啤酒生產(chǎn)線殺菌冷卻區(qū)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)說明

1、 . . . 目錄摘要11 啤酒生產(chǎn)線殺菌過程簡述22 溫度控制系統(tǒng)簡述33 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)43.1 控制系統(tǒng)方案的選擇43.2 系統(tǒng)控制過程分析53.2.1系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡階段分析53.2.2系統(tǒng)抗干擾調(diào)節(jié)階段分析63.3單回路與串級控制系統(tǒng)的比較63.4 變送器的選擇73.5 調(diào)節(jié)閥的選擇83.6 儀表性能指標(biāo)的計(jì)算93.7 控制規(guī)律的選擇103.8 PID參數(shù)整定114 心得體會(huì)13參考文獻(xiàn)14摘要過程控制通常是指連續(xù)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制，它是自動(dòng)化技術(shù)最重要的組成部分之一，自動(dòng)控制的主要任務(wù)是對生產(chǎn)過程的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制，使其保持恒定或按一定規(guī)律變化，在保持產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的前提下，使連續(xù)

2、型生產(chǎn)過程自動(dòng)的進(jìn)行下去。過程控制系統(tǒng)分為多種，有簡單控制系統(tǒng)和復(fù)雜控制系統(tǒng)，而復(fù)雜過程控制系統(tǒng)又可分為：串級控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)和均值控制系統(tǒng)等幾種。在本次控制系統(tǒng)的選擇中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)題目要：對啤酒生產(chǎn)線的殺菌過程中的冷卻區(qū)的溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以本著簡單、實(shí)用的原則我把它設(shè)計(jì)成一個(gè)簡單的單回路系統(tǒng)來滿足題目要求。 生產(chǎn)過程對過程控制系統(tǒng)的要多種多樣的，可簡要?dú)w納為安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、工程安裝和儀表調(diào)校、調(diào)節(jié)器參數(shù)整定等四個(gè)主要容。過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)大致可分為以下幾個(gè)步驟：熟悉和理解生產(chǎn)對控制系統(tǒng)的技術(shù)要求與性能指標(biāo)

3、；建立被控過程的數(shù)學(xué)模型；控制方案的確定；控制設(shè)備選型；實(shí)驗(yàn)（或仿真）驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：過程控制系統(tǒng) 冷卻區(qū) 單回路反饋控制系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)啤酒生產(chǎn)線殺菌冷卻區(qū)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 啤酒生產(chǎn)線殺菌過程簡述過去的20年是我國啤酒產(chǎn)銷量高速增長的時(shí)期，從2002年起我國成為第一大啤酒生產(chǎn)和銷售國。隨之而來的是消費(fèi)者對啤酒口感的要求愈來愈高,啤酒的口感是啤酒質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)志性指標(biāo)，其影響因素很多，除原料、釀酒工藝、罐裝工藝以與各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的衛(wèi)生處理狀況外，殺菌工藝也是一個(gè)非常重要的因素。殺菌工藝不僅影響到啤酒的口味，同時(shí)也影響到啤酒的保質(zhì)期。因此殺菌工藝是啤酒生產(chǎn)過程中一道非常重要的工序。目前普遍采用

4、的是巴氏殺菌法，它是一種利用較低的溫度既可殺死病菌又能保持物品中營養(yǎng)物質(zhì)風(fēng)味不變的消毒法。巴氏消毒法是法國微生物學(xué)家巴斯德為葡萄酒消毒時(shí)發(fā)明，并以他的名字來命名的一種消毒方法。指在規(guī)定時(shí)間以不太高的溫度處理液體食品的一種加熱滅菌方法。巴氏消毒的原理是在一定溫度圍，溫度越低，細(xì)菌繁殖越慢；溫度越高，繁殖越快。但溫度太高，細(xì)菌就會(huì)死亡。不同的細(xì)菌有不同的最適生長溫度和耐熱、耐冷能力。巴氏消毒其實(shí)就是利用病原體不是很耐熱的特點(diǎn)，用適當(dāng)?shù)臏囟群捅貢r(shí)間處理，將其全部殺滅。但經(jīng)巴氏消毒后，仍保存小部分無害或有益、較耐熱的細(xì)菌或細(xì)菌芽孢。根據(jù)殺菌溫度，處理時(shí)間與玻璃瓶受熱沖擊和壓力變化的能力，瓶裝啤酒殺菌

5、過程由三個(gè)溫區(qū)組成：預(yù)熱區(qū)，過熱與保溫區(qū)，冷卻區(qū)。加熱手段為熱蒸汽。本次課程設(shè)計(jì)主要對冷卻區(qū)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以滿足生產(chǎn)工藝要求。啤酒殺菌流工藝程圖如下：圖1-1啤酒生產(chǎn)線殺菌工藝流程圖2 溫度控制系統(tǒng)簡述溫度控制系統(tǒng)是以溫度作為被控制量的反饋控制系統(tǒng)。在化工、石油、冶金等生產(chǎn)過程的物理過程和化學(xué)反應(yīng)中，溫度往往是一個(gè)很重要的參量，需要準(zhǔn)確地加以控制。除了這些部門之外，溫度控制系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域，例如啤酒的加工生產(chǎn)。它是用途很廣的一類工業(yè)控制系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)常用來保持溫度恒定或者使溫度按照某種規(guī)定的程序變化。下圖2-1為啤酒冷卻區(qū)溫度控制系統(tǒng)原理圖：蒸汽未冷卻的啤酒冷卻后的啤酒圖2

6、-1 冷卻區(qū)溫度控制系統(tǒng)原理圖如下圖2-2所示，溫度控制系統(tǒng)由被控對象、測量裝置、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分構(gòu)成。被控對象是一個(gè)裝置或一個(gè)過程，它的溫度是被控制量。測量裝置對被控溫度進(jìn)行測量，并將測量值與給定值比較，若存在偏差便由調(diào)節(jié)器對偏差信號(hào)進(jìn)行處理，再輸送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)來增加或減少供給被控對象的熱量，使被控溫度調(diào)節(jié)到整定值。測量裝置是溫度控制系統(tǒng)的重要部件，包括溫度傳感器和相應(yīng)的輔助部分，如放大、變換電路等。測量裝置的精度直接影響溫度控制系統(tǒng)的精度，因此在高精度溫度控制系統(tǒng)中必須采用高精度的溫度測量裝置。溫度控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多采用可控?zé)峤粨Q器。根據(jù)調(diào)節(jié)器送來的校正后的偏差信號(hào)，調(diào)節(jié)流入熱交換

7、器的熱載體（液體或氣體）的流量，來改變供給（或吸收）被控對想的熱量，以達(dá)到調(diào)節(jié)溫度的目的。在一些簡單的溫度控制系統(tǒng)中，也常采用電加熱器作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對被控對象直接加熱。通過調(diào)節(jié)電壓（或電流）的大小可改變供出的熱量。不同的應(yīng)用部門對溫度控制系統(tǒng)品質(zhì)有不同的要求，并選用不同類型的調(diào)節(jié)器。如果精度要求不高，可采用兩位調(diào)節(jié)器,一般情況下多采用PID調(diào)節(jié)器。高精度溫度控制系統(tǒng)則常采用串級控制。串級控制系統(tǒng)由主回路和副回路兩個(gè)回路構(gòu)成，具有控制精度高、抗干擾能力強(qiáng)、響應(yīng)快、動(dòng)態(tài)偏差小等優(yōu)點(diǎn)，常用于干擾強(qiáng),且溫度要求精確的生產(chǎn)過程,如化工生產(chǎn)中反應(yīng)器的溫度控制。多數(shù)溫度控制系統(tǒng)中被控對象在進(jìn)行熱交換時(shí)的溫度

8、變化過程，它既是一個(gè)時(shí)間過程，也是沿空間的一個(gè)傳播過程，需要用偏微分方程來描述各點(diǎn)溫度變化的規(guī)律。因此溫度控制系統(tǒng)本質(zhì)上是一個(gè)分布參數(shù)系統(tǒng)。分布參數(shù)系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)理論還很不成熟，而且往往過于復(fù)雜而難于在工程實(shí)際問題中應(yīng)用。解決的途徑有二：一是把溫度控制系統(tǒng)作為時(shí)滯系統(tǒng)來考慮。時(shí)滯較大時(shí)采用時(shí)滯補(bǔ)償調(diào)節(jié)，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。具有時(shí)滯是多數(shù)溫度控制系統(tǒng)的特點(diǎn)之一。另一途徑是采用分散控制方式，把分布參數(shù)的被控過程在空間上分段化，每一段過程可作為集中參數(shù)系統(tǒng)來控制，構(gòu)成空間上分布的多站控制系統(tǒng)。采用分散控制?？色@得較好的控制精度。圖2-2 溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)方案的選

9、擇設(shè)計(jì)和應(yīng)用好一個(gè)過程控制系統(tǒng)，首先應(yīng)全面了解被控制過程，其次根據(jù)工藝要求對系統(tǒng)進(jìn)行研究，確定最佳的控制方案，最后，對過程控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，整定和投運(yùn)。對于過程控制系統(tǒng)而言，控制方案的選擇和調(diào)節(jié)器參數(shù)整定是其兩個(gè)重要的容，如果控制方案設(shè)計(jì)不合理，僅憑調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定無法獲得良好的控制質(zhì)量；相反控制方案很好，但是調(diào)節(jié)器參數(shù)整定的不合適，也不能使系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。過程控制系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)形式可分為單回路系統(tǒng)和多回路系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)包含一個(gè)測量變送器，一個(gè)調(diào)節(jié)器，一個(gè)執(zhí)行器和對象，對對象的某一個(gè)被控制參數(shù)進(jìn)行閉環(huán)負(fù)反饋控制。在系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)和整定中，單回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法是最基本的方法，適用于其他各類復(fù)雜

10、控制系統(tǒng)的分析，設(shè)計(jì)，整定和投運(yùn)。本次溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中啤酒溫度被作為被控量，為了使系統(tǒng)變得簡單無需設(shè)置副被控量，因此采用單回路控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)冷卻區(qū)溫度的控制。采用單回路控制方式來實(shí)現(xiàn)啤酒生產(chǎn)線殺菌冷卻區(qū)溫度控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖：圖3-1單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖調(diào)節(jié)器PID調(diào)節(jié)器執(zhí)行器氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器被控對象換能器被控量啤酒溫度檢測變送器DDZ型熱電阻溫度變送器3.2 系統(tǒng)控制過程分析溫度控制系統(tǒng)的控制階段主要分為：平衡階段和抗干擾調(diào)節(jié)階段。下面我將分別對這兩個(gè)階段進(jìn)行分析。下圖3-2為系統(tǒng)控制圖：圖3-2 系統(tǒng)控制圖3.2.1系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡階段分析系統(tǒng)由蒸汽給未經(jīng)殺菌的啤酒傳遞熱量使其保持冷卻溫

11、度。當(dāng)蒸汽的量和品質(zhì)不變，未殺菌的啤酒的量和品質(zhì)也保持不便，則控制系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，并保持此動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，直至有新干擾發(fā)生，或人們對被冷卻區(qū)的出口溫度T有新的要求。3.2.2系統(tǒng)抗干擾調(diào)節(jié)階段分析該溫控系統(tǒng)干擾主要來自：啤酒流量的變化、啤酒溫度的變化、蒸汽源不夠穩(wěn)定、蒸汽溫度的變化、換能器環(huán)境溫度的變化。無論是由于何種原因，何種干擾，只要它的作用使出口溫度T有了變化，控制系統(tǒng)就能通過調(diào)節(jié)器來克服，使出口溫度T回到原來的平衡狀態(tài)。顯然出口溫度T只能有兩種改變，一種是溫度上升，還有一種是溫度下降。下面我將分別對這兩種變換進(jìn)行分析：（1）溫度T上升：當(dāng)外界干擾使出口溫度T上升時(shí)，溫度變送器的熱電阻阻

12、值增加，電流值增大，使反饋測量值Z增大，偏差E因此減小，控制器發(fā)揮作用使氣動(dòng)執(zhí)行器的開度減小，熱蒸汽流量減小，使出口溫度T下降。（2）溫度T下降：當(dāng)外界干擾使出口溫度T下降時(shí)，溫度變送器的熱電阻阻值降低，電流值減小，使反饋測量值Z減小，偏差E因此增大，控制器發(fā)揮作用使氣動(dòng)執(zhí)行器的開度增大，熱蒸汽流量增大，使出口溫度T上升。3.3單回路與串級控制系統(tǒng)的比較單回路反饋控制系統(tǒng)，又稱簡單控制系統(tǒng)，是指由一個(gè)被控過程、一個(gè)檢測變送器、一個(gè)調(diào)節(jié)器和一個(gè)執(zhí)行器所組成的對一個(gè)被控變量進(jìn)行控制的單回路反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)。簡單控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的基本單元、其結(jié)構(gòu)簡單、投資少、易于調(diào)整和投運(yùn)，能滿足一般工

13、業(yè)生產(chǎn)過程的控制要求、因此在工業(yè)生產(chǎn)小應(yīng)用十分廣泛，尤其適用于被控過程的純滯后和慣性小、負(fù)荷和擾動(dòng)變化比較平緩，或者控制質(zhì)量要求不太高的場合。串級控制系統(tǒng)的采用了兩個(gè)控制器，我們將溫度控制器稱為主控制器，把流量控制器稱為副控制器。主控制器的輸出作為副控制器的設(shè)定，然后由副控制器的輸出去操縱調(diào)節(jié)閥。在串級控制系統(tǒng)中出現(xiàn)了兩個(gè)被控對象，即主對象（溫度對象）和副對象（流量對象），所以有兩個(gè)被控參數(shù)，主被控參數(shù)（溫度）和副被控參數(shù)（流量）。主被控參數(shù)的信號(hào)送往主控制器，而副被控參數(shù)的信號(hào)被送往副控制器作為測量，這樣就構(gòu)成了兩個(gè)閉合回路，即主回路（外環(huán)）和副回路（環(huán)）。串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)，改善了對象特征

14、，起了超前控制的作用；改善了對象動(dòng)態(tài)特性，提高了工作頻率；提高了控制器總放大倍數(shù)，增強(qiáng)了抗干擾能力；具有一定的自適應(yīng)能力，適應(yīng)負(fù)荷和操作條件的變化。串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，在選擇副參數(shù)時(shí)，必須把主要干擾包含在副回路中，并力求把更多的干擾包含在副回路中；選擇副參數(shù)，進(jìn)行副回路的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使主、副對象的時(shí)間常數(shù)適當(dāng)匹配；方案應(yīng)考慮工藝上的合理性、可能性和經(jīng)濟(jì)性。串級控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合，被控對象的控制通道純滯后時(shí)間較長，用單回路控制系統(tǒng)不能滿足質(zhì)量指標(biāo)時(shí)，可采用串級控制系統(tǒng)；對象容量滯后比較大，用單回路控制系統(tǒng)不能滿足質(zhì)量指標(biāo)時(shí)，可采用串級控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)存在變化激烈且幅值很大的干擾；被控對象具有

15、較大的非線性，而負(fù)荷變化又較大。串級控制系統(tǒng)應(yīng)用中的問題，主、副控制器控制規(guī)律的選擇，串級控制系統(tǒng)中主、副控制器的控制規(guī)律選擇都應(yīng)按照工藝要求來進(jìn)行，主控制器一般選用PID控制規(guī)律，副控制器一般可選P控制規(guī)律；主、副控制器正、反作用方式的確定，主控制器的作用方向只與工藝條件有關(guān)。由于本次溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中啤酒溫度被作為被控量，故無需設(shè)置副被控量，因此無須采用串級控制回路，采用單回路控制系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)冷卻區(qū)溫度的控制。3.4 變送器的選擇被控參數(shù)的測量和變送必須迅速正確地反映其實(shí)際變化情況，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的控制依據(jù)。測量和變送環(huán)節(jié)的描述： （3-1）即： （3-2）參數(shù)選擇原則：減小Tm和m均

16、對提高系統(tǒng)的控制質(zhì)量有利。若Tm較大，則會(huì)使記錄曲線與實(shí)際參數(shù)之間產(chǎn)生較大的動(dòng)態(tài)誤差。從減小測量變送環(huán)節(jié)誤差角度考慮，應(yīng)減少儀表的量程，即增大Km。1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)測量和變送中涉與的問題： （1）信號(hào)濾波； （2）信號(hào)處理； （3）純時(shí)延問題； （4）測量時(shí)延問題； （5）信號(hào)傳遞時(shí)延問題。2 信號(hào)傳遞時(shí)延將降低控制質(zhì)量。對比可采取以下改善措施： （1）若測量信號(hào)為電信號(hào)，可將轉(zhuǎn)換器安裝在儀表盤附近，以縮短氣壓信號(hào)的傳送距離。 （2）若調(diào)節(jié)器輸出為氣壓信號(hào)，可在5060 m距離間，裝一繼動(dòng)器，提高氣壓信號(hào)的傳輸功率，以減小傳遞時(shí)間。 （3）若調(diào)節(jié)器輸出為電信號(hào)，應(yīng)將轉(zhuǎn)換器安裝在調(diào)節(jié)閥附近，或采用電

17、氣閥門定位器。檢測變送器包括監(jiān)測遠(yuǎn)見和變送器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中被控變量的信號(hào)線經(jīng)過檢測變送器專程氣信號(hào)或者電信號(hào)后，才送至調(diào)節(jié)器。檢測元件又稱傳感器，其作用時(shí)將被控變量加以轉(zhuǎn)換，輸出一個(gè)與之成對應(yīng)比例關(guān)系的信號(hào)。由于本次設(shè)計(jì)中冷卻區(qū)溫度為被控量，因此檢測元件應(yīng)選擇溫度變送器。溫度變送器有DDZIII型溫度變送器、一體化溫度變送器和智能式溫度變送器。常見的溫度檢測儀表有熱電偶溫度變換器、熱電阻溫度變換器和輻射式溫度計(jì)，熱電偶溫度變換器主要適用于測量500-1800圍的中高溫度，熱電阻溫度變換器主要適用于測量500以下圍的中低溫度，輻射式溫度計(jì)主要適用于測量2000以上的高溫。而本次設(shè)計(jì)中冷卻區(qū)溫度

18、要求為40±1 ，即要求精度為0.2，為節(jié)約成本以與達(dá)到較高的精度要求，在本次設(shè)計(jì)中選用DDZIII型溫度變送器中的熱電阻溫度變送器。3.5 調(diào)節(jié)閥的選擇調(diào)節(jié)閥類型的選擇：氣動(dòng)執(zhí)行器和電動(dòng)執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥口徑（Dg、dg）大小的選擇：主要依據(jù)是閥的流通能力。正常工況下要求調(diào)節(jié)閥開度處于1585之間。調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)形式的選擇：主要以安全方面考慮。調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇：系統(tǒng)總的放大倍數(shù)盡可能保持不變，通常被控過程的特性是非線性的(一階以上特性)，而變送器、調(diào)節(jié)器(若比例作用時(shí))和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的放大系數(shù)是常數(shù)。因此往往通過選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性來補(bǔ)償被控過程特性的非線性，從而達(dá)到系統(tǒng)總放大倍數(shù)不變

19、的目的?？刂崎y是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，其作用是根據(jù)調(diào)節(jié)器的輸出命令，直接控制能量或物料等介質(zhì)的輸送量達(dá)到控制工藝參數(shù)的目的。由于控制閥安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，長年與生產(chǎn)介質(zhì)直接接觸。且往往工作在高溫，高壓，深冷，強(qiáng)腐蝕，易堵塞等惡劣條件下。因此，如果對控制閥選擇不當(dāng)或者維護(hù)不善。就會(huì)使整個(gè)控制系統(tǒng)不能可靠工作或嚴(yán)重影響系統(tǒng)的控制質(zhì)量，根據(jù)能源的種類控制閥分為氣動(dòng)，電動(dòng)和液動(dòng)三種，其中氣動(dòng)控制閥具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格便宜防火防爆等優(yōu)點(diǎn)。在自動(dòng)控制中用得很多。在本次設(shè)計(jì)當(dāng)中，我選用氣動(dòng)式。氣動(dòng)執(zhí)行器以壓縮空氣為能源，結(jié)構(gòu)簡單，輸出推力大，動(dòng)作可靠，性能穩(wěn)定，價(jià)格便宜，本質(zhì)安全防爆，氣動(dòng)執(zhí)

20、行器中的氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器在實(shí)際應(yīng)用中最為廣泛，本設(shè)計(jì)中要求對啤酒溫度進(jìn)行控制，加熱手段為熱蒸汽，因此可選擇氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行器為執(zhí)行元件。其原理是：當(dāng)信號(hào)壓力通入氣室時(shí)，推桿產(chǎn)生位移，彈簧受壓，直到彈簧產(chǎn)生的反作用力與薄膜上的推力相平衡為止。推桿的位移圍就是執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程，推桿從零到全行程，閥門就從全開（全關(guān)）到全關(guān)（全開）。3.6 儀表性能指標(biāo)的計(jì)算1精度檢測儀表的精度反映測量值接近真實(shí)值的準(zhǔn)確程度，一般用一系列誤差來衡量。（1）絕對誤差絕對誤差指儀表指示值與被測參數(shù)真值之間的差值，即： （3-3）（2）引用誤差把絕對誤差折合成標(biāo)尺圍的百分?jǐn)?shù)表示，即： （3-4）（3）精度等級按儀表工業(yè)規(guī)定，去

21、掉最大引用誤差的“±”號(hào)和“%”號(hào)，稱為儀表的精度等級，目前已系列化。只能從下列數(shù)系中選取最接近的合適數(shù)值作為精度等級，即0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。根據(jù)此次設(shè)計(jì)的啤酒溫度要求為40±1 ，所以選用0.2精度的等級。在確定一個(gè)儀表的精度等級時(shí)，要求儀表的允許誤差應(yīng)該大于或等于儀表校驗(yàn)時(shí)所得到的最大引用誤差；而根據(jù)工藝要求來選擇儀表的精度等級時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該小于或等于工藝上所允許的最大引用誤差。這一點(diǎn)在實(shí)際工作中要特別注意。2 靈敏度和靈敏限靈敏度表示儀表對被測參數(shù)變化反應(yīng)的能力，是指儀表達(dá)到穩(wěn)態(tài)后輸

22、出增量與輸入增量之比，即： （3-5）靈敏限是指引起儀表指針發(fā)生可見變化的被測參數(shù)的最小變化量。一般，儀表的靈敏限數(shù)值不大于儀表允許誤差絕對值的一半。3 回差在外界條件不變的情況下，當(dāng)被測參數(shù)從小到大（正行程）和從大到?。ǚ葱谐蹋r(shí)，同一輸入的兩個(gè)相應(yīng)輸出值常常不相等。兩者絕對值之差的最大值和儀表量程之比的百分?jǐn)?shù)稱為回差，也稱變差即： （3-6）回差產(chǎn)生原因：由于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的間隙、運(yùn)動(dòng)件的摩擦、彈性元件的彈性滯后等?；夭钤叫。瑑x表的重復(fù)性和穩(wěn)定性越好。應(yīng)當(dāng)注意，儀表的回差不能超過儀表引用誤差，否則應(yīng)當(dāng)檢修。3.7 控制規(guī)律的選擇根據(jù)被控過程特性與生產(chǎn)工藝要求，了解調(diào)節(jié)器控制規(guī)律對控制質(zhì)量的影響，

23、合理選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律，是過程控制方案設(shè)計(jì)的重要容之一。選擇調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律就是為了使調(diào)節(jié)器的特性與控制過程的特性能很好配合，使所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能滿足生產(chǎn)工藝對控制質(zhì)量指標(biāo)的要求。P控制規(guī)律：適用于控制通道滯后較小，時(shí)間常數(shù)不太大，擾動(dòng)幅度較小，負(fù)荷變化不大，控制質(zhì)量要求不高，允許有余差的場合。如貯罐液位、塔釜液位的控制和不太重要的蒸汽壓力的控制等。PI控制規(guī)律：引入積分作用能消除余差。適用于控制通道滯后小，負(fù)荷變化不太大，工藝上不允許有余差的場合，如流量或壓力的控制。PD控制規(guī)律：引入了微分，會(huì)有超前控制作用，能使系統(tǒng)的穩(wěn)定性增加，最大偏差和余差減小，加快了控制過程，改善了控制質(zhì)量。適用于過程

24、容量滯后較大的場合。對于滯后很小和擾動(dòng)作用頻繁的系統(tǒng)，應(yīng)盡可能避免使用微分作用。PID控制規(guī)律：可以使系統(tǒng)獲得較高的控制質(zhì)量，它適用于容量滯后大、負(fù)荷變化大、控制質(zhì)量要求較高的場合，如反應(yīng)器、聚合釜的溫度控制。根據(jù)以上分析可知選擇PID控制規(guī)律能夠很好的滿足設(shè)計(jì)要求，故選PID控制規(guī)律。3.8 PID參數(shù)整定PID參數(shù)整定的方法有穩(wěn)定邊界法、衰減曲線法、經(jīng)驗(yàn)法等。1 穩(wěn)定邊界法它屬于閉環(huán)整定方法，根據(jù)純比例控制系統(tǒng)臨界振蕩試驗(yàn)所得數(shù)據(jù)（臨界比例度Pm和振蕩周期Tm），按經(jīng)驗(yàn)公式求出調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。（1）置調(diào)節(jié)器,比例度，將系統(tǒng)投入運(yùn)行。（2）逐漸減小P ，加干擾觀察，直到出現(xiàn)等幅減振蕩為止。

25、記錄此時(shí)的臨界值Pm和Tm。根據(jù)Pm和Tm，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出控制器的參數(shù)整定值。表3-1 穩(wěn)定邊界法整定參數(shù)計(jì)算表注意穩(wěn)定邊界方法在下面兩種情況下不宜采用： （1）臨界比例度過小時(shí)，調(diào)節(jié)閥容易游移于全開或全關(guān)位置，對生產(chǎn)工藝不利或不容許。例如，一個(gè)用燃料油加熱的爐子，如果閥門發(fā)生全關(guān)狀態(tài)就要熄火。 （2）工藝上的約束條件嚴(yán)格時(shí)，等幅振蕩將影響生產(chǎn)的安全。2衰減曲線法屬于閉環(huán)整定方法，但不需要尋找等幅振蕩狀態(tài)，只需尋找最佳衰減振蕩狀態(tài)即可。方法是：（1）把調(diào)節(jié)器設(shè)成比例作用（，），置于較大比例度，投入自動(dòng)運(yùn)行。（2）在穩(wěn)定狀態(tài)下，階躍改變給定值（通常以5%左右為宜），觀察調(diào)節(jié)過程曲線。（3）適當(dāng)

26、改變比例度，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，到出現(xiàn)滿意的衰減曲線為止。表3-2 衰減比為4：1時(shí)整定參數(shù)計(jì)算表3 經(jīng)驗(yàn)法憑經(jīng)驗(yàn)湊試。其關(guān)鍵是“看曲線，調(diào)參數(shù)”。在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，憑經(jīng)驗(yàn)先將控制器參數(shù)放在一個(gè)數(shù)值上，通過改變給定值施加干擾，在記錄儀上觀察過渡過程曲線，根據(jù)P、TI 、TD對過渡過程的影響為指導(dǎo)，對比例度P 、積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD逐個(gè)整定，直到獲得滿意的曲線為止。經(jīng)驗(yàn)法的方法簡單，但必須清楚控制器參數(shù)變化對過渡過程曲線的影響關(guān)系。在缺乏實(shí)際經(jīng)驗(yàn)或過渡過程本身較慢時(shí)，往往較為費(fèi)時(shí)。表3-3 控制器整定參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)取值圍以上三種工程整定方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。穩(wěn)定邊界法簡便而易掌握，過程曲線易于判斷，整定質(zhì)量較好，適