課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.-7 -文檔來(lái)源為:從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.設(shè)計(jì)任務(wù)分析1.1 設(shè)計(jì)目的1.2 設(shè)計(jì)要求. 被控對(duì)象以及儀表的描述.總體方案設(shè)計(jì)目錄3333123.1整體方案的描述 3.2 對(duì)象特性測(cè)試及數(shù)學(xué)模型121515322電動(dòng)閥傳遞函數(shù)測(cè)試3.2.3 變頻器 /磁力泵傳遞函數(shù)測(cè)試3.3 matlab 仿真四. 課程設(shè)計(jì)體會(huì)五. 參考文獻(xiàn)1618192122摘要過(guò)程控制通常是指石油、化工、電力、冶金、輕工、建材、核能等工業(yè)生產(chǎn) 中連續(xù)的或按一定周期程序進(jìn)行的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制， 它是自動(dòng)化技術(shù)的重要組 成部分。在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中

2、， 過(guò)程控制技術(shù)正在為實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng) 濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率、 改善勞動(dòng)條件、 保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面起著 越來(lái)越大的作用。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中， 經(jīng)常遇到生產(chǎn)工藝要求兩種或多種物料流量成一定 比例關(guān)系的問(wèn)題，一旦比例失調(diào)，就會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，影響產(chǎn)品質(zhì)量，浪 費(fèi)原料，消耗動(dòng)力，造成環(huán)境污染，甚至產(chǎn)生生產(chǎn)事故。一 設(shè)計(jì)任務(wù)分析一 設(shè)計(jì)任務(wù)的描述在了解、熟悉和掌握雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)的工藝流程和生產(chǎn)過(guò)程的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性的基礎(chǔ)之上， 根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)控制系統(tǒng)所提出的安全性、 經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn) 定性要求， 應(yīng)用控制理論對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行分析和綜合， 最后采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 予以實(shí)現(xiàn)。二 設(shè)計(jì)的

3、要求1. 從組成、工作原理上對(duì)工業(yè)型流量傳感器、 執(zhí)行機(jī)構(gòu)有一深刻的了解和認(rèn)識(shí)。2. 分析控制系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)特性，從實(shí)驗(yàn)中獲得各環(huán)節(jié)的特性曲線，建立 被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型。3. 根據(jù)其數(shù)學(xué)模型，選擇被控規(guī)律和整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。4. 在 Matlab 上進(jìn)行仿真，調(diào)節(jié)控制器參數(shù)，獲得最佳控制效果。5. 了解和掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法， 并在 THJ-2 型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)平臺(tái)上完成本控制系統(tǒng)線路連接和參數(shù)調(diào)試，得到最佳控制效果。6. 分析仿真結(jié)果與實(shí)際系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果的差異，鞏固所學(xué)的知識(shí)。二 被控對(duì)象以及儀表的描述本次課程設(shè)計(jì)的被控對(duì)象是： 被控對(duì)象為電動(dòng)閥支路的流量和變頻器磁力 泵支路的流

4、量（一）系統(tǒng)簡(jiǎn)介“THJ-2 型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置”是基于工業(yè)過(guò)程的物理模擬對(duì)象， 它集自動(dòng)化儀表技術(shù)， 計(jì)算機(jī)技術(shù)， 通訊技術(shù)， 自動(dòng)控制技術(shù)為一體的多功能實(shí) 驗(yàn)裝置。該系統(tǒng)包括流量、 溫度、液位、壓力等熱工參數(shù)， 可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)辨識(shí)， 單回路控制，串級(jí)控制，前饋反饋控制， 比值控制，解耦控制等多種控制形式。（二）系統(tǒng)組成本實(shí)驗(yàn)裝置由被控對(duì)象和控制儀表兩部分組成。 系統(tǒng)動(dòng)力支路分兩路： 一路 由三（ 380V 交流）磁力驅(qū)動(dòng)泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、直流電磁閥、渦輪流量計(jì)及手動(dòng) 調(diào)節(jié)閥組成；另一路由日本三菱變頻器、三相磁力驅(qū)動(dòng)泵（220V變頻）、渦輪流量計(jì)及手動(dòng)調(diào)節(jié)閥組成。1、被控對(duì)象由不銹鋼儲(chǔ)

5、水箱、上、中、下三個(gè)串接有機(jī)玻璃圓筒形水箱、 4.5 千瓦電加 熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不銹鋼冷卻鍋爐夾套構(gòu)成 ）、冷 熱水交換盤(pán)管和敷塑不銹鋼管道組成。水箱： 包括上水箱、中水箱、下水箱和儲(chǔ)水箱。 上、中、下水箱采用優(yōu)質(zhì) 淡藍(lán)色圓筒型有機(jī)玻璃。上、中水箱尺寸均為：d=25cm,h=20cm下水箱尺寸為： d=35cm,h=20cm。水箱結(jié)構(gòu)非常獨(dú)特，有三個(gè)槽，分別是緩沖槽，工作槽，出水 槽。上、中、下水箱可以組合成一階、 二階、三階液位單回路控制實(shí)驗(yàn)和雙閉環(huán)、 三閉環(huán)液位串級(jí)控制等實(shí)驗(yàn)。儲(chǔ)水箱是采用不銹鋼板制成，尺寸為：長(zhǎng)X寬X高 =68cmx 52 cmX 43 cm

6、完全能滿足上、中、下水箱的實(shí)驗(yàn)需要。模擬鍋爐：本裝置采用模擬鍋爐進(jìn)行溫度實(shí)驗(yàn)， 此鍋爐采用不銹鋼精制而成， 由二層組成：加熱層（內(nèi)膽）和冷卻層（夾套） 。做溫度單回路實(shí)驗(yàn)時(shí)，冷卻層 的循環(huán)水可以使加熱層的熱量快速散發(fā)， 使加熱層的溫度快速下降。 冷卻層和加 熱層都有溫度傳感器檢測(cè)其溫度。盤(pán)管： 長(zhǎng) 37 米（ 43 圈），可做溫度純滯后實(shí)驗(yàn)，在盤(pán)管上有三個(gè)不同的溫 度檢測(cè)點(diǎn)， 它們的滯后時(shí)間常數(shù)不同， 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要選擇不 同的滯后時(shí)間常數(shù)。 盤(pán)管出來(lái)的水既可以回流到鍋爐內(nèi)膽， 也可以經(jīng)過(guò)渦輪流量 計(jì)完成流量滯后實(shí)驗(yàn)。2、檢測(cè)裝置 壓力傳感器、變送器：采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送

7、器， 含不銹鋼隔離膜片， 同時(shí)采用信號(hào)隔離技術(shù)， 對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。 壓力傳感器用來(lái)對(duì)上、 中、 下水箱的液位進(jìn)行檢測(cè)，其精度為 0.5 級(jí)，因?yàn)闉槎€制，故工作時(shí)需串接 24V 直流電源。溫度傳感器： 本裝置采用六個(gè) Pt100 傳感器，分別用來(lái)檢測(cè)上水箱出口、 鍋 爐內(nèi)膽、鍋爐夾套以及盤(pán)管的水溫。 經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器的溫度變送器， 可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn) 換成420mADC電流信號(hào)。PtIOO傳感器精度高，熱補(bǔ)償性較好。流量傳感器、 轉(zhuǎn)換器：流量傳感器分別用來(lái)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路、 變頻支路及盤(pán)管出口支路的流量進(jìn)行測(cè)量。渦輪流量計(jì)型號(hào)：LWGY-10流量范圍：01.2m3/h，精度：1.0%。輸出：4

8、20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。本裝置用了三套渦輪流量傳 感器、變送器。3、執(zhí)行機(jī)構(gòu) 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥： 采用智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥， 用來(lái)進(jìn)行控制回路流量的調(diào)節(jié)。 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)為：QSVP-16K具有精度高、控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化、操作 方便等優(yōu)點(diǎn)，控制信號(hào)為 420mA DC或 15V DC,輸出420mA DC勺閥位信 號(hào)，使用和校正非常方便。變頻器：本裝置采用日本三菱變頻器，控制信號(hào)輸入為420mADC或 05VDC220V變頻輸出用來(lái)驅(qū)動(dòng)三相磁力驅(qū)動(dòng)泵。水泵：本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，型號(hào)為16CQ-8P流量為32升/分，揚(yáng)程為8米，功率為180W本裝置采用兩只磁力驅(qū)動(dòng)泵。一只為三相380V恒壓驅(qū)動(dòng)， 另

9、一只為三相變頻220V輸出驅(qū)動(dòng)。可移相SCF調(diào)壓裝置：采用可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入控制信號(hào)為 420mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。輸出電壓用來(lái)控制加熱器加熱，從而控制鍋爐的溫度。電磁閥： 在本裝置中作為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路， 起到階躍干擾的作用。 電磁閥 型號(hào)為：2W-160-25 ;工作壓力：最小壓力為OKg/cm 2,最大壓力為7Kg/cm 2 ; 工作溫度：580C。4、控制器本實(shí)驗(yàn)裝置基本配置的控制器有調(diào)節(jié)儀表、比值器 /前饋 -反饋補(bǔ)償器、解耦 裝置。調(diào)節(jié)儀表：本系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置采用上海萬(wàn)迅儀表有限公司的 AI 系列儀表，其主要特點(diǎn)有：1. 全球通用的 85246VAC 范圍開(kāi)關(guān)電源或者 24VDC

10、電源供電，并具備多種 外形尺寸。2. 輸入采用數(shù)字校正系統(tǒng)，內(nèi)置常用熱電偶和熱電阻非線性校正表格，測(cè)量 精確穩(wěn)定。3. 采用先進(jìn)的AI人工智能調(diào)節(jié)算法，無(wú)超調(diào)，具備自整定(AT)功能。本裝置有4臺(tái)調(diào)節(jié)器。其中三臺(tái)型號(hào)是 AI-818，另一臺(tái)型號(hào)是AI-708。1. 技術(shù)規(guī)格a) 熱電偶： K、S、R、E、J、T、B、Nb) 熱電阻： Cu50、Pt100c) 線性電壓： 0 5V、1 5V、0 1V、0 100mV、0 20mV 等d) 線性電流(需外接分流電阻)：0 10mA、0 20mA、4 20mA等2. 測(cè)量范圍e) K (-50 + 1300C)、S (-50 1700C)、R (-

11、50+ 1650C)、T (-200 + 550C)、E(0 800C)、J(0 1000C)、B(0 1800C)、N(0 1300C)、f) Cu50 (-50+ 150C)、Pt100 (-200 + 600E)3. 測(cè)量精度g) 0.2級(jí)(熱電阻 線性電壓 線性電流及熱電偶輸入且采用銅電阻補(bǔ)償或 冰點(diǎn)補(bǔ)償冷端時(shí))h）0.2%FSi2OC（熱電偶輸入且采用儀表內(nèi)部元件測(cè)溫補(bǔ)償冷端時(shí)）4. 響應(yīng)時(shí)間i） 10.5V X4模塊輸出電壓 7V7. 報(bào)警功能上限、下限、正偏差、負(fù)偏差等 4種方式，最多可輸出 3路，有上電免除報(bào) 警選擇功能。8. 手動(dòng)功能自動(dòng)/手動(dòng)雙向無(wú)擾動(dòng)切換（僅 A1-808

12、/808P系列具備此功能）9. 電源： 1 00-240VAC ， -15%， +10%50-60HZ；電源消耗：w 5W10. 環(huán)境溫度： 0-50C比值器、前饋 -反饋裝置 此控制器與調(diào)節(jié)器一起使用既可以實(shí)現(xiàn)流量的單閉環(huán)比值、 雙閉環(huán)比值控制 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，又可以實(shí)現(xiàn)液位與流量、溫度與流量的前饋-反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。解耦控制裝置 此控制器與調(diào)節(jié)器一起使用可以實(shí)現(xiàn)鍋爐內(nèi)膽與鍋爐夾套的溫度、 上水箱液 位與出口溫度的解耦控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。（三）儀表綜合控制臺(tái)儀表控制臺(tái)面板由三部分組成：1. 電源控制屏面板：充分考慮人身安全保護(hù)，帶有漏電保護(hù)空氣開(kāi)關(guān)、電壓 型漏電保護(hù)器、電流型漏電保護(hù)器。2. 儀表面板：

13、1塊變頻調(diào)速器面板、3塊AI/818A智能調(diào)節(jié)儀面板、1塊AI/708A 智能位式調(diào)節(jié)儀、解耦裝置面板， 比值器/前饋-反饋裝置面板，各裝置外接 線端子通過(guò)面板上自鎖緊插孔引出。3. I/O 信號(hào)接口面板： 該面板的作用主要是將各傳感器檢測(cè)及執(zhí)行器控制信號(hào) 同面板上自鎖緊插孔相連，再通過(guò)航空插頭同對(duì)象系統(tǒng)連接，便于學(xué)生自 行連線組成不同的控制系統(tǒng)，進(jìn)行幾十種過(guò)程控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)。（四）系統(tǒng)特點(diǎn)1. 被控參數(shù)全面，涵蓋了連續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的液位、壓力、流量及溫度 等典型參數(shù)。2. 本裝置由控制對(duì)象、智能儀表綜合控制臺(tái)、計(jì)算機(jī)三部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 布局合理，造型美觀大方。3. 直實(shí)性、直觀性、綜合

14、性強(qiáng)，控制對(duì)象組件全部來(lái)源于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。4. 具有廣泛的擴(kuò)展性和后續(xù)開(kāi)發(fā)功能，所有 I/O 信號(hào)全部采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) IEC 信號(hào)，可通過(guò)信號(hào)接口電纜與任何后續(xù)智能化控制平臺(tái)連接。5. 執(zhí)行器中既有電動(dòng)調(diào)節(jié)閥儀表類執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又有變頻器、可控硅移相調(diào)壓 裝置、接觸器位式控制裝置等。6. 調(diào)節(jié)系統(tǒng)除了有調(diào)節(jié)器的設(shè)定值階躍擾動(dòng)外，還可以通過(guò)對(duì)象中電磁閥和 手動(dòng)操作閥制造各種擾動(dòng)。7. 一個(gè)被調(diào)參數(shù)可在不同動(dòng)力源、不同執(zhí)行器、不同的工藝管路下演變成多 種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣。8. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)使 2個(gè)信號(hào)在本對(duì)象中存在著相互耦合，二者同時(shí)需要對(duì)原獨(dú) 立調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被調(diào)參數(shù)進(jìn)行整定，或進(jìn)行

15、解耦實(shí)驗(yàn)，以符合工業(yè)實(shí)際的性 能要求。9. 能進(jìn)行單變量到多變量控制系統(tǒng)及復(fù)雜過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。10. 各種控制算法和調(diào)節(jié)規(guī)律在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)上都可以實(shí)現(xiàn)。11. 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及圖表在 MCGS 軟件系統(tǒng)中很容易存儲(chǔ)及調(diào)用，以實(shí)驗(yàn)者進(jìn)行實(shí) 驗(yàn)后的比較和分析。（五）系統(tǒng)軟件MCGS（ Mo nitor and Con trol Gen erated System 是一套基于 Win dows 平臺(tái)的,用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于 Microsoft Windows95/98/NT/2000 等操作系統(tǒng)。MCGS5.1 為用戶提供了解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開(kāi)發(fā)平臺(tái),

16、能夠完 成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、 實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、 報(bào)警和安全機(jī)制、 流程控制、 動(dòng)畫(huà)顯示、 趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。使用MCGS5.1，用戶無(wú)須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定, 功能成熟,維護(hù)量小且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系 統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。MCGS5.1 具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突 出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域， 經(jīng)過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。（六）裝置的安全保護(hù)體系1. 三相四線制總電源輸入經(jīng)帶漏電保護(hù)器裝置的三相四線制斷路器進(jìn)入系統(tǒng) 電源后又分為三相電源支路和

17、三個(gè)不同相的單相支路，每一支路都帶有各 自三相、單相斷路器?？傠娫丛O(shè)有三相通電指示燈和 380V 三相電壓指示表， 三相帶燈熔斷器作為斷相指示。2. 控制屏電源由接觸器通過(guò)起、停按鈕進(jìn)行控制。3. 屏上裝有一套電壓型漏電保護(hù)裝置和一套電流型漏電保護(hù)裝置?？刂破羶?nèi) 或強(qiáng)電輸出（包括實(shí)驗(yàn)中的連線）若有漏電現(xiàn)象，即告警并切斷總電源， 確保實(shí)驗(yàn)進(jìn)程安全。4. 控制屏設(shè)有服務(wù)管理器 （即定時(shí)器兼報(bào)警記錄儀） ，為學(xué)生實(shí)驗(yàn)技能的考核 提供一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。5. 各種電源及各種儀表均有可靠的保護(hù)功能。6. 實(shí)驗(yàn)強(qiáng)電接線插頭采用封閉式結(jié)構(gòu)，防止觸電事故的發(fā)生。7. 強(qiáng)弱電連線插頭采用不同的結(jié)構(gòu)插頭，防止強(qiáng)弱電混

18、接文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.實(shí)驗(yàn)裝置總貌圖（七）設(shè)備使用說(shuō)明實(shí)驗(yàn)前，要對(duì)被控對(duì)象及其控制系統(tǒng)所涉及的儀器儀表有清楚的認(rèn)識(shí)。先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥可以通過(guò)閥F1-1、磁力泵、F1-2、F1-8流至下水箱。變頻器一磁力泵支路可以通過(guò)閥F2-1、變頻器控制的磁力泵、閥F2-5流至下水箱。兩個(gè)支路的流量傳感器分別為FT1與FT2。AI 智能調(diào)節(jié)儀 1 設(shè)置參考：；Sn=33;CF=0;ADDR=1;SV=15 ；iH=1OO;dil=O;調(diào) 節(jié)儀 2： Sn=32;CF=8;ADDR=2; diH=100;dil=0;電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使用：電動(dòng)閥上電后切不可用手

19、來(lái)旋轉(zhuǎn)黑色手輪，斷開(kāi)控制信號(hào) 后，閥位有保持功能，也不可旋轉(zhuǎn)手輪，只有在斷開(kāi) AC220V后，才可使用手 動(dòng)，在一般情況下無(wú)須手動(dòng)。接線說(shuō)明:圖形部 分（強(qiáng)電）圖形部 分（弱電） 強(qiáng)電部分：三相電源輸出u、v、w接到380v磁力泵的輸入u、v、w端； 變頻器輸出端A、B、C接到220v磁力泵輸入A、B、C端；單相I的L、N并 聯(lián)接到調(diào)節(jié)儀1和調(diào)節(jié)儀2的L、N端；單相U的L、N端接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電源 的L、N端；單相川的L、N端接到比值器電源的L、N端； 弱電部分：電動(dòng)閥支路流量 FT1信號(hào)并聯(lián)接到調(diào)節(jié)儀1的1、2輸入端和 比值模塊電壓輸入1的+、-端，比值模塊的電壓輸出+、-端對(duì)應(yīng)接到調(diào)節(jié)儀2的

20、 1、2端，F(xiàn)T2信號(hào)+、-端對(duì)應(yīng)接到調(diào)節(jié)儀2的3、2輸入端；調(diào)節(jié)儀1的輸出7、 5端對(duì)應(yīng)接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制信號(hào)+、-端，調(diào)節(jié)儀2的輸出7、5端對(duì)應(yīng)接到變 頻器420mA控制信號(hào)輸入+、-端，變頻器STF端、SD端和RH端短接；24v 電源輸出 +、 -端接到流量計(jì)電源輸入 +、-端。變頻器使用：開(kāi)啟變頻器后，其指示燈會(huì)自動(dòng)工作在“ EXT外部控制狀態(tài)下， 當(dāng)我們?cè)O(shè)置好參數(shù)（P30=1, P53=1, P62=4）選擇正轉(zhuǎn)（將STF和SD短接）再將DC420mA 控制信號(hào)給到變頻器信號(hào)輸入端子去， 就可以自動(dòng)控制了，其中05V電壓輸入不可 用。手動(dòng)控制頻率時(shí)，可在控制信號(hào)線和正反轉(zhuǎn)短接線都拔下

21、的情況下，按下“PU/EXT ”按鈕，就可將變頻器的工作狀態(tài)從 EXT切到PU狀態(tài)下，將頻率調(diào) 到某一值，按下“ SET”鍵，這時(shí)會(huì)有F和設(shè)定值交替閃爍3秒的狀態(tài)，表示設(shè) 定成功，按下“ RUN”鍵，變頻器會(huì)自動(dòng)運(yùn)行到設(shè)定頻率，在運(yùn)行狀態(tài)下，可 通過(guò)旋轉(zhuǎn)頻率設(shè)定器來(lái)調(diào)整當(dāng)前運(yùn)行頻率。注意切不可在變頻器帶電機(jī)運(yùn)行時(shí)， 拔下任一根強(qiáng)電輸入輸出線， 造成變頻器在運(yùn)行狀態(tài)下突然斷電或電機(jī)缺相， 先 將變頻器停止（按下“ STOP”）鍵，再在斷開(kāi)變頻器輸入電源的情況下接線。磁力驅(qū)動(dòng)泵 1 為 380V 磁力驅(qū)動(dòng)泵，磁力驅(qū)動(dòng)泵 2 為 220V 磁力驅(qū)動(dòng)泵。本 實(shí)驗(yàn)采用變頻器控制泵打水，所以用到的泵為 2

22、20V 磁力驅(qū)動(dòng)泵，開(kāi)啟實(shí)驗(yàn)設(shè)備 前謹(jǐn)記保證 F2-1 閥門(mén)處于打開(kāi)的狀態(tài)。三 總體方案設(shè)計(jì)一整體方案設(shè)計(jì)描述1）根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程，選擇合適的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)I ）.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如下：從圖中可以看出， 雙閉環(huán)比值系統(tǒng)和簡(jiǎn)單系統(tǒng)有一個(gè)顯著的區(qū)別， 即其在結(jié) 構(gòu)上由一個(gè)定值控制的主動(dòng)量回路（Q1 ）和一個(gè)隨主動(dòng)量變化的從動(dòng)量隨動(dòng)控 制回路（Q2）組成，并通過(guò)比值器發(fā)生聯(lián)系。凡是兩個(gè)或多個(gè)參數(shù)自動(dòng)維持一 定比值關(guān)系的過(guò)程控制系統(tǒng)， 均需采用比值控制系統(tǒng)。 被控對(duì)象為電動(dòng)閥支路的 流量和變頻器磁力泵支路的流量， 每個(gè)支路上分別裝有流量傳感器對(duì)支路的流 量進(jìn)行測(cè)量，電動(dòng)

23、閥支路的流量是系統(tǒng)的主動(dòng)量Q1，變頻器一磁力泵支路的流量是系統(tǒng)的從動(dòng)量Q2。要求從動(dòng)量Q2能跟隨主動(dòng)量Q1的變化而變化，無(wú)論主 回路或從動(dòng)回路都有各自的調(diào)節(jié)對(duì)象， 測(cè)量變送元件和調(diào)節(jié)器。 應(yīng)該指出， 系統(tǒng)中盡管有兩個(gè)調(diào)節(jié)器，它們的作用各不相同。調(diào)節(jié)器1和調(diào)節(jié)器2具有自己獨(dú)立 的設(shè)定值，分別控制主動(dòng)量回路和從動(dòng)量回路。U）雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的特點(diǎn)與分析雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)主動(dòng)量的抗擾動(dòng)、 定植控制，使主、從動(dòng)量均比 較穩(wěn)定，從而使總物料也比較平穩(wěn)，這樣，系統(tǒng)總負(fù)荷也將是穩(wěn)定。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)另一優(yōu)點(diǎn)是升降負(fù)荷比較方便，只需緩慢改變主動(dòng)量控制器的給定值，這樣從動(dòng)量自動(dòng)跟蹤升降，并保持原來(lái)比值

24、不變。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)中的兩個(gè)控制回路是通過(guò)比值器發(fā)生聯(lián)系的，若除去比值器，則為兩個(gè)獨(dú)立的單回路系統(tǒng)。事實(shí)上，若采用兩個(gè)獨(dú)立的單回路系統(tǒng)同樣 能實(shí)現(xiàn)它們之間的比值關(guān)系，但只能保證靜態(tài)比值關(guān)系。當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)比值關(guān) 系時(shí)，比值器不能省。雙閉環(huán)比值控制所用設(shè)備較多、 投資較高，而且運(yùn)投比較麻煩，只有在工業(yè) 特定要求（如嚴(yán)格控制兩種物料比例）的情況下使用。川）雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題比值系數(shù)的計(jì)算：設(shè)流量變送器的輸出電流與輸入流量間成線性關(guān)系，當(dāng)流量 Q由0-Qax變 化時(shí)，相應(yīng)變送器的輸出電流為4-20mA由此可知，任一瞬時(shí)主動(dòng)流量 Q和從 動(dòng)流量Q所對(duì)應(yīng)變送器的輸出電流分別為Ii=

25、Q 164Q1 maxI 2=Q2Q2 max16 411文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.式中Qmax和Qmax分別為Q和Q最大流量值。設(shè)工藝要求Q/Q1=K,則式（1）可改寫(xiě)為16同理式（2）也可改寫(xiě)為于是求得文檔來(lái)源為：從網(wǎng)絡(luò)收集整理.word版本可編輯.歡迎下載支持.坐=|2 4Q1114Q2 maxQ1 max折算成儀表的比值系數(shù)K為K = KQ1 maxQ2 max比值控制系統(tǒng)參數(shù)的整定：按單回路的整定方法（先手動(dòng)后自動(dòng)的原則）分別整定調(diào)節(jié)器 1、2的PID 參數(shù)（也可按經(jīng)驗(yàn)設(shè)置參數(shù)），但在具體操作中應(yīng)先整定調(diào)節(jié)器 1的參數(shù)，待主回 路系統(tǒng)穩(wěn)定后，再整定從動(dòng)回路中的調(diào)

26、節(jié)器 2 （CF=8即外部給定）的參數(shù)。2）根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，合理選擇系統(tǒng)性能指標(biāo)1. 系統(tǒng)階躍性能指標(biāo)：a. 余差：系統(tǒng)過(guò)度過(guò)程終了時(shí)給定值與被控參數(shù)穩(wěn)態(tài)值之差。b. 衰減率：一般取0.750.9。衰減率=1-B1/B2。c. 最大偏差：被控參數(shù)第一個(gè)波的峰值與給定值的差。D 過(guò)渡過(guò)程時(shí)間：系統(tǒng)從受擾動(dòng)作用時(shí)起到被控參數(shù)進(jìn)入新的穩(wěn)定上下5%勺范圍內(nèi)所經(jīng)歷的時(shí)間。要求越短越好。2. 偏差積分性能指標(biāo)：IAE;ITAE;ISE;ITSE.3）合理選擇被控參數(shù)和控制參數(shù)本次課程設(shè)計(jì)的被控參數(shù)是：電動(dòng)閥支路的流量控制參數(shù)是：給水量4）合理設(shè)計(jì)控制器的控制規(guī)律本次課程設(shè)計(jì)的控制規(guī)律是：比例積分控制規(guī)律

27、PI二對(duì)象特性測(cè)試及數(shù)學(xué)模型2.1單回路參數(shù)整定2.1.1單容自衡水箱特性測(cè)試根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的液位階躍響應(yīng)曲線，用相關(guān)的方法確定被測(cè)對(duì)象的特征參數(shù)T和傳遞函數(shù)。實(shí)驗(yàn)原理圖1 （a）單容水箱特性測(cè)試結(jié)構(gòu)圖下水箱G( S)干擾h (液位)圖1為單容自衡水箱特性測(cè)試及其方框圖。閥門(mén)F1-1、F1-2和F1-8全開(kāi)，設(shè)下水箱流入量為Q1,改變電動(dòng)調(diào)節(jié)閥V1的開(kāi)度可以改變Q1的大小，下水箱 的流出量為Q2,改變出水閥F1-11的開(kāi)度可以改變Q2。液位h的變化反映了 Q1和Q2不等而引起水箱中蓄水或?yàn)a水的過(guò)程， 若將Q1作為被控過(guò)程的輸入變 量，h為其輸出變量，則該被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型就是h與Q1之間的數(shù)學(xué)表

28、達(dá)式。由分析法建?？芍瑔稳菟涞臄?shù)學(xué)模型為：Wo (s)二H(s)= KQi(s) = TS 1式中T=RC為水箱的時(shí)間常數(shù)，K為放大系數(shù)，K=R ； C為水箱的容量系數(shù)X若令Q1(s)作階躍擾動(dòng)，即Q1(s)二，則sX0X0KX0X=KSSS 1TH( S)=卑S - T對(duì)上式取拉氏反變換得th(t)=KX0(1- eT)當(dāng)t x時(shí)，h (x) =KX0，因而有K=h (x) /X0=輸出穩(wěn)態(tài)值/階躍輸入 當(dāng)t=T時(shí)，則有h(T)=KX0(1-e-1)=0.632KX0=0.632h( x)由上可知一階慣性環(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2所示。當(dāng)由實(shí)驗(yàn)求得圖2所示的階躍響應(yīng)曲線后，該曲線上升到穩(wěn)態(tài)值的63%。圖2單容水箱的單調(diào)上升指數(shù)曲線所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，就是水箱的時(shí)間常數(shù)T。該時(shí)間常數(shù)T也可以通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn) 對(duì)響應(yīng)曲線作切線，切線與穩(wěn)態(tài)值交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是時(shí)間常數(shù) T，由響應(yīng)曲 線求得K和T后，就能求得單容水箱的傳遞函數(shù)。2.2電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性測(cè)試及其數(shù)學(xué)模型 圖2.2a電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性測(cè)試方框圖圖2.2b電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性圖當(dāng)tx時(shí)，h (%) =KX0,因而有K=h (%) / xo=輸出穩(wěn)態(tài)值/階躍輸入故 K=3.