河南理工大学《过程控制系统》课程设计文件设计小组名称：XXXXXXXX设计小组成员：姓名班级学号每组3人，每组可取一个漂亮的组名，两周后的6.25-6.26两天答辩，每组准备5分钟时间的PPT。年月日一、方案设计依据、范围及相关标准1、方案设计依据（1）全国大学生西门子杯工业自动化挑战赛设计开发型赛项赛题及初赛细则；（2）化学反应过程控制仿真及设备用户手册等；（3）SIMATICPCS7使用手册及产品目录。2、方案设计范围根据甲方对于安全、稳定、绿色生产的要求，完成工程方案设计，并进入现场实施工程项目。本设计包括：基础控制系统及开车顺序控制系统的设计（包括控制回路、控制算法、被控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性、顺序逻辑、安全保障等功能设计）、安全系统的设计（包括声光报警、安全联锁、紧急停车、安全仪表等功能设计）方案设计相关标准HG/T20505-2000《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》GB/T21109-2007《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》HG/T20636-1998《自控专业设计管理规定》HG/T20637-1998《自控专业工程设计文件的编制规定》HG/T20638-1998《自控专业工程设计文件深度的规定》HG/T20639-1998《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》HG20505-2000《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》HG20506-1992《自控专业施工图设计内容深度规定》HG/T20519-1992《化工工艺设计施工图内容和深度统一规定》HG20559-1993《管道仪表流程图设计规定》二、系统分析（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等）控制需求分析进料流量及比例控制根据开车步骤，首先反应器共有两股连续进料，为了克服每股进料的流量扰动，使其进料流量稳定，对个流量进行闭环控制。同时，需要保证两股物料A和B以1:1的比例进料，采用比值控制系统。同时还要求对反应器组份进行控制为得到一定的转化率的产品，要求对其组分进行控制，如果反应的转化率较低时，必须将产品分离后的未反应物料循环使用。故可采用串级变比值控制系统。反应器液位控制产物流量控制根据开车步骤，接着反应器内的液位LI1201上升，要求保证液位处于80％，以获得较大的反应停留时间，保证反应充分进行，为保证产量，还需要对产物流量进行控制，通过流量产物的输出从而用闭环控制系统对液位进行控制。（3）反应器温度控制冷却水流量控制该连续反应系统以反应物A与反应物B，在反应温度70.0℃下进行反应，反应的产物为C。所以要求反应器的温度控制在70.0℃左右，而且在上升过程中要求温度缓慢变化。在实际的控制系统中，在反应器内加上温度传感器，用于随时测量反应器内的温度，并根据温度的反馈来调节冷却水的流量，以此达到控制反应器内温度始终在70.0℃左右，由此也节约了水资源。这一过程采用温度——流量串级控制。（4）反应器压力安全控制为保证安全，要求反应器在系统开、停车全过程中压力不超过1.5MPa。因此需要在反应器内加设压力传感器，用于实时监测反应器内的压力变化并在外部显示出来，便于观察压力变化，设置反应器压力报警上限组态值为1.2MPa，当压力超过组态的上限值1.2MPa时，就会启动报警系统，在报警系统响起的同时会立即采取措施来减小反应器内的大气压，使其低于组态的上限值。保证系统能够正常运行。这里的大气压控制装置是在反应器上安装的由压力传感器控制的电磁阀，该电磁阀会根据压力的变化来改变气阀门开合度，若是反应器内大气压低于组态的上限值时，电磁阀处于闭合状态，一旦反应器内大气压超过组态上限值时，电磁阀会立即打开一定开合度来减少反应器内大气压，使其稳定在一个合适的压力值，使得反应能够正常进行。（5）开车步骤顺序控制从生产单元冷态起，自动开车，按照开车步骤依次将控制回路投用，保证开车稳步进行，保证系统无扰投运。对象特性分析温度温度对象通常是多容的。温度动态特性具有惯性大，容易受其他因素干扰，且易于变化的特性。由于温度的容量滞后大，有些过程的时间常数多达十几分钟。由于温度变化滞后大，抑制起来不灵敏，因此温度控制系统需要增加微分作用环节。在工业生产中，温度控制就是对热过程的控制，包括对流传热，传导传热和辐射传热，温度控制的操纵变量通常是流量，冷却介质的流量，燃料的流量等。温度控制的方法和被控对象的特点，控制精度要求等有关，其种类有很多。因此，在工业生产中，要实现对系统温度的精确控制通常使用PID控制器进行合理控制。流量流量过程时间常数小，当手动调整阀门时，流量在几秒钟内就能完成变化，响