毕 业 设 计（论 文） 
　　
　　
　　
　　
　　
　　
酒精初馏塔控制系统
控制的设计
    
院（系、部）： 信息工程学院
姓    名： 
年    级： 自09-1
专    业： 自动化
指导教师： 
教师职称： 讲师
　　　　　　　　　
　　　　　　　　　

　　                                   2013年 06 月 20 日 ·北京

北京石油化工学院
学位论文电子版授权使用协议
 
　　　论文《酒精初馏塔控制系统的设计》系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　院系名称：信息工程学院
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　作者签名：   王喆 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　学    号：   090829  
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2013 年  06 月  20 日
　　

　　　　　　　　　　　北 京 石 油 化 工 学 院
毕 业 设 计 （论 文） 任 务 书

学院（系、部）  信息工程   专业   自动化   班级  自09
学生姓名  王喆    指导教师/职称   王凤全  讲师
 1.毕业设计（论文）题目
                    酒精初馏塔控制系统的设计
2.任务起止日期：  2013 年 1 月 7 日 至  2013 年 6 月 21 日

3.毕业设计（论文）的主要内容与要求（含原始数据及应提交的成果）
　　　　1）．本毕业设计的课题属于自动化类的设计题目，在实际的生产
　　　　　　过程控制中广泛应用。
　　　　　　查阅有关相应的文献专业资料。
　　　　2）．工艺流程和控制方案等的分析，重点研究设计相应的控制系统。
　　　　3）．设计出本题目的一具体的控制系统。
　　　　4）．控制器与控制阀等仪表的选择、选型。
　　　　5）．组态，画出相应的自控工程图。
　　　　6）．其它要求的毕业设计内容。

应提交的成果：
1）．毕业设计论文。
2）．本专业的英文翻译材料，英文原文、中文译文。
3）．毕业设计开题报告。
4）．其它要求提交的毕业设计成果。

4.主要参考文献
　　[1] 蒋慰孙、俞金寿.过程控制工程.北京：中国石化出版社，1999
　　[2] 王骥程、祝和云.化工过程控制工程.北京：化学工业出版社，2001
　　[3] 吴勤勤.控制仪表及装置.北京：化学工业出版社，2001
　　[4] 俞金寿、何衍庆.化工自控工程设计.上海：华东化工学院出版社，1996
　　[5] 周培森.自动检测与仪表.北京：清华大学出版社，1999
　　[6] 金以慧.过程控制.北京:清华大学出版社，1993.
　　[7] 施仁、刘文江、郑辑光.自动化仪表与过程控制.北京:电子工业出版社, 2003
　　[8] 向婉成.过程控制调节装置.北京：机械工业出版社，1999
　　[9] 翁维勤、孙洪程．过程控制系统与工程.北京:化学工业出版社, 2002
　　[10] 陈诗滔.工业过程仪表与控制.北京:中国轻工业出版社, 1998
　　[11] 孟华、王幸之.工业过程仪表与控制.北京:航空航天大学出版社, 2002
　　[12] 林德杰.过程控制仪表及控制系统.北京: 机械工业出版社, 2004
　　 [13] 王树青.工业过程控制工程.北京:化学工业出版社, 2002

5.进度计划及指导安排
　1-2周：了解毕业设计内容，借阅有关参考书籍，翻译本专业英文资料。
　3-4周：工艺装置流程的分析，控制方案的论证，完成开题报告。
　5-6周：相应控制系统的研究设计、确定控制方案。
　7-9周：具体控制系统的详细深入设计及实现。
　10-11周：选择检测测量仪表等。
　12-13周：控制器和控制阀的选型等。
　14-16周：组态，完成相应的自控工程图。
　　　　　　　整理组织相关的设计材料，撰写毕业设计论文。
　17周：收尾、准备答辩演示文稿等资料。

任务书审定日期    年   月   日   系（教研室）主任（签字）                    
任务书批准日期    年   月   日   教学院（系、部）院长（签字）                
任务书下达日期    年   月   日   指导教师（签字）                            
计划完成任务日期    年   月   日     学生（签字）               

摘    要

　　　本设计以实现初馏塔的控制为主要目标，通过对控制器、控制阀、变送器等仪表的选择与组合,并设计出了将酒精和水的混合液中的两组分进行分离，使之达到规定的纯度的主要以初馏塔塔釜内温度为被控变量，通过对进入蒸汽的流量的控制使初馏塔塔内的温度保持恒定的串级控制方案。并且采用组态王软件，对酒精初馏塔控制系统实时的温度及其流量监控系统。实现了对被控过程现场运行情况的实时监控。
　　　通过以上的内容可以呈现一个控制系统工程设计的过程，本设计可以作为酒精精馏的过程控制装置设计的参考设计资料，也可供自控学生作为学习过程控制工程设计的参考资料。
　　　
　　　关键词：  温度，控制器，控制阀，串级控制
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　
　　　

　　　　　　　　　　　　　　　ABSTRACT
　　　The aim of design is to control the cooler and the forward tower. The first part of the paper is the control of alcohol rectification tower. The scheme of the design is analyzed and selected. Meanwhile, the instruments and control valve are selected, and the capacity of the control valve is calculated. 
　　　The purpose of alcohol rectification is to separate its ingredients from the liquid mixture of alcohol and water, so that the purity can be reached. The purpose of equipment control is analyzed. The scheme of cascade control is designed.
　　　Readers can see the process of a design of an automatic control system by this paper. This design can be referenced both an example of the control of alcohol rectification equipment and the study of students of automatic control.
　　　

　　　Key words: temperature, controller, control valve，cascade control

目录
第一章 前言 1
    1.1 选题背景及研究意义 1
    1.2 基本内容 3
第二章 主要控制方案的设计 4
    2.1 控制方案拟订的基本原则 4
    2.2 工艺流程 4
    2.3串级控制系统 7
    2.4串级控制系统为什么可有效地提高调节品质 7
    2.5.串级控制系统可以有效地提高调节品质的主要因素.................................8
　　　2.6酒精精馏过程控制系统的串级控制系统 8
第三章 具体控制方案的确定 10
    3.1串级控制系统中主、副控制器正、反作用的选择......................................10
　　　3.2控制阀开闭形式的选择...............................................................................10
　　　3.3液位调节...................................................11
　　　3.4 温度调节.......................................................................................................11
　　　3.5 控制其控制规律选择...................................................................................13
　　　3.6 PID参数整定.................................................................................................13
第四章 仪表选型..................................................................................................16
　　　4.1 仪表简介,......................................................................................................16
　　　4.2 仪表选型原理...............................................................................................17
　　　4.3 流量检测仪表的选型策略...........................................................................18
　　　4.4 温度检测仪表的选型策略...........................................................................19
　　　4.5 控制阀的选型...............................................................................................22
　　　4.6 电—气转换器的选型...................................................................................24
　　　4.7 控制器的选型...............................................................................................25
第五章  组态王6.53设备组态..............................................................28
5.1 组态王软件简介............................................................................................28
5.2 组态王 6.53系统制作组态流程..................................................................29
第六章  结论..........................................................................................36
参考文献..................................................................................................37
致谢..........................................................................................................38
附录..........................................................................................................39