气罐压力控制系统设计.pdf

过程控制仪表课程设计题目：气罐压力控制系统姓名：于留洋刘庆辉班级：生产过程自动化1001 学号：0402100124 0402100132 指导老师：梁硕2012-11-22 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 15 页 -气罐压力控制系统设计一，系统概述气罐是工厂重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要为此，气罐生产过程的各个主要参数都必须严格控制气罐设备是一个复杂的控制对象，主要输出变量是负荷、气罐给水、燃料量、减温水、送风和引风量主要输出变量包括气泡水位过热蒸汽温度及压力等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：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 15 页 -图 1 自动控制系统简易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图 2 系统电气结构图本设计的原理图如图2 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，按照消除偏差名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 15 页 -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二 仪表的选择控制仪表是自动控制被变量的仪表有各种不同的相互关联的控制仪表构成的控制系统，是操纵一个或几个变量达到预定状态的系统。

为了实现自动控制除自动装置本身外，控制系统还包括向自动装置提供信息的变送器和开关部件，以及执行自动装置控制指令的执行器等1 7BN1562压力变送器变送器在自动检测和控制系统中的作用是对各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量进行检测，以供显示、记录或控制之用无论是由模拟构成的系统，还是由计算机装置构成的系统，变送器都是不可缺少的，获取精确可靠的过程参数值是进行控制的基础产品介绍：测量元件带有薄膜电阻桥，工作压力通过陶瓷膜片传送过来测量元件的输出电压由前置放大器转化为输出电流或电压表 1 7BN1562压力变送器主要参数名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 15 页 -测量原理薄膜应变片测量变量表压测量范围0-16bar g 输出电流信号4-20 mA 测量误差0.5%满高刻度值-典型响应时间 T 0.1s 刻度起始值0.3%满刻度值/年-典型量程0.3 满刻度值/年-典型刻度起始值0.3%/年-典型图3 7BN1562压力变送器接线图2 HR-WP-X TD/D415调节器调节器在自动控制系统中起控制作用它将来自变送器的测量信号与给定值相减以得到偏差信号，然后对偏差信号按一定的控制规律名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 15 页 -进行运算，运算结果为控制信号输送至执行器，常用的有DDZ-型调节器，DDZ-型调节器和 DDZ-型调节器和可编程调节器。

产品介绍：HR-WP 系列模糊 PID自整定调节器/温控器（外给定）其主要特点：模糊 PID 自整定调节控制仪采用了人工智能模糊控制；提高了采样速度（250ms）、运算精度、控制精度（一般优于0.2%FS）；在外给定基础上采用微分优先的控制方式有效的抑制了对象的扰动问题；可自动跟随外部给定值进行控制输出（模拟量控制输出或继电器控制输出）；可实现自动/手动无扰动切换，手动切换至自动时采用逼近算法，并带切换限幅功能以实现手动/自动的平稳切换；可同时两路输入并显示测量信号及外给定信号；可分别带有一路模拟量控制输出或开关量控制输出继电器及一路模拟量变送输出，适用于各种测量控制场合；可带串行输入/输出的设备进行双向通信，组成网络控制系统，采用标准 MODBUS RTU通信协议；采用双LED数码（可同时显示测量值、外给定值或输出量）双光柱（可同时显示测量值、外给定值或输出量），光柱显示使显示更为清晰直观产品参数：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 15 页 -图4 HR-WP-X TD/D415 调节器引角图3 DFC-型伺服放大器伺服放大器是自动控制系统中的一个重要组成单元，和电动执行机构配套，组成比例式电动控制机构，可广泛用于电力、冶金、化工、轻工等工业部门的自动控制系统中。

它可与系列电动执行机构配套，也可作为一个通用单元，应用在其它类型的电动执行机构上与其它类型的伺服放大器比较，有如下特点：1.电路采用智能控制系统对输入电流与反馈电流进行采样、比名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 15 页 -较，依据它们的差值大小对电机进行正反转控制2.系统对死区和精度进行自动调节，使控制品质最优3.也可手动调节死区大小以适应现场实际要求4.具有输入信号断路或小于一定值、位置反馈信号断路或小于一定值、反馈信号不跟随或反向变化大于一定值或固态继电器输出短路时，系统自动保护防止执行机构动作错误的功能以及开路报警、断电抱闸等功能主要技术指标1输入信号：2阀位反馈输入信号：3输入通道：个4输入阻抗：5输出功率：6最大误差：2.5 7报警输出：无源接点常开常闭8工作电压：9工作条件：环境温度相对湿度名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 15 页 -图 5 DFC-伺服放大器引角图4 DFD-05 型电动操作器用途：DFD-型电动操作器是工业过程测量和控制系统终端控制单元的辅助装置，可以完成电动执行机构手动，自动工作状态切换，远方操作和自动跟踪无扰动切换等功能。

DFD-05型电动操作器安全可靠，安装、调试、操作、维修方便广泛应用于能源，冶金，化工，建材等行业，在工业过程测量和控制系统中发重要作用DFD-05型电动操作器主要技术性能：电流指示：DFD-0500 4 20mA ()DFD-05 010mA ()输出跟踪电压：DFD-0500 1 5VDC ()DFD-05 010VDC()反馈回路电阻：250()1K()供电电源：220V 50HZ 能对系统实现手动，自动无扰切换 工作状态：输出电流 0 10mA ()名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 15 页 -420mA ()工作环境：a.DFD系列电动操作器为控制室内使用的仪表 b.环境温度 050 c.周围应无腐蚀性气体及导电尘气体及导电尘埃 d.应用场所应无剧烈震动和冲击 e.相对湿度：10%70%f.大气压力：86106KPa 外型尺寸：8080337(mm)开口尺寸：75 75 结构形式：面板安装式图 6 DFD-05 型电动操作器引角图5 DKJ-3100 角行程电动执行机构名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 15 页 -DKJ、ZKJ系列角行程电动执行机构是工业过程测量和控制系统的终端控制装置，它能够将系统的控制信号转换成输出轴的角位移控制阀门截流件的位置或其它调节机构，使被控介质按系统规定状态的工作。

电动执行机构按控制方式分为比例和积分式比例式执行机构由电动伺服放大器和积分式执行机构组成，它能够将系统的控制信号与关于输出轴位置的反馈信号加以比较（闭环控制）以改变输出轴的行程，使之与输出信号成比例关系积分式执行机构由伺服电机、减速器及位置发送器组成，它能够与电动操作器配合对阀门或其它调节机构实现远方操作使用电动执行机构的自动控制系统配用DFD系列电动操作器可以实现控制系统“自动”-“手动”工作状态的无扰动切换电动执行机构安全可靠、安装、调试、操作、维修方便，广泛应用在能源、冶金、化工、建材等行业，在工业过程测量和控制系统中发挥重要作用DKJ-3100 主要技术性能:额定负载:250Nm 额定行程:90 额定行程时间:25s 电压：220V 频率：50Hz 1%名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 15 页 -图 7 DKJ-3100 角行程电动执行机构图三 仪表配接图及说明各仪表之间的总图见附录1，其配接说明如下：7BN1562压力变送器有测量和变送压力的功能，输出4-20mA DC电流信号，其中 3、4 号引脚接电源的正、负极，1、2 号引脚分别接D451调节器的 14、15 号引脚。

D415调节器 1、2 号引脚接 AC220V 电源，9、10 号引脚分别接 DFC-型伺服放大器的 1 号引角 DFD-05操作器的 4 号引脚，3 号脚接地，11、12 号引脚分别接外给定电流信号的正、负两级，5、6 号引脚接上限报警电路，7、8 号引脚接下限报警电路其引脚接线附图所示四 仪表清单名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 15 页 -表 2 仪器清单仪表名称仪表数量7BN1562压力变送器1 HR-WP-X TD/D415 调节器1 DKJ-310角行程电动执行器1 DFD-05操作器1 DFC-型伺服放大器1 参考文献1 金以慧.过程控制.北京 清华大学出版社.1993 2 杨献勇.热工过程自动控制.北京清华大学出版名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 15 页 -社.2000 3 吴秋峰.自动化系统计算机网络.北京机械工业出版社.2001 4 周泽魁.控制仪表与计算机控制装置.北京化学工业出版社.2002 5 叶江祺.热工测量和控制仪表的安装.北京中国电力出版社.1998 6 张宝芳.自动检测技术及仪表控制系统.北京化学工业出版社.2004 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 15 页 -附图电气配接图名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 15 页 -。