化学反应装置的控制plc设计
基于PLC的加热反应炉电气控制系统的设计
基于PLC的加热反应炉电气控制系统的设计加热反应炉是一种广泛应用于化工、石油、医药等行业的设备，用于进行各种化学反应。
为了确保反应炉的稳定运行和安全性，需要设计一个合理可靠的电气控制系统。
1.电气元件选择：选择适合加热反应炉的电气元件，如断路器、接触器、继电器、传感器等。
其中，断路器用于控制和保护电路的安全运行，接触器用于控制电路的开关动作，继电器用于实现不同电路之间的控制信号传递，传感器用于实时监测反应炉的温度、压力等参数。
2.控制逻辑设计：根据加热反应炉的工艺要求，设计合理的控制逻辑，包括温度控制、压力控制、流量控制等。
通过传感器监测反应炉内的温度、压力等参数，将这些参数传递给PLC，由PLC根据设定值来控制相应的执行机构，如加热装置、冷却装置、喷嘴等。
3.安全保护设计：加热反应炉的操作涉及到高温、高压等危险因素，为保证操作人员的安全，需要设计安全保护系统。
例如，设置温度过高报警功能，当反应炉内温度超过设定值时，PLC将发出警报并停止加热装置的工作；设置过压保护功能，当反应炉内的压力超过设定值时，PLC将自动关闭供气装置。
4.人机界面设计：设计一个人机界面，方便操作人员对加热反应炉进行监控和控制。
人机界面通常采用触摸屏或工控机，通过人机界面，操作人员可以实时监测反应炉的运行状态，调整设定值，查看历史数据等。
总之，基于PLC的加热反应炉电气控制系统的设计需要充分考虑反应炉的工艺要求和安全性，选择适合的电气元件，设计合理的控制逻辑和安全保护功能，并提供简单易用的人机界面。
只有设计合理的电气控制系统，才能保证加热反应炉的稳定运行和安全性。
加热反应炉的PLC控制(1)
加热反应炉的PLC控制(1)加热反应炉的PLC控制加热反应炉是一种常见的工业设备，用于进行各种化学反应和物理实验。
为了保证反应的稳定性和精确性，控制系统显得尤为重要，而一般采用的是PLC控制。
PLC控制可以使加热反应炉具有更好的自动化程度，提高反应的精度和稳定性，下面将从以下几点进行阐述：一、PLC控制系统的硬件组成：PLC控制系统主要由以下硬件组成：PLC主控制器、输入/输出模块、按钮/指示灯、电源模块、PLC编程器等。
PLC主控制器是控制系统的核心，它能够对各种反应参数进行实时控制和监测；输入/输出模块则主要用于和实际的反应设备进行连接，监测反应设备的状态，并将数据传输给PLC主控制器；按钮/指示灯用于对整个系统进行手动控制；电源模块则主要用于为整个系统提供电源；PLC编程器用于对整个PLC 控制系统进行编程和修改。
二、PLC控制系统的软件组成：PLC控制系统的软件组成主要由两个方面：个性化软件和PLC程序。
个性化软件是为了满足不同反应炉的不同使用要求，一般由PLC厂家提供，可以根据用户的不同需求进行开发；而PLC程序则是编程人员编写的一种程序语言，负责对反应炉进行实时监控和控制。
三、PLC控制系统对反应炉的控制：PLC控制系统主要对以下几个参数进行控制：反应温度、反应时间、反应的加料量、反应的搅拌速度等。
在控制反应温度时，PLC控制系统会通过读取感温器的温度信号，然后根据预设的温度参数去进行温度的调节；在控制反应时间时，PLC会根据时间参数进行监控和控制；在不同的反应阶段根据不同的反应条件，控制反应的加料量、反应的搅拌速度等等。
四、PLC控制系统在故障排查方面的优势：PLC控制系统的优点在于其具有完善的故障检测和排查功能。
一旦设备发生故障时，PLC系统会自动进行检测和诊断，并能在第一时间提醒操作人员进行处理，以避免设备的进一步损坏。
综上所述，PLC控制系统显然是一种适合加热反应炉的控制方式，它可以实现反应炉的智能化、自动化、稳定化，提高工作效率和精度，也可以保证反应设备的安全性和稳定性。
反应釜自动化控制说明
反应釜自动化控制说明一、引言反应釜是一种用于进行化学反应的设备，为了提高反应的效率和安全性，采用自动化控制系统对反应釜进行控制是非常必要的。
本文将详细介绍反应釜自动化控制系统的设计原理、控制策略和操作流程。
二、设计原理1. 反应釜自动化控制系统的设计基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，通过传感器采集反应釜内的温度、压力、液位等参数，并根据预设的控制策略进行自动调节。
2. 控制系统通过与反应釜内的加热、冷却、搅拌等设备进行连接，实现对反应过程的精确控制。
3. 采用人机界面（HMI）作为操作界面，方便操作人员对控制系统进行监控和参数设置。
三、控制策略1. 温度控制：根据反应釜内的温度传感器实时采集的数据，控制系统自动调节加热或冷却设备的输出，使反应釜内的温度维持在设定的目标温度范围内。
2. 压力控制：通过压力传感器实时采集反应釜内的压力数据，控制系统根据预设的压力范围自动调节排气阀的开度，以保持反应釜内的压力稳定。
3. 液位控制：利用液位传感器监测反应釜内的液位变化，控制系统根据预设的液位范围自动调节进料阀和排料阀的开度，以维持反应釜内的液位在合适的范围内。
4. 搅拌控制：根据反应釜内的搅拌器转速传感器实时采集的数据，控制系统自动调节搅拌器的转速，以保证反应液体的均匀混合。
四、操作流程1. 启动系统：操作人员通过HMI界面启动反应釜自动化控制系统，系统进行自检并显示各个传感器的状态。
2. 设置参数：操作人员根据具体的反应要求，在HMI界面上设置目标温度、压力、液位和搅拌速度等参数。
3. 开始反应：操作人员确认参数设置无误后，点击“开始反应”按钮，控制系统开始监控反应釜内的温度、压力、液位和搅拌速度，并进行相应的调节。
4. 监控过程：操作人员可以通过HMI界面实时监控反应釜内各个参数的变化趋势，并根据需要随时修改参数设置。
5. 反应结束：当达到预设的反应时间或达到设定的结束条件时，控制系统自动停止加热、冷却和搅拌设备，并发出相应的提示。
西门子PLC在化学反应炉温控系统中的应用
１化 学 工艺 过 程 和 技 术要 求
反 应 炉 里 主 要 是 聚 合 反 应 ， 炉 内 有 搅 拌 器 ， 炉 外 有 夹 套 层 ， 供 冷 却 水 进 入 以控 制 温 度 。 聚 合 反 应 原 理 ： 首 先 按 照 一 定 比例 将 反 应 物 加 入 反 应 炉 中 ， 然 后 向 反 应 炉 中 通 入 蒸 汽 ， 温 度 达 到 预 定 温 度 时 停 止 加 热 ， 这 时 报 警 系 统 提 示 加 催 化 剂 ， 于 是 开 始 聚 合 反应，伴 有强 烈的放热 反应， 该阶段 是控制 关键， 要 求保 持 恒温 。这 种 聚 合反 应 不 仅仅 是 化 学 反应 ， 还 有 相 应 的 物 理 变 化 ， 是 一 种 突 发 性 很 强 的 放 热 效 应 ； 在 恒 温 阶 段 ， 设 定 时 刻 提 示 报 警 ， 提 醒 用 户 加 各 种 小 料 。 按 生 产 工 艺 要 求 ， 聚 合 反 应 包括 若 干个 升 温 段 、 恒温 段 、冷 却段 。 聚 合 反 应 功 能 要 求 ： １ 对 温 度 曲线 进 行 （） 实 时 准 确 跟 踪 。２ 可 以 手 动 ／自动 切 换 。 ３ （） （） 对 温 度 过 高 、 过 低 和 定 时 时 间 到 达 进 行 报 警 或 自动 开 启 保 护 措 施 。４ 温 度 偏 差 控 制 在 （）
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Ｃ ［ 摘要］ 阐 述 一 种 通 过 ＰＬ 梯 形 图实 现 与 专 用 程 序 控 制 指 令 无 关 的 结 构 化 程 序 设 计 方 法 。 以 ＯＭＲＯＮ Ｃ 系 列 ＰＬ 在 专 用 剪 切 设 备 中 的 应 用 为例 ， 通 过 控 制 字 设 置 程 序 流 程 ， 满 足 设 备 运 行 要 求 。 该 设 计 方 Ｃ
plc反应炉课程设计
plc反应炉课程设计一、教学目标本课程的学习目标包括知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
知识目标要求学生掌握PLC反应炉的基本原理、结构和工作原理。
技能目标要求学生能够熟练使用PLC进行反应炉的控制编程，并能够进行故障排除和维护。
情感态度价值观目标要求学生培养对PLC反应炉技术的兴趣和热情，认识到其在工业生产中的重要性和应用前景。
二、教学内容教学内容将根据课程目标进行选择和，确保内容的科学性和系统性。
教学大纲将明确教学内容的安排和进度。
教材的章节将包括PLC反应炉的基本原理、结构和工作原理，PLC编程技术和应用案例，以及故障排除和维护方法。
三、教学方法教学方法将多样化，以激发学生的学习兴趣和主动性。
将采用讲授法来传授基本原理和理论知识，讨论法来促进学生之间的交流和思考，案例分析法来结合实际应用案例进行教学，实验法来进行实际操作和故障排除练习。
四、教学资源教学资源将包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备。
教材将提供系统的理论知识和编程技术，参考书将提供更多的案例和实践经验，多媒体资料将通过图像和视频形式来直观展示PLC反应炉的工作原理和应用案例，实验设备将用于实际操作和故障排除练习，以增强学生的实践能力。
五、教学评估教学评估将采用多种方式，以全面反映学生的学习成果。
平时表现将占评估总分的30%，包括课堂参与度、提问回答和团队协作等方面。
作业将占评估总分的20%，包括编程练习和故障排除任务。
考试将占评估总分的50%，包括理论知识测试和实际操作考试。
评估方式将客观、公正，确保全面评估学生的知识掌握和技能运用能力。
六、教学安排教学进度将根据课程目标和教学内容进行合理安排。
教学时间将分配在每周的固定课堂上，确保在有限的时间内完成教学任务。
教学地点将选择适合进行PLC 反应炉教学的实验室和教室。
教学安排还将考虑学生的实际情况和需要，如学生的作息时间和兴趣爱好，以确保学生能够积极参与学习。
七、差异化教学差异化教学将根据学生的不同学习风格、兴趣和能力水平进行设计。
基于PCS7的化工流程系统控制方案设计
基于PCS7的化工流程系统控制方案设计摘要：针对聚合物的大规模生产流水线，对连续反应器的特性和反应物发生化学反应的工艺流程进行了详细的分析，结果表明化工流程控制系统满足控制基本要求。
系统控制方案是在PCS7软件上设计的，包括控制回路的功能设计、控制算法、控制变量、操作变量、控制律、序列逻辑和系统连接等部分。
由西门子S7-400PLC控制器以现场总线的方式实现对现场系统进行监测和输出控制。
控制器、工程站、操作员站和现场流程控制站通过系统网络连接在一起【1】。
本系统可以完成从原料开始到最终产品的整个过程全自动生产。
通过该系统控制化工反应进程，减少了操作人员的劳动强度，提高了进料、原料反应精度，降低生产成本。
【2】关键词：PCS7；连续过程控制；精细化工；自动化；SMPT-10000引言化工生产过程中的关键设备是连续工艺反应器，系统设计的背景为聚合物的大规模生产。
【3】通过调节温度、流量、压强、液位，控制化工产品的品质和生产水平。
目前，由PCS7和SMPT-1000实验平台开发的连续过程控制系统具有非常全面的功能，包括进料、混合、反应、蒸发、提纯和回收。
该系统控制主要包括流量控制、液位控制、温度控制、压力控制等。
【4】系统对整个过程进行自动控制，保证生产过程能够安全稳定地运行，并满足节能减排的要求。
操作人员可以通过工控机直接调用CFC程序中功能块的管脚信号来修改参数，通过SFC程序控制实现一键开车与停机，并且对生产过程中的反应进行全自动连续控制，该自动控制系统大大的缩短了生产启动时间并提高生产效率。
系统设计完成后，利用SMPT-1000实验平台对整个控制系统进行了仿真实验，验证了设计效果。
1硬件配置硬件配置是表示负载性能均衡的基本配置，该系统对硬件要求较高，故选择功能强大、性能可靠的西门子公司的产品，所选择产品性能要求如下：集散控制系统的主操作站一般由一台高端微型计算机组成，实现实时、多任务操作的控制系统。
S7200PLC顺序控制功能图
6.3 功能图的主要类型
• 6.3.1 单流程 • 这是最简单的功能图，其动作是一个接一个地完成。每个状态仅连接一个
转移，每个转移也仅连接一个状态。如图6-7所示为单流程的功能图、梯形 图和语句表。
6.3 功能图的主要类型
• 6.3.2 可选择的分支和联接
• 在生产实际中，对具有多流程的工作要进行流程选择或 者分支选择。即一个控制流可能转入多个可能的控制流 中的某一个，但不允许多路分支同时执行。到底进入哪 一个分支，取决于控制流前面的转移条件哪一个为真。 可选择分支和联接的功能图、梯形图如图6-8所示。
• 左限位开关LS3 I0.4
右行接触器KM3 Q0.4
• 小球右限位开关LS4 I0.5 左行接触器KM4 Q0.5
• 大球右限位开关LS5 I0.6
• 大小球检测开关SQ I0.7
• (2)系统功能图如图6-12所示，梯形图如图6-13所示。
6.4 顺序控制指令应用举例
• 6.4.2 并行分支和联接电路举例
• 2 解题
• （1）输入/输出点地址分配
• 输入点：
• 手动启动按钮 I0.0； 1#容器满 I0.1；1#容器空 I0.2；
• 2#容器满
I0.3； 2#容器空 I0.4；3#容器满 I0.5；
• 3#容器空
I0.6； 4#容器满 I0.7；4#容器空 I1.0；
• 温度传感器 I1.1
6.4 顺序控制指令应用举例
• 图6-9所示为并行分支和联接的功能图和梯形图。需要特别说 明的是，并行分支联接时要同时使状态转移到新的状态，完 成新状态的启动。另外在状态S0.2和S0.4的SCR程序段中， 由于没有使用SCRT指令，所以S0.2和S0.4的复位不能自动 进行，最后要用复位指令对其进行复位。这种处理方法在并 行分支的联接合并时会经常用到，而且在并行分支联接合并 前的最后一个状态往往是“等待”过渡状态。它们要等待所 有
基于PLC的加热反应炉自动控制系统设计
基于PLC的加热反应炉自动控制系统设计摘要：本文针对PLC控制的加热反应炉自动控制系统进行了设计研究。
本文主要从系统硬件的设计和软件的编写两个方面进行了详细的分析，重点介绍了系统的总体设计思路、系统设备的选型及布局、系统各个模块的控制方法和软件编写等内容，最后对实验结果进行了分析和展望。
关键词：PLC、加热反应炉、自动控制、系统设计、编程一、引言随着现代工业的发展，加热反应炉在化学、制药、冶金、建材等领域广泛应用。
而加热反应炉的工作过程需要严格的温度控制才能保证产品的质量和稳定性。
传统的加热反应炉控制采用手动控制，效率低、易出错。
因此，设计一种基于PLC的加热反应炉自动控制系统，实现自动化控制，具有重要意义。
本文主要针对PLC控制的加热反应炉自动控制系统进行设计研究。
首先，介绍了本系统的总体设计思路和方案。
其次，详细介绍了系统各个模块的硬件及软件设计内容和步骤。
最后，进行了实验结果的分析和展望。
二、系统总体设计思路和方案加热反应炉自动控制系统主要包括控制器、执行机构、传感器和人机界面四个部分。
其中，PLC控制器是系统的核心。
通过PLC控制器对控制系统进行逻辑运算和控制命令输出，驱动执行机构完成设定的动作。
传感器将反应炉内部的温度、压力等信息采集，并通过传感器信号处理器将处理后的信息传递给PLC控制器。
人机界面是系统与用户交互的窗口，用户通过人机界面进行操作和对系统进行监控。
三、系统各模块硬件设计和软件编写1、控制器硬件设计控制器是系统的核心，直接影响系统的性能和稳定性。
本系统采用西门子S7-200系列PLC控制器，其具有处理速度快、编程简单、安全可靠的特点，能够满足本系统的要求。
控制器的外部设备如下：①电源模块电源模块是PLC控制器的供电模块，外部电源的输入电压在220VAC±10%之间，输出5VDC电压供给控制器。
②CPU模块CPU模块是PLC控制器的核心，负责控制各个模块的运作。
本系统采用S7-200 CPU226型号。
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成绩评定表学生姓名王哈哈班级学号
专业机械设计制造
及其自动化课程设计题
目
化学反应装置的
控制设计
评
语
组长签字：
成绩
日期
20 年月日
课程设计任务书
学院机械工程学院专业机械师及制造及其自动化学生姓名关文城班级学号1201012207 课程设计题目化学反应装置的控制设计
实践教学要求与任务:
1.设计内容：
1）完成《课程设计指导书》所要求的控制；
2）可以手动和自动控制。
2.设计要求：
1）画出端子分配图；
2）设计顺序功能图；
3）设计并调试PLC控制梯形图；
4）设计说明书。
工作计划与进度安排:
1）理解题目要求，查阅资料，确定设计方案 1天
2）PLC梯形图设计与调试 4天
3）说明书撰写 1天
4）答辩 1天
指导教师：陈白宁王海 2014年12月10日专业负责人：陈白宁
2014年12月10日
学院教学副院长：
2014年12月11日
前言
目前世界上发达国家生产和使用的数量日益增多,它作为工业控制器广泛地应用于冶金生产、汽车制造、石油化工、轻工食品、能源、交通等几乎所有工业领城。
其控制方法也从简单的单机开关量控制向过程控制、数字控制和多机网络控制方向发展。
传统电器控制, 使用最多的电器是继电器, 而且继电器控制采用固定接线,很难适应产品机型的更新换代。
生产线承担的加工对象改变后,加工控制程序随之改变要求。
对于大型自动化生产线的控制系统使用的继电器数很多, 这些有触点的电器工作频率较低, 在频繁动作的情况下, 寿命较短, 容易造成系统故障,使生产运行的可靠性、稳定性降低。
使用比可编程控制器实现三相六拍步进电机驱动,可使步进电机动作的抗干扰能力强、可靠性高,同时,由于实现了模块化结构, 使系统构成十分灵活,而且编程语言简单易学,便于掌握。
可以进行在线修改,柔性好,体积小,维修方便。
目前,比较典型的控制方法是用单片机产生脉冲序列来控制步进电机。
但采用单片机控制,不仅要设计复杂的控制程序和I/O接口电路,实现比较麻烦,而且对工业现场的恶劣环境适应性差,可靠性不高。
基于PLC 控制的步进电机具有设计简单,实现方便,定位精度高,参数设置灵活等优点,在工业过程控制中使用,可靠性高,监控方便。
“机电传动控制”课程是机械制造及其自动化专业的一门必修专业基础课，它是机电一体化人才所需电知识结构的躯体。
掌握可编程序控制器的应用方法和设计方法是本课程的主要任务之一。
可编程序控制器是以微处理器为核心，综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。
英文缩写为PL或PLC。
它具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等一系列优点，特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣工业环境的能力，更得到用户的好评。
因而在机械、能源、化工、交通、电力等领域得到了越来越广泛的应用，成为现代工业控制的三大支柱之一。
目录
前言
1.课程设计的任务和要求 (1)
1.1 课程设计的任务 (1)
1.2 课程设计的基本要求 (1)
2.总体设计 (2)
2.1 PLC选型................................... 错误！未定义书签。
2.2 I/O分析及端子分配......................... 错误！未定义书签。
3.PLC程序设计 (3)
3.1 设计思路 (3)
3.2 顺序功能图设计 (3)
3.3 PLC梯形图 (4)
4.程序模拟调试说明 (6)
结束语
参考文献
1.课程设计的任务和要求
1.1 课程设计的任务
如图是一个化学反应装置，它由4个容器组成，容器之间用泵和管道连接。
每个容器装有上限位和下限位两个传感器。
用PLC实现化学反应装置的控制。
图1.1
1.2 课程设计的基本要求
如图1.1，泵P1和泵P2同时开启，分别把1号和2号池灌满（到其上限位）后关闭，然后2号容器加热，当温度达到60度时，温度传感器发信号，加热器关闭，P3和P4泵同时打开，分别将1号和2号池的溶液送到3号反应池，当液位到达上限位后，P3、P4关闭，3号池中的搅拌器工作，60秒后P5泵启动，将混合液抽入4号成品池中，当4号池满或者3号池空，则P5关闭，P6泵启动，排出新产品溶液，直到4号池空，完成一个循环。
2.总体设计
2.1 PLC选型
S7-200的可靠性高，可以用梯形图、语句表和功能块图三种语言来编程。
它的指令丰富，指令功能强，易于掌握，操作方便，内置高速计数器、高速输出、PID控制器、RS-485通信/编程接口、PPI通信协议、MPI通信协议和自由端口模式通信功能，最大可以扩展到248点数字量I/O或35路模拟量I/O,最多有30多KB程序和数据存储空间。
S7-200系列属于小型PLC，即可用于代替继电器的简单控制场合，也可用于复杂的自动化控制系统。
我所选用的是西门子S7-200系列的PLC，CPU为226AC/DC。
为24个输入，16个输出。
2.2 I/O分析及端子分配
由设计要求可知，为实现化学反应装置的自动控制，输入信号是一个启动信号，一个停止信号，四个容器的上下限位，一个温度传感器，共11个。
输出是留个泵，加热器，搅拌器，共八个。
端子分配如图2.2所示。
图2.2
3.PLC程序设计
3.1 设计思路
为实现化学反应装置的自动化，按启动按钮后，用并行序列控制泵P1和泵P2同时开启，1号池灌满（到其上限位）之后泵1关闭等待，2号池灌满泵2关闭，然后2号容器加热，当温度达到60度时，温度传感器发信号，加热器关闭，P3和P4泵同时打开，分别将1号和2号池的溶液送到3号反应池，当液位到达3号池上限位或者1号池和2号池同时空后，P3、P4关闭，3号池中的搅拌器工作，同时接通定时器，定时60秒后P5泵启动，将混合液抽入4号成品池中，当4号池满或者3号池空，则P5关闭，P6泵启动，排出新产品溶液，直到4号池空，完成一个循环。
3.2 顺序功能图设计
根据设计思路，画出顺序功能如图3.2所示。
图3.2
3.3 PLC梯形图
按照循环顺序要求，梯形图如下图所示。
4.程序模拟调试说明
将编写好的PLC程序进行编译，下载至PLC，由于控制系统运行电压是在220V，为了保证安全只好先在实验台上分步模拟，观察各步的动作都正确无误后，按照PLC控制系统接线图在实验台上整体模拟，输出部分用实验台上的指示灯代替, 观察输出端点指示灯在一个工作循环里的状态变化，并与要求过程对照。
没有发现什么问题。
此控制程序设计能够满足控制系统的要求。
通过本次机电传动课程设计，让我更加深刻的掌握了机电传动控制系统的基本原理，PLC控制电路的设计方法及继电器接触器控制电路的PLC改造方法。
学会了绘制端子接线图、顺序功能图、PLC梯形图。
在设计过程中，遇到了一些困难，例如并行序列的使用，计数器如何计数，但在老师的指导下这些问题都一一解决，最终顺利完成了本次课程设计。
[1]陈白宁，段智敏，刘文波.《机电传动控制基础》[M].沈阳：东北大学出版社，2008
[2]隋媛媛,廉鸿帅,迟军.《西门子系列PLC原理及应用》[M].北京：人民邮电出版社,2009.6。