基于可編程控制的單容控制系統(tǒng)設(shè)計-文庫吧
2025-06-07 17:50 本頁面
【正文】 程監(jiān)視和可控狀態(tài)之中。論文的研究對實現(xiàn)現(xiàn)場無人操作有重要的意義，在實際中有廣泛的應(yīng)用價值，可以在動力裝置子系統(tǒng)上運用，能使系統(tǒng)控制的經(jīng)濟性和可靠性得到很好的保證[4]。 PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運算、人機接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主要控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。PLC通過模擬量I/O模塊實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的A/D,D/A 轉(zhuǎn)換,并對模擬量進行閉環(huán)PID控制，可用PID子程序來實現(xiàn)，也可使用專用的PID模塊。PLC的模擬量控制功能已經(jīng)廣泛應(yīng)用于塑料擠壓成型機、加熱爐、熱處理爐、鍋爐等設(shè)備，還廣泛地應(yīng)用于輕工、機械、冶金、電力等行業(yè)[6]。 為了解決人工控制的控制準度低、控制速度慢、靈敏度低等一系列問題。從而我們現(xiàn)在就引入了工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制。在自動化控制的工業(yè)生產(chǎn)過程中，一個很重要的控制參數(shù)就是液位。一個系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響到了工業(yè)生產(chǎn)的安全與否、生產(chǎn)效率的高低、能源是否能夠得到合理的利用等一系列重要的問題。隨著現(xiàn)在工業(yè)控制的要求越來越高，一般的自動化控制已經(jīng)也不能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)控制的需求，所以我們就又引入了可編程邏輯控制（又稱PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及時。針對液位控制系統(tǒng)中較為基礎(chǔ)的單容水箱作為控制對象，單容液位控制系統(tǒng)具有非線性，滯后，耦合等特征，而且主要干擾可以通過流量變送器測得，能夠很好的模擬工業(yè)過程特征。而對于控制系統(tǒng)的選擇為前饋—反饋系統(tǒng)。一般的控制系統(tǒng)都屬于反饋控制, 這種控制作用總是落后于擾動作用。對于時滯較大、擾動幅度大而頻繁的過程控制往往不能滿足生產(chǎn)要求。引入前饋控制可以獲得顯著的控制效果。前饋控制是按照擾動作用的大小進行控制, 所以控制是及時的。這種控制方式的優(yōu)點是：既有前饋控制對主要擾動進行補償，又有閉環(huán)負反饋消除其他的小的擾動[5]。 參考文獻[1] 王樹青．工業(yè)過程控制工程[M]．北京：化學工業(yè)出版社，2002[2] 施仁，劉文江，鄭輯．自動儀表與過程控制[M]．北京：電子工業(yè)出版社，1995[3] 邵裕森．過程控制及儀表[M]．上海：上海交通大學出版社，1995[4] 尹宏業(yè)．可編程控制器應(yīng)用[M]．北京：航天出版社，1998[5] 吳麗．電氣控制與PLC實用教程[M]．鄭州：黃河水利出版社，2005[6] 顧戰(zhàn)松．可編程控制器原理及應(yīng)用[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1996[7] 尤田涑．參數(shù)檢測與過程控制[M]．杭州：浙江大學出版社，1997[8] 黃俊飲．靜、動態(tài)數(shù)學模型的實用建模過程[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1988[9] 金以慧．過程控制[M]．北京：青華大學出版社，1993[10] 汪仁先．自動控制原理[M]．北京：兵器工業(yè)出版社，1996[11] 俞金壽．過程控制系統(tǒng)和應(yīng)用主編[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2003[12] 朱麟章．過程控制系統(tǒng)與設(shè)計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，1996[13] 蔣慰孫，俞金壽．過程控制工程[M]．第二版．中國石化出版社，1999[14] ．Industrail Applications Of Model Based Predictive Control Automatica[J]．1993，29(5)，12511274．[15] MacGregor J F．Online Statistical Process Control[J]．1988，84(10)，2128．[16] Jhon ．Integrated Process Control and Automation[M]．Elsevier Science Publishers B．V，1991．第2章 開題報告基于可編程控制的單容系統(tǒng) 設(shè)計目標單容水箱的液位控制，就是控制進水量，使其與出水量相同，控制水箱液位，使其與設(shè)定值相差在177。5%以內(nèi)，并對干擾有比較快的響應(yīng)速度，能在較短的時間內(nèi)克服擾動，達到理想的控制效果。管路流量上產(chǎn)生的擾動，會導致液位出現(xiàn)超調(diào)，被控量在相應(yīng)時間上落后，由于單回路控制在時間上滯后較大，所以擾動出現(xiàn)后的調(diào)節(jié)時間較長。 設(shè)計方案21水箱液位實驗裝置圖系統(tǒng)包括電磁流量計，電動調(diào)節(jié)閥，一個液位測量儀表。可以用控制手閥v4的方式模擬流量上產(chǎn)生的擾動干擾，從而會導致液位出現(xiàn)不穩(wěn)定，破壞了穩(wěn)態(tài)。在擾動進入水箱改變液位之前，電磁流量計能檢測到的流量信號，即干擾的流量可以測得。水箱液位可以通過壓力液位傳感器測得，手閥v1通道的流量可以測得，手閥v3是總控制開關(guān)，v5是電動控制閥。水箱量程0250毫米，管道外徑20毫米，內(nèi)徑16毫米。前饋控制是減少被控制動態(tài)偏差的最有效的方法之一。根據(jù)不變性原理，前饋控制有可能得到完善的控制效果。但是，在實際生產(chǎn)過程中，單獨使用前饋控制是很難滿足生產(chǎn)工藝要求的。這是由于前饋控制是一種開環(huán)控制，無法檢驗補償效果。其次，在實際的生產(chǎn)過程中，一般總有各種干擾，通常不能對每一個干擾都用一個前饋調(diào)節(jié)器實行前饋控制來補償，而只能用前饋控制來補償其中主要干擾的影響；而且，有些干擾往往是難以測量的，對于這些干擾就無法實行前饋控制。另外，要實現(xiàn)完全補償是比較困難的，由于對象特性受負荷和溫度等因素的影響而產(chǎn)生漂移，從而影響前饋控制模型。為了克服上訴問題，在實際生產(chǎn)過程中采用前饋反饋控制系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，將反饋控制不易克服的主要干擾進行前饋控制而對其他干擾則進行反饋控制，這樣，既發(fā)揮了前饋校正及時的特點，又保持了反饋控制能克服多種干擾并對被控變量給予檢驗的優(yōu)點。利用反饋控制使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時能準確地使被調(diào)參數(shù)等于給定值；而在動態(tài)時，則依靠前饋控制能有效的減少被調(diào)參數(shù)的動態(tài)偏差，從而提高控制質(zhì)量。通過對實驗裝置的分析，選擇前饋—反饋的控制方案[8]。 具體實現(xiàn)單回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器采用PID控制，利用給定信號與反饋信號作為偏差，偏差信號為PID調(diào)節(jié)器的輸入信號，調(diào)節(jié)器輸出信號控制調(diào)節(jié)閥開度，以此來調(diào)節(jié)液位高度。比例控制作用可使系統(tǒng)快速達到穩(wěn)定，但是不能消除系統(tǒng)余差，比例系數(shù)增大，余差會減小，但隨著比例系數(shù)的增大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性會逐漸下降。積分控制作用能消除系統(tǒng)余差，使系統(tǒng)成為無差系統(tǒng)，但降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并增加了調(diào)節(jié)時間。微分作用無法消除余差，但是提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此PID調(diào)節(jié)器是一種很理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入積分可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對于大部分控制問題PID調(diào)節(jié)器都能解決
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