摘要：本论文讲述了氮肥生产工艺中的变换工艺流程。因为采用的是全低变变换炉，因此在变换过程中有两处需要控制，一处为汽气比，另一处为变换炉炉内的温度控制。在控制汽气比时，将其转换成流量比并通过蒸汽阀门的开度来控制，将流量比维持在3:1。因为此次设计外接了一个冷凝罐，因此在进来温度控制时，通过连接冷凝罐上的三层阀门开度来控制，阀门的开度通过变换炉各层温度上下3度的变换将温度维持在一定范围内。本次设计将组态王作为上位机，PLC进来控制，通过两者的动态连接，在组态王上实时观察流量比和变换炉炉内温度的变换。实现氮肥变换工艺的自动化，对氮肥生产的技术得到了进一步的提升。

关键词： 变换炉；汽气比；温度控制；组态王

Design of Control System of Transform Furnace Based on PLC

Abstract：This paper describes the technological process of nitrogen fertilizer production. There are two parts to be controlled in the conversion process, one is the ratio of steam to gas, the other is the temperature control in the converter. When the steam / gas ratio is controlled, it is converted to a flow ratio and controlled by the opening of the steam valve to maintain the flow ratio at 3: 1. Because a condenser is externally attached to the design, when entering the temperature control, it is controlled by connecting the opening of the three layers of valves on the condenser. The opening of the valve is maintained in a certain range by changing the temperature of each layer of the converter by 3 degrees above and below. This design will be made by King view In order to control the entrance of PLC in the upper computer, the flow ratio and the temperature change in the converter are observed in real time on the configuration King through the dynamic connection between the two. The automation of nitrogen fertilizer transformation process was realized, and the technology of nitrogen fertilizer production was further improved.

Keywords： Converter；Vapor-Gas ratio；temperature Control；configuration King  

目录

目录 ii

1 绪论 1

1.1 氮肥的工艺流程 2

1.2 氮肥工艺在国内外的发展现状与趋势 2

2 变换工艺的工艺流程 4

2.1 全低变变换工艺的控制方法 5

2.1.1 汽气比控制 5

2.1.2 温度控制 5

3 组态王 7

3.1 组态王的基本使用 7

3.1.1 组态王的界面设计 7

3.1.2 组态王的定义变量 9

3.1.3 组态王的命令语言程序设计 10

3.1.4 报警和定义报警组 11

3.2 组态软件和与PLC 12

3.2.1 连接方式 12

3.2.2 组态王中虚拟串口的使用 12

4 PLC及软件介绍 13

4.1 PLC概述 13

4.1.1 PLC的主要功能 13

4.2 西门子S7-300和STEP7V5.5 13

4.3 程序设计 14

4.3.1 主程序 14

4.3.2 汽气比控制子程序 15

4.3.3 温度控制子程序 16

4.4 PID控制简介 17

4.4.1 PID控制器的主要优点. 18

4.4.2 PID的算法 18

4.4.3 组态王与PLC的连接 20

5 模块与硬件 22

5.1 模块选型 22

5.2 硬件选型—传感器 22

5.2.1 传感器的分类 22

5.2.2 温度传感器 23

5.2.3 流量传感器 23

6 结论 25

6.1 进一步展望 26

致谢 27

参考文献 28

1 绪论

农作物在生长过程中，需要各种各样的营养元素如氮，磷，钾等，但是土壤中的营养元素远远不能满足作物的正常生长，因此需要使用化肥。氮元素是组成氨基酸的基本元素、而氨基酸是组成蛋白质的最小单位，因此在作物的生长过程中需要大量的氮元素。氮肥的使用不仅能让我们提高农产品的产量，还能提高农产品的质量。氮肥在农业中有着举足轻重的地位，而氮肥工业也是现代化工中的重要产业之一。

总所周知空气中的各种元素中氮元素的含量是极高的几乎占到了7层，虽然空气中氮元素的含量非常高但是却难以被绿色植物所吸收和利用，从而也难以直接合成化肥。由于氮元素确实植物生长中必不可少的成分，而植物可以吸收氨气中的氮元素，所以不妨先把氮气转化为氨气，而让植物吸收氨气中的氮元素，而氮气要转化为氨气必须在特定的情况才能发生化学反应，从而就产生了能被植物所吸收利用的含有氮元素的工业产品。通常我们所能在生活中见到的农工业化肥中都必须含有氮磷钾三种元素，而其中的氮元素多半是尿素和碳酸氢铵，而这一些都是利用氨气通过相应的化学反应得到的。合成氨还是重要的化工原料之一，在合成氨工业中，其中四分之三氨用被用来生产化肥，其余的则是作为其它化工产品的重要化工原料。由此可见，氨除了制成化肥用于农业外，还在工业、国防和人们生活的各个方面均占重要地位。例如冷冻剂、炸药，火箭燃料均是氨为原料进一步合成的。