過程控制與自動化儀表課程設(shè)計

1、1、概述計算機(jī)控制方法能夠更加精確的控制液位，但是具有很強(qiáng)的專業(yè)性，在編寫控制算法 是必須全面考慮影響被控參數(shù)的因素，實現(xiàn)優(yōu)先級別的排列，只有那樣才能處理實際中出 現(xiàn)的各種情況；最重要的是必須熟練掌握相應(yīng)的計算機(jī)語言能夠熟練應(yīng)用軟件實現(xiàn)算法的 編寫，計算機(jī)控制時為了實現(xiàn)實際測量量與計算機(jī)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系所以必須用A/D、D/A轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的變換。它是現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)行控制的主流技術(shù)，在計算機(jī)控 制系統(tǒng)中可以實現(xiàn)自動化控制，既節(jié)省人力資源又可以大大提高生產(chǎn)率。調(diào)節(jié)閥采用電動調(diào)節(jié)閥主要是它能源取用方便，信號傳輸距離遠(yuǎn)、速度快；再有就是 在實際中對防火等級要求不是太高經(jīng)比較可知雖然采用計算機(jī)

2、控制有較大優(yōu)勢但是限于我們對專業(yè)知識掌握的不足，所 以還使用單回路控制方案對系統(tǒng)進(jìn)行控制?？刂扑悸泛唵?，實際安裝維護(hù)也方便不需要很 高的專業(yè)知識2、液位控制系統(tǒng)分析2. 1分析被空對象某連續(xù)生產(chǎn)過程需要三個生產(chǎn)罐，罐 A、B、C罐A直徑1.5米，高2米，生產(chǎn)中為原料輸入罐；罐B為生產(chǎn)中間緩沖罐，直徑1.5米，高2米；罐C為生產(chǎn)罐，直徑2米，高2米；三個罐依照自然落差進(jìn)行安裝。罐A底邊距地6米，罐B底邊距地3米，罐C落地安裝。生產(chǎn)中罐A輸入主要原料為液體， 管徑為DN40最大工藝流量8T/h ;調(diào)節(jié)閥 p=0.09MPa要求罐C液位處于1.5米左右。要實現(xiàn)對C罐的控制有以下考慮1）、測量變送單元

3、儀表的選擇，顯然采用壓力測量比較簡單，例如：差壓測量，但是為了實現(xiàn)精確測量采用壓力傳感器進(jìn)行罐底的壓力測量一一也是為了實現(xiàn)計算機(jī)控制進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換2）、影響液位的因素：進(jìn)液量 B1以及排液量C1, C罐為生產(chǎn)容器所以對B罐進(jìn)行控制比 較合理一一B是緩沖罐。在必要時可也可以對 c罐進(jìn)行控制一一不影響生產(chǎn)情況下，所以 在進(jìn)行計算機(jī)控制時就要設(shè)計相應(yīng)的控制優(yōu)先級，根據(jù)實際情況進(jìn)行控制3）、對于A、B罐液要進(jìn)行相應(yīng)控制，只是不需要精確控制，只要不超過上限以及不影響 C罐需求的情況下即可2.2方案比較單回路控制的原理圖以及系統(tǒng)工程圖控制方案說明對于上述控制主要就是通過一般的閉環(huán)系統(tǒng)，通過輸出的反饋實現(xiàn)對

4、輸入的控制一一 單回路控制，控制方案簡單；因為生產(chǎn)實踐隊也為控制要求不是太高所以單回路控制可以 滿足要求，被控對象是c罐的液位所以要選取液位高度 h作為被控參數(shù)，為了使c罐的也 為基本無差調(diào)節(jié)規(guī)律可以采用 PI調(diào)節(jié)；最后根據(jù)系統(tǒng)木星對參數(shù)進(jìn)行整定即可計算機(jī)控制的原理圖以及控制流程圖給定喀期空制算法I環(huán)液位計算機(jī)控制方法能夠更加精確的控制液位，但是具有很強(qiáng)的專業(yè)性，在編寫控制算法 是必須全面考慮影響被控參數(shù)的因素，實現(xiàn)優(yōu)先級別的排列，只有那樣才能處理實際中出 現(xiàn)的各種情況；最重要的是必須熟練掌握相應(yīng)的計算機(jī)語言能夠熟練應(yīng)用軟件實現(xiàn)算法的 編寫，計算機(jī)控制時為了實現(xiàn)實際測量量與計算機(jī)數(shù)據(jù)間的聯(lián)系所

5、以必須用A/D、D/A轉(zhuǎn)換芯片實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的變換。它是現(xiàn)代工業(yè)進(jìn)行控制的主流技術(shù)，在計算機(jī)控 制系統(tǒng)中可以實現(xiàn)自動化控制，既節(jié)省人力資源又可以大大提高生產(chǎn)率。調(diào)節(jié)閥采用電動調(diào)節(jié)閥主要是它能源取用方便，信號傳輸距離遠(yuǎn)、速度快；再有就是 在實際中對防火等級要求不是太高經(jīng)比較可知雖然采用計算機(jī)控制有較大優(yōu)勢但是限于我們對專業(yè)知識掌握的不足，所 以還使用單回路控制方案對系統(tǒng)進(jìn)行控制?？刂扑悸泛唵?，實際安裝維護(hù)也方便不需要很 高的專業(yè)知識3、調(diào)節(jié)閥的選擇以及參數(shù)計算由已知條件管徑為DN40最大工藝流量Qmax=8T/h(8000kg/h);調(diào)節(jié)閥 p=0.09MPa調(diào)節(jié)閥口徑的計算只要根據(jù)流體

6、密度以及閥門前后壓差就可以計算出調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)，然后再查詢相 關(guān)參數(shù)手冊就可以得出調(diào)節(jié)閥口徑、公式如下：c Qg . /10 pc流量系數(shù)；Qg最大計算流量；流體密度；p調(diào)節(jié)閥前后壓差選取調(diào)節(jié)閥口徑所采用的最大流量應(yīng)比工藝流程的最大流量大25-60%,這是必不可少的安全系數(shù)，這樣就可以避免調(diào)節(jié)閥在全開位置上進(jìn)行工作為了得到最大計算流量Qg,首先要知道額定流量Qn或者是生產(chǎn)過程中允許的最大工藝流量Qmax；然后根據(jù)Qg= (1.52.5 ) Qmax的最大計算流量 gQmax =8000kg/hp =0.09MP要根據(jù)實際流體進(jìn)行選擇再次我選擇以水的密度為例：=1000kg/ m3 ；當(dāng)流體粘

7、度較大時可以進(jìn)行一定的粘度修正計算中Q為體積流量，根據(jù)換算則有 Qg= (1.52.5 ) *8000/1000 m3/h=1220m3/hM Qg=20m3/h c 20 . 1000/ 10*9021.08 m3/h則根據(jù)流量系數(shù)查表得相應(yīng)的閥座直徑dg=40mm公稱通徑Dg=40mm流量特性：選擇有“等百分比特性”的調(diào)節(jié)閥參數(shù)計算.為了使調(diào)節(jié)反能夠及時準(zhǔn)確定位調(diào)節(jié)流量，可以增加輔助元件一一閥門定位器( ZPQ-01 型氣動閥門定位器一一他是可以與氣動調(diào)節(jié)法、直行程氣動活塞調(diào)節(jié)法及角行程氣動調(diào)節(jié)閥配套使用的輔助儀表，他接受來自氣動調(diào)節(jié)儀表給出的20-100Kpa信號來控制調(diào)節(jié)閥).從安全角

8、度考慮調(diào)節(jié)閥選擇有“氣開”功能的部件控制系統(tǒng)都是通過負(fù)反饋來實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制執(zhí)行器（氣開）kv0測量變送單元一般情況km 0被控對象肯定有 ko 0為了使ko*kc*kv*km0,所以必須有kc0,也就是調(diào)節(jié)器選擇有負(fù)作用的調(diào)節(jié)器.根據(jù)實際情況選擇HRT陳列智能電動單座調(diào)節(jié)閥（它由 HRL智能型電動執(zhí)行器與優(yōu)質(zhì) 的國產(chǎn)閥門相組合構(gòu)成，是一種高性能的調(diào)節(jié)閥，可廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、醫(yī)藥、鍋爐、輕工等行業(yè)的自動才$制系統(tǒng)中一一電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受 420mA空 制信號，改變閥門的開度，同時將閥門開度的隔離信號反饋給控制系統(tǒng)， 實現(xiàn)對壓力、 溫度、流量、液位等參數(shù)的調(diào)節(jié)。）.執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要

9、技術(shù)參數(shù)型 式：HRL1?能型直行程機(jī)構(gòu)輸入信號：420mADC輸入阻抗：250Q輸出信號：420mADC輸出最大負(fù)載： T=0.85Tr=6.8s只要在設(shè)備連接好之后將相應(yīng)參數(shù)植入到調(diào)節(jié)器，并根據(jù)實際情況經(jīng)校正即可以，但注意 參數(shù)變化范圍不要太大參數(shù)整定過程中注意事項：采用衰減曲線法進(jìn)行整定步驟簡單，并且是比較安全；正定要求的是達(dá)到衰減比=4: 1,投入運(yùn)行后再只有比例作用的情況下不斷調(diào)節(jié)比例環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)，達(dá)到要求后記錄相應(yīng)的放大倍數(shù) K、以及衰減周期Tr5、控制器的選擇及背部接線圖XD815 XS815 XD415 XS415 XD715 XD915系列的調(diào)節(jié)器有以下特點 1、適用于需要

10、進(jìn)行高精度測量控制的系統(tǒng)。2、可自動跟隨外部給定值進(jìn)行控制輸出（模擬量控制輸出或繼電器控制輸出）。3、可實現(xiàn)自動/手動無擾動切換。手動切換至自動時，采用逼近法積算，并帶切換限幅功能，以實現(xiàn)手動/自動的平穩(wěn)切換。4、可同時兩路輸入并顯示測量信號及外給定信號。5、可分別帶有一路模擬量控制輸出或開關(guān)量控制輸出-繼電器及一路模擬量變送輸出， 適用于各種測量控制場合。6、可帶串行通信輸出，可與各種帶串行輸入/輸出的設(shè)備進(jìn)行雙向通信，組成網(wǎng)絡(luò)控制系 統(tǒng)。7、采用雙LED數(shù)碼（可同時顯示測量值+外給定值、輸出量）+雙光柱（可同時顯示測量 值+外給定值、輸出量，光柱顯示分辨率達(dá) 101線）顯示，使顯示更為清晰

11、直觀根據(jù)以上要求可以選擇 XD815106、結(jié)論設(shè)計采用單回路控制系統(tǒng)，在設(shè)計中采用了智能儀表能夠更好的適應(yīng)環(huán)境變化對于控制系 統(tǒng)的要求。在實際的應(yīng)用中只要確定了被控系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，就可以把此指標(biāo)作為控制器 的外給定，系統(tǒng)在運(yùn)行時控制器夠自己進(jìn)行參數(shù)整定找到最佳控制參數(shù)隨著技術(shù)進(jìn)步單回路控制在實際中的應(yīng)用越來越顯得不足，但是對于一些簡單控制系統(tǒng)來 說還能達(dá)到控制要求，在以后計算機(jī)控制以及各種智能儀表將在自動控制系統(tǒng)中占有絕對 的優(yōu)勢。在以后將會逐步學(xué)習(xí)優(yōu)越的控制方案，應(yīng)用智能控制儀表從而完成更好的系統(tǒng)控 制。7、設(shè)計體會本次課程設(shè)計是本人目前為止覺得最有意義的也是收獲最大的一次設(shè)計，由于做過設(shè) 計，所以對課程設(shè)計有了一定的了解，但是由于過程控制課程相對來說難度教大，所以做 起來還是有些吃力。在整個設(shè)計過程中，首先要有個整體的思路，而且要有一個正確的思路，只有思路是 正確的，設(shè)計才能成功。在設(shè)計的過程中，