Автоматизоване управління температурним режимом реактора в процесі виробництва оцтової кислоти

Abstract

Об'єкт дослідження: температурний режим реактора у процесі виробництва оцтової кислоти методом карбонілювання метанолу. Мета роботи: синтез каскадної автоматичної системи керування температурним режимом реактора, що забезпечує стабілізацію технологічних параметрів з дотриманням вимог до точності, стійкості та безпеки. Методи дослідження: активний ідентифікаційний експеримент зі ступінчастим впливом; апроксимація методом Нелдера–Міда (MATLAB); синтез регуляторів методами симетричного оптимуму та Сімою; частотний аналіз стійкості за Найквістом. Результати бакалаврської роботи: проведено аналіз технологічного процесу виробництва оцтової кислоти та визначено 10 ключових параметрів керування. Виконано ідентифікацію двох каналів об'єкта: внутрішнього (Qw→Two, SOPDT, T₁=T₂=15 с) та зовнішнього (Qw→Tgo, SOPDT, T₁=120 с, T₂=60 с, τ=40 с). Синтезовано каскадну АСК: ПІД-регулятор внутрішнього контуру (Kp=0.033, Ti=30 с, Td=7.5 с) та ПІ-регулятор зовнішнього (Kp=3.645, Ti=152 с). Моделювання підтвердило відповідність вимогам: σ=16.7 %, tрег=582 с, Pm=47.2°, Gm=12.4 дБ. Розроблено системні рішення АСУ ТП на базі Siemens SIMATIC S7-1500, обрано засоби автоматизації та виконано проектування у EPLAN Education 2025.