過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)

1、過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)名稱(chēng)：揚(yáng)子烯烴廠(chǎng)丁二烯裝置控制模擬設(shè)計(jì)20設(shè)計(jì)時(shí)間:20062202006.3.101)2)3)繪制控制系統(tǒng)原有的控制回路;姓名：毛磊班級(jí)：自動(dòng)化0201學(xué)號(hào)：05號(hào)2006年3月1.課程設(shè)計(jì)內(nèi)容:學(xué)習(xí)過(guò)程控制工程課程和下廠(chǎng)畢業(yè)實(shí)習(xí)2周后，在對(duì)揚(yáng)子烯烴廠(chǎng)丁二烯 裝置的實(shí)際過(guò)程控制策略、實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)以及相應(yīng)的組態(tài)軟件有一定的認(rèn) 識(shí)和了解的基礎(chǔ)上，針對(duì)揚(yáng)子烯烴廠(chǎng)丁二烯裝置，設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜控制系統(tǒng)（至少 包含一個(gè)復(fù)雜回路和3-5個(gè)簡(jiǎn)單回路），并利用組態(tài)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)，調(diào) 節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)，使控制系統(tǒng)達(dá)到要求的控制效果。獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)，每個(gè)人

2、根據(jù)下廠(chǎng)具體實(shí)習(xí)裝置，確定自己的課程設(shè) 計(jì)題目，每1-3人/組;選用一種組態(tài)軟件（例如：采用力控組態(tài)軟件）繪制系統(tǒng)工藝流程圖;4)6)調(diào)節(jié)控制參數(shù)，使性能指標(biāo)達(dá)到要求;利用下廠(chǎng)收集的實(shí)際數(shù)據(jù)和工藝要求，選擇被控對(duì)象模型，利用組態(tài)軟件，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)；5)改進(jìn)原有的控制回路，增加1-2個(gè)復(fù)雜回路，并進(jìn)行組態(tài);7)寫(xiě)出設(shè)計(jì)工作小結(jié)。對(duì)在完成以上設(shè)計(jì)過(guò)程所進(jìn)行的有關(guān)步驟：如設(shè)計(jì)思想、指標(biāo)論證、方案確定、參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、原理分析等作出說(shuō)明，并對(duì)所完成的設(shè)計(jì)做出評(píng)價(jià)，對(duì)自己整個(gè)設(shè)計(jì)工作中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn), 總結(jié)收獲。2.進(jìn)度安排(時(shí)間3周)1)第1周 選用一種組態(tài)軟件繪制系統(tǒng)工藝流程圖；繪制控制系統(tǒng)原

3、有的控制回路;2)第2周 利用下廠(chǎng)收集的實(shí)際數(shù)據(jù)和工藝要求，選擇被控對(duì)象模型，利用組態(tài)軟件，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài);3)第3周(1-3)改進(jìn)原有的控制回路，增加1-2個(gè)復(fù)雜回路，并進(jìn)行組態(tài); 調(diào)節(jié)控制參數(shù)，使性能指標(biāo)達(dá)到要求；4)第3周(4)書(shū)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5)第3周(5) 演示、答辯過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)課程設(shè)計(jì)名稱(chēng)：揚(yáng)子烯烴廠(chǎng)丁二烯裝置控制模擬設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間:20062202006.3.10級(jí):自動(dòng)化0201號(hào):05號(hào)2006年3月過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)密切結(jié)合過(guò)程工業(yè)實(shí)際的實(shí)踐性教育環(huán)節(jié)之一，是學(xué)習(xí)完過(guò)程控制工程課程和下廠(chǎng)實(shí)習(xí)后進(jìn)行的一次全面的綜合練習(xí)。其目的在于加深對(duì)過(guò)程控制工程設(shè)計(jì)思想

4、的理解，掌握過(guò)程控制領(lǐng)域常用和有效的控制方案和控制 系統(tǒng)，掌握過(guò)程工業(yè)典型操作單元的控制方案和系統(tǒng)特點(diǎn)；并接受?chē)?yán)格和系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)操作訓(xùn)練，從而為以后的畢業(yè)環(huán)節(jié)工作和擔(dān)負(fù)實(shí)際工程任務(wù)打下良好和堅(jiān)實(shí)的基 礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)目的過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)是是學(xué)生在校期間必須接受的一項(xiàng)工程訓(xùn)練。在課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，在教師指導(dǎo)下，運(yùn)用工程的方法，通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單課題的設(shè)計(jì)練習(xí)，可使 學(xué)生初步體驗(yàn)過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程、設(shè)計(jì)要求、完成的工作內(nèi)容和具體的設(shè)計(jì)方法，了解必須提交的各項(xiàng)工程文件，也達(dá)到鞏固、充實(shí)和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的目的。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，應(yīng)能加強(qiáng)學(xué)生如下能力的培養(yǎng)：獨(dú)立工作能力和創(chuàng)造力；綜合運(yùn)用專(zhuān)業(yè)及基礎(chǔ)知

5、識(shí)，解決實(shí)際工程技術(shù)問(wèn)題的能力；查閱圖書(shū)資料、產(chǎn)品手冊(cè)和各種工具書(shū)的能力；工程繪圖的能力；編寫(xiě)技術(shù)報(bào)告和編制技術(shù)資料的能力。1)2)3)4)5)6)先修課程要求熟悉控制原理、檢測(cè)儀表、控制儀表、過(guò)程控制工程、集散控制系統(tǒng)等課程的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，掌握控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原理，掌握控制系統(tǒng)工程制圖的原理、方法,熟悉帶控制點(diǎn)的工藝流程圖，熟悉各控制設(shè)備的操作要領(lǐng)，具備綜合應(yīng)用所學(xué)基礎(chǔ) 理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決控制工程中一般技術(shù)問(wèn)題的能力；具有獨(dú)立完成控制工程項(xiàng)目編 寫(xiě) 規(guī) 范寫(xiě)出不少于5000字的課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。說(shuō)明書(shū)中除了在封面應(yīng)有題目、班 級(jí)、姓名、學(xué)號(hào)和課程設(shè)計(jì)日期、地點(diǎn)以外，其正文一般有如下幾個(gè)方面的內(nèi)容

6、： 學(xué)生要認(rèn)真復(fù)習(xí)教材，閱讀有關(guān)規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)等資料，獨(dú)立按時(shí)完成 任務(wù)；設(shè)計(jì)工藝流程和要求的簡(jiǎn)單說(shuō)明； 裝置原有控制回路和重要控制策略介紹； 確定控制方案，利用組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)仿真設(shè)計(jì)的過(guò)程 控制參數(shù)調(diào)整步驟和方法； 儀表的選型，編寫(xiě)有關(guān)的儀表信息設(shè)計(jì)文件。1)2)3)4)5)6)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)O(shè)計(jì)的初步能力。四、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容(包括：現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際過(guò)程控制策略、以及相應(yīng)的組態(tài)軟件介紹，針對(duì)具體被控對(duì)象，設(shè)計(jì)4-5個(gè)簡(jiǎn)單回路和至少包含一個(gè)復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制策略，并利用組態(tài)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)， 使控制系統(tǒng)達(dá)到要求的控制效果，寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包 括：設(shè)計(jì)思想、指標(biāo)論證、方案

7、確定、參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、原理分析等步驟做出說(shuō)明, 并對(duì)所完成的設(shè)計(jì)做出評(píng)價(jià)，總結(jié)整個(gè)設(shè)計(jì)工作中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和收獲。過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)“過(guò)程控制工程課程設(shè)計(jì)”是“過(guò)程控制”課程的一個(gè)重要組成部分，通過(guò)對(duì)揚(yáng)子石化實(shí)際丁二烯車(chē)間生產(chǎn)流程的認(rèn)識(shí)、 控制方案的選擇以及現(xiàn)場(chǎng)工程圖紙 的繪制等基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)了自己理論與實(shí)踐相結(jié)合能力、 工程設(shè)計(jì)能力和 創(chuàng)新能力。過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化， 應(yīng)用圖紙資料和文字資料來(lái)表 達(dá)設(shè)計(jì)思想和工程實(shí)現(xiàn)方法。設(shè)計(jì)大致可以分為兩個(gè)階段：設(shè)計(jì)前期工作和設(shè)計(jì) 工作。在設(shè)計(jì)前期工作中，要查閱一些現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)技術(shù)資料，這主要以我們?cè)趽P(yáng)子 石化生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)所搜集的

8、一些資料為主，同時(shí)還要根據(jù)具體情況確定自己想要實(shí) 現(xiàn)的自動(dòng)控制范圍，進(jìn)而再對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行分析， 確定控制系統(tǒng)的被調(diào) 量和調(diào)節(jié)量，確定控制質(zhì)量指標(biāo)和報(bào)警設(shè)限，最后根據(jù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全等方面因素的 考慮，提出儀表選型原則，包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量、檢測(cè)變送、調(diào)節(jié)以及執(zhí)行儀表的選型。在第二階段也就是設(shè)計(jì)工作中，要根據(jù)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行的分析，確定系統(tǒng)自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，完成控制系統(tǒng)原理圖，根據(jù)確定控制設(shè)備和測(cè)量取樣點(diǎn)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，利用組態(tài)軟件（力控軟件、MCGSS態(tài)軟件等）完成控制系統(tǒng)工藝流程圖，然后根 據(jù)確定的自動(dòng)化水平和系統(tǒng)功能，選擇控制儀表型號(hào)，再對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行仿 真試驗(yàn)，并進(jìn)行PID調(diào)節(jié)器參數(shù)整定，調(diào)試出比較

9、理想的過(guò)程控制實(shí)時(shí)曲線(xiàn)圖。、丁二烯車(chē)間DA-107的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際過(guò)程控制策略-2、丁二烯DA-107是第二精餾塔，它的作用是脫除第一精餾塔塔釜液中的高沸物，例如順丁烯-2、丁二烯-1，2、乙基乙炔和碳五等等，該塔一共有85塊塔板，其中第30塊塔板為進(jìn)料塔板。DA-106釜液去DA-107的流量由LICA-119控制，產(chǎn)品丁 二烯在丁二烯產(chǎn)品冷卻器冷至 40C以下，并送入丁二烯產(chǎn)品檢驗(yàn)槽，EA-129出 口管線(xiàn)及DA-107塔頂餾出管線(xiàn)分別連續(xù)地加入 TBC DA-107的塔頂操作壓力為 0.43 0.03MPaG該壓力是由PICA-120調(diào)節(jié)EA-118冷卻水流量來(lái)控制。在回流-2、丁二烯方面，工

10、藝設(shè)計(jì)的回流量為28.08t/h ;實(shí)際操作的回流量=采出量X （4.05.0 ）。釜液流量的設(shè)計(jì)值為230kg/h，此值隨DA-107進(jìn)料中高沸物如順丁烯-1，2、乙基乙炔和碳五的含量而變化，丁二烯-1，3維持在0.15kg/kg以下，釜液中丁二烯-1，2的含量可以有一定壓力下的釜溫來(lái)估算。當(dāng)產(chǎn)品丁二烯-1，3中雜質(zhì)順丁 烯-2含量超過(guò)允許限度時(shí)，不管需要的回流量供給多少，也要增大塔釜液的排放。DA-107的釜溫設(shè)計(jì)值為62.5 C,實(shí)際操作溫度為52-66 C,而該溫度隨塔釜組分和操作壓力而變化，原料中高沸物含量增加，則釜溫會(huì)略有上升。再沸器EA-119和EA-120系立式熱虹吸型再沸器，

11、分別以循環(huán)正氣冷凝液、循環(huán)熱溶劑 作熱源，通過(guò)LICA-122調(diào)節(jié)蒸氣冷凝液的流量來(lái)控制 DA-107塔釜液位。產(chǎn)品丁二烯中丁二烯-1，3的純度應(yīng)維持在0.98kg/kg以上，產(chǎn)品丁二烯中丁二烯-1，和順丁烯-2含量通過(guò)取樣分析檢測(cè)，產(chǎn)品丁二烯中雜質(zhì)如羥基化合物、二聚物、過(guò)氧化物等也通過(guò)取樣分析檢驗(yàn)。來(lái)自各再沸器和熱交換器的所有蒸汽冷凝液 （STC 全部送入蒸汽冷凝液罐（FA-113）。而FA-113中的STC則由蒸汽冷凝液泵（GA-118A/B）送入EA-119 （第二精餾塔蒸汽冷凝再沸器），向再沸器提供熱量。再沸器出口（ EEA-119）的大部分STC送入EA-105 （第一汽提塔冷凝器）

12、；一部 分經(jīng)二甲胺萃取塔水進(jìn)料泵（GA-130A/B）升壓后送入DA-109作為二甲胺萃取劑FA-113。用；一小部分STC送出界區(qū)，其流量由LICA-121控制，在EA-105中，STC被第 一汽提塔餾出氣的潛熱和顯熱加熱，然后返回、力控2.6版組態(tài)軟件簡(jiǎn)介在此次課程設(shè)計(jì)的第二階段設(shè)計(jì)工作中,要根據(jù)對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行的分析，確定系統(tǒng)自動(dòng)控制結(jié)構(gòu)，完成控制系統(tǒng)原理圖,并利用組態(tài)軟件完成簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)工藝流程圖，我選擇使用的是力控2.6版組態(tài)軟件。力控2.6版是一個(gè)面向方 案的HMI/SCADAP臺(tái)軟件。它基于流行的32位Windows平臺(tái)，豐富的I/O驅(qū)動(dòng)能夠連接到各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系

13、統(tǒng)，可提供訪(fǎng)問(wèn)工廠(chǎng)和企業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的一個(gè)公共入口。內(nèi)置TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序可以使用戶(hù)充分利用Intranet或In ternet的網(wǎng)絡(luò)資源。重新設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)管理器，全屏瀏覽編 輯，組態(tài)過(guò)程更加方便、靈活、高效。新增內(nèi)置數(shù)據(jù)表，具備標(biāo)準(zhǔn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)所 具有的基本特征和功能，免去在向管理信息系統(tǒng)延伸時(shí)必須捆綁各種關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) 所帶來(lái)的煩惱。最值得一提的是其中的控制策略生成器，力控的新一代產(chǎn)品 控制策略生成器(Strategy Builder )是優(yōu)異的自動(dòng)化控制解決方案。與傳統(tǒng)的DCS PLC控制系統(tǒng)相比，它充分體現(xiàn)了控制功能豐富、系統(tǒng)組建靈活、擴(kuò)展方便的特點(diǎn)。力控控制策略生成器是一個(gè)既可

14、以運(yùn)行在Win dows98/2000/NT環(huán)境,又可以運(yùn)行于 WindowsCE DOS等嵌入式環(huán)境的控制功能軟件模塊。它采用功能 框圖的方式為用戶(hù)提供組態(tài)界面，具備與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形界面系統(tǒng)通訊的功能。在力控的控制策略生成器中，一個(gè)應(yīng)用程序中可以有很多控制策略，但只能有一個(gè)主策略。主策略首先被執(zhí)行，主策略可以調(diào)用其他策略。策略嵌套最多為 級(jí)，即03級(jí)，在這4級(jí)中，0級(jí)最高，3級(jí)最低。高級(jí)策略可以調(diào)用低級(jí)策略，而低級(jí)策略不可以調(diào)用咼級(jí)策略。 除3級(jí)最多可以有127個(gè)策略外，其他3個(gè)級(jí) 別分別最多可以有255個(gè)策略?？刂撇呗杂梢恍┗竟δ軌K組成，一個(gè)功能塊代 表一種操作、算法或變量。功能塊是策

15、略的基本執(zhí)行元素，類(lèi)似一個(gè)集成電路塊, 有若干個(gè)輸入和輸出，每一個(gè)輸入和輸出管腳都有唯一的名稱(chēng)。 力控的控制策略 是在控制策略生成器中編輯生成的， 在控制策略存盤(pán)時(shí)自動(dòng)對(duì)策略進(jìn)行編譯， 同IEC1131-3時(shí)檢查語(yǔ)法錯(cuò)誤，編譯也可以手動(dòng)進(jìn)行?？刂撇呗陨善鞑捎梅?標(biāo)準(zhǔn)的圖形化編程方式，其基本功能塊分為5類(lèi)：變量功能塊、數(shù)學(xué)運(yùn)算功能塊、程序控制功能塊、邏輯功能塊和控制算法功能塊。變量功能塊用來(lái)為其他功能塊 提供初始操作數(shù)、最終運(yùn)算結(jié)果的變量連接。在每一個(gè)變量功能塊的屬性框中都 可以選擇變量數(shù)據(jù)源/目的名稱(chēng)及其參數(shù)名稱(chēng)。共有常數(shù)、輸入變量、輸出變量、 系統(tǒng)變量、全局輸入變量和全局輸出變量等 6個(gè)

16、變量功能塊。數(shù)學(xué)運(yùn)算功能塊可 完成變量的計(jì)算處理。共有加法、減法、乘法、除法、乘方、取余、絕對(duì)值、正 弦、余弦、正切、反正弦、反余弦、反正切、自然底幕數(shù)、平方根、常用對(duì)數(shù)、 自然對(duì)數(shù)和取整等18個(gè)數(shù)學(xué)運(yùn)算功能塊。邏輯功能塊根據(jù)所選的算法執(zhí)行邏輯 功能，每個(gè)邏輯塊最多有4個(gè)輸入，并產(chǎn)生單一布爾輸出。功能塊可以要求實(shí)型 輸入或布爾型輸入。實(shí)型輸入可以是外部輸入、內(nèi)部輸入和邏輯模塊的輸出。共 有與、或、異或、非、與非、或非、2個(gè)輸入ON限定或門(mén)、3個(gè)輸入ON限定或 門(mén)、3個(gè)變量一致性檢查、選擇開(kāi)關(guān)、定長(zhǎng)脈沖、最大時(shí)限脈沖、最小時(shí)限脈沖、延時(shí)、開(kāi)延時(shí)、關(guān)延時(shí)、看門(mén)狗、 RS觸發(fā)器、變化檢測(cè)、帶死區(qū)的等

17、于比較、帶死區(qū)的不等于比較、帶死區(qū)的大于比較、帶死區(qū)的大于等于比較、帶死區(qū)的小于比較、帶死區(qū)的小于等于比較、選通器等26個(gè)邏輯功能塊。程序控制功能塊用于不同控制策略之間的嵌套。共有跳轉(zhuǎn)、調(diào)用子策略、返回和注釋等4個(gè)功能塊?？刂扑惴üδ軌K主要用于完成各種模擬型的控制策略。共有純滯后補(bǔ)償、濾 波器、一階傳遞函數(shù)、模擬輸入、模擬輸出、數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、計(jì)時(shí)器、計(jì) 數(shù)器、PID控制器、線(xiàn)性變換、開(kāi)關(guān)控制器 51、開(kāi)關(guān)控制器13、三者取中、限 值器、累計(jì)器、比例器、溫壓補(bǔ)償、高低選和平均、通用線(xiàn)性化、比值控制器、斜坡控制器、數(shù)字組合點(diǎn)、計(jì)算器、條件動(dòng)作表、加權(quán)平均等近30個(gè)功能塊。同時(shí)提供開(kāi)放的算法接

18、口，可以嵌入用戶(hù)自己的控制程序。另外，控制策略生成器與力控的其它程序組件可以無(wú)縫連接。豐富的I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持，能夠連接到 各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。增強(qiáng)的I/O框架，增加了 I/O冗余，更好的開(kāi)放性和靈活性；同 時(shí)提供開(kāi)放式的I/O開(kāi)發(fā)SDK及源碼。力控2.6版組態(tài)軟件還全面支持 OLEActiveX、DDE完整的OPC Client，標(biāo)準(zhǔn)的SQL/ODBC AP接口； 精確的內(nèi)部時(shí) 鐘系統(tǒng)，調(diào)度周期可精確至1毫秒；更快的網(wǎng)絡(luò)通信速度，以滿(mǎn)足構(gòu)建大型、復(fù)雜SCADA系統(tǒng)的需求。力控提供多種通信方法，除TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信組件外，使 用力控遠(yuǎn)程撥號(hào)通信組件，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控。三、PID

19、控制策略、設(shè)計(jì)思想、方案確定及原理分析在做到選擇被控對(duì)象模型，利用組態(tài)軟件，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)同時(shí)改進(jìn)原有的控制回路并再次進(jìn)行組態(tài)的時(shí)候，我的設(shè)計(jì)思想主要是采用PID控制策略。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱(chēng)PID控制。PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工 業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或者得不到精 確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必 須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用 PID控制技術(shù)最為方便。PID控制，實(shí) 際中多采用的有P、PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系

20、統(tǒng)的誤差，利用比例、 積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。比例（P）控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系，但是當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存 在系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，不能滿(mǎn)足工業(yè)生產(chǎn)要求。在積分（I）控制中，控制器的輸出 與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。 對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存 在穩(wěn)態(tài)誤差，則這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的。為了消除這個(gè)存在的穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大， 它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。因此，比例+積分（

21、PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。在微分（D）控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分也就是與誤差的變化率成正比關(guān)系。自動(dòng)控制 系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)， 其原因是由于存在有較 大慣性環(huán)節(jié)或有滯后環(huán)節(jié)，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化“超前”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比 例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤 差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從

22、而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或 滯后的被控對(duì)象，比例+微分（PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確然后僅定PID控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。在這次課程設(shè)計(jì)調(diào)試中, 我采用的是臨界比例法，首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作， 加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對(duì)輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩， 記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期，最后在一定的控制度下通過(guò)公式計(jì)算得到PID控制器 的參數(shù)，使得系統(tǒng)輸出值非周期的趨于設(shè)定值，并且系統(tǒng)的超調(diào)量、上升時(shí)間、 穩(wěn)態(tài)誤差等性能指標(biāo)均在允許范圍內(nèi)。四、針對(duì)

23、具體被控對(duì)象，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單回路和復(fù)雜控制系統(tǒng)的控制策略分析針對(duì)具體被控對(duì)象的具體分析后，我利用組態(tài)軟件進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了幾個(gè)簡(jiǎn)單回路和一個(gè)串級(jí)控制系統(tǒng)的控制策略，后經(jīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制參數(shù)，使控制 系統(tǒng)達(dá)到要求的控制效果，包括 FA-113的液位PID控制、EA-120的溫度PID控 制、FA-116的液位比值控制、EA-118的出口流量對(duì)DA-107塔頂壓力的PID控制 和FA-116流向塔釜DA-107的壓力流量串級(jí)控制。在FA-113的液位PID控制中, 操縱變量選擇從EA-105流入FA-113液體的流量，被控變量則是 FA-113里的液位，從安全因素考慮，控制閥選擇氣關(guān)型（Kz0），因而&

24、 0），當(dāng)操縱變量增加時(shí)被控變量隨之降低（&V0），因而KCV0,控制器為正作用。在 EA-118的出口流量對(duì)DA-107塔頂 壓力的PID控制中，操作變量選擇EA-118的出口流量，被控變量是DA-107的塔 頂壓力，從控制自身和安全因素考慮，控制閥選擇氣開(kāi)型（ Kz0）,當(dāng)操縱變量 增加時(shí)被控變量隨之降低（Kp0）,因而Kc0,控制器為正作用。在FA-116流 向塔釜DA-107的壓力流量串級(jí)控制中，主被控變量是DA-107的塔釜內(nèi)壓力，副 被控變量是FB-2001流向DA-107塔釜的流量，控制閥選擇氣關(guān)型（Kz0）,副控制器選擇正作用Kc2 0），因而 心 0王控制器選擇反作用。五、元

25、器件選擇（儀表選型）序號(hào)位號(hào)指標(biāo)名稱(chēng)單位設(shè)計(jì)值控制范圍1PIC-118FA-113壓力MP aG0.010.01 0.052FIC-137FA-113溫度C97.698 43TI-500-29FA-113STC使用溫度C100 24PIA-119DA-107塔釜壓力MP aG0.460.48 0.035TR-300-6DA-107塔釜溫度C62.552 666FIC-139DA-107回流量t/h采出量X 4.0采出量X ( 3.85.4 )7TI-500-30DA-107塔頂溫度C44.848 58PICA-120DA-107塔頂壓力MP aG0.400.43 0.03六、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)，總結(jié)整個(gè)設(shè)計(jì)工作中經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)和收獲這次課程設(shè)計(jì)只有短短的三周時(shí)間，自己設(shè)計(jì)的一些控制策略要求得到了較為理想的結(jié)果。同時(shí)給我?guī)?lái)的影響確是很大的，理論知識(shí)、下廠(chǎng)實(shí)習(xí)、課程設(shè) 計(jì)這三者有機(jī)的結(jié)合起來(lái)是我看到了自己的不足， 但也給了我前進(jìn)的動(dòng)力，自己 開(kāi)始明確了一些前進(jìn)的方向，僅靠書(shū)本上的知識(shí)是站不住的，因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)總是在變 化，需要自己有一些創(chuàng)新的勇氣與能力， 才能真正做到活學(xué)活用，不足是我看到 了想要做好課程設(shè)計(jì)乃至畢業(yè)設(shè)計(jì)需要多方面的能力，這并不局限于本專(zhuān)業(yè)知 識(shí)，掌握計(jì)算機(jī)某些軟件的應(yīng)