自动控制系统课程设计--流量比值控制和变频器控制设计

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1、自动控制系统课程设计设计题目：流量比值控制和变频器控制设计班级：自动化0805学号：20082479姓名：侯奉博指导教师：杨英华设计时间：2011年6月12日摘要在工业生产过程中。要求两种或多种物料成一定比例关系，一旦比例失调，会影响生产的正常进行，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，所以严格控钥其比例，对于安全生产来说是十分重要的。本文基于在CS4000高级过程控制实验装置上的实验，用PLC实现了流量比值控制系统，并对PID参数对系统的影响进行了讨论。比值控制的目的就是为了实现几种物料符合一定比例关

2、系，以使安全生产正常进行。实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统由于过程工业中大部分物料都是以气态,液态或混合的流体状态在密闭管道,容器中进行能量传递与物质交换,所以保持两种或几种物料的比例实际上是保持两种或几种物料的流量比例关系,因此比值控制系统一般是指流量比值控制系统.在需要保持比值关系的两种物料中,必有一种物料处于主导地位,这种物料称之为主物料,表征这种物料的参数称之为主动量。由于在生产过程控制中主要是流量比值控制系统,所以主动量也称为主流量,用F1表示；而另一种物料按主物料进行配比,在控制过程中

3、随主物料而变化；因此称为从物料,表征其特性的参数称为从动量或副流量,用F2表示。一般情况下,总是把生产中主要物料定为主物料。在有些场合,以不可控物料定为主物料,用改变可控物料即从物料来实现它们之间的比值关系。比值控制系统就是要实现副流量F2与主流量F1成一定比值关系,满足如下关系式:K=F2/F1，式中K为副流量与主流量的流量比值。在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前及时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预

4、期指标下安全正常地进行,因为比值控制具有前馈控制的实质。传统的流量比值系统是靠人工实现，人为因素成为决定配料精度的关键。由于工作环境及工作人员素质的关系，经常出现产品不合格，质量不稳定性差的情况，造成了大量人力、物力的浪费。而且人工配料生产率低、达不到规模化生产。本文设计的流量比值控制系统，采用PLC作为控制器，以变频器和电动调节阀为执行元件，加上PID控制方法，使自动化流量比值系统达到了所要求的控制精度。使用PLC作为控制元件，控制精度高，两条输出线路流量比值控制准确，效率高、运行可靠，维护方便，自动化程度高，易实现规模化生产。

5、关键词：双闭环，流量比值，变频器，PID，双容水箱等。1实验目的本次课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。本设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进

6、行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。本次设计的主要任务是通过对一个典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）进行分析，并对其中的液位参数设计其控制系统。设计中要求学生掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号；掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；掌握PID调节器的功能原理，完成液位控制系统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。通过对过程控制系统的组态和调试，使学生对《过程控制仪表》课程的内容有一个全面的感性认识，掌握常用过程控制系统的基本应用，使学生将理论与实践有机地结合

7、起来，有效的巩固与提高理论教学效果。1.1课程设计在教学计划中的地位和作用本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用，使学生加深对过去已修课程的理解，用本课程所学的基本理论和方法，运用计算机控制技术，解决过程控制领域的实际问题，为学生今后从事过程控制领域的工作打下基础。因此本课程在教学计划中具有重要的地位和作用。2设计内容流量比值控制和变频器控制设计。系统设计调试，以自动控制系统实验室模型为设计对象。控制系统的

8、分析，以自动控制系统实验室模型为设计对象。系统原理及参数选择流量比值控制系统一般用于总物料变化幅度不大的场合，适合使用结构简单，造价较低的单闭环比值控制系统。所以本系统采用单闭环控制。单闭环比值控制系统是为了克服开环比值系统存在的不足，在开环比值控