過程控制儀表課程設(shè)計(jì)論文報(bào)告-液位控制系統(tǒng)-文庫吧資料
2025-01-27 18:24本頁面
【正文】 接口的分配表41 水塔液位控制系統(tǒng)PLC的輸入/輸出接口分配表輸入信號(hào)輸入變量名輸出信號(hào) 輸出變量名水塔上限位電磁閥水塔下限位水泵水池上限位水池下限指示燈a1水池下限位水池上限指示燈a2控制開關(guān)水塔下限指示燈a3水塔上限指示燈a4報(bào)警指示燈a5注意：水塔上下限位的開關(guān)是由液位變送器1給出的信號(hào)控制完成的水池的上下限位的開關(guān)是有液位變送器2給出的，他需要采用A/D轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)PLC的邏輯控制，而上表中電子執(zhí)行器1控制電磁閥的閥門開度，電子執(zhí)行器2控制水泵電動(dòng)機(jī)的功率大小。各種模塊上均有運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障。安裝簡(jiǎn)單，維修方便PLC不需要專門的機(jī)房，可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運(yùn)行。PLC的各個(gè)部件，包括CPU，電源，I/O等均采用模塊化設(shè)計(jì)，由機(jī)架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 為了組成工業(yè)局部網(wǎng)絡(luò)，它還有多種通訊聯(lián)網(wǎng)的接口模塊，等等。有相應(yīng)的I/O模塊與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的器件或設(shè)備，如：按鈕；行程開關(guān)；接近開關(guān)；傳感器及變送器；電磁線圈；控制閥等直接連接。（7）大型PLC還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),使可靠性更進(jìn)一步提高。（5）對(duì)采用的器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。（2）各輸入端均采用RC濾波器，其濾波時(shí)間常數(shù)一般為10~20ms.（3）各模塊均采用屏蔽措施，以防止輻射干擾。同時(shí)，它具有功能齊全的編程和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在完成控制的設(shè)計(jì)時(shí)更加簡(jiǎn)單，幾乎可以完成任何功能的控制任務(wù)。 這個(gè)系統(tǒng)用到的到的電子開關(guān)很多，所以選擇有S7—200PLC來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制，雖然PLC的成本較高，但是水塔系統(tǒng)是一個(gè)較大的工程，需要比較穩(wěn)定的控制硬件來實(shí)現(xiàn)，所以相比之下，用PLC是最好的選擇。解耦控制的原理：解耦控制的主要目的就是通過設(shè)計(jì)解耦補(bǔ)償裝置，使各控制器只對(duì)各自相應(yīng)的被控量施加作用，從而消除回路的相互影響。（3）水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)也需要用電子式控制方式，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輸入4——20mA電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)機(jī)功率為0——Pmax。（2）電子執(zhí)行器的選擇：電子式調(diào)節(jié)閥微電子大流量調(diào)節(jié)閥，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輸入4——20mA電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)閥門輸出開度0——100%。比如需要水泵的抽水量要與電磁閥門處的級(jí)水量保持一個(gè)穩(wěn)定的范圍，才不會(huì)使電磁閥的開度始終搖擺不定，或者是使水泵的轉(zhuǎn)動(dòng)大小變化太大，這樣會(huì)減小電動(dòng)機(jī)的壽命，嚴(yán)重者還會(huì)導(dǎo)致電機(jī)燒壞或者是出現(xiàn)事故。當(dāng)水塔水位低于下限水位，同時(shí)水池水位也低于下限水位時(shí)，水泵不能啟動(dòng)。當(dāng)水塔水位低于水塔下限水位時(shí)，則水塔下限水位開關(guān)S3為ON，水泵開始工作，向水塔供水，當(dāng)S3為OFF時(shí)，表示水塔水位高于水塔下限水位。第四章 液位控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案這是一個(gè)簡(jiǎn)單的關(guān)于水塔液位控制系統(tǒng)的示意圖：水塔液位控制系統(tǒng)的工作方式：當(dāng)水池液位低于下限液位開關(guān)S1，S1此時(shí)為ON，電磁閥打開，開始往水池里注水，當(dāng)經(jīng)過4s以后，若水池液位沒有超過水池下限液位開關(guān)，則系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，需要對(duì)電磁閥的進(jìn)水處進(jìn)行檢測(cè)；若系統(tǒng)正常，此時(shí)水池下限液位開關(guān)S1為OFF,表示水位高于下限水位。在上面的實(shí)驗(yàn)過程中，我們一直看的是變送器上的值，最后老師告訴我們輸出值要看記錄儀上的，因?yàn)橛涗泝x上的值才是反饋值。最后能使系統(tǒng)基本穩(wěn)定是P=400、I=2D=0時(shí)。（3）在比值系統(tǒng)調(diào)節(jié)時(shí)，遇到的問題更麻煩，將Q1的輸出作為隨動(dòng)系統(tǒng)的輸入，經(jīng)過乘法器將隨動(dòng)系統(tǒng)的輸入值減小到1/2，這樣調(diào)節(jié)出來的穩(wěn)定系統(tǒng)的靜差就能減小。所以最后也不用去要求在這個(gè)值上的穩(wěn)定，所以最后可以確定穩(wěn)定的線性曲線是在24—40這個(gè)階段。首先，設(shè)定20這個(gè)閥門開度值時(shí)，系統(tǒng)很難達(dá)到這個(gè)值，而且一直不能穩(wěn)定，跳動(dòng)的范圍為21——23，這樣的話靜差就非常的大。（2）我們使用的是金屬管浮子流量計(jì)，所以根據(jù)測(cè)量的結(jié)果可知，有效的工作區(qū)是在15L/h——40L/h之間，所以當(dāng)我們的參數(shù)設(shè)定在P=240,I=25,D=1時(shí)，各個(gè)階段的動(dòng)態(tài)性能是不一樣的。（1）如果一開始就使用湊試法，要達(dá)到接近的實(shí)驗(yàn)要求效果是很困難的，因?yàn)闇愒嚪ù嬖诤艽蟮幕鶖?shù)，要是很多次才能達(dá)到想要的效果。這里就可以看出定常系統(tǒng)和隨動(dòng)系統(tǒng)在PID控制上參數(shù)選擇的區(qū)別了。其中主控制器的輸出（Q1）直接決定第二個(gè)控制系統(tǒng)的輸入，故第一個(gè)系統(tǒng)稱為定常系統(tǒng)，而第二個(gè)系統(tǒng)稱為隨動(dòng)系統(tǒng)，顯然第二個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間會(huì)更長一些，控制難度會(huì)更大一些。下圖示例是以進(jìn)內(nèi)容器水流量Q1為主動(dòng)量、進(jìn)外容器水流量Q2為從動(dòng)量的雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。本裝置中有兩個(gè)可控制的水流量，一路進(jìn)夾套，一路進(jìn)內(nèi)容器。在整定時(shí)，可先置微分時(shí)間TD為0。在此過程中，可根據(jù)響應(yīng)曲線的好壞反復(fù)改變比例系數(shù)與積分時(shí)間，以期得到滿意的控制過程與整定參數(shù)。，則需加入積分環(huán)節(jié)。 即將比例系數(shù)由小變大，并觀察相應(yīng)的系統(tǒng)響應(yīng)，直到得到反應(yīng)快，超調(diào)小的響應(yīng)曲線。PID湊試法： 湊試法是參考PID參數(shù)對(duì)控制過程的影響趨勢(shì)，對(duì)參數(shù)實(shí)行下述先比例，后積分，再微分的整定步驟。PID控制算式是很常用和很靈活的一種工業(yè)控制算法，對(duì)于一個(gè)不確定的系統(tǒng)，通過試湊法整定PID參數(shù)，一般都可以達(dá)到很好的設(shè)計(jì)效果。流量控制中的電子執(zhí)行器就是用來控制流量計(jì)的閥門開度來控制流量的大小。流量單閉環(huán)控制系統(tǒng)的被控量選擇的是內(nèi)容器的流
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