数。
一般来说，温度控制系统拥有非线性时变、慢响应、时延、单向输入控制的特点。
一般很难估计它的精确动态模型，因此也很难设计一个通用的温度控制器去获得好的控制效果。
本文提出了一种不需要特定模型的智能增益规划的模糊控制策略，设计了一个只有温度输入的封闭的铁室温度控制器。
增益规划的概念是指为了获得较好的控制性能而在控制的过程中调整隶属函数的变化范围。
实验结果显示，应用这个控制策略，阶跃响应的稳态误差总是低0.2%，而且没有超调。
它非常适合工业上的温度控制系统。
关键词：模糊控制，增益规划，单向输入的温度控制1简介在化工、材料、半导体等生产过程中，温度是一个非常重要的控制参数。
例如，材料的热处理、薄膜沉积、电视玻璃熔炉等都需要适当的温度控制系统。
一些温度控制系统需要加热和冷却阶段，其他的就只需要加热阶段。
他们的动态表现拥有明显的区别。
只有加热输入的温度控制系统相比于双输入的控制系统更难监控，更难获得较好的控制性能。
在控制领域，怎样去设计一个通用的温度控制器使之在工业应用中拥有较好的响应速度、较小的稳态误差、没有超调，这任然是一个挑战。
目前，开关控制和PID控制策略被应用在商业生产。
PID控制器诞生于1936年。
在工业生产的自动控制系统中被广泛的应用。
然而，怎样调整增益是执行PID控制器的关键因素。
如果系统的精确模型是可以获得的，那么可以应用Zigler-Nichols和IMC整定方法得到适当的控制增益。
然而，加热设备拥有时滞和非线性的的特点。
因此很难获得一个精确地动态模型，从而难以实现PID控制器设计。
一般，为了获得一个较好的控制响应，它需要反复的测试过程。
当系统遇到外加干扰或者是设定值时，系统的瞬态响应将会变坏。
这就需要在线的调整去重新适应这种变化或者换成人工控制。
这就不是一个方便的应用，并且在生品产品过程中产品的参数可能就不会保持好的水平。
计控课程实践反应釜温度控制系统随着科技的发展和工业的进步，计算机控制技术在工业自动化中发挥着越来越重要的作用。
计控课程实践是培养学生实际动手能力和解决实际问题能力的重要一环。
反应釜温度控制系统是计控课程中一个典型的实践项目，通过对反应釜温度控制系统的设计和实现，学生可以加深对计算机控制技术的理解，提高计控系统的设计和调试能力。
在反应釜温度控制系统的实践中，主要包括以下几个方面:1. 系统构成与工作原理反应釜温度控制系统主要由传感器、执行机构和控制器三大部分组成。
传感器负责将温度信号转换为电信号，控制器根据传感器反馈的信号通过PID算法进行计算，再通过执行机构对反应釜采取相关控制措施，使其温度保持在设定的范围内。
2. 传感器的选择与安装在实际的实践中，学生需要根据反应釜的特点选择合适的温度传感器并进行安装。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和红外线传感器等，不同类型的传感器在性能和使用上各有优缺点，学生需要根据实际情况进行选择。
3. 控制器的选型与参数设置控制器是整个系统的核心部分，学生需要根据反应釜的特点选择合适的控制器，并进行参数设置。
在这个过程中，需要考虑反应釜的容积、加热方式、工作环境等因素，保证控制器的稳定性和灵活性。
4. 执行机构的控制与调试学生需要对执行机构进行控制和调试。
执行机构的选择与设计直接关系到反应釜温度控制的效果，学生需要在实践中掌握执行机构的原理和调试方法，确保反应釜温度能够稳定在设定范围内。
在实践过程中，学生需要不断地调试和改进系统，发现问题并解决问题，这样才能真正掌握计控技术，并在实际工作中做出贡献。
通过反应釜温度控制系统的实践，学生不仅能够掌握计控系统的设计与调试技术，还能够感受到工程实践中的乐趣和挑战，为以后的工作打下良好的基础。
在实践过程中，学生还需要考虑到一些特殊情况和挑战，例如温度传感器的精度、控制器的抗干扰能力、执行机构的响应速度等。
这些因素都会对系统的稳定性和性能产生影响，需要学生具备一定的工程实践经验和解决问题的能力。
反应釜温度过程控制课程设计过程控制系统课程设计课题：反应釜温度控制系统系别：电气与控制工程学院专业：自动化姓名：彭俊峰学号： 092413238指导教师：李晓辉河南城建学院2016年 6月 15日目录引言反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。
釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。
釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。
对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。
(1)1系统工艺过程及被控对象特性选取 (2)1.1 被控对象的工艺过程本设计以工业常见的带搅拌釜式反应器（CSTR）为过程系统被控对象。
反应器为标准3盆头釜，反应釜直径1000mm，釜底到上端盖法兰高度1376mm，反应器总容积0.903m，耐压2.5MPa。
为安全起见，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过1.5MPa。
反应器压力报警上限组态值为1.2MPa。
反应器的工艺流程如图1-1所示。
. 21.2 被控对象特性描述 (4)2 仪表的选取 (5)2.1过程检测与变送器的选取 (5)2.2执行器的选取 (7)2.2.1执行器的选型 (8)2.2.2调节阀尺寸的选取 (9)2.2.3调节阀流量特性选取 (9)2.3控制器仪表的选择 (10)3.控制方案的整体设定 (12)3.1控制方式的选择 (12)GSGSS（3-1） (13)GGsG)(s)()(()()CVOm3.2阀门特性及控制器选择 (13)[])2()2()(21211-----+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-++-=∆n n n p n n n s d n i s n n p n e e e K e e e T T e T T e E K p （3-5） (14)3.3 控制系统仿真 (15)4 报警和紧急停车设计 ................................................................................................................. 175 结论本文根据釜式反应器的工艺流程和控制要求，设计了一套温度过程控制系统。
在明确控制要求并且确定了被控量之后，为了取得更好的控制效果，在深入分析被控量的影响因素、影响因素之间的制约关系、被控量间的制约关系以及被控对象的特性的基础上，选用了PID 的数字式控制方法，FX2N-2LC 温度调节模块，通过MATLAB 仿真结果表明，有更好的控制效果；为了提高系统安全性，设计了报警和紧急停车系统。
对于工艺流程、对象特性及其它的一些细节问题， (18)6 体会 (19)参考文献 (20)[1] 潘永湘.杨延西.赵跃 过程控制与自动化仪表（第二版） 机械工业出版社 2007 (20)引言反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。
釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化工生产的各个领域。
釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物液位、反应压力、反应温度等等。
对于这些参数的控制至关重要，其不但决定着产品的质量和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。
由于非线性和温度滞后因素很多，使得常规方法对釜式反应器的控制效果不是很理想。
本文以带搅拌釜式反应器的温度作为工业生产被控对象，结合PID 控制方式，选用FX2N-PLC温度调节模块，同时为了提高系统安全性，设计了报警和紧急停车系统，最终设计了一套反应釜氏的温度过程控制系统。
1系统工艺过程及被控对象特性选取1.1 被控对象的工艺过程本设计以工业常见的带搅拌釜式反应器（CSTR）为过程系统被控对象。
反应器为标准3盆头釜，反应釜直径1000mm，釜底到上端盖法兰高度1376mm，反应器总容积0.903m，耐压2.5MPa。
为安全起见，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过1.5MPa。
反应器压力报警上限组态值为1.2MPa。
反应器的工艺流程如图1-1所示。
图1-1 釜式反应器工艺流程图该装置主要参数如表1-1所示。
各个阀门的设备参数如表1-2所示，其中，Dg 为阀门公称直径、K为国际标准流通能力。
v表1-1 主要测控参数表表1-2 设备参数表由图1-1可以看出，该被控对象的反应过程为反应物A与反应物B在催化剂C的作用下，在反应温度70±1.0℃发生反应，生成产物D。
反应初期用热水诱发，当反应开始后由冷却水通过蛇管与夹套进行冷却。
图1中，各参数含意如下：F4、F5 和F6 分别反应物A、B和催化剂 C 的进料流量，V4、V5 和V6 分别是A、B和C的进料阀。
A为反应器内主产物D重量百分比浓度，反应温度为T1，液位为L4。
反应器出口浆液流量为F9,由出口阀V9控制其流量。
出口泵及出口泵开关为S5。
反应器出口为混合液，由产物D与未反应的 A、B以及催化剂C组成。
F7为夹套冷却水入口流量，由阀V7进行控制。
F8为蛇管冷却水入口流量，由阀V8 进行控制。
此外，在反应初期，需要由反应器夹套加热热水来触发反应。
该热水由开关阀S6引入。
反应器搅拌电机开关为S8。
1.2 被控对象特性描述本设计中的被控对象主要是反应釜的温度部分。
由于被控对象有其特殊特性，直接影响着操纵变量和控制方案的选取，因此对于被控变量的特性分析显得尤为重要。
下面就针对反应釜反应温度分析和描述。
该反应属于放热反应，放热反应属于非自衡的危险过程，反应温度高将导致反应速度加快，释放出热量导致反应温度进一步升高，温度迅速升高的同时，反应压力也会迅速加大，从而有可能导致火灾或者爆炸事故。
因此有必要对反应温度加以控制，其主要手段是控制夹套以及蛇管冷却水的流量。
冷却水流量的变化随阀门的开关变化较快、时间常数较小。
当冷却水压力下降时（这种干扰在现场时有发生），即使阀位不变，冷却水流量也会下降，冷却水带走的热量减少，反应器中物料温度会上升。
反应温度和反应转化率的变化属于时间常数较大的高阶特性。
由于温度变化的滞后，用常规控制器进行调节效果不佳。
2 仪表的选取温度控制系统主要由温度传感器、温度调节仪、执行装置、被控对象四个部分组成，其系统结构图如图2.1所示。
图2-1 温度控制系统结构图2.1过程检测与变送器的选取过程检测是生产过程自动控制系统的重要组成部分。
过程检测装置及时而准确的把被控参数检测出来，并变成调节、控制装置可识别的方式，作为过程控制装置判断生产过程的依据。
根据工业的要求，为了具有较高的精度，采用热电阻温度计。
热电阻温度计广泛应用于-200~600℃范围内的温度测量。
用于制造热电阻的材料，要求电阻率、电阻温度系数要大，热容量、热惯性要小，电阻与温度的关系最好近于线性，另外，材料的物理化学性质要稳定，复现性好，易提纯，同时价格便宜。
热电阻的选取可以根据表2-1确定：表2-1 工业常用热电阻热电阻名称分度号0度时阻值（度）测温范围（度）特点铜电阻Cu50 05.050±-50～150 线性好，价格低，适用于无腐蚀性介质Cu50 1.0100±铂电阻Pt50 003.050±-200～500精度高，价格贵，适用于中性和氧化性介质，但线性度差Pt100 006.050±由表2-1，根据釜内温度的一般变化范围选用铂电阻，为提高检测精度采用三线制的接法，如图2-2所示。
采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。
这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。
热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。
采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。
所以工业上一般都采用三线制接法。
温度变送器我们选择DDZ-Ⅲ型温度变送器如图2-3所示。
图2-2 热电阻三线直接法图2-3 变送器的测量接线示意图其特点：（1）采用线性集成放大电路，使仪表的精确性、可靠性、稳定性以及其他指标均符合国家规定的标准。
（2）采用了通用模块和专用模块相结合的设计方法，使用灵活、方便。
（3）在与热电阻的接入单元中，采用了线性化电路，从而保证了变送器的输出信号与被测温度呈线性关系，大大方便了变送与系统的配接。
（4）采用了统一的24V DC集中供电，变送器内无电源，实现了“三线制”的接线方式。
（5）采取了安全火花防爆措施，适用于具有爆炸危险场合中的温度或直流毫伏信号的检测。
2.2执行器的选取执行器是过程控制系统的重要组成部分，其特性好坏直接影响系统的控制质量。
它接受控制器输出的控制信号，并将其转换为直线位移和角位移，操纵控制机构，自动改变操作变量，从而实现对过程变量的自动控制。
2.2.1执行器的选型本设计采用气动薄膜调节阀，其工作原理：当气室输入了0.02～0.10MPa 信号压力之后，薄膜产生推力，使推力盘向下移动，压缩弹簧，带动推杆、阀杆、阀芯向下移动，阀芯离开了阀座，从而使压缩空气流通。
当信号压力维持一定时，阀门就维持在一定的开度上。
气动薄膜调节阀的结构可以分为两部分，上面是执行机构，下面是调节机构。
它主要由膜片、弹簧、推杆、阀芯、阀座等零部件组成。
当来自控制器的信号压力通入到薄膜气室时，在膜片上产生一个推力，并推动推杆部件向下移动，使阀芯和阀座之间的空隙减小，流体受到的阻力增大，流量减小。
推杆下移的同时，弹簧受压产生反作用力，直到弹簧的反作用力与信号压力在膜片上产生的推力相平衡为止，此时，阀芯与阀座之间的流通面积不再改变，流体的流量稳定。
出于安全的原因，在此次设计中使用VBD气动端面密封蝶阀，VBD气动端面密封蝶阀是一种重量轻，结构简单的后座式端面密封蝶阀。
阀体、阀板均用钢板焊接或铸造加工而成。
适用于低压状态的空气或其他气体的流量、压力控制。
气动执行器分气开和气关两种形式，有压力信号时阀关，无压力信号时阀开为气关式执行器；反之，则为气开式。
它的选择首先应根据调节器输出信号为零时使生产处于安全状态的原则确定；其次，还应考虑是否有利于节能、是否有利于开车、停车等进行选择。
最后，气开、气关的选择主要是考虑在不同生产工艺条件下安全生产的要求。
考虑的原则是：信号压力中断时，应保证设备和工作人员的安全。
根据工业的要求，本设计选择了气关方式。
2.2.2调节阀尺寸的选取调节阀的尺寸主要是指调节阀的开度和口径，他们的选择对系统的正常运行影响很大。
若调节阀口径选择过小，当系统受到较大扰动时，调节阀既是运行在全开状态，也会使系统出现暂时失控现象；若口径选择过大，则在运行中阀门会经常处于小开度状态，容易造成流体对阀芯和阀座的频繁冲蚀，甚至使调节阀失灵。
