管道流量单回路控制系统设计与调试

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1、管道流量单回路控制系统设计与调试管道流量单回路控制系统设计与调试一、控制目的总体控制方案在保证安全、可靠运行的情况下，采用现代控制理论和方法，实现计算机自动监控。并能够完成数据存储、动态显示、数据分析、报表打印等功能。其稳定度、控制精度、响应速度达到设计要求根据设定的管道对象和其他配置，运用计算机和InTouch组态软件，设计一套监控系统，并通过调试使得管道流量维持恒定或保持在一定误差范围内。二、性能要求1．要求管道流量恒定，流量设定值SP自行给定。2．无扰时，流量基本恒定，由控制电动调节阀实现。3．有扰时：改变变频器频率，管道

2、流量允许波动。4．预期性能：响应曲线为衰减振荡；允许存在一定误差；调整时间尽可能短。一、方案设计及控制规律的选择依据现有实验设备和装置,装置柜采用浙江大学求是公司PCT-III过程控制系统实验装置,含被控对象―水箱、管道（直径4公分）、仪表、供水设备、开关电磁阀和电动调节阀等。.控制台采用浙江大学求是公司PCT-III过程控制系统实验装置,含接线端子、485总线模块、控制电源。1．方案控制设计本设计采用单回路反馈控制。通过比较反馈量和给定值的偏差，利用反馈控制规律控制电动阀的打开和闭合，如图2.1所示：计算机控制器电动调节阀管道

3、流量检测传感器_SPPVPV1图2.1流量单回路控制系统方框图2．PID控制规律PID（ProportionalIntegralDerivative）控制是控制工程中技术成熟、应用广泛的一种控制策略，经过长期的工程实践，已形成了一套完整的控制方法和典型的结构。它不仅适用于数学模型已知的控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可应用。PID控制参数整定方便，结构改变灵活，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。随着计算机技术的迅速发展，将PID控制数字化，在计算机控制系统中实施数字PID控制，已成为一个新的发展趋势

4、。因此，PID控制是一种很重要、很实用的控制规律。比例控制、积分控制和微分控制的组合称为比例加积分加微分控制。这种组合控制器综合了3种单独控制器各自的优点，其控制作用由下式定义           比例加积分加微分控制器的传递函数为                 PID控制在低频段主要起积分控制作用，改善系统的稳态性能；在中频段主要起微分控制作用，提高系统的动态性能。四、仪表与模块的选择4．1仪表选择1.液位传感器：采用工业用ＤＢＹＧ扩散压力变送器，精度０.５级，二线制接法输出４～２０ｍＡ标准信号。2.电磁流量传感器：对回路流

5、量检测。依据本实验的特点，采用工业用LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量0~0.3m^3/h,压力1.6Mpmax，4-20mA输出。3．流量转换器：采用LDZ-4型电磁流量转换器，与LDS-10S型电磁流量传感器配套使用，输入信号：0-0.4mV输出信号：4-20mADC，应许负载电阻0-750W，基本误差：输出量程的0.5%上下。4．电动调节阀：对控制回路流量进行调节，采用德国ＰＳ公司的PSL202型智能电动调节阀，无需伺服放大器，驱动电机采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机，运行平稳，体积小，力矩大，抗堵

6、转，控制精度高。输入控制信号４－２０ｍＡ及单相电源可控，连线简单，泄露量少。采用ＰＳ电子式直行程结构，４－２０ｍＡ阀位反馈信号。5．变频器：三菱ＦＲ－Ｓ５２０变频器，４－２０ｍＡ控制信号，可对流量压力进行控制，优点体积小，功率小，功能强。可单相或三相供电，频率高达２００Ｈｚ6．水泵：采用丹麦格兰富循环水泵。噪声低，寿命长，功耗小，２２０Ｖ供电。4．2模块选择1．牛顿７０００系列模块：由远程数据采集模块和组态软件组成，完全模拟工业环境，先进性与实用性并举，体积小，可靠性高，Ｄ／Ａ７０２４模块４路模拟输出，电流（４－２０ｍＡ）电压（

7、１－５Ｖ）均可，Ａ／Ｄ７０１７模块８路模拟输入电压（１－５Ｖ），４８５／２３２转换模块７０５２，转换速度极高（３００－１１５ＫＨｚ）。2．ＤＯ模块：ｎｕｄａｎ７０４３3．电磁阀：工作电压ＤＣ２４Ｖ4．开关电源：ＤＣ２４Ｖ，最大电流２Ａ。五、工艺流程图与系统组态图设计5．1工艺流程图，如图5-1所示　A/DD/AＦＴ计算机　图5-1工艺流程图5．2组态图，如图5-2所示ＯＵＴＰＩＤ手动自动Ｕ（Ｋ）-ＩＯ0图5-2组态图六、组态画面设计6．1管道流量手动控制图，如图6-1所示：图6-1管道流量手动控制图6．2管道流量自动控制图，如图

8、6-2所示：图6-2管道流量自动控制图6．3管道流量PID参数设定图，如图6-3所示：图6-3管道流量PID参数设定图6．4管道流量实时曲线图，如图6-4所示：图6-4管道流量实时曲线图6．5管道流量历史曲线图，如图6-5所示：图6-5管道流量历史曲线图七、组态