1、目錄1簡介.2設(shè)計挑戰(zhàn)和方案分析.2.1控制系統(tǒng)分析與選擇.2.2控制系統(tǒng)設(shè)計選擇.3 . 3系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).4 3.1正常調(diào)節(jié)器的設(shè)計.4 3.2替代調(diào)節(jié)器的設(shè)計.4 3.3選擇高或低值樣式.4 3.4溫度探測器.6 3.5級變送器.7 4.1參數(shù)調(diào)整.7 4.2控制器的正面和負(fù)面影響.9 4.3模擬.9總結(jié)經(jīng)驗.12參考資料.13液氨冷卻器控制系統(tǒng)1介紹液氨蒸發(fā)冷卻器是工業(yè)生產(chǎn)中使用的許多傳熱設(shè)備，它利用液氨的蒸發(fā)來吸引大量氣化熱，冷卻流經(jīng)管子的冷卻材料。一般來說，冷卻材料的出口溫度必須穩(wěn)定。此時液氨水平在一定的允許范圍內(nèi)。在異常情況下，液位高度不會超過指定上限，因此使用選擇控制方法通過

2、液位檢測，液位高度正常工作，正常情況下使用冷卻物料出口溫度電路控制系統(tǒng)，異常情況下使用液位單回路控制系統(tǒng)，兩種切換通過選擇器自動根據(jù)工作條件進(jìn)行。2 2設(shè)計工作和情景分析設(shè)計工作和情景分析2.1控制系統(tǒng)的分析和選擇過程要求冷卻項目的出口溫度穩(wěn)定在一定值，因此，冷卻項目的出口溫度作為控制變量，將液氨的流動作為控制變量，在正常條件下，單回路溫度值控制系統(tǒng)如圖2-1(a)所示。從安全角度看，調(diào)節(jié)閥選擇空氣開口，溫度控制器選擇靜力正方形。冷卻物料的出口溫度升高，控制器輸出增加，調(diào)節(jié)閥開口度增加，液氨量增加，更多液氨冷卻物料的出口溫度降低。這種控制方法實際上是為了通過改變傳熱表面積來控制溫度，改變換熱器

3、熱管在液氨中浸泡的程度。因此，液體水平的高度也間接反映了傳熱面積的變化。正常條件下，操作液氨流動，調(diào)節(jié)冷卻材料的出口溫度，液位在允許的特定范圍內(nèi)變化。如果異常情況突然發(fā)生，假設(shè)雜質(zhì)泄漏到冷卻的材料管線，導(dǎo)熱系數(shù)降低，則原始傳熱區(qū)域不能獲得等量的熱量，必須增加液體水平，以增加傳熱區(qū)域。當(dāng)傳熱區(qū)域達(dá)到極限，出口溫度沒有下降時，溫度調(diào)節(jié)器持續(xù)打開大調(diào)節(jié)閥，水位持續(xù)上升?？赡軐?dǎo)致生產(chǎn)事故。氣化氨經(jīng)過壓縮機(jī)后變成液氨再利用，如果液位太高，氨就會進(jìn)入壓縮機(jī)，損壞壓縮機(jī)葉片。為了保護(hù)壓縮機(jī)的安全，氨蒸發(fā)器需要足夠的氣化空間，這限制了工藝操作的限制條-氨液體水平的上限(安全軟限制)。為此，需要根據(jù)圖2-1(b

4、)所示的溫度控制系統(tǒng)添加液位超限的替代單回路控制系統(tǒng)。顯然，處理變量只有液氨的流量，而控制變量形成了由溫度和液體兩個級別控制的變量的選擇性控制系統(tǒng)。(a)常規(guī)控制系統(tǒng)(b)可選控制系統(tǒng)圖2-1液氨冷卻器控制系統(tǒng)圖2.2可選控制系統(tǒng)設(shè)計可以根據(jù)上述液氨冷卻器的工藝分析繪制整個系統(tǒng)的框圖，如圖2-2所示。圖2-2:液氨冷卻器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)塊TC氣氨氣體截止閥液氨氣體截止閥液氨LS Tsp Lsp LC液位對象溫度測量tsp -水平測量lmax -ls TC溫度對象TM lm u (t) 3.1正常調(diào)節(jié)器設(shè)計選擇控制系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)正常調(diào)節(jié)器電路代替正常調(diào)節(jié)器電路運(yùn)行；事故中代替調(diào)節(jié)器電路工作，正常調(diào)節(jié)

5、器電路不工作，因此兩個電路系統(tǒng)可以單獨設(shè)計為單個電路控制系統(tǒng)。正常調(diào)節(jié)器電路可根據(jù)一般單電路系統(tǒng)設(shè)計。首先，根據(jù)控制(例如圖1)、控制、過程要求確定執(zhí)行器空氣打開、氣體阻塞樣式、控制過程(控制對象)特性，以確定正常調(diào)節(jié)器的正負(fù)作用。一般調(diào)節(jié)器的法則一般使用PI調(diào)節(jié)器或PID調(diào)節(jié)器，而調(diào)節(jié)器的參數(shù)調(diào)諧可以用一般的工程調(diào)節(jié)方法(例如臨界倍率法、4: 1衰減曲線等)進(jìn)行調(diào)整。3.2替代調(diào)節(jié)器的設(shè)計替代調(diào)節(jié)器的電路測量y:生產(chǎn)期間的工業(yè)參數(shù)，與正常調(diào)節(jié)器的電路的控制參數(shù)y，不是參數(shù)，達(dá)到極限(或大或小)時，生產(chǎn)出現(xiàn)問題。此時，整個系統(tǒng)必須由備用調(diào)節(jié)器的電路運(yùn)行。此時，替代電路的等效增益要更大，具有適當(dāng)

6、的保護(hù)效果，在危險狀態(tài)下，必須迅速將系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)，并切斷回正常調(diào)節(jié)器的回路。因此，替代調(diào)節(jié)器是單回路控制系統(tǒng)，可以按單回路控制系統(tǒng)設(shè)計，一般替代調(diào)節(jié)器回路僅使用比例法則滿足快速速度，該回路的比例增益k較大，這是與一般調(diào)節(jié)器的主要區(qū)別。3.3選擇器高/低值類型選擇選擇器是可選控制系統(tǒng)中的重要組件，接受正常調(diào)節(jié)器的輸出信號a和替代調(diào)節(jié)器的輸出信號b，輸出信號c驅(qū)動執(zhí)行器。高值選擇器將a信號和b信號值高的收件人輸出到選擇器。低值選擇器是選擇a信號和b信號低的值作為輸出。問題看起來很簡單，但是如何為實際系統(tǒng)確定選擇器高和低值樣式？我們首先統(tǒng)計了工業(yè)生產(chǎn)過程的可能發(fā)生情況，并填寫了表2-1所示的高

7、低值選擇表。表2-1選擇器模型選擇統(tǒng)計表正常調(diào)節(jié)器回路氣體截止閥置換調(diào)節(jié)器回路整流作用1c k定作用1c k定作用2c k高值氣體截止閥反作用2c k低值氣斷閥反作用2c k低值氣體截止閥反作用2c k高值本表基于正常調(diào)節(jié)器電路的靜態(tài)特性和取代調(diào)節(jié)器電路的靜態(tài)特性。在表上打是不可能出現(xiàn)的組合。為了清楚起見，在正常調(diào)節(jié)器電路的情況下，將調(diào)節(jié)閥描述為氣開，調(diào)節(jié)器為反作用靜態(tài)特性交叉圖。代替調(diào)節(jié)器電路的調(diào)節(jié)閥(與正常調(diào)節(jié)1c k部分相同)是氣開，反轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)器以繪制相應(yīng)的靜態(tài)交叉圖(參見圖2-3)。2c k圖2-3靜態(tài)特性交叉圖a-a:表示正常調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特性，b-b:表示替代調(diào)節(jié)器的靜態(tài)特性。兩個靜態(tài)

8、交點是g點。箭頭指示調(diào)節(jié)器變更的方向。在靜態(tài)特性圖形中，您可能會注意到必須選擇低選擇器的值選擇器。在這種情況下，調(diào)節(jié)器電路的靜態(tài)增益優(yōu)先于正常調(diào)節(jié)器電路的靜態(tài)增益。3.4溫度探測器在本文中，溫度變送器選擇了熱阻，這是中低溫區(qū)域最常用的溫度檢測儀類型。主要特征是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中，鉑熱的測量精度最高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)溫度測量，并由標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)制成。與熱電偶的溫度測量原理不同，熱電阻是根據(jù)電阻的熱效應(yīng)來測量的，即電阻體的電阻隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量溫度感熱電阻的變化，就可以測量溫度。目前主要有金屬熱阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩種。金屬熱電阻的電阻和溫度通?？梢杂媒脐P(guān)系表示，例如(7)

9、00 1 () rttt表達(dá)式的溫度t的電阻。溫度電阻Rt 0 Rt 0 t此處使用的金屬熱阻發(fā)射器是三線連接方式，即從熱阻的根到一端連接一條引線，另一端連接兩條引線的方式稱為三線制，通常與橋梁一起工作以消除引線電阻的影響是工業(yè)過程控制中最常用的方法。三線制用于消除連接導(dǎo)線電阻引起的測量誤差。這是因為測量熱阻的電路通常是不平衡的橋。熱電電阻是從熱電阻到中央控制室連接的電線是橋臂電阻的一部分，橋的記憶電阻，這一部分的電阻未知，隨環(huán)境溫度變化，產(chǎn)生測量誤差。將一根三線電線連接到橋的電源端，另外兩根連接到具有熱阻的橋臂和相鄰的橋臂，以消除電線電阻引起的測量錯誤。熱電阻和熱電偶選擇的最大區(qū)別是溫度范圍

10、的選擇。熱阻通常是測量-200 800 溫度的溫度傳感器，熱電偶是測量400 1800 溫度的溫度傳感器，選擇時如果測量200 的溫度，應(yīng)選擇熱阻測量，如果測量600 的溫度，應(yīng)選擇k型熱電偶。測量溫度為1200 1600 時，與熱電偶相比，建議選擇s或b熱電偶熱電阻。(1)在相同溫度下輸出信號大，易于測量。(2)要測量電阻，必須使用外部電源。(3)熱阻溫度傳感部分大小大，熱電偶工作端為小焊點，因此熱阻溫度測量反應(yīng)比熱電偶快；(4)用同類材料制造的熱阻不高于熱電偶測溫的上限。綜合分析熱阻和熱電偶的特性，結(jié)合本設(shè)計的特性，選擇溫度檢測儀時選擇熱阻溫度檢測儀。3.5級變送器級變送器使用超聲波液位計

11、，這是由微處理器控制的數(shù)字液位計。在該測量中，脈沖超聲波通過物體表面反射后由同一傳感器接收并轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器(轉(zhuǎn)換器)發(fā)射。聲波的發(fā)射和接收之間的時間，計算到傳感器和測量對象的距離。由于非接觸測量，主體幾乎沒有限制，可廣泛用于各種液體和固體物質(zhì)高度測量。超聲波液位計的測量精度主要受聲速溫度變化的影響。本節(jié)連接到ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片和8051，該電路的目的是使用4系統(tǒng)的仿真4.1參數(shù)調(diào)整當(dāng)前行業(yè)中常用的控制器。比例控制規(guī)則、比例積分控制規(guī)則和比例積分微分控制規(guī)則分別縮寫為p、PI和PID。選擇什么控制規(guī)律主要取決于象的特性和對過程的廣泛要求。下面分別介紹了各種控制規(guī)律的特點和應(yīng)用實例?？s放控制器是具有縮放控制規(guī)則的控制器，該規(guī)則在輸出p和輸入偏差e(實際上表示變化量)之間具有關(guān)系。ekp縮放控制器的可調(diào)整參數(shù)是縮放系數(shù)或比例，對于單位組合米。這些p k的關(guān)系具有以下特征：0 * 1 p k比例控制器的輸出與偏差成正比。也就是說，控制閥位置和偏差之間存在一對一的對應(yīng)關(guān)系。負(fù)載變化時，比例控制器克服了干擾能力，控制及時，轉(zhuǎn)換時間縮短。