生产过程控制系统设计.doc

目 录 前言 2 1课题设计的背景 2 2造纸废液处理的意义 2 3过程控制的发展概况 2 4可编程逻辑控制器（PLC）的发展 3 5 PLC生产过程控制系统 4 第二章过程控制方案比较、设计 5 1工艺过程分析 5 2配料（混料）反应系统 6 3干燥处理系统 7 4控制原理图（见附录） 8 5调节阀流通能力的计算 9 5.1调节阀 9 5.2 PID控制算法 10 6数字PID参数的选择 16 6.1采样周期的选择 16 6.2数字PID控制的参数选择 17 .6.3数字PID控制的工程实现 19 第三章控制系统的硬件设计 23 1可编程控制器 23 1.1可编程控制器（PLC） 23 1.2可编程控制器的基本原理 23 1.3可编程控制器 26 1.4模拟量输入模块 26 1.5模拟量输出模块 27 2液位计 27 3温度变送器 28 3.1概述 28 3.2主要特点 28 3.3工作原理 29 4压力变送器 30 5电动执行机构 31 第四章控制系统软件设计 34 1控制系统整体分析 34 1.1系统设计基本原则 34 1.2逻辑控制要求 34 1.3系统主电路图 35 1.4输入/输出点数统计 35 1.5PLC最终选型 37 总结 38 致谢 39 参考文献 40 附录 41 前言 1课题设计的背景 本设计的背景是利用造纸工业产生的废液生产颗粒状复合肥料,要求为该生产过程设计相应的控制系统。 造纸污染排放是我国水污染造纸厂的污染治理不仅技术投资大，。造纸黑液造纸业是传统的用水大户，也是造成水污染的重要污染源之一。随着的发展，企业日益面临水资源短缺、原料匮乏的问题，而另一方面，水污染也越来越严重。目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位，造纸工业对水环境的污染最为严重，它不但是我国造纸工业污染防治的首要问题，也是全国工业废水进行达标处理的首要问题。据统计，我国县及县以上造纸及纸制品工业废水排放量占全国工业总排放量的18.6%，其中处理排放达标量占造纸工业废水总排放量的49.3%，排放废水中COD约占全国工业COD总排放量的44.0%。近年经多方不懈努力，造纸工业水污染防治已经取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出，造纸工业初步实现了“增产减污”的目标。但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理，废水污染防治任务还相当繁重。典型造纸黑液所含的污染杂质中，约有1/3为无机物，无机物主要包括大量的游离碱和硫化物。2/3为有机物，有机物主要是木质素、半纤维素、糖类和有机酸等。这些物质作为资源进行回收，就能化害为利，创造出极为可观的价值。因此对造纸黑液的治理，只有走资源化的道路，搞综合利用，才能从根本上解决污染环境的问题，并在取得环境效益的同时，还可取得良好的经济效益和社会效益。控制方法控制系统控制逻辑采用硬件接线，利用继电器机械触点的串联或并联等组合控制逻辑，线多且复杂、体积大、功耗大系统，控制系统依靠机械触点的动作以实现控制，工作频率低，机械触点还会出现抖动问题。而PLC通过程序指令控制半导体电路来实现控制的，速度快， 程序指令执行时间在微秒级，且不会出现触点抖动问题。，，，其存在机械磨损、电弧烧伤等，寿命短，系统的连线多，所以可靠性和可维护性较差。而PLC大量的开关动作由无触点的半导体电路来完成，其寿命长、可靠性高，PLC还具有自诊断功能，能查出自身的故障，随时显示给操作人员，并能动态地监视控制程序的执行情况，为现场调试和维护提供了 图2-1 工艺过程可以如下描述，在颗粒复合肥的生产过程中，经浓缩后的造纸黑液经泵P1送入1#储料罐，有机配料浓液经泵P2送入2#储料罐中。经泵P3、P4将两种液体输入反应器3#罐中，先加热到一定温度，然后进行搅拌。搅拌一段时间后由P5送入4#原料罐中，再由高压泵P5打入压力式干燥器中进行干燥处理，产品由干燥器下部收集。 通过对整个工艺过程的分析，可以将该生产过程分为两大部分，如图2-2所示，即混料反应过程和干燥工程。 图2-2 据此，我们将造纸废液生产颗粒状复合肥料（plc）控制系统主要分两大（系统）部分组成：一是配料（混料）反应系统，如图2-3所示；二是干燥处理系统，如图2-4所示。 图2-3配料（混料）反应系统 图2-4 干燥系统 2配料（混料）反应系统 图2-3配料（混料）反应系统的工艺过程控制仪描述为，将1#、2#罐中的反应液按一定得要求倒入3#反应罐中，进行加热到T℃,然后进行搅拌工序，搅拌t时间后，将3#罐中的混合料打入4#罐中，准备进入干燥系统。 如何将1#、2#罐中的原料注入3号罐中，以实现原料的按比例注入，其方法大致有以下几种： 第一种设计方法，通过调节泵P3、P4的流量来实现对原料成比例注