【正文】 過(guò)程控制使用最多的是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥組成的執(zhí)行器。避免了渦輪流量計(jì)非線性與死區(qū)大的致命缺點(diǎn)，確保實(shí)驗(yàn)效果能達(dá)到教學(xué)要求。根據(jù)本試驗(yàn)裝置的特點(diǎn)，采用工業(yè)用的 LDS10S 型電磁流量傳感器，公稱(chēng)直徑 10mm，流量 0~.03m3/h,壓力 ,420mA 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況確定是否進(jìn)行線性化處理。 3)測(cè)量信號(hào)的線性化處理。 2)測(cè)量噪聲的抑制。 (4)測(cè)量信號(hào)的處理 1)測(cè)量信號(hào)校正與補(bǔ)償。純滯后使測(cè)量信號(hào)不能及時(shí)反映被控變量的變化，從而使控制品質(zhì)降 低，所以在選定測(cè)量傳感器的安裝位置時(shí)，一定要注意盡量減小純滯后。在可能的情況下，現(xiàn)場(chǎng)與控制室之間的信號(hào)盡量采用電信號(hào)傳遞，必要時(shí)可用氣 電轉(zhuǎn)換器將氣信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，以減小傳送滯后。必要時(shí)，可以在測(cè)量元件之后引入微分環(huán)節(jié)，利用它的超前作用來(lái)補(bǔ)償測(cè)量元件引起的動(dòng)態(tài)誤差。這些時(shí)間和純滯后必然造成測(cè)量滯后；對(duì)于氣動(dòng)儀表，由于現(xiàn)場(chǎng)傳感器與控制室儀表間的信號(hào)通過(guò)管道傳遞，還存在一定的傳送滯后。因此，在傳感器與變送器的選擇時(shí)，應(yīng)按照生產(chǎn)過(guò)程的工藝要求，首先確定傳感器與變送器合適的測(cè)量范圍與精度等級(jí) 。 下面介紹傳感器、變送器選擇的一些原則及使用中應(yīng)注意的一些事項(xiàng)。傳感器、變送器完成對(duì)被控參數(shù)以及其他一些參數(shù)、變量的檢測(cè)，并將測(cè)量信號(hào)傳送至控制器。水的流量是較易于控制的，通過(guò)調(diào)節(jié)閥就可以控制住，所以選擇水的流量作為本系統(tǒng)的控制變量。 本系統(tǒng)被控變量與控制變量的選擇 由設(shè)計(jì)任務(wù)和以上分析可知，本系統(tǒng)要求維持出口水流量恒定，并且出口流量也是易于檢測(cè)的，所以選擇出口水流量作為該系統(tǒng)的被控變量。一般不宜選擇生產(chǎn)負(fù)荷作為控制變量，因?yàn)樯a(chǎn)負(fù)荷直接關(guān)系到產(chǎn)品的產(chǎn)量或者用戶的需求 ，不允許控制。控制器、調(diào)節(jié)閥和測(cè)量變送器 (三者均為系統(tǒng)控制通道中的環(huán)節(jié) )的時(shí)間常數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)小于被控過(guò)程中最大的時(shí)間常數(shù) (這個(gè)時(shí)間常數(shù)一般難以改變 )。 4)被 控過(guò)程存在多個(gè)時(shí)間常數(shù)，在選擇設(shè)備及控制參數(shù)時(shí)，應(yīng)盡量使時(shí)間常數(shù)錯(cuò)開(kāi)，使其中一個(gè)時(shí)間常數(shù)比其他時(shí)間常數(shù)大很多，同時(shí)注意減小其他時(shí)間常數(shù)。 3)為使干擾對(duì)被控參數(shù)的影響小，應(yīng)使干擾通道的放大系數(shù) fK 盡可能小、時(shí)間常數(shù) fT盡可能大。 武 漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 2)控制變量一般應(yīng)比其他干擾對(duì)被控參數(shù)的影響靈敏。 選取被控參數(shù)的基本原則是首先考慮選擇對(duì)產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量、安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和環(huán)境保護(hù)具有決定性作用、可直接測(cè)量 的工藝參數(shù)為被控參數(shù)；當(dāng)直接參數(shù)不易測(cè)量，或其測(cè)量之后很大時(shí)，應(yīng)選擇一個(gè)易于測(cè)量，與直接參數(shù)有單值關(guān)系的簡(jiǎn)接參數(shù)作為被控參數(shù)；同時(shí)兼顧工藝上的合理性和所用儀表的性能及經(jīng)濟(jì)性。這時(shí)可以選擇與質(zhì)量指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系、易于測(cè)量的變量作為被控參數(shù)，簡(jiǎn)介反映產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際情況。一種是選擇能直接反映生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)量和質(zhì)量，又易于測(cè)量的參數(shù)作為被控參數(shù)，稱(chēng)為直接參數(shù)法。本次設(shè)計(jì)為流量回路控制，即為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如下圖 31。 3 立方米 /小時(shí) ；若不需要，則通過(guò)電磁閥使流量保持或減小。 當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，水泵開(kāi)始抽水，通過(guò)管道將水送到水箱，由 HB 返回信號(hào)，判斷是加大調(diào)節(jié)閥流量還是減小調(diào)節(jié)閥流量。在本次 過(guò)程控制系統(tǒng)中控制器為計(jì)算機(jī)，采用 的 算法為 PID 控制規(guī)律 ，調(diào)節(jié)器為電磁閥，測(cè)量變送為HB、 FT 兩個(gè)組成，被控對(duì)象為流量 PV。流程圖如圖 21 所示。消毒后的水由清水池經(jīng)送水泵房提升達(dá)到一定的水壓，在通過(guò)輸、配水管網(wǎng)送給千家萬(wàn)戶。消毒的加氯量（液氯）在 。消毒并非把微生物全部消滅，只要求消滅致病微生物。 （ 3）過(guò)濾處理 過(guò)濾一般是指以石英砂等有空隙的粒狀濾料層通過(guò)黏附作用截留水中懸浮顆粒，從而進(jìn)一步除去水中細(xì)小懸浮雜質(zhì)、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等，使水澄清的過(guò)程。水流入沉淀區(qū)后，沿水區(qū)整個(gè)截面進(jìn)行分配，進(jìn)入沉淀區(qū)，然后緩慢地流向出口區(qū)。 經(jīng)混凝反應(yīng)處理過(guò)的水通過(guò)道管流入沉淀池，進(jìn)入凈水第二階段。 混合過(guò)程要求在加藥后迅速完成。汕頭市使用的是堿式氯化鋁。 （ 1）混凝反應(yīng)處理 原水經(jīng)取水泵房提升后，首先經(jīng)過(guò)混凝工藝處理，即： 原水 + 水處理劑 → 混合 → 反應(yīng) → 礬花水 自藥劑與水均勻混合起直到大顆粒絮凝體形成為止，整個(gè)稱(chēng)混凝過(guò)程。城市水廠凈水處理的目的就是去除原水中這些會(huì)給人類(lèi)健康和工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)危害的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、細(xì)菌及其他有害成分，使凈化后的水能滿足生活飲用及工業(yè)生產(chǎn)的需要。 要求完成的主要任務(wù) （ 1）、 了解 被控 對(duì)象及自來(lái)水廠 的 生 產(chǎn)工藝 （ 2）、 繪制 水泵 流量 控制系統(tǒng)方案圖 （ 3） 、確定系統(tǒng)所需檢測(cè)元件、執(zhí)行元件、調(diào)節(jié)儀表技術(shù)參數(shù) （ 4） 、撰寫(xiě)系統(tǒng)調(diào)節(jié)原理及調(diào)節(jié)過(guò)程說(shuō)明書(shū) 2 自來(lái)水廠生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)工藝 眾所周知，由于自然因素和人為因素，原水里含有各種各樣的雜質(zhì)。 設(shè)計(jì)的意義 本 次 課程設(shè)計(jì)是為《過(guò)程控制儀表 》課程而開(kāi)設(shè)的綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì) 以前學(xué)給定量 Qs 偏差 Qi 調(diào)節(jié)器 D/A 電子閥 流量對(duì)象內(nèi)容器 擾動(dòng) f 流量變送器 無(wú)紙記錄儀 A/D 反饋 Qf + 圖 1 水泵流量控制系統(tǒng)原理圖 PID 智能調(diào)節(jié)器 武 漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 的《傳感與檢測(cè)技術(shù)》、《自動(dòng)控制原理 》、《儀表 與 過(guò)程控制 系統(tǒng) 》、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》等前期課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合應(yīng)用，使學(xué)生 加深對(duì)過(guò)去已修課程 知識(shí) 的理解 ， 運(yùn) 用本課程所學(xué)的基本理論和方法， 同時(shí)綜合 計(jì)算機(jī) 控制 技術(shù) ，傳感與檢測(cè)技術(shù) ，解決 生產(chǎn) 過(guò)程控制 領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題 ， 為學(xué)生今后從事 過(guò)程控制 領(lǐng)域的工 和學(xué)習(xí) 作打下 堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ) 。 對(duì) 自來(lái)水廠用泵將水打入水槽（泵 1 和泵 2 同時(shí)用），以備下一道工藝生產(chǎn)需要，進(jìn)行設(shè)計(jì)將流量控制在 500177。課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)工業(yè)生產(chǎn) 過(guò)程經(jīng)常遇到的壓力、流量、液位及溫度控制系統(tǒng)， 使學(xué)生將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，有效的鞏固與提高理論教學(xué)效果。 我本次進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)是儀表與過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，題目是水泵流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì) 一個(gè)閉環(huán)流量控制系統(tǒng)，使流量能滿足要求，從而保證總質(zhì)量和生產(chǎn)的前提下，使連續(xù)型生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地進(jìn)行下去?？刂破鞯妮斎胗山o定與反饋的偏差決定，控制器的輸出控制調(diào)節(jié)閥，從而控制被控對(duì)象。 閉環(huán)相比開(kāi)環(huán)可以減小誤差，滿足需要。所以，流量監(jiān)測(cè)是控制生產(chǎn)和進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要手段。為了有效地進(jìn)行生產(chǎn)操作和工藝控制，經(jīng)常需要測(cè)量介質(zhì)（ 液體、氣體和蒸汽等 ） 的流量。連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，流量是一個(gè)很重要的參數(shù)。過(guò)程控制的主要任務(wù)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行控制。過(guò)程控制通常是指連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，是自動(dòng)化技術(shù)最重要的組成部分之一。學(xué)生確定選題，明確設(shè)計(jì)要求 1 月 3 日 開(kāi)始查閱資料， 了解系統(tǒng) 生產(chǎn)工藝和控制原理 。 3. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按學(xué)?！罢n程設(shè)計(jì)工作規(guī)范”中的“統(tǒng)一書(shū)寫(xiě)格式”撰寫(xiě)，具體包括： ① 目錄； ② 摘要 ； ③ 生產(chǎn)工藝和控制原理介紹； ④ 控制參數(shù)和被控參數(shù)選擇 ； ⑤ 控制儀表及技術(shù)參數(shù) ； ⑥ 控制流程圖及控制系統(tǒng)方框圖 ； ⑦ 總結(jié)與展望；（設(shè)計(jì)過(guò)程的總結(jié)，還有沒(méi)有改進(jìn)和完善的地方）； ⑧ 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)（至少 500 字）； ⑨ 參考文獻(xiàn) （不少于 5 篇） ； ⑩ 其它必要內(nèi)容等。 武 漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 學(xué) 號(hào)： 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目 水泵流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 自動(dòng)化 班 級(jí) 皇馬 姓 名 皇馬 指導(dǎo)教師 2020 年 1 月 15 日 武 漢理工大學(xué)《 儀表與過(guò)程控制系統(tǒng) 》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)