過程控制儀表課程設(shè)計論文報告-液位控制系統(tǒng)-在線瀏覽
2025-03-10 18:24本頁面
【正文】 數(shù)可由此確定。整定時首先置積分時間TI為一較大值，并將經(jīng)第一步整定得到的比例系數(shù)略微縮小()，然后減小積分時間，使在保持系統(tǒng)良好動態(tài)性能的情況下，靜態(tài)誤差得到消除。，但動態(tài)過程經(jīng)反復(fù)調(diào)整仍不能滿意，則可加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。在第二步整定的基礎(chǔ)上，增大TD，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。一般可從中任意選擇一路流量為主動量，另一路則為從動量，以此組成單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)或雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)。 本系統(tǒng)有兩個輸出，以進(jìn)內(nèi)容器水流量Q1為主動量，進(jìn)外容器水流量Q2為從動量的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。很顯然，隨動系統(tǒng)在用PID算法進(jìn)行控制時，必須去掉微分項(xiàng)，否則輸入發(fā)生變化就會引起輸出便或波動相當(dāng)大，甚至?xí)鹫麄€系統(tǒng)的不穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)中主要的問題是在PID的調(diào)節(jié)上，這是一個比較漫長而且也比較細(xì)致的工作，它需要不斷的調(diào)節(jié)PID中的參數(shù)，來使系統(tǒng)達(dá)到試驗(yàn)的要求，在短時間內(nèi)系統(tǒng)能夠達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)，而且靜差要在1%——2%。所以最開始我們只能按照實(shí)驗(yàn)儀器上以及指導(dǎo)書上對流量控制給出的PID的參數(shù)來進(jìn)行一個基本參數(shù)，然后再開始在這個范圍內(nèi)開始調(diào)節(jié)。a、當(dāng)前值是25，設(shè)定值是30時，整個系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定所用的時間是60s左右，；b、當(dāng)前值是30，設(shè)定值是35時，整個系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定所用的時間是60s左右，；c、當(dāng)前值是30，設(shè)定值是25時，整個系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定作用的時間是90s左右，；從上面的數(shù)值可見，系統(tǒng)在這個PID的參數(shù)下還算是比較穩(wěn)定，但是在從20——25以及35——40這個階段的閥門開度的調(diào)節(jié)時，靜差就會很大了，而且達(dá)到穩(wěn)定所需的時間也在100s以上，這個問題使我們在PID的調(diào)節(jié)上費(fèi)了很大的功夫。分析出現(xiàn)的這個情況的原因，系統(tǒng)的穩(wěn)定線性是在15L/h—40L/h之間，在值為20時，是在線性區(qū)的起始階段，所以會不穩(wěn)定。最后我們定的PID是P=2I=2D=1時，單閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性比較好。但是在這個比值系統(tǒng)中調(diào)節(jié)的PID就不能像單閉環(huán)系統(tǒng)一樣調(diào)節(jié)PID，而且原來單閉環(huán)系統(tǒng)的PID參數(shù)用于比值系統(tǒng)時，系統(tǒng)特別不穩(wěn)定，所以只能一直增大P值來使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定。（4）在整個實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)變送器上顯示的流量值和無紙無筆記錄儀上顯示的流量值相差很大（20左右），對于這個問題一直不知道是怎么回事，不清楚是哪個地方導(dǎo)致了這個誤差。（5）還有一個比較重要的問題是，我們所用的金屬管浮子流量計，靜差的大小還要根據(jù)電子執(zhí)行器的步長來定，所以有時候?qū)嶋H值不能達(dá)到設(shè)定值就是因?yàn)殡娮訄?zhí)行器的步長的限制，所以有時候我們在選擇電子執(zhí)行器事也要要求其動作步長越短越好。當(dāng)水位液面高于上限水位，則S2為ON，電磁閥關(guān)閉。當(dāng)水塔液面高于水塔上限水位時，則水塔上限水位開關(guān)S4為OFF，水泵停止。水塔液位控制系統(tǒng)框圖：調(diào)節(jié)器2液位變送器2水 泵水塔液位變送器1調(diào)節(jié)器1電磁閥水 池副調(diào)節(jié)器2副調(diào)節(jié)器1 水塔液位控制系統(tǒng)框圖 由于電磁閥的開關(guān)是需要一個過程的，而且控制水池與水塔中水位要能使系統(tǒng)保持穩(wěn)定，需要考慮很多方面。通過水塔液位控制系統(tǒng)的示意圖可知，主要對變送器的選擇和電子執(zhí)行器的選擇：（1）變送器的選擇：此處需要兩個液位變送器為LSRY或者LART，液位變送器1：安裝在水池上的變送器，輸入量程為0——100mm水，變送輸出為4——20mA；它控制這水池的上下限報警控制以及電磁閥的開度問題；液位變送器2：安裝在水塔上的變送器，輸入量程為0——100mm水，變送輸出為4——20mA；它控制這水塔上上下限報警控制以及水泵的功率大小。在我們選擇電子執(zhí)行器時要盡量選擇步長較短的電子執(zhí)行器。由以上的系統(tǒng)控制框圖可知，由于水池控制回路與說他的控制回路之間存在相互關(guān)聯(lián)，相互耦合，電磁閥和水泵是由單回路一和單回路二的輸出共同影響的，構(gòu)成了雙輸入雙輸出的變量控制系統(tǒng)，因此在使用控制算法的時候就要用到解耦控制使系統(tǒng)框圖變得簡單。就相當(dāng)于將一個多變量控制系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)矩陣轉(zhuǎn)換成為一個對角線矩陣，這樣就可以使各控制回路之間是相互獨(dú)立的。而S7—200PLC是德國西門子公司生產(chǎn)的一種小型PLC，其許多功能達(dá)到大、中型PLC的水平，而價格卻和小型PLC的一樣，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，所以系統(tǒng)的集成非常方便，并且可以很容易的組成PLC網(wǎng)絡(luò)。一下有PLC的具體優(yōu)點(diǎn)：高可靠性（1）所有的I/O接口電路均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與PLC內(nèi)部電路之間電氣上隔離。（4）采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。（6）良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采用有效措施，以防止故障擴(kuò)大。豐富的I/O接口模塊PLC針對不同的工業(yè)現(xiàn)場信號，如：交流或直流；開關(guān)量或模擬量；電壓或電流；脈沖或電位； 強(qiáng)電或弱電等。另外為了提高操作性能，它還有多種人機(jī)對話的接口模塊。采用模塊化結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)各種工業(yè)控制需要，除了單元式的小型PLC以外，絕大多數(shù)PLC均采用模塊化結(jié)構(gòu)。編程簡單易學(xué)PLC的編程大多采用類似于繼電器控制線路的梯形圖形式，對使用者來說，不需要具備計算機(jī)的專門知識，因此很容易被一般工程技術(shù)人員所理解和掌握。使用時只需將現(xiàn)場的各種設(shè)備與PLC相應(yīng)的I/O端相連接，即可投入運(yùn)行。由于采用模塊化結(jié)構(gòu)，因此一旦某模塊發(fā)生故障，用戶可以通過更換模塊的方法，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)運(yùn)行。然后液位變
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