过程控制开放实验报告离心泵恒压力控制系统设计

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1、目录前言1第1章控制系统方案设计21.1控制方案21.2硬件方案3第2章控制系统硬件设计52.1仪表选择52.2设备安装92.3仪表参数的设定133.4系统硬件连接14第3章控制系统监控界面设计153.1概述153.2创建工程163.3创建主控界面173.4I/O设备组态193.5建立动画连接243.6实时曲线253.7操作按钮设置263.8运行和调试27设计总结30前言离心泵就是根据离心力原理设计的，高速旋转的叶轮叶片带动水转动，将水甩出,从而达到输送的目的。离心泵有好多种，从使用上可以分为民用与工业用泵；从输送介质上可以分为清水泵、杂质泵、耐腐蚀泵等。离心泵的性能参数

2、：流量、扬程、转速、汽蚀余量、功率和效率。（1）质量流量与体积流量的关系单位：。（2）扬程用符号H表示，单位m。其公式为H=,为泵出口处单位重量液体的能量，为泵进口处单位重量液体的能量，均用单位m。而E为单位液体的总机械能，公式表示为单位为m。（3）转速一般用n表示，单位是。（4）汽蚀余量又叫净正吸头NPSH，单位是m，是表示汽蚀性能的主要参数。（5）泵的功率通常指原动机传到泵轴上的轴功率，用N表示，单位是W或kW。泵的有效功率用表示，而有效功率与轴功率的比值即为泵的效率用表示。离心泵的性能调节一般可分为三种方法：改变泵的特性曲线的调节转速调节切割叶轮外径调节改变前置导叶

3、叶片角度的调节改变半开式叶轮叶片端部间隙的调节泵的串联和并联调节改变装置特性曲线的调节闸阀调节液位调节旁路分流调节同时改变泵与装置的特性曲线调节30第1章控制系统方案设计设计负责人：参加设计人：1.1控制方案离心泵恒压力控系统制设计任务就是：在供水管网受到扰动时，系统能够自动调节，保证水泵出口管路的水压恒定。被控变量为水泵出口管路压力，其变化值范围为0-800KPa。额定工作压力为400KPa，要求控制精度等级为1.0级。从控制任务要求可知设计控制系统为单点、恒值控制系统。由于该系统控制精度要求一般，功能上无特殊要求，因此，可采用常规的闭环控制系统实现。单回路控制系统结构

4、简单、易于实现，投资少、便于施工，并能满足一般生产过程的控制要求，因此，在生产过程中得到了广泛的应用。控制系统操作变量可选择离心泵的流量。常用离心泵的流量调节可以通过节流调节、旁通阀调节、吸液池液位变化自动调节和改变泵的转速等调节方法实现。综合各种调节方法，改变泵的转速调节法适用于流量经常需要改变，对泵的运行效率影响最小，是一种最为经济的调节方法，在工业生产中应用也最为广泛。由此，根据实的设计要求，操作变量可选择冷水泵的转速。调节转速能有效影响出口管路压力，调节作用明显，反应灵敏。变频器调节改变电动机的转速，是一种较易实现的调速方法。故本系统采用变频调速方法调节水泵出口压

5、力。由于本实验台为教学所用，故需加一个干扰量。干扰因素对出口压力的影响应明显，因此以换热器壳程出口的流量调节作为干扰输入。由此构成单回路控制系统。控制系统流程图如图1.1所示。图中PT为压力测量，PIC为调节器。1.1离心泵恒压力控制系统图30从调节规律来讲，PID调节器是模拟调节器中最完善的调节器。PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点，被广泛应用于工业过程控制。可以满足对整个控制系统的要求。因此，本系统压力调节器应采用PID算法。安装在离心泵出口管路上压力传感器PT测量离心泵出口压力值PV，并转换成0～20mADC标准信号传送

6、至工业调节器PC，PC将压力测量值PV与给定值SP比较后，按PID调节规律输出控制信号，驱动变频调速器控制电机的转速，达到恒定离心泵出口压力的目的。图1.2为离心泵恒压力控制系统控制原理方框图。图1.2离心泵恒压力控制系统方框图根据上述控制方案，编制控制点一览表如表1.1所示。表1.1控制点一览表监控点参数及状态点数控制离心泵出口压力0-100Kpa1阀门开度0-1001变频器启动控制开启/关闭1离心泵启动控制开启/关闭1测量离心泵出口压力0-100Kpa1阀门开度0-1001根据控制点的属性，就可以进一步设计硬件方案了。1.2硬件方案恒压力控制系统设计成分布式网络的远程

7、监控系统。通过TCP/IP以太网络，实现多台计算机对系统进行操控，模拟工业过程。远程节点上的计算机实现对调节过程的数据采集及处理、监视的功能。分布式网络结构如图1.3所示。以串口通信服务器实现计算机监控系统与用智能仪表之间的通信。串口服务器（NCS6001B）一端30与交换机相连接，各监控计算机同交换机连接组成工业以太网；另一端与RS485总线相连，构成RS485网络。智能仪表采用盘装形式，继电器、串口通信服务器等采用架装设备形式。RS485通讯距离长达1KM以上（部分实际应用已达3-4KM），只需两根线就能使多台AI仪表与计