化学反应装置的控制plc设计教材
plc反应炉课程设计
plc反应炉课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PLC（可编程逻辑控制器）反应炉的基本原理与结构；2. 学生能掌握PLC编程中涉及的逻辑运算、定时器、计数器等基本指令；3. 学生了解反应炉的温度、压力等参数与PLC控制逻辑的关系。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，设计简单的PLC反应炉控制程序；2. 学生能够通过实验操作，对PLC反应炉进行调试和故障排除；3. 学生能够利用数据分析方法，评价PLC控制系统的性能。
情感态度价值观目标：1. 学生通过课程学习，培养对自动化控制技术的兴趣和热情；2. 学生在团队合作中，学会相互尊重、沟通协作，培养集体荣誉感；3. 学生认识到PLC技术在工业生产中的重要性，增强社会责任感。
课程性质：本课程为高中自动化控制技术课程，结合实际工业应用，培养学生理论联系实际的能力。
学生特点：高中学生具备一定的物理、数学基础，对新鲜事物充满好奇，具备一定的动手能力和探究精神。
教学要求：通过本课程学习，教师应注重理论与实践相结合，鼓励学生动手实践，提高学生的自动化控制技能。
同时，关注学生的情感态度价值观培养，提升学生的综合素质。
将课程目标分解为具体学习成果，便于教学设计和评估。
1. 理论知识：- PLC基本原理与结构：介绍PLC的工作原理、硬件结构、编程软件等；- PLC编程指令：讲解逻辑运算、定时器、计数器等基本指令的使用方法；- 反应炉参数与PLC控制逻辑：分析温度、压力等参数与PLC控制逻辑的关系。
2. 实践操作：- PLC编程软件操作：学习编程软件的使用，完成简单的程序编写；- PLC反应炉控制程序设计：根据实际需求，设计反应炉控制程序；- PLC反应炉调试与故障排除：通过实验操作，学会调试和排除故障。
3. 教学大纲：- 第一周：PLC基本原理与结构学习；- 第二周：PLC编程指令学习；- 第三周：反应炉参数与PLC控制逻辑分析；- 第四周：PLC编程软件操作与简单程序编写；- 第五周：PLC反应炉控制程序设计；- 第六周：PLC反应炉调试与故障排除。
PLC在化学工艺控制中的应用案例研究
PLC在化学工艺控制中的应用案例研究在现代化工领域，控制系统的稳定性和准确性对于生产过程的控制至关重要。
因此PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）应运而生，成为化学工艺控制中的重要工具。
本文将通过探讨两个PLC在化学工艺控制中的应用案例，来展示PLC在提高生产效率、质量控制和安全性方面的巨大潜力。
案例一：化学反应器温度控制在化学反应过程中，温度控制是至关重要的，因为过高或过低的温度都可能导致反应物质的分解，产生意外情况或降低产量。
PLC作为控制器，可以通过传感器实时监测反应器内的温度，并根据预设的温度范围进行控制。
PLC利用自身的逻辑功能来判断温度是否超出了设定值，然后控制加热或冷却装置以实现温度的调节。
此外，PLC还可以根据实时采集的温度数据，结合预设算法，进行温度曲线分析，并及时报警或调整控制参数，以保证反应器温度的稳定性和精确性。
例如，某化学公司使用PLC控制系统对一个高温反应器的温度进行控制。
当反应器温度超过设定的上限时，PLC通过调节冷却装置的运行状态来降低温度。
反之，当反应器温度低于设定的下限时，PLC则控制加热设备加热以提高温度。
这种精确的温度控制，不仅能够提高生产过程中的产品质量，还能够降低能源消耗和生产成本。
案例二：液位控制在化工过程中，液位的控制是保证生产安全和质量的重要环节。
PLC可以通过传感器实时监测液位，并将信号传输到控制器进行处理。
根据液位信号，PLC可以判断是否需要开启或关闭液位控制阀门，从而实现液位的控制。
举例来说，某石油化工厂利用PLC控制系统对溶剂罐的液位进行控制。
当液位低于设定值时，PLC会自动打开补液阀门，补充足够的液位；当液位高于设定值时，PLC则会自动关闭进液阀门，停止液体的流入。
通过PLC的精确控制，可以避免溶剂溢出、液位过低造成的设备损坏或生产事故。
此外，PLC还可以与其他设备集成，如报警系统或安全控制系统，通过发送控制信号来触发相应的应急措施，保障生产过程的安全性。
反应炉plc控制说明书
反应炉PLC 控制系统设计课程设计说明书学院： 专业： 姓名学号： 姓名学号： 姓名学号： 姓名学号： 指导教师：SHANDONG UNIVERSITY ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ摘要：一、控制要求第一阶段：送料控制1、检测下液面SQ1、炉内温度T、炉内压力Y是否都小于给定值（逻辑值：小于输出0，大于输出1）。
2、若小于给定值，则开启泄放阀。
3、待时间到时，应该关闭泄放阀，两泄放阀关闭后反应炉的排气阀关闭。
第二阶段：加热反应控制1、甲，乙加热炉打开加热，待温度大于100摄氏度时，乙加热炉关闭，氮气阀打开。
2、当压力上升到高压时，氮气阀关闭。
3、温度升高到200摄氏度时，甲加热炉关闭。
4、这时打开搅拌机，搅拌十秒后关闭，进行喷淋冷却。
第三阶段：泄放控制。
待温度低于40摄氏度时，打开排气阀，使炉内压力降到最低值。
打开泄放阀，当炉内液面下降到到SQ=1时，整个反应过程结束。
二、设计要求设计原则：国家现行有关电气设计规范及主管部门规定等。
设计范围：控制系统主电路及控制电路设计、PLC控制程序设计。
设计成果：课程设计报告含输入输出设备清单、主电路、控制流程图、I/O 接线图、梯形图、指令助记符程序等。
(1)按设计任务的要求，列出所需PLC的外部输入输出设备清单。
在尽量少占用I／0点的前提下，计算所需I／O点数，选择PLC机型，进行PLC的I／O 分配。
(2)画出PLC I／O接线图。
(3)画出外部设备的主电路图。
(4)按设计任务的要求，，设计控制程序，画出梯形图，并给出指令助记符程序。
三、日程安排此次课程设计时间共1周，进度安排如下：第一、二天：设计准备，熟悉有关电气设计规范，熟悉课题设计要求及内容，查找相关技术资料。
第三天：分析控制要求确定主电路方案设计，绘制控制流程图、I/O接线图。
第四、五、六天：梯形图设计、编制程序及程序说明，在PLC实验室进行模拟调试。
第七天：整理计算书及图纸、写课程设计报告。
四：设计成果１、加热反应炉的结构示意图如图（原理图）如下所示：２、I/O清册表３、电气控制图４、梯形图5、代码6、I/O接线图五、设计心得：首先衷心感谢老师、感谢同学在课程设计中对我们的帮助，如果没有老师和同学们的帮助，我们在设计过程中将会遇到更多的问题，甚至会导致课程设计不能按时完成。
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。
化学反应釜PLC控制组态应用案例
在本例中，有5个控制点，为存储罐液面的实时高度、入口阀门、出口阀门、启动和停止两个按钮；有1个工艺，为罐中液体的配方。
5个点中入口阀门和出口阀门用电磁阀控制，液面的实时高度用高精度液位传感器检测，两个按钮用常用的机械按钮。
但是5个点用4个变量（即反映存储罐的液位模拟量、入口阀门的状态为数字量、反映出口阀门开关状态的数字量、控制整个系统的启动与停止的开关量）就行。
具体驱动控制电磁阀和检测两个按钮的开关状态用一台PLC（可编程控制器）来实现。
即PLC的输出端用两个点接电磁阀，用两个输入点接两个按钮。
PLC的拖串行线与一台工业PC机相连。
在存储罐的液体控制项目中，可以设计两个按键代替实际的启动和停止开关，再设计出一个存储罐和两个阀门，当用鼠标单击开始按键时入口阀门不断地向一个空的存储罐内注入某种液体，当存储罐的液位快满时，入口阀门自动关闭，同时出口阀门自动打开，将存储罐内的液体排放到下游。
当存储罐的液位快空时，出口阀门自动关闭，入口阀门打开，又开始向快空的存储罐内注入液体，过程如此反复进行。
同时将液位的变化用数字显示出来。
在实际控制过程中用一台PLC来实现控制，在仿真时，整个逻辑的控制过程都是用一台仿真PLC（可编程控制器）来实现的,
仿真PLC是一个力控的仿真软件，它除了采集存储罐的液位数据，还能判断什么时候应该打开或关闭哪一个阀门。
力控R除了要在计算机屏幕上看到整个系统的运行情况（如：存储罐的液位变化和出入口阀门的开关状态变化等）外，还要能实现控制整个系统的启动与停止。
化学反应器操作与控制教学教案
实验技能操作：观察学生的实验操作技能，评估他们是否能够正确、安全地操作化学反 应器。
课堂纪律：评估学生的课堂纪律情况，如是否按时到场、是否遵守实验规则等。
作业完成情况： 学生是否按时
完成作业
作业质量：作 业的正确率、 规范性和完整
小组讨论法：通 过分组讨论，引 导学生主动参与， 提高学习效果
案例分析法：结 合实际案例，帮 助学生理解化学 反应器的操作与 控制
实验演示法：通 过实验演示，让 学生直观了解化 学反应器的操作 过程
互动问答法：通 过师生互动问答， 加深学生对教学 内容的理解和记 忆
利用多媒体展 示化学反应器 操作过程和原
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
CONTENTS
PART ONE
PART TWO
掌握化学反应器的基本原理和操作 方法
理解化学反应器操作与控制的基本 概念和原理
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
了解不同类型的化学反应器及其特 点
掌握化学反应器安全操作和事故处 理的基本知识
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
引入新的教学技术和工具，如虚拟 现实、增强现实等，以增强学生的 参与度和理解力。
开展教师之间的合作与交流，分享 教学经验和教学资源，共同提高教 学质量。
汇报人：XX
性
作业态度：学 生的作业态度 是否认真、积
极
作业反思：学 生对作业的反 思和总结能力
评价方式：闭卷考试，测试学生对化学反应器操作与控制的理论知识掌握情况
某化学反应生产过程的PLC控制
某化学反应生产过程的PLC控制————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ攀枝花学院08机制专业机电综合课程设计题目某化学反应生产过程的PＬC控制系(部) 机电工程学院班级０8机械设计制造及自动化姓名学号指导教师魏金民自２０11 年11 月1２日至11 月2５日共2 周2011年11 月２8 日机制专业机电综合课程设计任务书一、设计题目、内容及要求（一)设计题目:某化学反应生产过程的PLC控制（二)设计内容及要求：任务描述如图中表示该项目工艺要求。
图中罐Ａ、罐B的容量相等且为罐Ｃ、罐Ｄ容量的一半。
要求将溶液A和溶液B分别由泵1和泵２加到罐Ａ和罐Ｂ中,罐B满后将溶液Ｂ加热到６00Ｃ，然后用泵3和泵4把罐A和罐B中的溶液全部加入到罐C中以1：1的比例混合，罐Ｃ装满后要继续搅拌60s进行充分的化学反应,然后由泵５把罐C中的成品全部经由过滤器送到成品罐D中,罐Ｄ装满后开启泵6把整罐成品抽走。
接着开始新一周的循环。
某化学反应过程工艺流程控制任务要求1.溶液Ａ和溶液B既可同步、也可不同步分别往罐A和罐B注入,但溶液A和溶液B往罐C注入时必须同时进行。
2.为了提高效率,当A、B两罐液体排空后,关闭泵3、４后,即开始重新注入Ａ、Ｂ两种液体,其它条件不变。
二、设计任务学生根据控制要求,明确设计任务,拟定设计方案与进度计划，运用所学的理论知识,进行停车场车位运行原理设计、控制系统硬件设计、软件系统设计、创新设计,提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。
主要内容包括：（一) 设计出硬件系统的结构图、接线图、时序图等;（二）系统有启动、停止功能；（三) 运用功能指令进行PLC控制程序设计,并有主程序、子程序和中断程序；（四）程序结构与控制功能自行创新设计；(五）进行系统仿真调试,实现停车场车位的控制要求。
基于PLC的化工工程案例组态的教学应用设计
基于PLC的化工工程案例组态的教学应用设计一、设计背景化工工程案例组态的教学应用设计旨在通过PLC（可编程逻辑控制器）的调试和运行实现化工工程自动化控制系统的组态，并进一步通过案例教学进行教学应用。
本设计案例基于一套化工工程实验装置，该装置能够模拟化工生产过程中的液位、温度、压力等实际工况，通过传感器采集数据、PLC进行逻辑控制、执行器实现控制动作。
将这一装置与PLC组态和案例教学相结合，旨在提高学生对化工自动化控制系统的理解和应用能力。
二、设计任务1.设计一套PLC控制系统，实现对化工实验装置的自动化控制；2.设计一套案例教学内容，针对不同的化工操作流程进行教学；3.设计实验报告，记录学生在实际操作中的调试过程和实验结果。
三、设计步骤1.设计PLC组态控制系统：a.根据化工实验装置的工艺流程和要求，确定需要监控和控制的变量，例如液位、温度、压力等；b.选择合适的传感器对这些变量进行测量和采集，并将其信号传输给PLC；c.通过PLC的输入口接收传感器信号，编写逻辑控制程序，对这些变量进行控制和调节；d.通过PLC的输出口控制执行器，实现对化工实验装置各个部分的控制。
2.设计案例教学内容：a.根据实际的化工操作流程，设计不同的案例教学内容，包括液位控制、温度控制、压力控制等；b.对于每个案例，设计相应的教学步骤、实验目的和操作要求，使学生能够深入理解每个控制过程的原理和应用；c.针对每个案例中可能出现的故障和异常情况，设计相应的调试和排除故障的方法和步骤。
3.设计实验报告：a.提供一个实验报告模板，包括实验装置的介绍、PLC组态的详细说明、实验步骤和操作要求等；b.学生在实验操作中需要按照模板记录实验过程和实验结果，并分析实验过程中可能出现的问题和原因；c.学生需要进行实验结果的总结和归纳，探讨实验数据和实验结果与理论知识的一致性。
四、设计考虑1.安全性：设计时需考虑化工实验装置的安全性，确保在操作过程中不会发生意外；2.可行性：设计时需考虑PLC控制系统的可行性，包括控制程序的设计、传感器的选择、执行器的操作等；3.实用性：设计时需考虑实验教学的实用性，能够符合实际工程应用需求，提高学生的实际操作能力；4.经济性：设计时需考虑成本控制，选用经济实用的设备和材料。
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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。