水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計本科論文-在線瀏覽
2024-12-10 10:37本頁面
【正文】 （ 23） 式中， 2R 為閥 2V 的阻力，稱為液阻。令輸入流量 1()Qs= 0/Rs， 0R 為常量，則輸出液位的高度為： 0 0 0() ( 1 ) 1 /K R K R K RHs s T s s s T? ? ??? (26 ) 即 10( ) (1 )tTh t K R e??? （ 27） 當 t? ? 時， 0()h KR?? 因而有 4 0()hK R??? 輸 出 穩(wěn) 態(tài) 值階 躍 輸 入 （ 28） 當 t=T 時，則有 100( ) ( 1 ) 0 . 6 3 2 0 . 6 3 2 ( )h T KR e KR h?? ? ? ? ? （ 29） 式（ 27）表示一階慣性環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線是一單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)，如圖 22 所示。該時間常數(shù) T 也可以通過坐標原點對響應(yīng)曲線作切線，此切線與穩(wěn)態(tài)值的交點所對應(yīng)的時間就是時間常數(shù) T。所謂的簡單控制系統(tǒng)，通常是指一個被控對象、一個檢測變送單元（檢測元件及變送器）、一個控制器和一個執(zhí)行器（控制閥）所組成的單閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)。對于任何一個控制系統(tǒng)，總是希望其能夠在穩(wěn)定生產(chǎn)操作、增加產(chǎn)品產(chǎn)量、保證生產(chǎn)安全及改善勞動條件等方面發(fā)揮作用，如果被控變量學(xué)則不當，配備再好的自動化儀表，使用在復(fù)雜 、先進的控制規(guī)律也無用的，都不能達到預(yù)期的控制效果。 執(zhí)行器的選擇 執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中起著極其重要的作用。執(zhí)行器接受控制其輸出的控制信號，實現(xiàn)對操縱變量的改變，從而使被控變量向設(shè)定值靠攏。 本設(shè)計所使用的執(zhí)行器為控制閥，也稱調(diào)節(jié)閥。如果選擇不當或維修不妥，就會使整個系統(tǒng)無法正常運作。對于系統(tǒng)控制閥的選擇很重要?？刂崎y有執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩部分組成。 6 控制閥按其 能源形式可分為氣動、電動、液動三大類。電動控制閥的能源取用方便，信號傳遞迅速，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、防爆性能差。氣動控制閥可以方便的與電動儀表配套使用，即使是采用電動儀表或計算機控制時，只要經(jīng)過電 —氣轉(zhuǎn)換閥門定位器將電信號轉(zhuǎn)換為 20—100kPa 的標準氣壓信號仍可采用氣動控制閥。 常見的 PID 控制器形式主要有三中：（ 1）硬件型，通用 PID 溫控氣；（ 2）軟件型，使用離散形式的 PID 控制算法在可編程序控制器上做 PID 控制器；（ 3）使用變頻器內(nèi)置 PID 控制功能，相對兩種來說，這種叫內(nèi)置型。 （ 1） PID 溫控器 現(xiàn)在 PID 溫控器多為數(shù)字型控制器，具有位空方式、數(shù)字 PID 控 制方式以及模糊控制方式，有的還具有自整定功能，如富士 PWX 系列溫控器、歐陸 800系列溫控器就屬此類型。這種 PID形式的主要優(yōu)點有：操作簡單、功能強大、動態(tài)調(diào)節(jié)性能號，適用于選用能過的變頻器性能不是很高的應(yīng)用場合，同時控制器還具有傳感器斷線和故障自動檢測功能。調(diào)試注意要點： P 參數(shù)值不應(yīng)太大，一般為 —1；參數(shù)和 D 參數(shù)的比值大約位 4： 1 參數(shù)的 值一般位 6s—16s；由于 PID 溫控器的響應(yīng)快，為了防止調(diào)整過程中壓力波動過大，變頻器的上升和下降時間應(yīng)調(diào)大些，推薦 30s—80s；設(shè)定 PID 溫控器的顯示標尺斜率，校正壓力顯示值；設(shè)定適當?shù)臄?shù)字濾波時間，抑制干擾的輸入。優(yōu)點是控制性能號，柔性好，在調(diào)節(jié)結(jié)束后，壓力十分穩(wěn)定，信號干擾小，調(diào)試簡單，接線工作量少，可靠性高。調(diào)試時要盡量設(shè)置短的變頻器的上升時間和下降時間。 （ 3）變頻器內(nèi)置 PID 現(xiàn)在的大多數(shù)變頻器，無論是專用型，還是通用型都內(nèi)置了 PID 控制功能，這對節(jié)省系統(tǒng)的成本很有利使用變頻器的內(nèi)置 PID 功能，首先必須設(shè)定 PID 功能有效，然后確定 PID 控制器的信號輸入類型，如采用有反饋信號輸入，則要求有設(shè)定值信號，設(shè)定值可以是外部信號，也可以是面板設(shè)定值；如采用偏差輸入信號，則無須輸入設(shè)定值信號。 缺點是這種 PID 也屬軟件型 PID，響應(yīng)較慢，易出現(xiàn)超調(diào)現(xiàn)象；壓力的設(shè)置和顯示不直觀。 當然。 液位變送器的選擇 測量變送環(huán)節(jié)的作用是將工業(yè)生產(chǎn)過程中的參數(shù)經(jīng)過檢測、變送單元轉(zhuǎn)換成標準信號。下面是生產(chǎn)過程中常用的液位變送器： （ 1） 浮球式液位變送器 浮球式液位變送器由磁性浮球、測量導(dǎo)管、信號單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。導(dǎo)管內(nèi)裝有測量元件，它可以在外磁作用下將被測液位信號轉(zhuǎn)換成正比 8 于液位變化的電阻信號，并將電子單元轉(zhuǎn)換成 4～ 20mA 或其它標準信號輸出。 （ 2） 浮簡式液位變送器 浮筒式液位變送器是將磁性浮球改為浮筒，它是根據(jù)阿基米德浮力原理設(shè)計的。它在工作時可以通過現(xiàn)場按鍵來進行常規(guī)的設(shè)定操作。它一般選用硅壓力測壓傳感器將測量到的壓力轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)放大電路放大和補償電路補償，最后以 4～20mA 或 0～ 10mA 電流方式輸出。電容式液位變送器由電容式傳感器與電子模塊電路組成，它以兩線制4～ 20mA 恒定電流輸出為基型，經(jīng)過轉(zhuǎn)換，可以用三線或四線方式輸出，輸出信號形成為 1～ 5V、 0～ 5V、 0～ 10mA 等標準信號。當料位上升時，因非導(dǎo)電物料的介電常數(shù)明顯小于空氣的介電常數(shù)，所以電容量隨著物料高度的變化而變化。采用脈寬調(diào)特原理進行測量的優(yōu)點是頻率較低，對周圍元射頻干擾、穩(wěn)定性好、線性好、無明顯溫度漂移等。一體化超聲波變更新器由表頭（如 LCD 顯示器）和探頭兩部分組成，這種直接輸出 4～ 20mA 信號的變送器是將小型化的敏感元件（探頭）和電子電路組裝在一起，從而使體積更小、重量更輕、價格更 9 便宜。物位的測量和開渠、明渠等流 量測量，并可用于測量距離。 比例控制器傳遞函數(shù)：
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