化工仪表实验七.doc

实验七、流量比值控制实验实验七、流量比值控制实验一、一、 实验目的实验目的(1)学习比值控制系统的基本概念和组成2)掌握比值控制系统的投运与参数整定方法一、一、实验设备实验设备YB2000 型过程控制实验装置， PC 机，GCS 控制系统与监控软件 三、实验原理三、实验原理比值控制的目的，就是为了实现几种物料符合一定比例关系，以使生产能安全正常进行1、比值控制系统的组成原理比值控制系统大体按其比值系数是否固定，可以分成定比值控制系统和变比值控制系统A、定比值控制系统定比值控制系统可以分成：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统和双闭环比值控制系统三类开环比值控制系统以生产中的主要物料或不可控物料为主流量，通过改变可控物料流量的办法实现它们的比值关系其方框图如下所示：控制器测量变送流量对象控制阀×Q1Q2 ＋ -图 7－1 典型的开环比值控制系统框图由于该系统的副流量 Q2 无反馈校正，因此其对自身流量无抗干扰能力因此，只有当副流量较平稳且流量比值要求不高的场合才可使用单闭环比值控制系统为了克服开环比值控制系统的弱点，在副流量对象引入了一个闭合回路，其典型的框图如下所示：控制器测量变送流量对象控制阀Q1Q2－＋比值控制器×测量变送图 7－2 典型的单闭环比值控制系统框图这类比值控制系统的优点是两种物料流量的比值较为精确，实施也比较方便，但是其对主流量 Q1 的变化无法控制。

双闭环比值控制系统既能实现两流量的比值恒定，又能使进入系统的总负荷平稳，其对主流量也进行了反馈控制，它的典型组成框图如下所示：控制器流量对象控制阀Q2－＋比值控制器×测量变送控制器流量对象控制阀Q1－×测量变送＋图 7－3 典型的双闭环比值控制系统框图这类比值控制系统的优点是在主流量受干扰作用开始到重新稳定在设定值这段时间内发挥作用，比较安全，但系统成本提高上述三类比值控制系统的一个共同特点是它们都以保持两物料流量比值一定为目的，比值计算器的参数经计算设置好后不再变动B、变比值控制系统定比值控制的各种方案只考虑如何实现流量间的比值关系，而实际生产中，随着工况的变化，为保证产品质量需调节流量的比例关系，因此产生了变比值控制系统变比值控制系统是按某一工艺指标自动修正流量比值，其典型的框图如下所示：控制器测量变送Q2－＋除法器测量变送比值控制器流量对象控制阀Q1－×测量变送＋×开方器开方器主对象g图 7－4 典型的变比值控制系统框图这样系统可以根据工艺指标 g 自动调节流量比值2、比值控制系统的整定比值控制系统投运前的准备工作及投运步骤与单回路控制系统相同在比值控制系统中，变比值控制系统因结构上是串级控制系统，因此主控制器按串级控制系统整定。

双闭环比值控制系统的主流量回路可按单回路定值控制系统整定下面介绍单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路的参数整定方法比值控制系统中副流量回路是一个随动系统，工艺上希望副流量能迅速正确的跟随主流量变化，并且不宜有过调根据这个整定原则，一般的整定步骤是：A、根据工艺要求的两流量比值，进行比值系数计算B、控制器需采用 PI 形式整定时可先将积分时间置于最大，由大到小地调整比例度，直至系统处于振荡与不振荡的临界过程为止C、在适当放宽比例度的情况下（一般放大 20％） ，然后慢慢把积分时间减少，直到出现振荡与不振荡的临界过程或微振荡的过程3、流量比值控制系统本仿实验系统的流量比值控制系统采用双闭环比值控制系统，其系统框图如下所示：副回路副管路控制阀Q1－＋比值控制器×测量变送主回路PID主管路控制阀Q2 －×测量变送＋图 7－5 本实验系统的流量比值控制系统框图其整定步骤为：A、按单回路定值控制系统整定方法整定主流量 Q2 回路B、假定一个流量比值，并进行比值系数计算 11fT sSVintPVRSVPVfSVMV312() ()fRSVBPVBBR/L图 7－6 本实验系统的比值控制器框图上图为比值控制器模块，其中，SV 为比值控制器的设定值，PV 为主回路流量，MV 作为副回路流量控制器的设定值。

R 为比值系数，B1、B2 和 B3 为修正参数，一般情况下设置修正参数为0；因此，我们只需设置比值系数当主/副流量比为 K 时，对比值控制器的比值系数 R 有：R＝1/SV/KC、整定副流量回路——整定原则参考前面一般双闭环比值控制系统的副回路D、串接两个闭环回路，构成比值控制系统四、实验内容和步骤四、实验内容和步骤1)设备的连接和检查：(1)打开以 1#丹麦泵、电动调节阀、电磁流量计、1#水箱组成的主动力支路和 3#丹麦泵、电动调节阀、电磁流量计、2#水箱.(2)打开 1#水箱、2#水箱的出水阀至适当开度2）实验步骤(1) 启动 Advantrol Pro2.65 上位机组态软件，进入主画面，然后进入比值控制实验画面2) 用鼠标按下“MV 调节阀”按钮，在“CSC11_ex”中的“设定值”栏中输入设定的主回路流量右键点击“MV”按钮,选择调整画面中的设定 P、I、D 参数在“副控窗口”中按下“比值”按钮,给两个流量一个比值倍数分别在主控参数和副控参数窗口中反复调整 P，I，D 三个参数，控制副回路流量，同时兼顾快速性，稳定性，准确性五、实验报告要求五、实验报告要求1、通过测绘的趋势曲线，分析比值控制效果2、分析不同的比值参数对控制效果的影响六、思考题六、思考题1、为什么要采用比值控制？2、比值控制系统的组成原理及分类？3、比值控制系统如何投运？4、比值控制系统参数如何进行整定？。