基于SIMATIC PCS7的带搅拌釜式反应器温度控制策略与仿真研究.pdfVIP

MicrocomputerApplicationsVo1．25，No．12，2009 技术交流 微型电脑应用 2009年第25卷第 l2期 文章编号：1007—757X(2009)12—0055—03 基于 SIMATICPCS7的带搅拌釜式反应器 温度控制策略与仿真研究 郭广跃，袁景淇 摘 要：该文以多功能过程与控制仿真实验系统(MPCE)中的带搅拌釜式反应器间歇反应过程为被控对象，设计 了旨在确保 反应温度变化 的控制方案。控制方案集成 了PID算法、模糊控制和专家系统 。利用西门子 SIMATICPCS7过程控制系统进 行 了仿真研究。结果表明控制效果 良好。 关键词：MPCE；带搅拌釜式反应器；SIMATICPCS7；模糊控制；专家系统 中图分类号 ：TP311 文献标志码 ：A C的用料量分别为 140kg、237kg和 942kg。 0 引言 本反应为缩合反应，伴有副反应发生。在反应初期，用 夹套加热蒸汽开关阀S6加热反应釜诱发反应，同时开搅拌 带搅拌釜式反应器系统是一种很常见的过程工业系统， 反应器内的化学反应具有非线性、大时滞、多扰动 以及强惯 机 s8搅拌物料。P7、L4、T1分别用于测量和监视反应釜内 性的特性，高品质控制系统的设计较为困难。 的反映压力、反应器液位和反应温度。当温度 T1上升到了 多功 能过 程 与控 制 仿 真 实验 系 统 (MPCE：The 45℃左右时，应停止加热，关闭夹套加热蒸汽阀 S6。此时 MultifunctionProcessandControlExperimentSystem)是专门 反应被深度诱发，逐渐靠 自身放热不断加快反应速度。为了 用于多种化工生产过程的半实物仿真实验装置。它由小型流 保证系统安全、稳定的运行，需要通过蛇管冷却阀v7和夹 程设备盘台、数字式软仪表与接 口硬件、系统监控软件 以及 套冷却阀V8来控制冷却水流量 F7、F8得到期望的釜温和 过程模型软件四部分组成，通过小型实时数据库和实时数字 釜压。反应结束后，打开反应物出料阀V9，进入出料和反 通信协调运行，完成复杂的半实物模拟实验l11。 应釜清洗阶段。 本文针对MPCE实验装置中的间歇反应过程进行了温 1．2 被控过程对象特性分析 度控制系统设计，控制算法集成了PID、模糊控制、专家系 反应过程 中的反应温度和反应压力是影响反应器 内主 统等。选用西门子公司的SIMATICPCS7过程控制系统实施 产物浓度的关键因素。反应温度与主产物浓度和安全生产有 控制方案。 着密切的联系。鉴于所涉对象主反应活化能高_f副反应，故 提高反应温度有利于主反应的进行。当反应 已被深度诱发， 1 被控过程工艺流程与特性分析 反应温度上升至 65℃之后，需通过冷却水阀控制反应温度 1．1 被控过程工艺流程 上升速度在 0．1℃／s～0．2℃／s以内，为使主反应充分进行， 应使反应温度最终维持在 121℃。在升温过程中，若升温过 快、过高，可能导致压力飞升，造成事故，若升温过慢，则