基于PLC的鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)_課程設(shè)計(jì)論文

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文1摘要鍋爐是鋼鐵、石油、化工、發(fā)電等工業(yè)過(guò)程中必不可少的重要?jiǎng)恿υO(shè)備， 所產(chǎn)生的高壓蒸汽既可作為驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源，又可作為精餾、干燥、反應(yīng)、加熱 等過(guò)程的熱源。例如電廠(chǎng)里的汽輪發(fā)電機(jī)，就是靠鍋爐產(chǎn)生的一定溫度和壓力 的過(guò)熱蒸汽來(lái)推動(dòng)的，化工廠(chǎng)里許多換熱器的熱源大多是鍋爐提供的蒸汽。為 適應(yīng)生產(chǎn)的需要，鍋爐的大小、型號(hào)也是各種各樣。 鍋爐的大小是以鍋爐每小 時(shí)產(chǎn)生的蒸汽量來(lái)衡量的， 小型鍋爐每小時(shí)產(chǎn)幾噸蒸汽，大的鍋爐每小時(shí)能產(chǎn) 200t200t 以上的蒸汽，蒸汽壓力有高、中、低之分。在應(yīng)用類(lèi)型上，可將鍋爐分為 動(dòng)力鍋爐和工業(yè)鍋爐，其中工業(yè)鍋爐又分為輔助鍋爐、廢熱鍋爐

2、、快裝鍋爐、夾套鍋爐等。鍋爐的燃料也各不相同，有燃?xì)庑?、燃油型、燃煤型和化學(xué)反應(yīng) 型等。鍋爐產(chǎn)生蒸汽的壓力和溫度是否穩(wěn)定、鍋爐運(yùn)行是否安全，直接影響到生 產(chǎn)能否正常進(jìn)行，更關(guān)系到人員和設(shè)備的安全與否，因此，鍋爐的過(guò)程控制十 分重要。工業(yè)蒸汽鍋爐是一個(gè)復(fù)雜的控制對(duì)象，為了保證鍋爐能夠提供合格的 蒸汽，生產(chǎn)過(guò)程中的各工藝參數(shù)必須嚴(yán)格控制。在這些工藝參數(shù)中，鍋爐汽包 水位是一個(gè)非常重要的參數(shù)，水位的大小不僅是影響蒸汽質(zhì)量的主要因素，而 且將水位控制在一定的范圍之內(nèi)是保證鍋爐安全運(yùn)行的必要因素。矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴(lài)。關(guān)鍵詞：鍋爐汽包；三沖量；PLCPLC; PIDPID ；內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)

3、計(jì)論文2目錄第一章 鍋爐的工藝流程描述 .3 3聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈。第二章鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì). 6 6殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟。2.12.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì). .9 9釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。（1 1）.主控制器的設(shè)計(jì)9 9彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。（2 2） 檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) .9 9謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類(lèi)蔣薔。（3 3） 輸出控制電路 .1010廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。2.22.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)： . .1212煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。第三章 PIDPID 調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇及參數(shù)整定 .1414鵝婭盡損鶴慘歷蘢鴛賴(lài)。3.13.1 比例調(diào)節(jié)作用對(duì)系統(tǒng)性能的影響. .1414籟叢媽羥為贍債蟶練淨(jìng)。3.23.

4、2 積分調(diào)節(jié)作用對(duì)系統(tǒng)性能的影響 .1414預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴。3.33.3 微分調(diào)節(jié)作用對(duì)系統(tǒng)性能的影響. .1515滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。3.43.4 整定的基本方法 . 1515鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。（1 1） 臨界比例度法（閉環(huán)整定） .1 1 5 5擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。（2 2） 衰減曲線(xiàn)法（閉環(huán)整定） .1 1 5 5贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。（3 3） 反應(yīng)曲線(xiàn)法（動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法） .1515壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。（4 4） 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)整定法. .1 1 5 5蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。3.53.5 調(diào)節(jié)規(guī)律的確定原貝 U U .1616買(mǎi)鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄?？傛?1.71.7綾鏑鯛

5、駕櫬鶘蹤韋轔糴。參考文獻(xiàn).1.81.8驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂(yōu)錦。附錄：.2020貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文3第一章鍋爐的工藝流程描述鍋爐的工藝流程如圖 1.11.1 所示燃料和熱空氣按一定的比例混合后進(jìn)入燃燒室燃燒，加熱汽包內(nèi)的水產(chǎn)生飽和蒸汽 DsDs,經(jīng)過(guò)熱器后形成一定溫度的過(guò)熱蒸汽D D，再匯集到蒸汽總管PMPM，最后經(jīng)過(guò)負(fù)荷設(shè)備調(diào)節(jié)閥供給負(fù)荷設(shè)備使用。燃料在燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣, 其熱量一部分將飽和蒸汽變成過(guò)熱蒸汽，另一部分經(jīng)省煤器對(duì)鍋爐供水和空氣進(jìn)行預(yù)熱，最后由引風(fēng)機(jī)從煙囪排入大氣。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。鍋爐的正常運(yùn)行必須要保持物料（水）平衡和熱量平衡。在物料平衡

6、中負(fù) 荷是汽包內(nèi)水的蒸發(fā)量，被控變量是汽包的水位，操縱變量是鍋爐的給水量； 在熱量平衡中負(fù)荷是蒸汽帶走的熱量，被控變量是蒸汽壓力，操縱變量是燃料 量。上述的物料平衡和熱量平衡是相互關(guān)聯(lián)、互相影響的。汽包水位不僅受到給水流量的影響，而且也受到熱量變化的影響。例如，當(dāng)熱量平衡被破壞，蒸 汽壓力發(fā)生變化后，會(huì)影響到汽包水面下蒸發(fā)管中的汽水混合物的體積，使汽 包水位發(fā)生變化。同樣蒸汽壓力不僅受到燃料輸入量的影響，而且進(jìn)水量的變 化也會(huì)影響到蒸汽壓力的穩(wěn)定。例it熱器D過(guò)熱蒸汽控制闕過(guò)執(zhí)蒸汽負(fù)荷設(shè)備省煤器省煤器飽和蒸汽控制岡煙咒由引風(fēng)機(jī)送往煙囪熱空氣諼柱爐膛佶水冷空氣圖 1.1 鍋爐工藝流程圖內(nèi)蒙古科技

7、大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文4如，給水流量增加時(shí)，由于冷水的溫度低，會(huì)使汽包內(nèi)的蒸發(fā)量減少，導(dǎo)致蒸汽壓力下降。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話(huà)騖。綜上所述，鍋爐的運(yùn)行主要包括以下三個(gè)方面的過(guò)程控制系統(tǒng)：（1 1）汽包水位控制系統(tǒng)：是鍋爐安全運(yùn)行的必要保證，它要維持汽包內(nèi)的水位在工藝允許的范圍內(nèi)；（2 2）燃燒系統(tǒng)的控制：通過(guò)使燃料量與空氣量保持一定的比值，以保證經(jīng)濟(jì)燃燒和鍋爐的安全運(yùn)行，同時(shí)保證引風(fēng)量與送風(fēng)量相適應(yīng)，維持爐膛內(nèi)的負(fù)壓恒 定不變，其最終目的是使燃料產(chǎn)生的熱量滿(mǎn)足蒸汽負(fù)荷的需要；輒嶧陽(yáng)檉籪癤網(wǎng)儂號(hào)澩。（3 3）過(guò)熱蒸汽系統(tǒng)的控制：這是一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，其作用主要有 2 2 個(gè)：一 是保持過(guò)熱器出口溫

8、度在允許范圍內(nèi)；二是保證管壁的溫度不超過(guò)允許的工作 溫度。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。影響汽包水位的主要因素是給水量和蒸汽流量，其他因素都可以作為干擾 因素另作考慮。當(dāng)負(fù)荷增大時(shí)，蒸汽流量增大，會(huì)使得汽包水位下降，當(dāng)突然 增加蒸汽流量會(huì)使得蒸汽壓力減小，汽包水位不降反增，出現(xiàn)虛假水位現(xiàn)象， 這是設(shè)計(jì)中必須要考慮的因素。給水量對(duì)汽包水位的影響存在慣性區(qū)，但基本 是線(xiàn)性的。識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。汽包水位是鍋爐運(yùn)行的重要指標(biāo)，對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行非常重要，保持水位在一定范圍內(nèi)是保證鍋爐安全運(yùn)行的首要條件，水位過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)給鍋爐及蒸汽用戶(hù)的安全操作帶來(lái)不利影響。過(guò)高會(huì)影響汽水分離效果，蒸汽過(guò)濕， 飽和水蒸汽

9、將會(huì)帶水過(guò)多，導(dǎo)致過(guò)熱器管壁結(jié)垢并損壞，使過(guò)熱蒸汽的溫度嚴(yán) 重下降，若以此過(guò)熱蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)，將因蒸汽帶液損壞汽輪機(jī)的葉片，造成 運(yùn)行的安全事故。然而，水位過(guò)低，則因汽包內(nèi)的水量較少，而負(fù)荷很大，加 快水的汽化速度，使汽包內(nèi)的水量變化速度很快，若不及時(shí)加以控制，將有可 能使汽包內(nèi)的水全部汽化；尤其是大型鍋爐，水在汽包內(nèi)的停留時(shí)間極短，從 而導(dǎo)致水冷壁燒壞，甚至引起爆炸。因此，必須對(duì)汽包水位進(jìn)行嚴(yán)格的控制。 汽包水位控制系統(tǒng)的任務(wù)是維持給水量與蒸汽蒸發(fā)量的平衡，使汽包水位保持 在允許的范圍內(nèi)。凍鈹鋨勞臘錯(cuò)癇婦脛糴。內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文5第二章鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目前，鍋爐汽包

10、水位常采用單沖量、雙沖量及三沖量控制方案。此處的“沖量”不是物理上定義的作用在物體上力和時(shí)間的乘積，而是一種表示變量 的習(xí)慣沿用。恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。鍋爐汽包水位單沖量控制系統(tǒng)是一個(gè)典型的單回路控制系統(tǒng)，其被控變量 是汽包水位，操縱變量是鍋爐的給水流量。當(dāng)汽包水位偏離設(shè)定值時(shí)，變送器 將測(cè)量到的信息送給控制器，按照特定的控制規(guī)律來(lái)增加或減少供水量，使汽 包水位回到設(shè)定值。影響鍋爐汽包水位的主要擾動(dòng)是蒸汽負(fù)荷的波動(dòng)，因?yàn)橛?戶(hù)的蒸汽需要量是在不斷變化的。假設(shè)蒸汽需要量突然加大，汽包的壓力會(huì)瞬 時(shí)降低，水的沸騰加劇，使水加速汽化，水中的氣泡量會(huì)驟然增多。而氣泡的 體積比其液態(tài)時(shí)的體積大很多倍，結(jié)

11、果出現(xiàn)汽包內(nèi)的水位不降反升的假象，即 出現(xiàn)“假水位”?？刂破鳙@得的信息是“水位升高了” ，本來(lái)該增加供水量，現(xiàn) 在卻錯(cuò)誤地減少供水量，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使汽包水位下降到危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)以致發(fā)生事故。 產(chǎn)生上述“假水位”的主要原因是蒸汽負(fù)荷量的波動(dòng)而造成“閃蒸”現(xiàn)象，如 果把蒸汽流量作為前饋信號(hào)引入控制系統(tǒng)，及時(shí)知道其變化情況，就可以克服 這個(gè)主要的擾動(dòng)。為此我們引入雙沖量控制系統(tǒng)。鯊腎鑰詘漣鉀溈懼統(tǒng)庫(kù)。這里的“雙沖量”是指汽包水位信號(hào)和蒸汽流量信號(hào)2 2 個(gè)變量。它是一個(gè)前饋- -反饋控制系統(tǒng)。水位信號(hào)從系統(tǒng)的輸出端返回到輸入端，因此屬于反饋控 制；蒸汽流量信號(hào)未經(jīng)反饋而直接與水位控制器的輸出信號(hào)相加，因此是前

12、饋 控制。當(dāng)蒸汽負(fù)荷變化可能導(dǎo)致汽包水位大幅度波動(dòng)時(shí)，蒸汽流量信號(hào)的引入 起著超前控制作用，它在汽包水位還沒(méi)有出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，提前使調(diào)節(jié)閥動(dòng)作，從 而減少因蒸汽負(fù)荷量變化引起的水位波動(dòng)，極大改善了控制品質(zhì)。碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。盡管雙沖量控制克服了蒸汽壓力變化帶來(lái)的擾動(dòng)，卻不能克服供水壓力變 化的干擾，當(dāng)供水壓力變化時(shí)，同樣會(huì)引起供水流量的變化，會(huì)導(dǎo)致汽包水位 的波動(dòng)，雙沖量控制系內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文6統(tǒng)只有在汽包水位變化后才由控制器進(jìn)行調(diào)整，控制不 及時(shí)。因此，當(dāng)供水壓力波動(dòng)比較頻繁時(shí)，雙沖量控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量較差， 這時(shí)可米用二沖量控制系統(tǒng)。閿擻輳嬪諫遷擇植秘騖。在鍋爐汽包水位三

13、沖量控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)除了水位、蒸汽流量信號(hào)以外， 又增加了一個(gè)供水流量信號(hào)，顯然，當(dāng)蒸汽負(fù)荷不變，供水量因壓力波動(dòng)而變 化時(shí)，加法器的輸出相應(yīng)變化，直接調(diào)整給水流量的大小。不需要等汽包水位 變化了再去由控制器調(diào)整，從而極大減少了水位的波動(dòng)，縮短了過(guò)渡過(guò)程的時(shí) 間，提高了控制質(zhì)量。三沖量控制系統(tǒng)動(dòng)作及時(shí)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，在較 大的擾動(dòng)時(shí)也能有效地控制水位的變化，顯著地改善了控制系統(tǒng)的品質(zhì)。 對(duì)于 現(xiàn)代大、 中型鍋爐來(lái)說(shuō)， 對(duì)象控制通道的遲延和變化速度都比較大，“虛假水位”現(xiàn)象比較嚴(yán)重，工藝上對(duì)控制質(zhì)量的要求又比較高，因此，普遍采用具有 蒸汽流量前饋信號(hào)及給水流量反饋信號(hào)和汽包水位主信號(hào)的三沖

14、量水位控制系 統(tǒng)。系統(tǒng)控制流程圖如圖 2.12.1。氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷澩。內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文7根據(jù)系統(tǒng)的控制流程圖，我們還可以繪制出三沖量控制系統(tǒng)的方框圖，如圖 2.22.2。省煤器圖 2.1 鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文8三沖量控制系統(tǒng)由于控制器有不同的位置，又可以有多種不同控制方案,以下為常見(jiàn)的三種方案，如圖 2.32.3。2.1 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)(1)(1) 主控制器的設(shè)計(jì)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，最常見(jiàn)的控制器有兩種：一種是 PLCPLC，另外一種是單片機(jī)。PLCPLC 自誕生以來(lái)，由于其可靠的性能、高的性?xún)r(jià)比、強(qiáng)大的功能等眾多 的優(yōu)點(diǎn)而受到了廣泛的應(yīng)用

15、，本系統(tǒng)也采用PLCPLC。釷鵒資贏車(chē)贖孫滅獅贅。PLCPLC 選用西門(mén)子公司的 S7S7200CPU214200CPU214,該系列 PLCPLC 性能穩(wěn)定，可以根據(jù) 設(shè)計(jì)要求靈活的選擇相關(guān)模塊。本系統(tǒng)需要輸入的模擬量有：給水流量信號(hào)、 水位信號(hào)、蒸汽流量信號(hào)，需要輸出的數(shù)字量有：變頻器控制信號(hào)，所以只需 要選擇模擬量輸入模塊 EM231EM231，EM231EM231 具有四個(gè)模擬量輸入點(diǎn)，可以剛好滿(mǎn)足 需要。慫闡譜鯪逕導(dǎo)嘯畫(huà)長(zhǎng)涼。(2)(2)檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)由于該設(shè)計(jì)的目的是控制水位穩(wěn)定，而整個(gè)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)是對(duì)水位的準(zhǔn)確測(cè)量，因此水位能否準(zhǔn)確測(cè)量直接關(guān)系到控制質(zhì)量的優(yōu)劣。合理的選擇水位傳

16、感器在水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中有關(guān)鍵作用。本系統(tǒng)采用雙室平衡容器進(jìn)行液 位信號(hào)的采給水水位給水LC1 r皆丨1rFC方案三水位蒸汽給水水位蒸汽方案一方案二圖 2.3 常見(jiàn)控制方案蒸汽內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文9集，用差壓變送器對(duì)液位信號(hào)進(jìn)行變送。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動(dòng)禪瀉類(lèi)。江蘇威騰自控設(shè)備有限公司生產(chǎn)的微差壓變送器( WT-1151/3351DRWT-1151/3351DR)可滿(mǎn) 足變送要求。該型號(hào)變送器可以將微小差壓轉(zhuǎn)換成 4 4 20mA20mA DCDC 信號(hào)。它采 用專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的放大線(xiàn)路板和特殊的溫度補(bǔ)償工藝，性能穩(wěn)定可靠。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。根據(jù)控制方案我們可以知道流量傳感器用于測(cè)量給

17、水流量和蒸汽流量，這兩個(gè)信號(hào)可以有效地改善控制質(zhì)量，因此合理的選擇流量傳感器能夠有效的改 善整個(gè)系統(tǒng)的控制質(zhì)量。上海正博自動(dòng)化儀表有限公司生產(chǎn)的LUGB-99LUGB-99 型渦街流量計(jì)是一種基于卡門(mén)渦街原理流體振動(dòng)式新型流量計(jì)，它具有測(cè)量范圍廣、 壓損小、性能穩(wěn)定、準(zhǔn)確度高和安裝、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于封閉工業(yè) 管道中液體、汽體和蒸汽介質(zhì)體積和質(zhì)量流量的測(cè)量。該流量計(jì)的部分技術(shù)參 數(shù)如下：熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機(jī)庫(kù)。1測(cè)量介質(zhì)：蒸汽、汽體、液體2傳感器的感應(yīng)元件不直接與被測(cè)介質(zhì)接觸，性能穩(wěn)定、可靠性高3傳感器內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而牢固，壓損小、維擴(kuò)量小、使用壽命長(zhǎng)4范圍度寬達(dá) 1010: 1

18、 11515: 1 15測(cè)量范圍：正常工作范圍，雷諾數(shù)為 2020，0000007 7, 000000, 000000;輸出信號(hào)不受液體溫度、壓力、粘度及組份影響。測(cè)量可能范圍，雷諾數(shù)8 8，0000007 7，000000000000鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。6精度等級(jí)：液體，指示值的土 1.0%1.0% ;蒸汽，指示值的土 1.5%1.5%7輸出信號(hào)：a.a.電壓脈沖低電平：0-1V0-1V;高電平：大于 4V;4V;占空比為 50%50%紂憂(yōu)蔣氳頑薟驅(qū)藥憫騖。b.b. 電流：4 420mA20mA 三線(xiàn)制) )(3)(3)輸出控制電路PLCPLC 根據(jù)采樣的相對(duì)液位數(shù)值對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)規(guī)則的計(jì)算

19、、處理、判斷后， 得出控制結(jié)內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文10果，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，模擬量輸出模塊我們選擇EM232EM232 它有兩個(gè)模擬量輸出點(diǎn)，可滿(mǎn)足要求。穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧。電機(jī)是鍋爐汽包供水的動(dòng)力設(shè)備，電機(jī)的準(zhǔn)確選型關(guān)系到汽包能否準(zhǔn)確供 水進(jìn)而影響到汽包水位的穩(wěn)定，經(jīng)查閱資料可知選用功率為 100KW100KW 的三相異步 電動(dòng)機(jī)完全可以滿(mǎn)足工作要求，由于使用變頻調(diào)速不必選用繞線(xiàn)型異步電動(dòng) 機(jī)，選用鼠籠型電機(jī)就可以滿(mǎn)足要求。濟(jì)南華力貝爾機(jī)電設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 YJTGYJTG 三相變頻調(diào)速電機(jī)專(zhuān)門(mén)為變頻調(diào)速設(shè)計(jì)可以根據(jù)技術(shù)要求訂貨設(shè)定其額定 電壓為 380V380V 額定功率

20、為 100Kw100Kw濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。變頻器是電機(jī)的供能設(shè)備，合理選擇變頻器關(guān)系到電機(jī)能否正常工作為汽 包供水。由電機(jī)的選型可以知道電機(jī)在 50Hz50Hz 三相交流電下工作時(shí)電機(jī)的功率大 約是 100Kw100Kw 我們可以選擇羅克韋爾公司的1336Plusll1336Plusll 系列 1336F-B1501336F-B150 型號(hào)的變頻器。該變頻器可以輸入 380V-480V380V-480V 50/60Hz50/60Hz 三相交流電，輸出 380-480V380-480V 三相交流電并通過(guò)控制信號(hào)控制其輸出頻率，其容量是149Kw149Kw 可以滿(mǎn)足設(shè)備功率要求。該型號(hào)變頻器具

21、有豐富靈活的控制接口，可以通過(guò)控制信號(hào)方便地 改變變頻器的工作特性。銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。至此，系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)完成，系統(tǒng)的總體框圖如圖2.42.4。內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文112.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：整個(gè)控制系統(tǒng)的軟件包括以下幾部分：液位的實(shí)時(shí)采集，電機(jī)調(diào)速，算法 的控制（這里采用 PIDPID 算法）等功能。本系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)采用了總分的形式， 即 PLCPLC 一直在運(yùn)行主控制程序，然后主控制程序根據(jù)各種條件來(lái)運(yùn)行和調(diào)用各 子程序，用來(lái)實(shí)現(xiàn)各種功能。這種總分設(shè)計(jì)方式使得軟件簡(jiǎn)單明了，一看便 知，并且在調(diào)試起來(lái)時(shí)也特別方便。系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)框圖如圖2.52.5。擠貼綬電麥結(jié)鈺贖嘵類(lèi)。圖

22、 2.4 系統(tǒng)硬件原理圖* 電機(jī)內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文12圖 2.5 系統(tǒng)軟件原理圖內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文13第三章 PID 調(diào)節(jié)規(guī)律的選擇及參數(shù)整定眾所周知，要使控制系統(tǒng)具有良好的控制性能，除了必須正確的選取、設(shè)計(jì)控制方案以外，還必須正確的選擇控制算法并進(jìn)行參數(shù)整定。賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈。在控制系統(tǒng)中，按照給定信號(hào)和反饋信號(hào)之間的偏差的比例（P P）、積分（I I）和微分（D D）進(jìn)行控制的 PIDPID 控制器是應(yīng)用最為廣泛的一種自動(dòng)控制器。它具有原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、適用面廣、控制參數(shù)相互獨(dú)立、參數(shù)的選定比較 簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可以證明，對(duì)于過(guò)程控制的典型對(duì)象

23、一“一階慣性 +純滯后”與“二階慣性+純滯后”的控制對(duì)象，PIDPID 控制器是一種最優(yōu)控制。PIDPID 調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方 式簡(jiǎn)便，結(jié)構(gòu)改變靈活，可以方便的改變?yōu)镻IPI、PDPD PIDPID 等控制器。塤礙籟饈決穩(wěn)賽釙冊(cè)庫(kù)。3.1 比例調(diào)節(jié)作用對(duì)系統(tǒng)性能的影響比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減??；比例系數(shù) 偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)；系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定；比例系數(shù)太小，又 會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。比例系數(shù)可以選負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以 及控制對(duì)象的特性決定的。裊樣祕(mì)廬廂顫諺鍘羋藺。3.2 積分調(diào)節(jié)作用對(duì)系統(tǒng)性能的影響是

24、使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差。提高無(wú)差度。因?yàn)橛姓`差積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至 無(wú)差積分調(diào)節(jié)停止，積分調(diào)節(jié)輸出一個(gè)常值。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間 常數(shù) TiTi。TiTi 越小積分作用就越強(qiáng)。反之 TiTi 大則積分作用弱，加入積分調(diào)節(jié)可 使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，動(dòng)態(tài)響應(yīng)變慢。積分作用常與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組 成 PIPI 調(diào)節(jié)器或 PIDPID 調(diào)節(jié)器。倉(cāng)嫗盤(pán)紲囑瓏詁鍬齊驚。內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文143.3 微分調(diào)節(jié)作用對(duì)系統(tǒng)性能的影響微分作用反映系統(tǒng)偏差信號(hào)的變化率，具有預(yù)見(jiàn)性，能預(yù)見(jiàn)偏差變化的趨 勢(shì)。因此能產(chǎn)生超前的控制作用，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。在微分時(shí)間選擇 合適情況下可以減少超調(diào)，

25、減少調(diào)節(jié)時(shí)間。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用， 因此過(guò)強(qiáng)地加大微分調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。此外微分反應(yīng)的是變化率，當(dāng)輸 入沒(méi)有變化時(shí)微分作用輸出為零，因此微分作用不能單獨(dú)使用，需要與另外兩 種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合組成 PDPD 或 PIDPID 控制器。綻萬(wàn)璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。整定的任務(wù)：根據(jù)被控過(guò)程的特性，確定 PIDPID 調(diào)節(jié)器S的比例度、TiTi 積 分時(shí)間以及微分時(shí)間 TDTD 的大小。驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。3.4 整定的基本方法(1)(1)臨界比例度法( (閉環(huán)整定)1首先將調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間置于最大，微分時(shí)間置零，比例度置為較大的數(shù)值2等系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，對(duì)設(shè)定值施加一個(gè)階躍變化，并減小S直到出

26、現(xiàn)等幅振蕩曲線(xiàn)為止。記錄下此時(shí)的臨界比例度Sk k 和等幅振蕩周期 TKTK瑣釙濺曖惲錕縞馭 篩涼。3查表按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出調(diào)節(jié)器的參數(shù)3、TiTi、TDTD(2)(2)衰減曲線(xiàn)法( (閉環(huán)整定)衰減曲線(xiàn)法與臨界比例法類(lèi)似。觀(guān)察衰減比然后記錄。 s s、TsTs、TpTp 按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算S、TiTi、TDTD(3)(3)反應(yīng)曲線(xiàn)法(動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法)反應(yīng)曲線(xiàn)法是利用系統(tǒng)廣義過(guò)程的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)對(duì)調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行整定，是一種開(kāi)環(huán)整定方法。(4)(4)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)整定法內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文15現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)整定法，實(shí)質(zhì)上是一種經(jīng)驗(yàn)試湊法，所以也稱(chēng)為經(jīng)驗(yàn)法。在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用中，將各類(lèi)過(guò)程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器的整定

27、參數(shù)按先比例、后積分、最后微分的順序置于某些經(jīng)驗(yàn)數(shù)值后，把系統(tǒng)閉合起來(lái)，然后再作給定值擾動(dòng)，觀(guān)察系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)。若曲線(xiàn)還不夠理想，則改變調(diào)節(jié)器的3、TiTi 和TdTd 的數(shù)值，進(jìn)行反復(fù)試湊，以尋求“最佳”的整定參數(shù)，直到控制質(zhì)量符合要 求為止。鎦詩(shī)涇艷損樓紲鯗餳類(lèi)。3.5 調(diào)節(jié)規(guī)律的確定原則調(diào)節(jié)器放大系數(shù) KpKp 的正負(fù)號(hào)正作用方式：y y u uT，KpKp 為“- -”；反作用方式：y y u uJ，KpKp 為“ + +”。調(diào)節(jié)閥放大系數(shù)的正負(fù)號(hào)氣開(kāi)式調(diào)節(jié)閥 KvKv 為“ + +”；氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥 KvKv 為“- -”。 被控過(guò)程放大系數(shù)的正負(fù)號(hào)正作用卩 y yf，被控過(guò)程的靜態(tài)

28、放大系數(shù) KoKo 為“ + +”；反作用卩ffy yJ，被控過(guò)程的 KoKo 為“- -”。變送器的放大系數(shù) KmKm 為正號(hào)根據(jù)生產(chǎn)工藝安全等原則確定調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)、氣關(guān)形式；按被控過(guò)程特性，確定其正、反作用；根據(jù)組成系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)各環(huán)節(jié)的靜態(tài)放大系數(shù) 極性相乘必須為正的原則，確定調(diào)節(jié)器的正、反作用方式。櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。在本系統(tǒng)中，由于調(diào)節(jié)閥為電機(jī)，可以視作為氣開(kāi)式，故KvKv 為“ + +”；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，液位上升，故被控對(duì)象的KoKo 為“ + +”；測(cè)量變送器的 KmKm 為“ + +”；則調(diào)節(jié)器的 KpKp 應(yīng)該為“ + +”，故調(diào)節(jié)器應(yīng)采用反作用方式。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。內(nèi)蒙古科技大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)論文16總結(jié)為期兩周的過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，這兩周感覺(jué)過(guò)的好快，也感覺(jué)過(guò) 的好充實(shí)。由于上學(xué)期過(guò)程控制這門(mén)課沒(méi)好好學(xué)，好多知識(shí)學(xué)的稀里糊涂，不 懂也不會(huì)，還有的干脆就是不知道。所以在做設(shè)計(jì)的時(shí)候就感覺(jué)很吃力，很困 難。不過(guò)，在老師們悉心的指導(dǎo)下和同學(xué)熱心的幫助下終于完成并達(dá)到本次設(shè) 計(jì)的基本任務(wù)和要求。峴揚(yáng)爛滾澗輻灄興渙藺。通過(guò)本次設(shè)計(jì)使我們對(duì)以前所學(xué)的理論知識(shí)有了進(jìn)一步地理解，