基于組態(tài)軟件的液位—流量串級控制系統(tǒng)設(shè)計-在線瀏覽
2024-10-31 17:25本頁面
【正文】 ...................................................................................... 12 PID 控制算法 ................................................................................................ 13 設(shè)計心得 ...................................................................................................................... 15 參考文獻(xiàn) ........................................................... 16 附錄 A 系統(tǒng)腳本程序 ............................................... 17 4 1 引言 過程控制是根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過程的特點，采用測量儀表、執(zhí)行機構(gòu)和計算機等自動化工具，應(yīng)用控制理論，設(shè)計工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程的自動化。在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，單回路控制系統(tǒng)約占一半以上，但是單回路控制系統(tǒng)適用于控制要求不高的場合。 串級控制系統(tǒng)是采用兩個控制器串聯(lián)工作，主控制器的輸出作為副控制器的設(shè)定值，由副控制器的輸出去操縱調(diào)節(jié)閥，從而對主被 控變量具有更好的控制效果。 組態(tài)軟件是應(yīng)用軟件中提供的工具、方法來完成工程中某一具體任務(wù)的軟件。同時，組態(tài)軟件具有實時性和多任務(wù)性，可以在一臺計算機上同時完成數(shù)據(jù)采集、信號數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)圖像顯示、人機對話、歷史數(shù)據(jù)查詢 等多個任務(wù)。同時，在組態(tài)軟件中實現(xiàn)動畫顯示、實時曲線顯示等功能。 5 計 算 機 計 算 機 調(diào) 節(jié) 閥 流 量流 量 變 送 器X 1 ( t ) e ( t )液 位 變 送 器液 位X 2 ( t ) u ( t ) g ( t ) q ( t ) y ( t )f 1 ( t )f 2 ( t )Z 1 ( t ) Z 2 ( t )圖 液位 — 流量串級控制系統(tǒng)框圖 在圖 中，副回路為流量控制回路，主回路為液位控制回路。 控制規(guī)律 本設(shè)計采用工業(yè)過程控制中最常用的 PID 控制規(guī)律。主回路與副回路的控制算法均采用 PID 算法。主回路PID 的輸出做為副回路的輸入 ，副回路跟隨主回路的輸出。 PID 控制不需要求出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，控制效果好。 3 過程控制儀表的選擇 液位傳感器 液位傳感器用來對水箱液位進(jìn)行測量檢測，采用工業(yè)用的 DBYG 擴散硅壓 6 力傳感器。DBYG 擴散硅壓力傳感器 如圖 所示。校驗的方法是通電預(yù)熱 15 分鐘后，分別在零壓力和滿量程壓力下檢測輸出電流。本傳感器精度為 級，因為采用二線制，因此工作時需要串接 24V 直流電源。根據(jù)本系統(tǒng)裝置的特點，選用工業(yè)用的 LDS— 10S 型電磁流量傳感器，其公稱直徑為 10mm，流量 0— 3m /h，壓力為 ， 4— 20mA 標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。另外，可與顯示、記錄儀表、計算器或者調(diào)節(jié)器配套，避免了渦輪流量計非線性與死區(qū)大的致命缺點。其輸入信號為 0— ，輸出信號為 4— 20mADC，允許負(fù)載電阻為 0— 750Ω，基本誤差為輸出信號量程的 %。驅(qū)動電機采用高性能稀土磁性材料制造的同步電機，運行平穩(wěn)，體積小，力矩大，抗堵轉(zhuǎn)，控制精度高，外形如圖 所示。由輸入控制信號 4— 20mA 及單相電源即可控制運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對流量的調(diào)節(jié)，具有體積小，重量輕，連線簡單，泄漏量少的優(yōu)點。 變頻器 本系統(tǒng)選用三菱 FR— S520 變頻器 ，輸入控制信號為 4— 20mA，可以對流量或者壓力進(jìn)行控制。同時，可以外加電流控制，也可以通過自身旋鈕控制頻率，可以單相或者三相供電，頻率高達(dá) 200Hz，如圖 所示。該水泵噪音低，壽命長，功率小。 圖 丹麥格蘭富循環(huán)水泵 模擬量采集模塊 本系統(tǒng) 采用牛頓 7000 系列遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊作為計算機控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集 、輸出和 通訊過程模塊。 圖 牛頓 7000 系列模塊 模擬量采集模塊 采用牛頓 7017， 該模塊為 八通道模擬輸入模塊，電壓輸入為 1~5VDC。 模擬量輸出模塊 模擬量輸出 模塊采用牛頓 7024， 該模塊為 四通道模擬輸出模塊，電流輸出為 4~20mADC，電壓輸出 為 1~5VDC。 通信轉(zhuǎn)換模塊 通信模塊采用牛頓 7520， RS232 轉(zhuǎn)換 485 通訊模塊。 4 系統(tǒng)組態(tài) 設(shè)計 系統(tǒng)工藝流程圖 水箱液位 — 流量串級控制系統(tǒng)的工藝流程圖如圖 所示。主回路控制器的輸出做為副回路控制器的設(shè)定值，副回路控制器的輸出去控制調(diào)節(jié)閥，改變管道內(nèi)水的流量，進(jìn)而控制上水箱的液位。 11 12 圖 系統(tǒng)組態(tài)畫面 數(shù)據(jù)
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