单容下水箱液位调节阀PID单回路控制、液位和进口流量串级控制、流量-液位前馈反馈控制.pdf

单容下水箱液位调节阀PID单回路控制、液位和进口流量
串级控制、流量-液位前馈反馈控制

过程控制系统课设

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目录

第一章系统产品的介绍

1.1物理系统逻辑结构

1.2现场系统

1.2.1现场系统示意图

1.2.2现场系统工艺流程图

1.2.3控制箱面板

1.2.4部分I/O面板

1.2.5控制系统I/O接口图

第二章系统的基本部分

2.1过程控制系统的组成

2.2过程检测

2.2.1液位测量

2.2.2流量检测
2.3过程执行器

2.4被控过程

2.4.1过程建模

2.4.2P、I、D对控制品质的影响

2.5控制策略

2.5.1单回路PID控制

2.5.2串级控制

2.5.3前馈—反馈复合控制

2.6PID控制参数

2.6.1衰减振荡法

2.6.2经验法

2.6.3响应曲线法

第三章单容下水箱液位调节阀PID单回路控制

3.1工艺过程

3.2上位组态

3.3操作过程和调试

3.4测试结果及分析

第四章液位和进口流量串级控制

4.1工艺过程

4.2上位组态

4.3操作过程和调试

4.4测试结果及分析

第五章流量-液位前馈反馈控制

5.1工艺过程
5.2上位组态

5.3操作过程和调试

5.4测试结果及分析

第六章总结

第一章系统产品的介绍

1.1物理系统逻辑结构，如图1.1所示

图1.1

1.2现场系统

物理受控系统包括了测试对象单元、供电系统、传感器、执行器(包括变频器

及移相调压器)，从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场

环境。

1.2.1现场系统示意图，如图1.2所示

图1.2

1.2.2现场系统工艺流程图，如图1.3所示

图1.3

1.2.3控制箱面板，如图1.4所示。

1、三相剩余电流保护器。合上该空气开关，才能加热。
2、单相剩余电流保护器。合上该空气开关，所有设备才能上电。

3、三相电供电时亮起。

4、单相电供电时亮起。

5、对象顶部照明电灯旋钮开关。

6、水泵1#的变频器供电旋钮开关，打开变频器电源。

7、水泵2#供电旋钮开关，打开水泵电源。

8、变频器正转启动旋钮开关。

9、电压表，调压模块输出端电压。

10、变频器。

图1.4

1.2.4部分I/O面板

图1.5

图1.6

1.2.5控制系统I/O接口图，如图1.7所示

图1.7

第二章系统的基本部分

2.1过程控制系统的组成
过程控制系统是指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算

机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程

自动化。

过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送等环节组成，其

.1所示。一般性框图如图2

执行器被控过程控制器?

测量变送

图2.1

2.2过程检测

2.2.1液位测量

如液体介质液位的高物位是指存放在容器或工业设备中物质的高度或位置，

度称为液位。物位测量仪表种类很多，本系统中采用扩散硅压力/液位变送

器。

2.2.2流量检测

流量通常是指单位时间内流经管道某截面流体的数量，也就是所谓的瞬间流量;

在某一时间内流过流体的总和，称为总量或累积流量。本系统中采用涡轮流量计，

是一种速度式流量仪。

2.3过程执行器

执行器接受控制器输出的控制信号，并转换成位移(直线位移或角位移)或速

度，以控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的控制。

本系统中使用的是调节阀，其特性为:单座阀，螺纹连接，线性流量。

2.4被控过程

2.4.1过程建模
1)机理建模——根据对象或生产过程的内部机理，写出各种有关的平衡方程，

从而得到对象或过程的数学模型。

2)试验建模——在机理模型难以建立的情况下，针对所要研究的对象，人为地

施加一个输入作用，然后用仪表记录表征对象特性的物理量随时间变化的规律，得

到一系列试验数据或曲线。

3)混合建模——结合机理建模和试验建模。先由机理分析的方法提出数学模式

的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用试验的方法给予确定。

2.4.2P、I、D对控制品质的影响

1)P作用能快速抵消干扰的影响。通常，加大增益Kc响应曲线振荡加强，减

小Kc响应曲线振荡减弱。

2)I作用是消除系统的余差。减小积分时间，积分作用增强;加大积分时间，

积分作用减弱。

3)D作用能快速响应干扰，超前控制。微分时间越大，微分作用越强。

2.5控制策略

2.5.1单回路控制

单回路控制系统是由被控对象、控制器、执行器、和测量变送装置四大基本部

分组成。