過程控制第六3講：單回路系統(tǒng)設(shè)計(lyz)

1、第六講：單回路系統(tǒng)設(shè)計Process Control System7/21/20221五、單回路系統(tǒng)設(shè)計例：噴霧式干燥設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計1生產(chǎn)工藝概況控制目標(biāo)：生產(chǎn)工藝對干燥后的奶粉質(zhì)量要求很高，奶粉的水分含量是主要質(zhì)量指標(biāo)，對干燥溫度應(yīng)嚴(yán)格控制在T（）范圍內(nèi)，否則產(chǎn)品質(zhì)量不合格。 7/21/20222五、單回路系統(tǒng)設(shè)計2控制方案的設(shè)計（1）被控參數(shù)的選擇。產(chǎn)品中的水分含量直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量，是直接參數(shù)，但由于水分測量儀的精度不高，可選用間接參數(shù)作為被控參數(shù)。由于干燥溫度與產(chǎn)品中水分含量具有單值函數(shù)關(guān)系，即溫度愈高，水分含量愈低，因此可選擇干燥溫度作為被控參數(shù)。 7/21/20223五、單回路系

2、統(tǒng)設(shè)計2控制方案的設(shè)計（2）控制參數(shù)的選擇影響干燥溫度的因素主要有三個：一是乳液的流量f1(t)；二是旁路閥2的空氣流量f2(t) ；三是加熱器的蒸汽流量f3(t) 。選擇任一變量作為控制參數(shù)均可構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)，因此有三種設(shè)計方案。 7/21/20224五、單回路系統(tǒng)設(shè)計2控制方案的設(shè)計（2）控制參數(shù)的選擇 方案一為測量干燥溫度控制閥1的乳液流量構(gòu)成溫度控制系統(tǒng)。該方案時間常數(shù)小，純時延最小，似乎為最佳控制方案。但是，由于乳液流量是生產(chǎn)負荷，若乳液流量大小，產(chǎn)量太低，工藝上是不允許的，不宜作為控制參數(shù)，因此該方案不成立。 方案二為測量干燥溫度，控制流過閥3 的蒸汽流量，構(gòu)成單回路控制系統(tǒng)。但

3、是，由于熱交換器的時間常數(shù)很大，純時延和容量時延較長，所以其控制靈敏度很低，不適宜作為控制參數(shù)。 方案三測量干燥溫度，控制流過旁路閥2的空氣流量構(gòu)成單回路控制系統(tǒng)。旁路空氣量與熱風(fēng)量混合后經(jīng)風(fēng)管進入干燥器。該方案控制通道時間常數(shù)和時延都較小，有利于控制質(zhì)量的提高。 7/21/20225五、單回路系統(tǒng)設(shè)計2控制方案的設(shè)計（2）控制參數(shù)的選擇綜合比較上述三種控制方案，以旁路空氣量為控制參數(shù)的方案為最佳。 7/21/20226五、單回路系統(tǒng)設(shè)計2控制方案的設(shè)計（3）檢測控制儀表的選擇 檢測變送器的選擇：由于被控溫度在600以下，故選擇鉑熱電阻作為檢測元件，配DDZ-型熱電阻溫度變送器。采用三線制接法

4、。 調(diào)節(jié)閥的選擇：根據(jù)生產(chǎn)工藝安全原則和被控介質(zhì)的特點選擇調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)形式。根據(jù)過程的特性和控制要求選擇理想流量特性為對數(shù)流量特性調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥的公稱尺寸Dg和dg應(yīng)根據(jù)被控介質(zhì)流量計算后確定。 調(diào)節(jié)器的選擇：由于被控過程具有一定時間常數(shù)和工藝要求溫度波動在2以內(nèi)，應(yīng)選擇PI和PID控制規(guī)律的DDZ-調(diào)節(jié)器。根據(jù)構(gòu)成負反饋原則KcKvKoKm0。由于調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)形式，Kv為負；當(dāng)空氣量增加時，干燥溫度下降，故Ko為負；而變送器為正Km；因此調(diào)節(jié)器為Kc負，選用反作用調(diào)節(jié)器。 7/21/20227五、單回路系統(tǒng)設(shè)計2控制方案的設(shè)計（3）檢測控制儀表的選擇 檢測變送器的選擇：由于被控溫度在600以下，故選擇鉑熱電阻作為檢測元件，配DDZ-型熱電阻溫度變送器。采用三線制接法。 調(diào)節(jié)閥的選擇：根據(jù)生產(chǎn)工藝安全原則和被控介質(zhì)的特點選擇調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)形式。根據(jù)過程的特性和控制要求選擇理想流量特性為對數(shù)流量特性調(diào)節(jié)閥。調(diào)節(jié)閥的公稱尺寸Dg和dg應(yīng)根據(jù)被控介質(zhì)流量計算后確定。 調(diào)節(jié)器的選擇：由于被控過程具有一定時間常數(shù)和工藝要求溫度波動在2以內(nèi)，應(yīng)選擇PI和PID控制規(guī)律的DDZ-調(diào)節(jié)器。根據(jù)構(gòu)成負反饋原則KcKvKoKm0，氣開閥的為正Kv0 ；當(dāng)輸入量增加時，液位增加，為正作用，故為正Ko0 ；為保證負反饋，則為負KmKoKvKc0 ，即選擇反作用方式調(diào)節(jié)器Kc0 。3調(diào)節(jié)器參數(shù)整定由于該對象