液位和流量串級(jí)控制系統(tǒng)

1、課程設(shè)計(jì)說明書（2012 /2013 學(xué)年第 一 學(xué)期）課程名稱 ： 工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)工程設(shè)計(jì) 題 目 ： 液位和流量串級(jí)控制系統(tǒng) 專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)周數(shù) ： 2周 設(shè)計(jì)成績(jī) ： 2013年 1月 4日目 錄1 課程設(shè)計(jì)目的32 課程設(shè)計(jì)設(shè)備33 課程設(shè)計(jì)原理34 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟34.1設(shè)備的連接和檢查44.2實(shí)驗(yàn)接線44.3啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置54.4實(shí)驗(yàn)步驟65 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)收獲、體會(huì)和建議96 參考文獻(xiàn)10液位和流量串級(jí)控制系統(tǒng)一、課程設(shè)計(jì)目的1）、掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的基本概念和組成。2）、掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的投運(yùn)與參數(shù)整定方法。3）、研究階躍擾動(dòng)分別作用在副對(duì)象和

2、主對(duì)象時(shí)對(duì)系統(tǒng)主被控量的影響。二、課程設(shè)計(jì)設(shè)備ICP-7017遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集輸入模塊、ICP-7024遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊、計(jì)算機(jī)、串口線1根。三、課程設(shè)計(jì)原理因?yàn)榱髁孔兓菜伲鰹楦闭{(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)對(duì)象，中水箱液位做為主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)對(duì)象?？刂瓶驁D如圖所示：四、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟串級(jí)控制系統(tǒng)是改善控制質(zhì)量的有效方法之一，在過程控制中得到廣泛地應(yīng)用，串級(jí)控制系統(tǒng)是指不止采用一個(gè)控制器，而是將兩個(gè)或幾個(gè)控制器相串級(jí)，是將一個(gè)控制器的輸入作為下一個(gè)控制器設(shè)定值的控制系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)以串級(jí)控制系統(tǒng)來控制下水箱液位，以第二支路流量為副對(duì)象，右邊水泵直接向下水箱注水，流量變動(dòng)的時(shí)間常數(shù)小、時(shí)延小，控制通道短，從而可

3、加快提高響應(yīng)速度，縮短過渡過程時(shí)間，符合副回路選擇的超前，快速、反應(yīng)靈敏等要求。下水箱為主對(duì)象，流量的改變需要經(jīng)過一定時(shí)間才能反應(yīng)到液位，時(shí)間常數(shù)比較大，時(shí)延大。如圖所示，設(shè)計(jì)好下水箱和流量串級(jí)控制系統(tǒng)。將主調(diào)節(jié)器的輸出送到副調(diào)節(jié)器的給定，而副調(diào)節(jié)器的輸出控制執(zhí)行器。由上分析副調(diào)節(jié)器選純比例控制，正作用，自動(dòng)。主調(diào)節(jié)器選用比例控制或比例積分控制，反作用，自動(dòng)。反復(fù)調(diào)試，使第二支路的流量快速穩(wěn)定在給定值上，這時(shí)給定值應(yīng)與副反饋值相同。待流量穩(wěn)定后，通過變頻器快速改變流量，加入擾動(dòng)。若參數(shù)比較理想，且擾動(dòng)較小，經(jīng)過副回路的及時(shí)控制校正，不影響下水箱的液位。如果擾動(dòng)比較大或參數(shù)并不理想，則經(jīng)過副回路

4、的校正，還將影響主回路的溫度，此時(shí)再由主回路進(jìn)一步調(diào)節(jié)，從而完全克服上述擾動(dòng)，使液位調(diào)回到給定值上。當(dāng)使用第一動(dòng)力支路把擾動(dòng)加在下水箱時(shí)，擾動(dòng)使液位發(fā)生變化，主回路產(chǎn)生校正作用，克服擾動(dòng)對(duì)液位的影響。由于副回路的存在加快了校正作用，使擾動(dòng)對(duì)主回路的液位影響較小。各個(gè)回路獨(dú)立調(diào)整結(jié)束，使得主調(diào)節(jié)器輸出與副調(diào)節(jié)器給定值相差不是太遠(yuǎn)。副回路對(duì)FT102進(jìn)行控制，這個(gè)反應(yīng)比較快，副回路的控制目的是很快把流量控制回給定值。可以通過另一個(gè)動(dòng)力支路加入部分液位干擾。主回路對(duì)下水箱液位進(jìn)行控制?？梢栽谙滤渲屑尤胫骰芈犯蓴_，要平衡這個(gè)干擾，則需要經(jīng)過流量調(diào)整，通過FT102來平衡這個(gè)變化。串級(jí)控制設(shè)計(jì)如下：測(cè)

5、量或控制量測(cè)量或控制量標(biāo)號(hào)使用控制器端口電磁流量計(jì)FT102AI1下水箱液位LT103AI0調(diào)節(jié)閥FV101AO01、設(shè)備的連接和檢查1）、關(guān)閉閥26將儲(chǔ)水箱灌滿水（至最高高度）。2）、打開以丹麥泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、渦輪流量計(jì)組成的動(dòng)力支路至中水箱的閥1、閥4、閥7、閥23，關(guān)閉動(dòng)力支路上通往其他對(duì)象的切換閥門:閥2、閥5、閥9、閥11、閥13、閥15。3）、打開中水箱的出水閥22至適當(dāng)開度。4）、檢查電源開關(guān)是否關(guān)閉。2、實(shí)驗(yàn)接線 接線方法如圖10-2所示：圖10-2、實(shí)驗(yàn)接線1）、將I/O信號(hào)接口板上的中水箱液位的鈕子開關(guān)打到OFF位置。2）、電源控制板上的三相電源、單相空氣開關(guān)、單相泵電源開

6、關(guān)打在關(guān)的位置。3）、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的220V電源開關(guān)打在關(guān)的位置 。4）、將中水箱液位+（正極）接到任意一塊智能調(diào)節(jié)儀的1端（即RSV的正極），中水箱液位-（負(fù)極）接到智能調(diào)節(jié)儀的2端（即RSV的負(fù)極）。智能儀表的地址設(shè)為1。軟件定義調(diào)節(jié)儀地址為1的調(diào)節(jié)器為主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)儀地址為2的調(diào)節(jié)器為副調(diào)節(jié)器。5）、將主調(diào)節(jié)儀的420mA輸出接至轉(zhuǎn)換電阻（250）上轉(zhuǎn)換成15V電壓信號(hào)，再將此轉(zhuǎn)換信號(hào)接至另一調(diào)節(jié)儀（副調(diào)節(jié)器）的1端和2端作為外部給定，渦輪流量計(jì)的測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為0.21V的信號(hào)后接入副調(diào)節(jié)器的3、2兩端。調(diào)節(jié)器輸出的420mA接電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的420mA控制信號(hào)兩端。3、啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置1）、將實(shí)

7、驗(yàn)裝置電源插頭接到380V的三相交流電源。2）、打開電源三相帶漏電保護(hù)空氣開關(guān)，電壓表指示380V。3）、打開總電源鑰匙開關(guān),按下電源控制屏上的啟動(dòng)按鈕，即可開啟電源。 4、實(shí)驗(yàn)步驟1）、開啟單相空氣開關(guān)，根據(jù)儀表使用說明書和液位傳感器使用說明調(diào)整好儀表各項(xiàng)參數(shù)和液位傳感器的零位、增益。2）、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)MCGS組態(tài)軟件，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)如圖10-3所示：10-3、實(shí)驗(yàn)軟件界面3）、設(shè)定主控參數(shù)和副控參數(shù)。主調(diào)節(jié)器的參數(shù)與單回路閉環(huán)控制設(shè)定方法一樣，副調(diào)節(jié)器的參數(shù)主要的區(qū)別在于參數(shù)Sn設(shè)為32，CF設(shè)為8。4）、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，在中水箱給一個(gè)階躍信號(hào)，觀察軟件的實(shí)時(shí)曲線的變化，并記錄此曲線。

8、5）、系統(tǒng)穩(wěn)定后，在副回路上加干擾信號(hào)，觀察主回路和副回路上的實(shí)時(shí)曲線的變化。記錄并保存曲線。進(jìn)入窗口程序l2.PV=0;l1.PV=100;sw1.PV=0;sw2.PV=0;sw4.PV=0; 窗口運(yùn)行時(shí)周期執(zhí)行if sw2.PV | sw1.PV thenl1.PV=l1.PV-2;l2.PV=l2.PV+2;endifif sw2.PV & sw1.PV thenl1.PV=l1.PV-5;l2.PV=l2.PV+5;endifif l1.PV=100 thenl2.PV=100;endifif l1.PV=100 thenl1.PV=100;endifif l2.PV=0 thenl

9、2.PV=0;endifif sw4.PV=1 thenl1.PV=l1.PV+5;l2.PV=l2.PV-5;endif：五、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)收獲、體會(huì)和建議從理論到實(shí)踐，在整整兩星期的日子里，學(xué)到很多很多東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自

10、己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢。我意識(shí)到我們所學(xué)的東西將來都是要付諸實(shí)踐的，所以一切要從實(shí)際情況出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際，這樣才能真正發(fā)揮我們所具備的能力。 組態(tài)軟件界面靈活，操作簡(jiǎn)單，容易設(shè)計(jì)。它的可靈活設(shè)計(jì)的界面增加了我們的興趣，大家都很喜歡自己畫出的圖形，而且他的編程相對(duì)簡(jiǎn)單，幾條簡(jiǎn)單的語(yǔ)句就可實(shí)現(xiàn)效果，我們的編程中多用IF條件語(yǔ)句，它可實(shí)現(xiàn)多種功能。但是在很多細(xì)微的地方需要多多考慮，比如初始進(jìn)入程序條件，以及每個(gè)圖形文件的條件等。在此過程中，我們遇到了一些問題，但最終在大家的共同協(xié)作，思考之下解決了疑難問題。再做plc程序時(shí)不斷的進(jìn)行調(diào)試，可是效果不佳，沒有很好的實(shí)現(xiàn)要求的過程，可能在設(shè)計(jì)過程中細(xì)節(jié)的地方?jīng)]有注意到，這就要求我要更加嚴(yán)格要求自己將知識(shí)真正的學(xué)到手。與此同時(shí)，在設(shè)計(jì)中也得到了任課老師的大力幫助，使得實(shí)驗(yàn)得以成功，這也是離不開同學(xué)的團(tuán)結(jié)和老師的幫助的。在設(shè)計(jì)中也暴露了很多不足，今后要更加努力學(xué)習(xí)。六、參考文獻(xiàn)1陳建明.電氣控制與PLC應(yīng)用,電子工業(yè)出版社 2007 2鄧則名.電器與可編程控制器應(yīng)用技術(shù),機(jī)械工業(yè)出版社3郁漢琪.電氣控制與可編程序控制器, 東南大