过程控制过程控制过程控制过程控制系统设计系统设计系统设计系统设计.pdf

基于 PCS7 的的的带的带带带搅拌釜式反应器搅拌釜式反应器（（（CSTR ）））系统）系统的的的
过程控制制系统设计
摘要：：：带搅拌釜式反应器（CSTR ）系统是一种常见的化化工设备，工业生产时，一些很重
要的过程参数如进料流量、反应温度、反应物液位、反应压力力等都需要加加以控制制。本文针对
釜式反应器的工艺特点和和控制制要求，给出了一套基于 PCS 7 的控制制方案。在控制制算法上，综
合应用了串级控制制、前前馈控制制、变比值控制制等多种控制制方式。尤其是对反应器升温曲线控制制，
考虑到到常规 PID 控制制器的控制制效果不佳，本文给出了模糊 PID 控制制器的控制制方案。MATLAB
仿真结果表明，模糊 PID 控制制器较传统 PID 有更好的控制制效果。此外，本文还给出了控制制
系统相应的硬件配置、网络拓扑结构，以及各控制制回路在西门子 PCS7 环境下的实施框图。
关键词：：：CSTR ，，，PCS7 ，，，过程控制，过程控制
Design of Process Control System Based on PCS7 of Continuous
Stirred-Tank Reactor System
Abstract ：：：CSTR system is widely used in chemical production and some crucial parameters as
feed flow, reaction temperature, reactant liquid level must be controlled. In this paper, an
integrated control system based on Siemens PCS7 is designed according to the system
characteristic and control requirement, which synthetically uses cascade control, feed-forward
control, changing ratio control. Especially considering PID control may not be effective as object
is reaction temperature with notable delay, fuzzy PID control is proposed and then simulated by
MATLAB. The result demonstrates that it really improved the control effect. Then specific
hardware configuration, network structure and software configuration is also given in order to
carry out the system by Siemens PCS7.
Keywords: CSTR ，，，PCS7 ，，，process control
1 引言
反应器是任何化化学品品生产过程中的关键设备，决定了化化工产品品的品品质、品品种和和生产能
力力。带搅拌釜式反应器是一种最为常见的反应器，广泛的应用于化化工生产的各个领域。带
搅拌釜式反应器有一些非常重要的过程参数，如：进料流量（进料流量比）、液体反应物
液位、反应压力力、反应温度等等[1-5]。对于这些参数的控制制至关重要，其不但决定着产品品的
质量和和生产的效率，也很大程度上决定了生产过程的安全性。
由于非线性和和温度滞后等很多因素，使得常规方法对釜式反应器的控制制效果不是很理
想。本文以带搅拌釜式反应器的工业生产过程作为被控对象，结合模糊 PID 控制制、串级控
制制、前前馈控制制和和变比值控制制等多种控制制方式，设计了一套基于西门子