文档介绍：二○一○~二○一一学年第一学期
信息科学与工程学院
课程设计报告书
课程名称:
过程控制与集散系统课程设计
班级:
学号:
姓名:
指导教师:
陈琳
二○一○年十一月
一、设计题目
涡轮流量计双闭环流量比值控制系统设计
二、设计任务
该设计可在A3000-FS实验台上完成。
FT
102
2#
调节阀FV101
FT
101
比值器
调节器
Q2
Q1
1#
图1 比值控制原理示意图
图1中1#管流量Q1为主变量,2#管流量Q2为从变量,可设计串级调节器控制FV101满足系统要求。
表1 连接端配置
测量或控制量
测量或控制量标号
1#涡轮流量计
FT101
2#涡轮流量计
FT102
电动调节阀
FV101
…
…
以上连接图和仪表仅为本控制系统中的设计提供思路,并不完整,其它部分还需根据自己的设计思路添加。
三、功能要求
有组态界面,可观察控制效果,用户操作方便。
可手动输入数据,比如主动量设置、流量比值设置等。
工艺参数在线曲线,可观察控制系统的运行效果。
可在线修改工艺参数。
对扰动有较好的抑制能力。
控制原理
单回路控制系统解决了工艺生产过程自动化中大量的参数定值问题。但是,随着现代工业生产的迅速发展,工艺操作条件的要求更加严格,对安全运行和经济性及对控制质量的要求也更高。但回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求,在这样的情况下,双闭环串级控制系统就应运而生。
双闭串级控制系统是改善控制质量的有效方法之一,在过程控制中得到广泛地应用,串级控制系统是指不止采用一个控制器,而是将两个或几个控制器相串级,是将一个控制器的输入作为下一个控制器设定值的控制系统。
双闭环串级控制系统,就其主回路来看是一个定值控制系统,而副回路则是一个随动系统,主调节器的输出能按照负荷和操作条件的变化而变化,从而不断改变副调节器的给定值,使副回路调节器的给定值适应负荷并随操作条件而变化,即具有一定的自适应能力。
正确合理地设计一个串级控制系统是要其能充分发挥如上所述系统的各种特点。在系统设计时应包括主、副回路的设计,主、副调节器控制规律的选择及正、反作用方式的确定。
系统规划及详细设计
控制方案
根据设计要求,系统采用单闭环比值控制。在控制两种物料的比值系统中,起主导作用的物料流量称为主动量,跟随主动量而变化的物料流量称为从动量。设本系统中液体A为主动量,液体B为从动量。将从动量用一个闭环包括进去,而主动量开环。将液体A的流量y1通过比值控制器k作为闭环回路的输入量。所以从动量B的给定是ky1,因为y1开环,故y2要随着y1的变化而变化,即从动量B是一个随动控制系统。
系统结构流程图
上图为系统结构图。当打开液体A的阀门,流量检测传感器测出其流量值,经变送单元送至比值器,比值器的输出与液体B流量测量变送送出的流量值相减,其偏差作为液体B流量控制器的输入值,控制器的输出用来控制调节阀,从而使液体B的流量得到了控制。这就使液体B的流量随液体A的流量变化而变化。其中液体A的电动调节阀是为了方便设置A的流量。
3系统组态设计
主动量液体A的测出的流量值PV经过比值器,与PV2进行偏差运算,再进行PID运算。系统一般在手动的情况下是不输出值的,因为在此时在进行参数