过程控制优秀课程设计流量比值控制.doc

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一.设计任务分析 1.1设计任务描述 在了解、熟悉和掌握双闭环流量比值控制系统工艺步骤和生产过程静态和动态特征基础之上,依据生产过程对控制系统所提出安全性、经济性和稳定性要求,应用控制理论对控制系统进行分析和综合,最终采取计算机控制技术给予实现。 1.2设计目标 经过对一个完整生产过程控制系统课程设计,使我们深入加深对《过程控制系统》课程中所学内容了解和掌握,提升我们将《过程检测和控制仪表》、《自动控制原理》、《微机控制技术》和《过程工程基础》等课程中所学到知识综合应用能力。锻炼学生综合知识应用能力,让学生了解通常工程系统设计方法、步骤,系统集成和投运。从而培养学生分析问题和处理问题能力。 1.3设计要求 1.从组成、工作原理上对工业型流量传感器、实施机构有一深刻了解和认识。 2.分析控制系统各个步骤动态特征,从试验中取得各步骤特征曲线,建立被控对象数学模型。 3.依据其数学模型,选择被控规律和整定调整器参数。 4.在Matlab上进行仿真,调整控制器参数,取得最好控制效果。 5.了解和掌握自动控制系统设计和实现方法,并在THJ-2型高级过程控制系统平台上完成本控制系统线路连接和参数调试,得到最好控制效果。 6.分析仿真结果和实际系统调试结果差异,巩固所学知识。 1.4此次设计具体要求 1.控制电磁阀开度实现流量单闭环PI调整。 2.经过变频器控制电磁阀运行实现流量单闭环PI调整 3.用百分比控制系统使副回路流量跟踪主回路流量,满足一定工艺生产要求 总体设计方案 2.1方案论证 依据实际生产情况,比值控制系统能够选择不一样控制方案,比值控制系统控制方案关键有开环比值控制系统,单闭环比值控制系统,双闭环比值控制系统多个。 方案一: 单闭环控制系统原理设计系统框图图2.1所表示。 检测/变送器1 检测/变送器1 控制器 变频器 泵 检测/变送器2 比值器 - KCL H₂SO₄ 图2.1 单闭环流量比值控制系统原理图 单闭环流量比值控制系统和串级控制系统相同,但功效不一样。可见,系统中没有主对象和主调整器,这是单闭环比值控制系统在结构上和串级控制不一样地方,串级控制中副变量是调整变量到被控变量之间总对象一个中间变量,而在比值控制中,副流量不会影响主流量,这是二者本质上区分。 方案二: 在单闭环控制系统基础上,增加一个主流量闭环控制系统,单闭环比值控制系统就成为双闭环比值控制系统,其方框图图2.2所表示。 KCL KCL H₂SO₄ - + - + 主控制器 螺旋输送机变频器 螺旋输送机 检测/变送器1 比值器 副控制器 硫酸泵变频器 硫酸泵 检测/变送器2 图2.2 双闭环流量比值控制系统原理图 双闭环较之于单闭环而言愈加复杂,选择设备也更多,但对于实际生产,生产效率和质量十分关键,所以对系统稳定性和正确度要求较高。双闭环比值控制系统能实现主动量抗扰动、定植控制,使主、从动量均比较稳定,从而使总物料也比较平稳,这么,系统总负荷也将是稳定。 经过分析,当系统处于稳态时,比值关系是比较正确;在动态过程中,比值关系相对而言不够正确。另外,假如主流量处于不变状态,副流量控制系统又相当于一个定值控制系统。 方案二双闭环流量比值控制系统,是在主流量也需要控制情况下,增加一个主流量闭环控制系统组成,因为增加了主流量闭环控制系统,主流量得以稳定,从而使得总流量能保持稳定。 双闭环比值控制系统关键应用于总流量需要常常调整场所。假如没有这个要求,两个单独闭环控制系统也能使两个流量保持百分比关系,仅仅在动态过程中,百分比关系不能确保。 2.2 方案选择 经过方案论证可知,单闭环流量比值控制系统适适用于负荷改变不大,主流量不可控制,两种物料间比值要求较正确生产过程。而双闭环流量比值控制系统适适用于主副流量扰动频繁,负荷改变较大,同时确保主、副物料总量恒定生产过程。 该设计针对控制对象,主流量选择为氯化钾液体,而副流量则选择是硫酸液体,实际生产中,因为这两种化学成份并不十分稳定,所以可能造成扰动频繁,而且属于负荷改变较大。 经过分析,选择方案二双闭环流量比值控制系统来设计该生产控制系统更为适宜。 2.3双闭环比值控制系统结构 在现代工业生产过程中,常常碰到生产工艺要求两种或多个物料流量成一定百分比关系问题,一旦百分比失调,就会影响生产正常进行,影响产品质量,浪费原料,消耗动力,造成环境污染,甚至产生生产事故。如硝酸生产中氨氧化炉,其进料是氨气和空气,二者流量必需含有一个适宜百分比,因为氨在空气中含量,低温时在15~28%之间,高温时在14~30%之间全部有可能产生爆炸危险,严格控制其百分比,使其不进入爆炸范围,对于安全生产来说十分关键。这种用来实现两个或两个以上参数之间保持一定比值关系过程控制系统,均称为比值控制系统。 本设计被控对象为电动阀支路流量和变频

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