课程设计--过程控制工程

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1、目录1设计概述及总体方案11.1压力控制系统11.2压力控制系统的组成与工作原理22压力控制系统的具体设计42.1控制方案的选择42.1.1被控变量的选择42.1.2操纵变量的选择42.2仪表的选型42.2.17BN1562压力变送器52.2.2HR-WP-XTD/D415调节器52.2.3DFC3DFC-Ⅲ型伺服放大器62.2.4DFD-05型电动操作器72.2.5DKJ-3100角行程电动执行机构82.3仪表清单9总结10参考文献1111气罐小型装置压力控制系统设计1设计概述及总体方案1.1压力控制系统所谓压力控制系统就是利用管道或容器中的介质压力作

2、为被控制量，从而保证输出一个恒定的气压的反馈控制系统。目前生产中应用的压力控制系统，主要以传统的PID控制算法为主。压力控制系统（pressurecontrolsystems）以气体或液体管道或容器中的压力作为被控制量的反馈控制系统。在许多生产过程中，保持恒定的压力或一定的真空度常是正常生产的必要条件。很多化学反应需要在恒压下进行，为保持流量不变也常需要控制主压力源的压力恒定。根据不同应用场合，压力控制可采用不同的方式。当控制性能要求不高时，可采用比较简单的控制装置，如压力调节阀等。对性能要求较高或生产过程比较复杂，宜采用压力控制系统。压力控制系统的结构

3、是闭环的，由压力传感器、压力控制器和被控对象组成。压力传感器测量被控压力，并转换成便于利用的信号形式，如电压、电流、位移、转角等。比较装置将反映压力大小的信号与给定压力值比较，产生偏差信号。偏差信号通过压力控制器作用到压力调节机构上，按照消除偏差的方向来改变被测点的压力，将其调节到给定的希望值。比较复杂的系统常采用改变泵的速度或降低泵的效率的办法来调节压力。在简单的压力控制系统中则多用节流阀调节压力。压力控制系统同其他反馈控制系统一样，也存在自激振荡的可能性。如果对应于一定的压力偏差，阀门开启或关闭的速度过快，就可能产生自激振荡。这种振荡可用限制反馈的办

4、法加以消除。描述压力控制系统性能和设计的基本理论，同任何其他反馈控制系统的基本理论是一样的（见经典控制理论、现代控制理论）。111.2压力控制系统的组成与工作原理气罐压力控制系统采用PID控制算法。PID调节器的输出量变换成控制量用以控制执行器，近而对气罐压力进行控制。内置PID调节器对气罐压力给定值和气罐压力实际值的差值信号进行PID调节。其输出信号即是调节器的输入信号。当气罐压力的实际值小于气罐压力设定值时，内置PID调节器的输入信号为正值，PID调节器的输出信号增大，使执行器对管道加压，直至管道压力调节到与设定值相同，达到动态稳定。当气罐压力的实际

5、值大于气罐压力设定值时，内置PID调节器的输入信号为负值，PID调节器的输出信号减小，使执行器对管道减压，直至管道压力调节到与设定值相同，达到动态稳定。控制系统一般由以下几部分组成：（如下图1-1）图1-1控制系统方框图蒸汽压力控制系统是以蒸汽管道或容器中的压力作为被控制量的反馈控制系统。在许多生产过程中，保持恒定的压力或一定的真空度常是正常生产的必要条件。很多化学反应需要在恒压下进行，为保持流量不变也常需要控制主压力源的压力恒定。很多的工业控制系统中都需要恒定的蒸汽压力来进行控制，蒸汽压力控制系统能够很好的达成这些控制要求。本设计的工艺流程图如图1-2

6、所示，压力传感器测量被控压力，并转换成便于利用的信号形式，如电压、电流、位移、转角等。比较装置将反映压力大小的信号与给定压力值比较，产生偏差信号。偏差信号通过压力控制器作用到压力调节机构上，按照消除偏差的方向来改变被测点的压力，将其调节到给定的希望值。比较复杂的系统常采用改变泵的速度或降低泵的效率的办法来调节压力。在简单的压力控制系统中则多用节流阀调节压力。11图1-2气罐压力控制的工艺流程图112压力控制系统的具体设计2.1控制方案的选择2.1.1被控变量的选择要正确选择被控变量，必须充分了解工艺过程、工艺特点及对控制的要求，在这个基础上，可归纳出选择

7、被控变量的原则。（1）选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用。可直接测量的工艺参数为被控变量。（2）当不能用直接参数作为被控变量时，可选择一个与直接参数有单值函数关系并满足如下条件的间接参数作为被控变量。满足工艺的合理性。具有尽可能大的灵敏度且线性好。测量变送装置的滞后小。2.1.2操纵变量的选择操纵变量的选择原则:①设计构成的控制系统，其控制通道特性应具有足够大的系数、比较小的时间常数及尽可能小的纯滞后时间。②系统主要扰动通道特性应具有尽可能大的时间常数和尽可能小的放大系数。③应考虑工艺上的合理性。如果生产负荷直接关系到产品

8、的质量，那么就不宜选为操纵变量。2.2仪表的选型控制阀的选择①控制阀的结构形式的