过程控制系统设计报告..doc

过程控制系统 课程设计报告 姓名：殷宏宇 班级：0891311 专业：自动化 指导教师：张玉萍 刘洋、李冰 哈尔滨工业大学华德应用技术学院 6月30 日 目录 题目要求…………………………………………………………… 系统器件选择………………………………………………………… 总体设计方案………………………………………………………… 硬件设计（包括电气接线）………………………………………… 控制算法选择………………………………………………………… 控制参数整定……………………………………………………… 控制器程序设计…………………………………………………… 心得体会……………………………………………………… 一、题目要求： 设计任务： 1. 画出控制系统框图； 2．采用 MATLAB对系统的阶跃响应进行仿真，根据仿真结果，判断塔釜温度的最大偏差是否满足工艺要求？ 3. 在系统稳定运行大约900s后，突加幅值为设定值40%的二次阶跃扰动信号，根据仿真曲线，分析系统调节时间。 4.将蒸汽流量作为副变量，把蒸汽压力的干扰包括在副回路中，构成精馏塔釜温度与蒸汽流量串级控制系统。副控制器选择P作用，主控制器选择PID作用，整定串级控制系统的参数为最佳值。 5.在40%的蒸汽扰动下，观察塔釜温度的响应曲线，最大偏差是否满足工艺要求？ 二、总体设计方案 综合考虑到系统的安全性，稳定性和经济性，我们首先考虑了设计一个简单过程控制系统。 1.根据要求先设计一个简单控制系统，框图如下： 初步确定了上述方案后，经过对系统静态和动态仿真，发现系统稳态时偏差不满足设计要求，经过比较我们考虑设计一个以温度为主控参数，以蒸汽压力为被控参数的串级控制系统。 2.简单系统不满足精度要求，设计一个串级控制系统，框图如下： 三、系统器件选择（包括器件参数） 1.仪表校验 实验室应具备的条件：室内清洁、光线充足、无对仪表及线路的电磁场干扰。室内温度保持在10~35C。电源电压稳定。 仪表安装使用前，应进行检查、校验、确认符合设计要求。 1）对于流量检测仪表，对产品合格证和有效验定证明进行验证。 2）差压变送器应进行输入输出特性校验，其准确度符合产品技术性能要求。 3)控制阀和执行机构的校验：阀体压力校验和阀座密封校验等项目，对事故切断阀进行阀座密封实验，必须进行全行程校验，执行机构在校验时调整到规定工作状态。 2.流量检测转换元件 本系统所使用的流量检测转换元件为差压式流量计。差压流量计由节流装置、引压导管、差压变送器或差压计组成。 基本原理：它是根据节流原理的压力差来测量流量的。根据流体学可知，流体在管道中流动时，具有动能和位能，并在一定条件下可以互相转化，但其总能量是不变的。 称α为流量系数，体积流量 式中 ，γ为流体重度，g为重力加速度，(P1-P2)为紧靠孔板前后的管壁处来测取的压差。 选择必须做到以下几点： 1）差压变送器的压差和显示仪表的流量标尺应与节流装置孔径匹配。 2）显示仪表刻度通常是线性的，测量值要经过开放运算进行线性化处理后再送显示仪表。 3)在测量蒸汽和气体时，常遇到工作条件下的密度与设计不同，必须对显示数值进行修正。 安装要做到： 1）节流装置应正确安装，如节流装置前后应有一定长度的直管段；流向要正确安装在充满流体的管道内，而且流体必须是单相的等。 2）接至差压变送器的压差信号应该与节流装置前后压差一致就需要正确安装差压信号管路。介质为液体时，差压变送器应装在节流装置下面，取压点应以工艺管道的中心线以下，导压管最好垂直安装，否则也应有一定斜度。当差压变送器放在节流装置上时，要装置储气罐。 该流量计为上海艾特自动化仪表公司型号MLF参数指标： 精度：1 量程：0.3 输出信号：4~20mA 口径：10mm 3.液位检测转换元件 本控制系统所使用液位检测转换元件为差压式液位计。上海奇正PT330-G100K13 基本原理：对于不可压缩的液体，液位高度与液体的静压力成正比，所以测出液体的静压力，即可知道液体的高度。 式中，H是液位的高度；γ是液体重度；P是容器内取压平面上的静压力。 当液位有0变化到最高液位时，相应的差压变送器的输出电流由4mA变化到20mA。 安装要求： 差压变送器正压室接容器底部，感受底部静压力，负压室接容器上部，感受液面上方静压力，在介质密度确定后，即可得知容器中液面高度。 1）取压点应能如实反映被测压力的真实情况。2）当被测介质易冷凝或冻结时，导压管必须保温。3)安装压力表时要避免高温与振动的影响。 该差