精餾塔前饋反饋溫度控制VIP

1、遼寧工業(yè)大學(xué)工業(yè)過程控制課程設(shè)計(jì)（論文）題目：精儲塔前饋反饋溫度控制系統(tǒng)院（系）：電氣工程學(xué)院專業(yè)班級：學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：起止時間:i/里本科生課程設(shè)計(jì)（論文）課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評語院（系）：電氣工程學(xué)院教研室:學(xué)生姓名專業(yè)班級課程設(shè)計(jì)（論文）題目精儲塔前饋一反饋控制系統(tǒng)課題完成的功能、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求、技術(shù)參數(shù)在精儲塔的精儲過程中，由蒸汽加熱塔釜底部留出液體，變?yōu)檎羝c進(jìn)料逆向流動進(jìn)行熱交換，其間需要控制提儲段的溫度恒定。若已知主對象傳遞函數(shù)為Goi(s)=(6s 1)(15s 1)_7se課 程 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ） 任 務(wù)副對象的傳函為G02（s） =5液體進(jìn)料量是隨上游產(chǎn)量變

2、化，波動較大，且干擾通道的傳遞函數(shù)為C ( 、50sG D(s)e8s 1試設(shè)計(jì)精儲塔溫度控制系統(tǒng)。具體設(shè)計(jì)要求如下（1） 根據(jù)被控對象的特點(diǎn)選擇前饋方式；（2） 設(shè)計(jì)相應(yīng)的溫度控制系統(tǒng)，給出帶控制點(diǎn)的控制流程圖和系統(tǒng)原理圖（給出帶控制點(diǎn)的控制流程圖，控制系統(tǒng)原理圖等）（3） 仿真研究靜態(tài)和動態(tài)前饋時，系統(tǒng)的擾動特性和跟蹤特性;根據(jù)設(shè)計(jì)方案選擇相應(yīng)的控制儀表；選擇控制規(guī)律對設(shè)計(jì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真整定運(yùn)行參數(shù)1、布置任務(wù)，查閱資料，理解掌握系統(tǒng)的控制要求。（2天，分散完成）2、確定系統(tǒng)的控制方案，繪制 PID圖、系統(tǒng)框圖。（1天，實(shí)驗(yàn)室完成）3、選擇傳感器、變送器、控制器、執(zhí)行器，給出具體型號和參數(shù)。

3、4、確定控制器的控制規(guī)律、控制器正反作用方式以及保證系統(tǒng)無余差。5、仿真分析或?qū)嶒?yàn)測試、答辯。（3天，實(shí)驗(yàn)室完成）6、撰寫、打印設(shè)計(jì)說明書（1天，分散完成）平時：總成績:論文質(zhì)量:答辯:（2天，分散完成）（實(shí)驗(yàn)室1天）指導(dǎo)教師簽字：年 月 日3注：成績：平時20%論文質(zhì)量60%答辯20%以百分制計(jì)算I入本乂尊本科生課程設(shè)計(jì)（論文）ini在石油、輕工、化工等生產(chǎn)過程中，常常需要將原料、中間產(chǎn)物或粗產(chǎn)品中的組成部分進(jìn)行分離，而精儲是最常用的方法。精儲是石油、化工等眾多生產(chǎn)過程中廣泛應(yīng)用的傳質(zhì)過程，通過精儲過程，使混合物料中的各組分分離，分別達(dá)到規(guī)定的純度。分離的機(jī)理是利用混合物中各組分的揮發(fā)度不同

4、（沸點(diǎn)不同），使液相中的輕組分（低沸點(diǎn)）和汽相中的重組分（高沸點(diǎn)）相互轉(zhuǎn)移，從而實(shí)現(xiàn)分離。精儲裝置由精儲塔、再沸器、冷凝冷卻器、回流罐及回流泵等組成。精儲塔是一個多輸入多輸出的多變量過程，內(nèi)在機(jī)理較為復(fù)雜、動態(tài)響應(yīng)遲緩、變量之間相互關(guān)聯(lián)，不同的塔結(jié)構(gòu)差別很大，而工藝對控制的要求又較高，所以確定精儲塔的控制方案是一個極為重要的課題，而保證生產(chǎn)的連續(xù)性。關(guān)鍵詞：精儲；溫度控制；動態(tài)響應(yīng)目第1章前儲塔前饋一反饋控制系統(tǒng)概述1第2章設(shè)計(jì)方案論證、32.1 方案論證32.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)52.3 控制系統(tǒng)的構(gòu)成62.4 精儲塔控制變量的分析62.5 精儲塔被控變量的選擇6第3章系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.1 執(zhí)行

5、器的選擇73.1.1. 調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇：83.1.2. 調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇：83.1.3. 節(jié)閥的氣開、氣關(guān)作用方式選擇：83.2 檢測變送器的選擇83.2.1. 溫度檢測器83.2.2. 溫度變送器93.2.3. 量變送器103.3 控制規(guī)律的選擇103.4 前饋反饋控制系統(tǒng)控制過程分析103.5 參數(shù)的工程整定123.5.1. Kf型前饋控制器123.5.2. 工程整定12第4章課程設(shè)計(jì)總結(jié)16參考文獻(xiàn)1i/里本科生課程設(shè)計(jì)（論文）第1章精儲塔前饋一反饋控制系統(tǒng)概述精儲是化工、石油化工、煉油生產(chǎn)過程中應(yīng)用極為廣泛的傳質(zhì)傳熱過程。精儲的目的是利用各組分具有不同揮發(fā)度，將各組分分離并達(dá)

6、到規(guī)定的純度要求。精儲過程的實(shí)質(zhì)是利用混合物中各組分具有不同的揮發(fā)度，即同一溫度下各組分的蒸汽分壓不同，使液相中輕組分轉(zhuǎn)移到氣相，氣相中的重組分轉(zhuǎn)移到液相，實(shí)現(xiàn)組分的分離。按需分離組分的多少可分為二元精儲和多元精儲；按混合物中組分揮發(fā)度的差異,可分為一般精儲和特殊精儲。精儲過程通過精微塔、再沸器、冷凝器等設(shè)備完成。再沸器為混合物液相中輕組分的轉(zhuǎn)移提供能量；冷凝器將塔頂來的上升蒸汽冷凝為液相，并提供精儲所需的回流。精儲塔是實(shí)現(xiàn)混合物組分分離的主要設(shè)備，一般為圓柱體，內(nèi)部裝有提供汽液分離的塔板或填料，塔身設(shè)有混合物進(jìn)料口和產(chǎn)品出料口。隨著石油化工的迅速發(fā)展，精儲操作的應(yīng)用越來越廣，分離物料的組分越

7、來越多，分離的產(chǎn)品純度要求越來越高，對精儲過程的控制也提出了越來越高的要求，也越來越被人們所重視。精儲過程是一個復(fù)雜的傳質(zhì)傳熱過程，表現(xiàn)為：過程變量多，被控變量多，可操縱變量也多；過程動態(tài)和機(jī)理復(fù)雜，例如，非線性、時變、關(guān)聯(lián)；控制方案多樣，例如，同一被控變量可以采用不同的控制方案，控制方案的適應(yīng)面光等。和其他化工過程一樣，精儲過程是在一定物料平衡和能量平衡基礎(chǔ)上進(jìn)行的。一切影響精儲塔操作的因素均通過物料平衡和能量平衡進(jìn)行。影響物料平衡的因素主要包括進(jìn)料量和進(jìn)料成分的變化、頂部儲出物及底部出料的變化。影響能量平衡的因素主要包括進(jìn)料溫度或熱燃的變化、再沸器加熱量和冷凝器冷卻量的變化及塔的環(huán)境溫度變

8、化等。物料平衡和能量平衡之間相互影響。各種擾動因素有可控的，也有不可控的。從控制角度看，可以采用均勻控制策略，使進(jìn)料流量基本恒定的同時，對上一工序的操作不造成較大影響。單一的進(jìn)料流量定值控制系統(tǒng)較少采用。進(jìn)料流量影響物料平衡，也影響能量平衡。因此，控制策略應(yīng)保持流量的基本恒定。進(jìn)料成分影響物料平衡和能量平衡，但進(jìn)料成分通常不可控，多數(shù)情況下也難于測量。因此，控制策略是盡量控制上一工序的操作，從外圍著手，使進(jìn)料成分能夠保持恒定，減小其變化對精儲塔操作的影響。進(jìn)料溫度或進(jìn)料熱燃進(jìn)料溫度或熱燃影響精儲塔的能量平衡。進(jìn)料溫度一般可控可測，多數(shù)情況下，進(jìn)料溫度較恒定，因此，控制策略是不進(jìn)行控制。當(dāng)進(jìn)料需

9、經(jīng)換熱器預(yù)熱后進(jìn)入后，由于進(jìn)料的狀態(tài)可以是液態(tài)、氣態(tài)或氣液兩相混合，因此，可能出現(xiàn)進(jìn)料熱燃的變化，這時，控制策略是采用熱燃控制，保證進(jìn)料熱始的恒定。除此之外，擾動因素還包括再沸器加熱蒸汽壓力、冷卻水壓力和溫度、環(huán)境溫度等。前饋反饋的輸出是偏差的函數(shù)，只有出現(xiàn)偏差才進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此，調(diào)節(jié)不及時。如果采用某種控制策略，使該控制運(yùn)算的輸出是擾動的函數(shù)，則一旦出現(xiàn)擾動，控制系統(tǒng)就有輸出，就能在偏差還未出現(xiàn)以前把擾動的影響消除，因此，調(diào)節(jié)及時。依據(jù)預(yù)防的控制策略設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。前饋控制系統(tǒng)根據(jù)擾動進(jìn)行調(diào)節(jié)；采用開環(huán)控制方式；控制器的輸入信號只有一個變量，即擾動量；只能克服某個特定擾動的影響

10、；控制器的控制規(guī)律是前饋控制規(guī)律，它與前饋廣義對象特性和擾動通道特性有關(guān)，因此，只能近似實(shí)現(xiàn)所需控制規(guī)律，要實(shí)現(xiàn)絕對不變性較困難。前饋控制能及時克服特定擾動的影響，如果合適設(shè)計(jì)控制規(guī)律，可大大消弱擾動對被控變量的影響。因此，前饋控制往往需要與反饋控制結(jié)合起來，構(gòu)成前饋-控制系統(tǒng)。這樣既發(fā)揮了前饋控制作用及時的優(yōu)點(diǎn)，又保持了反饋控制能克服多個擾動和具有對被調(diào)節(jié)量實(shí)行反饋檢驗(yàn)的長處。所以前饋-反饋控制是適合于過程控制的較好的方式。前饋控制是一種預(yù)測控制，通過對系統(tǒng)當(dāng)前工作狀態(tài)的了解，預(yù)測出一階段系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。如果與參考值有偏差，那么就提前給出控制信號，使干擾獲得補(bǔ)償，穩(wěn)定輸出，消除誤差。前饋的缺

11、點(diǎn)是在使用時需要對系統(tǒng)有精確的了解，只有了解了系統(tǒng)模型才能有針對性的給出預(yù)測補(bǔ)償。但在實(shí)際工程中，并不是所有的干擾都是可測的，并不是所有的對象都是可得到精確模型的，而且大多數(shù)控制對象在運(yùn)行的同時自身的結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化。所以僅用前饋并不能達(dá)到良好的控制品質(zhì)。這時就需要加入反饋，反饋的特點(diǎn)是根據(jù)偏差來決定控制輸入，不管對象的模型如何，也不管外界的干擾如何，只要有偏差，就根據(jù)偏差進(jìn)行糾正，可以有效的消除穩(wěn)態(tài)誤差。解決前饋不能控制的不可測干擾。前饋反饋綜合控制在結(jié)合二者的優(yōu)點(diǎn)后，可以提高系統(tǒng)響應(yīng)速度。精儲塔的控制目標(biāo)是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，是回收率最高、能耗最低，或使總收益最大，或總成本最小。

12、精儲過程是在一定約束條件下進(jìn)行的。因此，精儲塔的控制要求可從質(zhì)量指標(biāo)、產(chǎn)品產(chǎn)量和能量消耗三方面考慮。#本科生課程設(shè)計(jì)（論文）i5火里第2章設(shè)計(jì)方案論證、2.1 方案論證針對本設(shè)計(jì)的要求確定三套設(shè)計(jì)方案；一、精儲段前饋一反饋控制（以進(jìn)料量為前饋信號）圖2.1餾儲段前饋一反饋控制I精儲段前饋一反饋控制（以進(jìn)料量為前饋信號）3i火里本科生課程設(shè)計(jì)（論文）5圖2.2前儲段前饋一反饋控制II提儲段前饋一反饋控制圖2.3提儲段前饋一反饋控制的相乘型前饋一方案一是精儲塔精儲段溫度為被控變量、進(jìn)料量為前饋信反饋控制系統(tǒng)。采用間接物料平衡控制，該方案優(yōu)點(diǎn)是控制作用及時，動態(tài)響應(yīng)快，對克服擾動影響有利。該控制方案

13、的缺點(diǎn)是內(nèi)回流受外界溫度影響大，能量和物料平衡之間關(guān)聯(lián)大。方案二與方案以類似，均為精儲塔精儲段溫度為被控變量，進(jìn)料量為前饋信號的相乘型前饋一反饋控制系統(tǒng)。但采用直接物料平衡控制，優(yōu)點(diǎn)是物料和能量平衡之間關(guān)聯(lián)小，內(nèi)回流在環(huán)境溫度變化時基本不變，產(chǎn)品不合格時不出料。缺點(diǎn)是控制回路的滯后大，動態(tài)響應(yīng)差。方案三是精儲塔提儲段溫度為主被控變量、再沸器蒸汽流量為副被控變量的級級控制系統(tǒng)和進(jìn)料量為前饋信號組成的相乘型前饋一反饋控制系統(tǒng)。從前饋原理角度看，反饋信號來自提儲段溫度，前饋信號來自進(jìn)料流量，反饋信號和前饋信號進(jìn)行相乘運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作為再沸器加熱蒸汽流量控制器的設(shè)定。從比值控制原理角度看，進(jìn)料流量與加

14、熱蒸汽量應(yīng)保持一定比值關(guān)系，當(dāng)提儲段溫度有偏差時應(yīng)調(diào)整該比值。綜上所述，本次設(shè)計(jì)選擇方案三2.2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu)圖2.4系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖I入本乂尊本科生課程設(shè)計(jì)（論文）2.3 控制系統(tǒng)的構(gòu)成系統(tǒng)通常由以下幾個部分組成：受控對象，測量元件及變送器，控制器，控制閥。由于某一干擾信號f作用于受控對象，是受控變量偏離操作指標(biāo)，測量元件采集受控變量信號y,通過變送器轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號x傳輸給控制器，控制器將x與輸入得設(shè)定值r進(jìn)行比較獲得偏差值e,根據(jù)e經(jīng)過一定運(yùn)算確定控制變量u以控制調(diào)節(jié)閥。當(dāng)控制閥的開度改變，操縱變量隨之變化，從而實(shí)現(xiàn)對受控對象的控制。2.4 精微塔控制變量的分析精儲塔的控制是為了保證精儲塔

15、安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，其目標(biāo)是，是塔操作滿足各種約束條件，保持塔的物料及能量的平衡，在較佳的工況下安全、平穩(wěn)的運(yùn)行，獲得較大的產(chǎn)品回收率和較低的能耗及符合規(guī)定要求的產(chǎn)品。在過程系統(tǒng)控制中所涉及的變量可分為以下幾類。(1)被控變量被控變量是通過改變調(diào)節(jié)其他相關(guān)變量使之維持在目標(biāo)值的變量。精儲塔的被控變量有5個：塔頂產(chǎn)品的濃度、塔底產(chǎn)品的濃度、塔內(nèi)壓力、塔釜及回流罐的液位。(2)操縱變量操縱變量時通過改變調(diào)節(jié)閥的開度實(shí)施對介質(zhì)的調(diào)節(jié)，該介質(zhì)變量稱為操縱變量?？刂葡到y(tǒng)是通過調(diào)節(jié)操縱變量來控制被控變量，而操縱變量通常是系統(tǒng)的流量。如產(chǎn)品流量、塔回流量及加熱劑、冷卻劑量。操縱變量也為5個。(3)干擾變量精儲

16、塔的環(huán)境參數(shù)及輸入變量波動破壞塔的平衡，使產(chǎn)品質(zhì)量發(fā)生變化，稱這些變量為干擾變量，控制的目的就是克服干擾變量的擾動影響。干擾變量有些可控，有些則不能控制?？煽馗蓴_變量如塔的進(jìn)料流量、溫度或進(jìn)料始值或熱狀態(tài)。不可控干擾變量如進(jìn)料的成分、環(huán)境溫度、冷卻水溫及大氣壓等。2.5 精微塔被控變量的選擇精儲塔控制目標(biāo)是兩端的產(chǎn)品質(zhì)量，直接檢測產(chǎn)品成分并進(jìn)行控制的方法因成分分析儀表價格昂貴，維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜，采樣周期較長，反應(yīng)緩慢，滯后大，可靠性差等原因，而較少采用，絕大多數(shù)精儲塔的控制仍采用間接質(zhì)量指標(biāo)控制。對于二元精儲塔，當(dāng)塔壓恒定時，溫度與成分之間有一一對應(yīng)關(guān)系，因此，常用溫度作為被控變量。對于多元精儲塔

17、，由于石油化工過程中精儲產(chǎn)品大多是碳?xì)浠衔锏耐滴?，因此，在一定塔壓下，溫度與成分之間仍有較好的對應(yīng)關(guān)系，誤差較小。因此絕大多數(shù)精儲塔采用溫度作為間接質(zhì)量指標(biāo)。主被控變量可采用精儲段或提儲段溫度。采用精儲段溫度控制的場合時：對塔頂產(chǎn)品成分的要求比對塔底產(chǎn)品成分的要求嚴(yán)格；全部為氣相進(jìn)料；塔底或提儲段溫度不能很好反映組分的變化，即組分變化時，提儲段塔板溫度變化不顯著，或進(jìn)料含比塔底產(chǎn)品更重的影響溫度和成分關(guān)系的重雜質(zhì)。采用提儲段溫度控制的場合時：對塔底產(chǎn)品成分的要求比對塔頂產(chǎn)品成分的要求嚴(yán)格；全部為液相進(jìn)料；塔頂或精儲段溫度不能很好反映組分的變化，即組分變化時，精微段塔板溫度變化不顯著，或進(jìn)料

18、含比塔底產(chǎn)品更輕的影響溫度和成分關(guān)系的輕雜質(zhì)。副被控變量可采用回流量，塔頂或塔底的采出量，再沸器加熱量。所以本次設(shè)計(jì)采用提儲端溫度作為主被控變量，再沸器蒸汽流量為副被控變量。第3章系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 執(zhí)行器的選擇執(zhí)行器是控制系統(tǒng)的大腦和指揮中心，是整個控制系統(tǒng)的核心所在，輸入信號進(jìn)入調(diào)節(jié)器，并且按照調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律進(jìn)行計(jì)算，即進(jìn)行大腦的信號處理，運(yùn)算處理的結(jié)果作為調(diào)節(jié)器的輸出信號控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，完成指揮控制系統(tǒng)的任務(wù)。執(zhí)行器在控制系統(tǒng)中夜起著重要的作用，它直接實(shí)施控制系統(tǒng)的動作就好像人體的五官和手腳一樣，大腦是調(diào)節(jié)器，而手就是執(zhí)行器。執(zhí)行器是一種現(xiàn)場類儀表因此它的精度、使用壽命、抗干擾和環(huán)境的

19、適應(yīng)能力等就是人們所關(guān)注的指標(biāo)?？刂破鞯膭幼魇怯烧{(diào)節(jié)器的輸出信號通過各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的，在由電信號作為控制信號的控制系統(tǒng)中，目前廣泛使用的是以下三種控制方式：按動力來源分，有氣動和電動兩大類；按動作極性分，有正作用和反作用兩大類；按動作特性分，有比例和積分兩大類74 % /4大尊本科生課程設(shè)計(jì)（論文）3.1.1. 調(diào)節(jié)閥工作區(qū)間的選擇：正常工況下要求調(diào)節(jié)閥的開度在15%-85%之間3.1.2. 調(diào)節(jié)閥的流量特性選擇：根據(jù)生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)和對控制系統(tǒng)的工藝要求，應(yīng)選用等百分比流量特性或拋物線流量特性。從安全角度考慮，應(yīng)選氣開閥，Kv>0o精儲段出料口控制閥選氣開可防止蒸汽帶液輸出，當(dāng)閥

20、體失去壓力作用是，閥應(yīng)處于全閉狀態(tài)。該系統(tǒng)以溫度作被控變量，選用的控制閥理想流量特性為等百分比流量特性。3.1.3. 節(jié)閥的氣開、氣關(guān)作用方式選擇：氣開閥即隨著控制信號的增加而開度增大，當(dāng)無壓力控制信號時，閥門處于全關(guān)閉狀態(tài)。由于設(shè)計(jì)要求當(dāng)物料進(jìn)入精儲塔的時候，有一定的溫度，當(dāng)物料流量加大時，蒸汽流量勢必增加，所以閥門控制選擇氣開式。而當(dāng)物料流量增加時，輸出物料也會增加，同時精儲塔本身容量的限制勢必會控制這個流量大小，所以控制器選擇反作用，調(diào)節(jié)器應(yīng)選擇正作用。控制閥按其工作能源形式可分為氣動、電動和液動三類。氣動控制閥用壓縮空氣作為工作能源，主要特點(diǎn)是能在易燃易爆環(huán)境中工作，廣泛地應(yīng)用于化工、

21、煉油等生產(chǎn)過程中；電動控制閥用電源工作，其特點(diǎn)是能源取用方便，信號傳遞迅速，但難以在易燃易爆環(huán)境中工作；液動控制閥用液壓推動，推力很大，一般生產(chǎn)過程中很少使用。3.2 檢測變送器的選擇檢測元件和變送器的基本要求是準(zhǔn)確、迅速和可靠。在溫度和壓力滿足條件，選用靜壓式液位變送器測精儲塔內(nèi)液位，采用溫差變送器測量精儲塔內(nèi)溫度。因絕大多數(shù)檢測變送環(huán)節(jié)的增益都是正值，所以Km>03.2.1. 溫度檢測器熱電偶作為溫度傳感元件，能將溫度信號轉(zhuǎn)換成電動勢（mV）信號，配以測量毫伏的指示儀表或變送器可以實(shí)現(xiàn)溫度的測量指示或溫度信號的轉(zhuǎn)換。具有穩(wěn)定、復(fù)現(xiàn)性好、體積小、響應(yīng)時間較小等優(yōu)點(diǎn)、熱電偶一般用于500

22、°C以上的高溫，可以在1600°C高溫下長期使用。熱電阻也可以作為溫度傳感元件。大多數(shù)電阻的阻值隨溫度變化而變化，如果某材料具備電阻溫度系數(shù)大、電阻率大、化學(xué)及物理性能穩(wěn)定、電阻與溫度的關(guān)系接近線性等條件，就可以作為溫度傳感元件用來測溫，稱為熱電阻。熱電阻分為金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。大多數(shù)金屬熱電阻的阻值隨其溫度升高而增加，而大多數(shù)半導(dǎo)體熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減少。采用熱電阻法測量溫度時，一般將電阻測溫信號通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓，當(dāng)熱電阻的連接導(dǎo)線很長時，導(dǎo)線電阻對電橋的影響不容忽視。為了消除導(dǎo)線電阻帶來的測量誤差，不管熱電阻和測量一邊之間的距離遠(yuǎn)近，必須使導(dǎo)線電阻

23、的阻值符合規(guī)定的數(shù)值，如果不足，用鉆銅電阻絲湊足。同時，熱電阻必須用三線接法，熱電阻用三根導(dǎo)線引出，一根連接電源，不影響橋路的平衡，另外兩根被分別置于電橋的兩臂內(nèi)，使引線電阻值隨溫度變化對電橋的影響大致抵消。3.2.2. 溫度變送器檢測信號要進(jìn)入控制系統(tǒng)，必須符合控制系統(tǒng)的信號標(biāo)準(zhǔn)。變送器的任務(wù)就是將檢測信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。因此，熱電偶和熱電阻的輸出信號必須經(jīng)溫度變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號后，才能進(jìn)入控制系統(tǒng)，與控制器等其他儀表配合工作。圖3.1給出了溫度變送器的原理框圖，雖然溫度變送器有多個品種、規(guī)格,以配合不同的傳感元件和不同的量程需要，但他們的結(jié)構(gòu)基本相同圖3.1溫度變送器原理框圖MAT-

24、TT系列一體化溫度變送器是熱電阻、熱電偶與變送器的完美結(jié)合，以十分簡捷的方式把-2001300c的溫度信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)420mA電流信號實(shí)現(xiàn)對溫度精確測量與控制。MAT-TT系列溫度變送器可與顯示儀、控制系統(tǒng)、記錄儀等調(diào)節(jié)器配套使用，并被廣泛應(yīng)用于石油、化工、發(fā)電醫(yī)藥、紡織、鍋爐等工業(yè)領(lǐng)域。儀表主要特點(diǎn)：溫度模塊內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂澆注工藝，適應(yīng)于各種惡劣和危險場所使用。冷端、溫漂、非線形自動補(bǔ)償。液晶、數(shù)碼管、指針等多種指示功能方便現(xiàn)場適時監(jiān)本科生課程設(shè)計(jì)(論文)控。技術(shù)指標(biāo)：基本誤差：蟲.0%、W5%、由25%(2)輸出信號：420mA二線制輸出、無需補(bǔ)償導(dǎo)線?？垢蓴_能力強(qiáng)、遠(yuǎn)傳性能好。結(jié)構(gòu)簡單

25、、合理安裝方便。小型化、安全可靠、使用壽命(3)負(fù)載電阻：250Q允許范圍為0500Q(4)供電電源：24VDC允許范圍為1830VDC長。(5)溫度漂移：0.015%C三線制、二線制輸入方法通用。(6)環(huán)境溫度：-2560C、相對濕度：095%液晶顯示現(xiàn)場溫度，清晰度高，無視覺誤差。3.2.3. 量變送器流量變送器采用LWQ型氣體渦輪流量變送器。它吸取了國內(nèi)外流量儀表先進(jìn)技術(shù)經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì)，綜合了氣體力學(xué)、流體力學(xué)、電磁學(xué)等理論而自行研制開發(fā)的新一代高精度、高可靠性的氣體精密計(jì)量儀表，具有出色的低壓和高壓計(jì)量性能，多種信號輸出方式以及對流體擾動的低敏感性，廣泛適用于天然氣、煤制氣、液化氣、輕燒

26、氣等氣體的計(jì)量。該類渦輪流量產(chǎn)品本身不具備現(xiàn)場顯示功能，僅將流量信號以電流信號(4-20mA)的方式遠(yuǎn)傳輸出。儀表價格低廉，集成度高，體積小巧，特別適用于與二次顯示儀、PLC、DCS等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用。且該類渦輪流量計(jì)具有防爆功能。3.3 控制規(guī)律的選擇在控制系統(tǒng)中，主，副控制器起的作用不同。主控制器起定值控制作用，副控制器起隨動控制作用，這是選擇控制器規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。主被控參數(shù)是工藝操作的主要指標(biāo)，允許波動范圍很小，一般要求無靜差，因此，主控制器應(yīng)選PID控制規(guī)律。副被控參數(shù)的設(shè)置是為了克服主要干擾對主參數(shù)的影響，因而可以允許在一定范圍的變化，并允許有靜差。為此，副控制器選擇P控制規(guī)

27、律。3.4 前饋反饋控制系統(tǒng)控制過程分析圖3.2所示為精儲塔提儲段溫度為主控變量、再沸器蒸汽流量為副被控變量的審級控制系統(tǒng)和進(jìn)料流量為前饋信號組成的相乘型前饋-反饋控制系統(tǒng)。圖中,FC是加熱蒸汽流量控制器；TY是乘法器；TC是提儲段溫度控制器；FY是前饋控制器。從前饋原理角度看，進(jìn)料量是擾動變量，反饋信號來自提儲段溫度，前饋信號來自進(jìn)料流量，反饋信號和前饋信號進(jìn)行相乘運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果作為再沸器加熱蒸汽流量控制器的設(shè)定。其控制器的正、反作用選擇如下：1、主被控變量：精儲塔提儲段溫度2、副被控變量：入口蒸汽流量3、控制閥：從安全角度考慮，選擇氣開型控制閥，Kv>0。4、副被控對象：控制閥打開，

28、進(jìn)料流量增加，蒸汽流量也增加，因此，Kp2>0。5、副控制器：為保證負(fù)反饋，應(yīng)滿足Kc2KvKp2Km2>0,因Km2>0,應(yīng)選Kc2>0,即選用反作用控制器。6、主被控對象：當(dāng)蒸汽流量增加時，提儲段溫度升高，因此，Kp1>0。7、主控制器：為保證負(fù)反饋，應(yīng)滿足Kp1Kc1Km1>0,因Km1>0,應(yīng)選Kc1>0,即選用反作用控制器。圖3.2精儲塔前饋反饋控制系統(tǒng)11I入本乂尊本科生課程設(shè)計(jì)（論文）圖3.3是該控制系統(tǒng)框圖。圖中，Gy是乘法器，即壁紙控制系統(tǒng)中的比值函數(shù)環(huán)節(jié)；Gff是前饋控制器，即是提儲段溫度控制器；Gc2是副控制器，即再沸器加熱

29、蒸汽流量控制器。圖3.3前饋反饋控制系統(tǒng)框圖3.5 參數(shù)的工程整定3.5.1. Kf型前饋控制器這種模型具有比例特性，實(shí)施起來比較容易，用比例控制或比值器等常規(guī)儀表就可以實(shí)現(xiàn)。Kf可通過現(xiàn)場進(jìn)行整定。當(dāng)控制管道的時間常數(shù)與干擾通道的時間常數(shù)近似相等時，采用這種靜態(tài)前饋控制，其控制質(zhì)量將有很大的改善。3.5.2. 工程整定靜態(tài)參數(shù)Kf是前饋控制模型中最基本的參數(shù)，它對前饋控制系統(tǒng)中的運(yùn)行狀態(tài)影響很大，首先應(yīng)將整定好。整定方法主要有開環(huán)整定和閉環(huán)整定。1 .開環(huán)整定就是在系統(tǒng)中做單純的靜態(tài)前饋運(yùn)行下加干擾，Kf值由小到大，直到被控量回到設(shè)定值。此時，所對應(yīng)的Kf更視為最佳整定值。在進(jìn)行整定會有較大

30、的誤差。另外，由于系統(tǒng)中是處于單純的前饋運(yùn)行狀態(tài)，在整定過程中，被控量失去反饋控制。為了避免Kf過大而導(dǎo)致被控量產(chǎn)生太大的影響甚至發(fā)生生產(chǎn)事故，所以Kf由小逐步增大。由于這種方法容易影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，所以實(shí)際中應(yīng)用越來越少。2 .閉環(huán)整定可以讓系統(tǒng)處于前饋反饋運(yùn)行狀態(tài)整定Kf,也可以讓系統(tǒng)處于反饋運(yùn)行的狀態(tài)對Kf進(jìn)行整定。需要指出的是，使用這種方法整定時，反饋控制器應(yīng)有積分作用。否則，在干擾作用下，無法消除被控量的靜態(tài)誤差。同時也要求工況穩(wěn)定,盡量減少其他干擾的影響。3 PID參數(shù)整定1）PID參數(shù)的選取如果PID參數(shù)不合適，PID的調(diào)節(jié)結(jié)果可能比二位式調(diào)節(jié)的結(jié)果還差，例如產(chǎn)生幅度很大的連續(xù)

31、振蕩，產(chǎn)生長時期不能消除的靜差，或者是在系統(tǒng)受擾動后不能盡快復(fù)原等，因此，根據(jù)被控對象的工況選取合適的PID參數(shù)，是用好PID調(diào)節(jié)儀表的關(guān)鍵。在大多數(shù)場合，選擇P=5%,I=210秒，D=30秒，就能達(dá)到較理想的調(diào)節(jié)效果。2）整定方法將系統(tǒng)接成閉環(huán)，關(guān)掉I、（即將參數(shù)積分時間I和微分時間D均設(shè)置為0）,多次調(diào)節(jié)比例帶P值的大小，使系統(tǒng)剛剛產(chǎn)生振蕩，記錄此時的比例帶參數(shù)XP1及振蕩周期時間T,則正確參數(shù)可以從下表計(jì)算出來：表3.1臨界比例度法整定控制器參數(shù)調(diào)節(jié)作用比例度6（%）積分時間Ti（分）微分時間Td（分）P26KPI2.26K0.85TKPD1.86K0.1TKPID1.76K0.5TK

32、0.125TK根據(jù)比例帶XP1和振蕩周期T,查上表后計(jì)算出合適的比例帶、積分時間、微分時間三個參數(shù)的具體數(shù)值，再安儀表的設(shè)置步驟鍵入PID參數(shù)并稍作微調(diào)即可。概括的說，比例帶P設(shè)置的數(shù)值越大，系統(tǒng)越不會發(fā)生振蕩，靜差也越大；積分時間I設(shè)置的數(shù)值越大，積分的作用越不明顯，消除靜差所需的時間也越長，系統(tǒng)越不會發(fā)生振蕩；微分時間D設(shè)置的數(shù)值越小，對比例帶和積分的作用力越小，系統(tǒng)不會發(fā)生振蕩，但系統(tǒng)的響應(yīng)速度也變得遲鈍。積分的作用是使系統(tǒng)趨向穩(wěn)定，而微分的作用是抑制超調(diào)，但會使系統(tǒng)趨向不穩(wěn)定，微分與積分配合得當(dāng)，就可獲得盡快而穩(wěn)定的調(diào)節(jié)過程。3）控制算法主控器為PID控制，副控器為P控制。增量算法的程

33、序框圖見圖3.1圖3.1PID增量算法程序框圖比例積分微分（PID）控制器13i火里本科生課程設(shè)計(jì)(論文)u(t尸Ke(.)d(.)+TdeWd(t)式中：K為比例放大系數(shù)，T為積分時間在電子數(shù)字計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)中，PID控制器是通過計(jì)算機(jī)PID控制算法程序?qū)崿F(xiàn)的，計(jì)算機(jī)直接數(shù)字控制系統(tǒng)大多數(shù)是采樣一一數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。進(jìn)入計(jì)算機(jī)的的連續(xù)時間信號，必須經(jīng)過采樣和整量化后，變成數(shù)字量，方能進(jìn)入計(jì)算機(jī)的存儲器和寄存器，而在數(shù)字計(jì)算機(jī)的計(jì)算和處理中，不論是積分還是微分，只能用數(shù)字計(jì)算法去逼近。在數(shù)字計(jì)算機(jī)中，PID控制規(guī)律的實(shí)現(xiàn)，也必須用數(shù)值逼近的方法。當(dāng)采樣周期相當(dāng)短時，用求和代替積分，用差商代替微商，使PID算法離散化，將描述連續(xù)時間PID算法的微分方程，變?yōu)槊枋鲭x散時間PID算法的差分方程。增量式PID控制算法：當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的不是控制量的絕對值，而是控制量的增量時，需要用PID的“增量算法”控制量的增量算法:u(k)=u(k)-u(k-1)=Ke(k)-e(k-1)+Tse(k)+Tde(k)-2e(k-1)+2e(k-2)TiTsu(k)=qe(k)-q/e(k-1)+q-e(k-2)15i/里本