過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)zheng基于siemenss7-200plc的流量比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-在線(xiàn)瀏覽
2025-02-03 22:55本頁(yè)面
【正文】 ）班 姓名學(xué)號(hào)： 秦松亭（ 080310183） 劉 勇 （ 080310140） 汪 彪 （ 080310162） 指導(dǎo)教師： 徐文權(quán) 設(shè)計(jì)時(shí)間 : 2020 年 6 月 物理與電氣工程學(xué)院 二〇一三年六月 安慶師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院《過(guò)程控制系統(tǒng)》設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 1 頁(yè) 共 16 頁(yè) 摘 要 [摘 要 ]：在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，常常需要兩種或者兩種以上的物料按一定的比例關(guān)系進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)備，要求對(duì)物料的流量進(jìn)行控制。所以流量比值控制系統(tǒng)就顯得比較重要。在控制算法上，綜合應(yīng)用了比值控制系統(tǒng)中單閉環(huán)和雙閉環(huán)兩種控制方式，分別采用乘法和除法兩種方案。此外，本文還給出了控制系統(tǒng)相應(yīng)的硬件配置、以及Wincc對(duì)控制系統(tǒng)的監(jiān)控畫(huà)面。 3 實(shí)現(xiàn)流程 3 量程變換 7 PID 參數(shù)工程整定方法 7 PID 參數(shù)的 整定 11 CPU 模塊介紹 11 電源模塊介紹 12 模擬量輸入模塊介紹 12 模擬量輸出模塊介紹 13 由于過(guò)程工業(yè)中大部分物料是以氣態(tài)、液態(tài)或混合的物體狀態(tài)在密閉管道中進(jìn)行能量的傳遞與物質(zhì)交換，所以保持兩種或者幾種物料的比例實(shí)際上時(shí)保持兩種或幾種物料的流量比例關(guān)系，因此，比值控制系統(tǒng)一般是指流量比值控制系統(tǒng)。而另一種物料按主物料進(jìn)行配比，在控制過(guò)程中隨主物料而變化，因此稱(chēng)為從物料。由于工作環(huán)境及工作人員 素質(zhì)的關(guān)系，經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)品不合格，質(zhì)量不穩(wěn)定性差的情況，造成了大量人力、物力的浪費(fèi)，更有可能會(huì)造成人員傷亡。例如析磷酸二銨生產(chǎn)中，需要液氨、磷酸兩物料量 (破氨比 )按一定的比值進(jìn)入到生產(chǎn)設(shè)備，否則反應(yīng)就不能正常進(jìn)行，這不僅影響了生產(chǎn)，而且在兩種物料比例超過(guò)一定極限時(shí)，會(huì)產(chǎn)生爆炸，威脅人身安全。使用 PLC 作為控制元件，控制精度高，兩條輸出線(xiàn)路流量比值控制準(zhǔn)確，效率高、運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，自動(dòng)化程度高，易實(shí)現(xiàn)用于規(guī)?；a(chǎn)。 所以在控制 過(guò)程中沒(méi)有 一定 精度的自控設(shè)施，將無(wú)法保證 設(shè)計(jì)任務(wù)達(dá)到所制定的要求 。在 OB1 塊中，設(shè)置一個(gè)起保停程序?qū)崿F(xiàn)主程序 的開(kāi)始和停止。 安慶師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院《過(guò)程控制系統(tǒng)》設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 4 頁(yè) 共 16 頁(yè) O B 3 5主 副 流 量信 號(hào) 檢 測(cè)量 程 變 換主 回 路 設(shè)定 值 輸 入P ID 調(diào) 節(jié) 1調(diào) 節(jié) 閥 1比 值 器P ID 調(diào) 節(jié) 2調(diào) 節(jié) 閥 2返 回開(kāi) 始 圖 1 OB35 流程圖 量程變換 從現(xiàn)場(chǎng)采集到的瞬時(shí)信號(hào)送入到 SM331 模塊后是 027648 之間的值，需要經(jīng)過(guò)量程變換后才能 轉(zhuǎn)換為能實(shí)際值。因此使用了 SETP7 中 FC105 和 FC106 兩個(gè)量程變換模塊，需要的注意的是兩個(gè)模塊的上下限設(shè)置需要根據(jù)檢測(cè)設(shè)備的量程來(lái)確定。所以我們?cè)O(shè)置上下限的量程也為 02020L/h。 圖 2 量程轉(zhuǎn)換 安慶師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院《過(guò)程控制系統(tǒng)》設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 5 頁(yè) 共 16 頁(yè) 變比值及主流量可控制 要實(shí)現(xiàn)比值系統(tǒng)的可調(diào)及主流量的可控，關(guān)鍵的問(wèn)題在于在程序中設(shè)置變量與控制界面設(shè)置的變量建立相關(guān)連接。在 Wincc 中，新建一個(gè)變量 K,需注意的是，變量比值 K 必須和 MD50 連接，數(shù)據(jù)類(lèi)型為 32 位浮點(diǎn)數(shù)。畫(huà)面如圖 4 所示。這樣關(guān)于比值可調(diào)和主流量可控就易實(shí)現(xiàn)了。設(shè)計(jì)中由于流量信號(hào)是線(xiàn)性信號(hào)，由于測(cè)量信號(hào)與被測(cè)流量成線(xiàn)性關(guān)系，其比值系數(shù)都等于流量比乘以流量測(cè)量上限之比的倒數(shù)。 當(dāng)流量從 0Qmax 變化時(shí)，變送器相應(yīng)的輸出電流圍 420mA，對(duì)任一中間流量 Q1， Q2對(duì)應(yīng)的輸出電流信號(hào)為： 安慶師范學(xué)院物理與電氣工程學(xué)院《過(guò)程控制系統(tǒng)》設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè) 共 16 頁(yè) )(4161 11 mAI M A X ??? （ 1） )(4162 22 mAI M A X ??? （ 2） Q1， Q2—— 主副流量的體積流量， Q1max， Q2max—— 測(cè)量主副六倆功能所用變送器的最大量程， I1， I2—— 對(duì)應(yīng) Q1， Q2 的輸出電流信號(hào)。 FIT101（ Q1）、FIT102(Q2)瞬時(shí)流量與其 電磁流量轉(zhuǎn)換器 輸出的毫 安 電信號(hào)成線(xiàn)性關(guān)系。 PID參數(shù)整定的基本原則 衡量調(diào)節(jié)器的參數(shù)是否最佳，需要規(guī)定一個(gè)明確的統(tǒng)一反映控制系統(tǒng)質(zhì)量的性能指標(biāo)。然而，在改變調(diào)節(jié)器參數(shù)使某些指標(biāo)得到改善的同時(shí)，又會(huì)使其他的指標(biāo)惡化。目前，系統(tǒng)整定中采用的性能指標(biāo)大致分為單項(xiàng)性能指標(biāo)和誤差積分性能指標(biāo)兩大類(lèi)。這類(lèi)指標(biāo)簡(jiǎn)答、直觀、意義明確，但它們往往只是比較籠統(tǒng)的概念，難以準(zhǔn)確衡量。 PID參數(shù)工程整定方法 在此只介紹一種工程上比較常用的一種方法穩(wěn)定邊界法，又 稱(chēng)臨界比例度法。記錄下此時(shí)的比例帶 cr? （臨界比例帶），并計(jì)算兩個(gè)波峰的時(shí)間 crT （臨界振蕩周期）。 PID參數(shù)的 整定 PID 控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。 PID 控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：一是理論計(jì)算整定法。這種方法所得到的計(jì)算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過(guò)工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。 PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線(xiàn)法和衰減法。但無(wú)論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。 (1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作 ；設(shè)計(jì)中我們采樣周期是 1S。 (3)在上述的情況下 觀察過(guò)度過(guò)程變化情況，如果衰減比大于 4： 1，比例應(yīng)減小，當(dāng)
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