硝酸生產(chǎn)中氧化爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)--課程設(shè)計(jì).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 工工 業(yè)業(yè) 大大 學(xué)學(xué) 過程控制系統(tǒng)過程控制系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì) 論文 課程設(shè)計(jì) 論文 題目 題目 硝酸生產(chǎn)中氧化爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)硝酸生產(chǎn)中氧化爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院 系 院 系 專業(yè)班級(jí) 專業(yè)班級(jí) 學(xué)學(xué) 號(hào) 號(hào) 學(xué)生姓名 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師 簽字 起止時(shí)間 起止時(shí)間 2015 2015 1212 2 21 1 2015 2015 1212 3131 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 課程設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)及評(píng)語課程設(shè)計(jì) 論文 任務(wù)及評(píng)語 院 系 教研室 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 設(shè)計(jì)題目硝酸生產(chǎn)中氧化爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì) 論文 任務(wù) 課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能 要求 技術(shù)參數(shù)課題完成的設(shè)計(jì)任務(wù)及功能 要求 技術(shù)參數(shù) 實(shí)現(xiàn)功能實(shí)現(xiàn)功能 氧化爐是硝酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備 氨氣與空氣混合后進(jìn)入爐內(nèi) 在鉑觸媒作 用下進(jìn)行氧化反應(yīng)氨氣氧化生成一氧化氮是一種放熱反應(yīng)過程 工藝要求反應(yīng)溫 度為 850 5 影響溫度的主要因素是氨氣和空氣的比值 當(dāng)溫度受擾動(dòng)而變化 時(shí) 均以改變氨量來補(bǔ)償 試設(shè)計(jì)硝酸生產(chǎn)中氧化爐溫度控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1 確定控制方案并繪制工藝節(jié)點(diǎn)圖 方框圖 2 選擇傳感器 變送器 控制器 執(zhí)行器 給出具體型號(hào)和參數(shù) 3 確定控制器的控制規(guī)律以及控制器正反作用方式 4 MATLAB 仿真分析 實(shí)驗(yàn)測試分析 5 按規(guī)定的書寫格式 撰寫 打印設(shè)計(jì)說明書一份 設(shè)計(jì)說明書應(yīng)在 4000 字以上 技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù) 測量范圍 0 1000 控制溫度 850 5 最大偏差 10 工作計(jì)劃 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 繪制工藝節(jié)點(diǎn)圖 方框圖 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(hào) 2 天 分散完 成 4 確定控制器的控制規(guī)律以及控制器正反作用方式 實(shí)驗(yàn)室 1 天 5 仿真分析或?qū)嶒?yàn)測試分析 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 指導(dǎo)教師評(píng)語及成績 平時(shí) 論文質(zhì)量 答辯 指導(dǎo)教師簽字 總成績 年 月 日 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 注 成績 平時(shí)20 論文質(zhì)量60 答辯20 以百分制計(jì)算 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 摘 要 氧化爐是硝酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備 本文正是針對(duì)氧化爐的溫度系統(tǒng)進(jìn)行控制 設(shè)計(jì)的 在生產(chǎn)硝酸的過程中 氨氣與空氣混合后進(jìn)入爐內(nèi) 在鉑觸媒作用下進(jìn) 行氧化反應(yīng) 氨氣氧化生成一氧化氮是一種放熱反應(yīng)過程 工藝要求反應(yīng)溫度為 850 5 影響溫度的主要因素是氨氣和空氣的比值 當(dāng)溫度受擾動(dòng)而變化時(shí) 均以改變氨量來補(bǔ)償 在硝酸生產(chǎn)過程中 氧化爐爐溫控制不穩(wěn) 導(dǎo)致生產(chǎn)不易穩(wěn)定運(yùn)行 利用 PMK 可編程調(diào)節(jié)器將原串級(jí)控制系統(tǒng)改進(jìn)成串級(jí)比值控制系統(tǒng) 通過壓力傳感器 檢測氨氣和空氣的流量 將比值通過變送器送入控制器 根據(jù)溫度傳感器測得的 溫度變化 控制器通過執(zhí)行器調(diào)節(jié)氨氣和空氣的比值來實(shí)現(xiàn)溫度和兩種氣體之間 的關(guān)聯(lián) 優(yōu)化了控制方案 使氧化爐爐溫波動(dòng)范圍控制在 5 內(nèi) 解決了生產(chǎn)中 遇到的問題 關(guān)鍵詞 串級(jí)控制 比值控制 溫度控制 PID 調(diào)節(jié) 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 目 錄 第 1 章 緒論 1 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 3 2 1 概述 3 2 2 方案比較 3 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 6 3 1 可編程小型調(diào)節(jié)器 6 3 2 溫度傳感器 7 3 3 流量變送器 7 3 4 執(zhí)行器 8 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 10 4 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 4 2 監(jiān)控畫面組態(tài) 11 第 5 章 仿真分析 14 5 1 PID 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 14 5 2 被控對(duì)象的建模 15 5 3 PID 控制器的設(shè)計(jì)與仿真 16 第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 22 參考文獻(xiàn) 23 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 第 1 章 緒論 在硝酸生產(chǎn)過程中 氨氧化爐是關(guān)鍵設(shè)備 其工藝流程 氨氣和空氣混合氣 體進(jìn)入氧化爐 在鉑金觸煤的作用下進(jìn)行氧化反應(yīng) 生成所需要的一氧化氮 這 是一個(gè)多種參數(shù)相互制約的復(fù)雜過程 工藝控制指標(biāo)的好壞關(guān)系到生產(chǎn)能否穩(wěn)定 運(yùn)行 生產(chǎn)效益以及設(shè)備安全問題 因此如何實(shí)現(xiàn)氧化爐的最優(yōu)控制 多年來一 直是一個(gè)被關(guān)注 并為之不懈努力研究的課題 硝酸是重要的基本化工產(chǎn)品 在國民經(jīng)濟(jì)中具有重要的地位 氨氧化法制硝 酸是硝酸生產(chǎn)中比較普遍的方法 具體為將凈化后的氨氣與空氣配成一定比例的 混合氣 在氧化爐內(nèi)通過鉑網(wǎng)觸媒 進(jìn)行氧化反應(yīng) 生成氮氧化物氣體經(jīng)吸收塔 制取稀硝酸 硝酸生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序是氨氧化生產(chǎn)過程 氨氧化生產(chǎn)過程中的氨 消耗占硝酸生產(chǎn)成本的 80 左右 在保證安全生產(chǎn)的前提下 確保氨氧化生產(chǎn)中 高的氨氧化率 低的鉑金消耗是提高硝酸生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益的主要手段 稀硝裝置中 最重要的過程是 氨空比值 控制 采用的是氨空比值控制系統(tǒng) 即依據(jù)氨 空 混合氣體中的氨濃度與反應(yīng)溫度成線性正比的關(guān)系 通過控制氨 空比值來間接 控制反應(yīng)溫度的控制方案 從而實(shí)現(xiàn)最終對(duì)氧化率的控制 在氨氧化生產(chǎn)過程的 裝置中實(shí)施計(jì)算機(jī)控制 實(shí)現(xiàn)優(yōu)化操作 達(dá)到高的氧化率 低的鉑金消耗與安全 生產(chǎn) 液氨經(jīng)蒸發(fā) 凈化后與軸流空氣壓縮機(jī)送來的空氣在氨空混合器內(nèi)混合后 送入氨氧化爐進(jìn)行反應(yīng) 經(jīng)高溫氣氣換熱器 省煤器和低壓反應(yīng)水冷器充分換熱 然后經(jīng) NOx 離心壓縮機(jī)組去吸收塔 漂白塔制取稀硝酸 其氨氧化反應(yīng)方程式 如下 4NH3 5O2 4NO 6H2O H 907280J 一氧化氮再經(jīng)過初步吸收 二次漂白吸收后生成濃度為 60 稀硝酸 氨氧化 爐的一氧化氮生成量直接影響到后續(xù)工段最終產(chǎn)品產(chǎn)量 故控制好進(jìn)入氧化爐的 氨氣及空氣配比 穩(wěn)定生成一氧化氮的產(chǎn)量是硝酸裝置的重點(diǎn) 氨氧化生產(chǎn)的主要特點(diǎn)是一個(gè)高溫 快速 易爆的化學(xué)放熱反應(yīng)過程 氨的 氧化率是表征反應(yīng)結(jié)果的工藝指標(biāo) 若排除鉑金觸媒自身的活性因素 則氨的氧 化率與反應(yīng)溫度在一定范圍內(nèi)成正比 在反應(yīng)過程中 當(dāng)其他條件確定后 反應(yīng) 溫度由氨 空混合氣中的濃度決定 根據(jù)熱量衡算 在混合氣中 每 1 濃度的 氨和空氣反應(yīng) 可使反應(yīng)溫度平均升高 70 根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 氧化爐的反應(yīng)溫度 選擇在 850 從而需要控制混合氣體中的氨氣濃度為 12 3 左右 反應(yīng)溫度過 高 雖然氧化效率可以達(dá)到更高 但鉑金網(wǎng)損耗將大大提高 從而硝酸生產(chǎn)成本 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 大為增加 而一旦溫度超過 850 氧化爐極易發(fā)生爆炸 安全將無法得到保障 若氨氧化率下降 將使尚未反應(yīng)完的 NH3經(jīng)過鉑金網(wǎng) NH3在后序的吸收系 統(tǒng)中生成硝酸銨和亞硝胺 硝酸銨和亞硝胺有猛烈的爆炸性質(zhì) 這也是必須防止 的 由生產(chǎn)實(shí)踐得知 在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下 保持最佳而穩(wěn)定的中部溫度是提高 并長期穩(wěn)定鉑金網(wǎng)的活化性能 提高氨氧化率 降低鉑金消耗與確保安全生產(chǎn)的 主要參數(shù) 生產(chǎn)效率與設(shè)備安全呈矛盾狀態(tài) 這就是氧化工藝的特殊性 解決 這一矛盾的唯一有效方法 就是采用先進(jìn)的控制方案 提高控制系統(tǒng)的控制性能 和控制精度 把被控參數(shù)控制在允許的極限值 表征氧化過程的工藝指標(biāo)是氨的氧化率 但是目前的儀表技術(shù)對(duì)于在線連續(xù) 快速檢測氧化率 暫時(shí)還做不到 雖然氧化率是重要的工藝指標(biāo) 但因缺乏有效 的檢測手段而不能以氧化率為控制參數(shù) 反應(yīng)溫度與氧化率成單值函數(shù)關(guān)系 由 氧化溫度可間接獲得氧化率 但若把溫度作為被控參數(shù) 因?yàn)闇囟葘?duì)象的時(shí)間常 數(shù)太大 無法獲得滿意的調(diào)節(jié)效果 而被控參數(shù)又是控制在臨近極限值 被控參 數(shù)極易超限 溫度一旦越限 就會(huì)造成燒壞鉑網(wǎng)的巨大損失 所以 所有稀硝裝 置中的氧化工藝控制系統(tǒng) 都是依據(jù)氨 空混合氣體中的氨濃度與反應(yīng)溫度成線 性正比的關(guān)系 設(shè)計(jì)以氨氣 空氣流量比值為被調(diào)參數(shù) 氨氣流量為調(diào)節(jié)參數(shù)的 調(diào)節(jié)系統(tǒng) 采用通過控制氨空比值來間接控制氧化反應(yīng)溫度的控制方案 從而實(shí) 現(xiàn)最終對(duì)氧化率的控制 為了使進(jìn)入氧化爐反應(yīng)的氨空混合氣總體合適 確保氧化爐反應(yīng)充分 爐溫 穩(wěn)定在 850 氨 空比合理的前提是氨氣流量和空氣流量測量的準(zhǔn)確性 故在測 量時(shí)要考慮具體工況條件下氨 空流量換算時(shí)的壓力 溫度補(bǔ)償 氨空比是一個(gè) 范圍 化學(xué)反應(yīng)中氨氧比為 1 2 氧在空氣中約占 21 故氨空比約為 1 11 實(shí)際上氨空比為一個(gè)變量 波動(dòng)范圍為 7 15 小于 7 和大于 15 都會(huì)導(dǎo)致 氧化反應(yīng)不正常而引發(fā)裝置聯(lián)鎖動(dòng)作停車 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 2 1 概述 氨氣和空氣混合氣體經(jīng)靜化后 進(jìn)入氧化爐 在鉑金網(wǎng)的作用下 在絕壓 0 45 MPa 溫度 850 的條件下 將氨氧化成一氧化氮?dú)怏w 影響氧化反應(yīng)過程的因 素有氨的體積分?jǐn)?shù) 壓力 氧化率 反應(yīng)溫度 混合氣流量 鉑網(wǎng)活性等 氧化 率是氧化反應(yīng)的指標(biāo) 但目前沒有有效的檢測手段 在一定條件下 氧化率正比 于反應(yīng)溫度 而氨氣是氧化反應(yīng)的主要成分 反應(yīng)的溫度取決于氣體中氨的體積 分?jǐn)?shù) 而氨的體積分?jǐn)?shù)又無法測量 只有氧化爐溫度能間接反應(yīng)出氧化率 為了獲得更高的氧化率 氧化爐溫度與氨的體積分?jǐn)?shù)均控制在極值 而爐溫 超到 1100 會(huì)燒毀價(jià)值昂貴的鉑金網(wǎng) 氨的體積分?jǐn)?shù)超過 14 會(huì)引起惡性爆炸事 故毀壞生產(chǎn)設(shè)備 必需加設(shè)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng) 氧化爐溫度及氨空比是最關(guān)鍵的控制 參數(shù) 對(duì)儀表精度要求極高 2 2 方案比較 氧化爐原來的控制方案 以爐溫為主調(diào)參數(shù) 氨氣流量為副調(diào)參數(shù) 構(gòu)成串 級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 調(diào)節(jié)品質(zhì)不好 偏差太大 原因是空氣控制是開環(huán)的 當(dāng)干擾出現(xiàn) 時(shí) 由于對(duì)象通道太長 檢測滯后 而不能克服 串級(jí)控制系統(tǒng)如圖 2 1 所示 圖 2 1 串級(jí)控制系統(tǒng)框圖 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 氨氣經(jīng)控制閥控制其流量 與空氣在混合器混合 經(jīng)加壓和預(yù)熱后 進(jìn)入氧 化爐 在鉑催化劑和 850 溫度下反應(yīng) 生成一氧化氮和水蒸氣 控制氧化爐溫 度是控制反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵 控制系統(tǒng)工藝節(jié)點(diǎn)圖如圖 2 2 所示 圖 2 2 串級(jí)控制系統(tǒng)工藝節(jié)點(diǎn)圖 根據(jù)原方案的優(yōu)缺點(diǎn) 設(shè)計(jì)了串級(jí)比值調(diào)節(jié)系統(tǒng) 如圖 2 3 所示 圖 2 3 串級(jí)比值控制系統(tǒng)框圖 圖 2 3 所示的方案是以爐溫為主調(diào)節(jié)回路 氨空比值為副調(diào)節(jié)回路 是以一 次空氣量為主環(huán) 氨氣流量為副環(huán)的雙閉環(huán)控制系統(tǒng) 一次空氣量是壓縮機(jī)出口 流路當(dāng)中去混合器的那一路空氣流量 吸收塔的那一路是二次空氣流量 其工藝 流程圖如圖 2 4 所示 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 圖 2 4 串級(jí)比值控制系統(tǒng)工藝流程圖 由于一次空氣流量不能隨壓縮機(jī)量波動(dòng)而有較大的波動(dòng) 否則會(huì)使壓縮機(jī)氧 化爐生產(chǎn)系統(tǒng)處于不穩(wěn)定狀態(tài) 影響裝置的安全生產(chǎn) 因此一次空氣量必須加以 控制 其控制閥安裝在二次空氣管線上 這樣會(huì)避免安裝在一次空氣管線上所產(chǎn) 生的麻煩 從工藝安全角度來考慮 二次空氣只作記錄 不需要控制 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 從生產(chǎn)過程和擾動(dòng)因素來分析 氨氣流量的變化是主要矛盾的主要方面 經(jīng) 研究決定采用 QDZ 氣動(dòng)單元組合儀表 組合成以氧化爐溫度自動(dòng)校正氨氣 空 氣流量串級(jí)比值自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng) 從設(shè)計(jì)上根據(jù)國際儀表生產(chǎn)情況 氣體流量選擇 美國 A K 平衡流量計(jì) 氨氣 空氣流量采用 QXJ 200 型的兩針記錄儀 比值可 以很形象的看出來 氧化爐溫度是用 QXJ 312 型三針記錄儀 調(diào)節(jié)器采用 PMK 可編程小型調(diào)節(jié)器 3 1 可編程小型調(diào)節(jié)器 對(duì)氧化爐這個(gè)復(fù)雜 而特殊的對(duì)象 雖然從理論上解決了控制方案問題 但 由于常規(guī)儀表的局限性 實(shí)施起來 系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)備太多 存在著極大的事故機(jī)率 運(yùn)算精度難以實(shí)現(xiàn) 主副回路的切換 操作投運(yùn)十分繁鎖 而且無法滿足工藝提 出的特殊要求 如異常狀態(tài)的自動(dòng)處理要全自動(dòng)等 而進(jìn)行改造 把常規(guī)儀表改 成 DCS 資金投入量又過大 所以在可編程序調(diào)節(jié)器使用前氧化爐溫度一直是手 動(dòng)狀態(tài) 根據(jù)系統(tǒng)對(duì)控制器的要求 本設(shè)計(jì)選用 FC 系列的 PMK 調(diào)節(jié)器 PMK 可編程小型調(diào)節(jié)器 以優(yōu)越的功能為系統(tǒng)的投運(yùn)提供了條件 1 PMK 可實(shí)現(xiàn)比值計(jì)算 串級(jí)比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投運(yùn) 2 PMK 在氨空比值達(dá)到 12 6 氧化爐溫度達(dá)到 870 時(shí)實(shí)現(xiàn)自保 3 可進(jìn)行比值 給定 輸出上下限設(shè)定限幅 確保系統(tǒng)安全 4 可實(shí)現(xiàn)溫度 比值參數(shù)的預(yù)報(bào)警 利用 PMK 的調(diào)節(jié)器功能 可化解意外的危險(xiǎn)因素 當(dāng)鉑金網(wǎng)活性下降或因 意外原因而破裂時(shí) 反應(yīng)溫度下降 由于系統(tǒng)對(duì)溫度是開環(huán)的 根據(jù)串級(jí)比值系 統(tǒng)的特性 當(dāng)這種干擾出現(xiàn)時(shí) 系統(tǒng)為保證爐溫恒定不變 勢(shì)必修正比值 增大 氣氨流量 當(dāng)氨空比一旦越限 16 將會(huì)有爆炸危險(xiǎn) 為防止氨空比值超限 利 用 PMK 的可靠性 當(dāng)氨空比達(dá)到 12 6 將發(fā)出報(bào)警信號(hào) 若氨空比繼續(xù)增大到 13 6 將發(fā)出脈沖信號(hào) 切斷氣氨流量 保證了設(shè)備的安全 當(dāng)由于其他原因 如 停電 停氣源等造成控制系統(tǒng)動(dòng)作 規(guī)定當(dāng)氨空比低于 8 實(shí)現(xiàn)設(shè)備安全 自保 當(dāng)溫度高于 870 而氨空比沒發(fā)生變化 同樣實(shí)現(xiàn)安全自保 該方案中主調(diào)節(jié)器 副調(diào)節(jié)器 比值器由 PMK 來實(shí)現(xiàn) 控制閥 快關(guān)閥均 為氣開閥 對(duì)象增益大于零 檢測變送環(huán)節(jié)增益大于零 所以調(diào)節(jié)器均為反作用 副回路中的一次空氣流量自動(dòng)調(diào)節(jié)過程 利用 PMK 調(diào)節(jié)器來實(shí)現(xiàn) 控制閥為氣 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 開閥 調(diào)節(jié)器為正向 一次空氣 二次空氣 氣氨流量 比值 溫度由記錄儀記 錄 3 2 溫度傳感器 溫度傳感器 temperature transducer 是指能感受溫度并轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào) 的傳感器 溫度傳感器是溫度測量儀表的核心部分 品種繁多 按測量方式可分 為接觸式和非接觸式兩大類 按照傳感器材料及電子元件特性分為熱電阻和熱電 偶兩類 如果要進(jìn)行可靠的溫度測量 首先就需要選擇正確的溫度儀表 也就是溫度 傳感器 其中熱電偶 熱敏電阻 鉑電阻 RTD 和溫度 IC 都是測試中最常用的 溫度傳感器 根據(jù)硝酸生產(chǎn)工藝 溫度傳感器需要測量的溫度范圍是 0 1000 所以選用 TH 10 44000 熱敏電阻傳感器 此傳感器可以直接將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為 1 5V 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)送入控制器 TH 10 44000 熱敏電阻使用半導(dǎo)體材料 大多為負(fù)溫度系數(shù) 即阻值隨溫 度增加而降低 溫度變化會(huì)造成大的阻值改變 因此它是最靈敏的溫度傳感器 熱敏電阻體積非常小 對(duì)溫度變化的響應(yīng)也快 熱敏電阻需要使用電流源 小尺 寸也使它對(duì)自熱誤差極為敏感 熱敏電阻在兩條線上測量的是絕對(duì)溫度 有較好的精度 比熱偶貴 高溫器 件適用溫度高于 315 目前最高可達(dá)到 2000 一種常用熱敏電阻在 25 時(shí) 的阻值為 5k 每 1 的溫度改變?cè)斐?200 的電阻變化 注意 10 的引線電阻 僅造成可忽略的 0 05 誤差 它非常適合需要進(jìn)行快速和靈敏溫度測量的電流控 制應(yīng)用 尺寸小對(duì)于有空間要求的應(yīng)用是有利的 但必須注意防止自熱誤差 熱敏電阻還有其自身的測量技巧 熱敏電阻體積小是優(yōu)點(diǎn) 它能很快穩(wěn)定 不會(huì)造成熱負(fù)載 由于熱敏電阻是一種電阻性器件 任何電流源都會(huì)在其上因功 率而造成發(fā)熱 功率等于電流平方與電阻的積 因此要使用小的電流源 3 3 流量變送器 變送器 transmitter 是把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R(shí)別的信號(hào) 或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號(hào)同時(shí)放大以便供遠(yuǎn)方測量和控制的信號(hào) 源 的轉(zhuǎn)換器 傳感器和變送器一同構(gòu)成自動(dòng)控制的監(jiān)測信號(hào)源 不同的物理量 需要不同的傳感器和相應(yīng)的變送器 變送器的種類很多 用在工控儀表上面的變 送器主要有溫度變送器 壓力變送器 流量變送器 電流變送器 電壓變送器等 等 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 流量變送器又稱為流量傳感器簡稱為流量計(jì) 目前 已經(jīng)研發(fā)出按照 ISO9951 標(biāo)準(zhǔn)并結(jié)合國內(nèi)外流量儀表先進(jìn)技術(shù)而研制開發(fā)的高精度 高可靠性的 精密計(jì)量儀表 它出色的低壓和高壓計(jì)量性能 多種信號(hào)輸出方式以及對(duì)流體擾 動(dòng)的低敏感性 使得流量計(jì)成為一種特別優(yōu)秀的能準(zhǔn)確計(jì)量氣體累積量的工業(yè)計(jì) 量儀表 渦輪流量計(jì)采用渦輪進(jìn)行測量 它先將流速轉(zhuǎn)換為渦輪的轉(zhuǎn)速 再將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn) 換成與流量成正比的電信號(hào) 這種流量計(jì)用于檢測瞬時(shí)流量和總的積算流量 其 輸出信號(hào)為頻率 易于數(shù)字化 感應(yīng)線圈和永久磁鐵一起固定在殼體上 當(dāng)鐵磁 性渦輪葉片經(jīng)過磁鐵時(shí) 磁路的磁阻發(fā)生變化 從而產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào) 信號(hào)經(jīng)放大 器放大和整形 送到計(jì)數(shù)器或頻率計(jì) 顯示總的積算流量 同時(shí)將脈沖頻率經(jīng)過 頻率 電壓轉(zhuǎn)換以指示瞬時(shí)流量 葉輪的轉(zhuǎn)速正比于流量 葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)正比于流 過的總量 渦輪流量計(jì)的輸出是頻率調(diào)制式信號(hào) 不僅提高了檢測電路的抗干擾 性 而且簡化了流量檢測系統(tǒng) 它的量程比可達(dá) 10 1 精度在 0 2 以內(nèi) 慣 性小而且尺寸小的渦輪流量計(jì)的時(shí)間常數(shù)可達(dá) 0 01 秒 氣體渦輪流量計(jì)廣泛應(yīng) 用于石油 有機(jī)液體 無機(jī)液 液化氣 天然氣和低溫流體等 根據(jù)硝酸生產(chǎn)工 藝 測量的氣體流量范圍在 0 40m3 h 所以選用美國 A K 平衡流量計(jì) 3 4 執(zhí)行器 執(zhí)行器 final controlling element 是自動(dòng)化技術(shù)工具中接收控制信息并對(duì)受 控對(duì)象施加控制作用的裝置 執(zhí)行器也是控制系統(tǒng)正向通路中直接改變操縱變量 的儀表 由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成 在過程控制系統(tǒng)中 執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通 過執(zhí)行元件直接改變生產(chǎn)過程的參數(shù) 使生產(chǎn)過程滿足預(yù)定的要求 執(zhí)行機(jī)構(gòu)則 接受來自控制器的控制信息把它轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出 如角位移或直線位 移輸出 它也采用適當(dāng)?shù)膱?zhí)行元件 但要求與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不同 執(zhí)行器直接安裝 在生產(chǎn)現(xiàn)場 有時(shí)工作條件嚴(yán)苛 能否保持正常工作直接影響自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安 全性和可靠性 執(zhí)行器是自動(dòng)化技術(shù)工具中接受控制信息并對(duì)受控對(duì)象施加控制作用的裝置 按所用驅(qū)動(dòng)能源分為氣動(dòng) 電動(dòng)和液壓執(zhí)行器3類 根據(jù)控制系統(tǒng)安全運(yùn)行準(zhǔn)則 確定控制閥的氣開 氣關(guān)形式 即當(dāng)控制閥出現(xiàn)故障時(shí) 控制閥應(yīng)處于安全狀態(tài) 選擇控制閥氣開 氣關(guān)形式的一般原則是不使物料進(jìn)入或流出設(shè)備或裝置 選用 規(guī)則 進(jìn)入設(shè)備或裝置原料或熱源應(yīng)切斷 因此 選擇進(jìn)料閥為氣開閥 設(shè)備或 裝置的出料應(yīng)切斷 因此 選擇出料閥為氣開閥 特殊場合 不應(yīng)使高溫高壓物 流切斷或放空 因此 選擇保位閥 精餾塔的回流控制閥應(yīng)在故障時(shí)打開 保證 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 全回流 因此選擇氣關(guān)閥 串級(jí)控制系統(tǒng)中 當(dāng)氣開和氣關(guān)形式都可以選用是 為使串級(jí)和主控兩種模式能方便地切換 選擇控制閥的增益與主被控對(duì)象增益有 相同符號(hào) 同時(shí)為正或同時(shí)為負(fù) 根據(jù)以上原則 本設(shè)計(jì)的控制閥選用氣開閥 型號(hào)為TMCU TMVU TMVU流量控制閥 調(diào)節(jié)閥的流量特性是指介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與位移 閥門的相對(duì)開度 間的關(guān)系 理想流量特性主要有直線 等百分比 對(duì)數(shù) 拋物線和快開等4種 常用的理想流量特性只有直線 等百分比 對(duì)數(shù) 快開三種 調(diào)節(jié)閥流量特性 的選擇可以通過理論計(jì)算 但所用的方法和方程都很復(fù)雜 目前多采用經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則 具體從下幾方面考慮 1 從調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量分析并選擇 2 從工藝配管情況考慮 3 從負(fù)荷變化情況分析 通過選擇調(diào)節(jié)閥的流量特性來補(bǔ)償被控過程特性的非線性 從而達(dá)到系統(tǒng)總 放大倍數(shù)不變的目的 綜上所述 系統(tǒng)應(yīng)采用對(duì)數(shù) 等百分比 流量特性調(diào)節(jié)閥 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 串級(jí)比值控制系統(tǒng)又稱為變比值控制系統(tǒng) 它是按一定工藝指標(biāo)自行修正比 值系數(shù) 克服影響工藝指標(biāo)的所有干擾 該串級(jí)控制系統(tǒng)根據(jù)氧化爐溫度的變化 自行修正氨空比值系數(shù) 并按新比值系數(shù) 實(shí)現(xiàn)變化值控制 4 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 串級(jí)比值調(diào)節(jié)系統(tǒng) 快速而有效地克服各種干擾 可使溫度控制精度達(dá)到恒 定 串級(jí)比值調(diào)節(jié)回路中 當(dāng)出現(xiàn)直接引起氨氣 空氣流量變化的干擾時(shí) 通過 比值系統(tǒng) 可以得到及時(shí)克服 以保持爐溫不變 對(duì)于其他干擾如氨氣 溫度壓 力變化 觸媒活性變化等引起的爐溫變化 可通過主調(diào)節(jié)器對(duì)氨空比值進(jìn)行修正 以保證爐溫恒定 系統(tǒng)流程圖如圖 4 1 所示 圖 4 1 系統(tǒng)流程圖 開始 溫度采集信號(hào) 輸入設(shè)定值 溫度845 氨氣閥關(guān)閉 氧氣閥關(guān)閉 氨氧比值1 2 Y 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 當(dāng)出現(xiàn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的流量干擾時(shí) 可通過比值控制回路得以克服 當(dāng)一次 空氣流量因某種原因而波動(dòng)較大時(shí) 作為副回路當(dāng)中的雙閉環(huán)控制系統(tǒng) 一方面 一次空氣的單回路控制能迅速加快克服干擾 另一方面波動(dòng)部分同時(shí)通過比值 控制加以克服 當(dāng)波動(dòng)量進(jìn)入氧化爐 并通過氧化爐溫度反映出來時(shí) 主調(diào)節(jié)器 改變輸出以修正比值系數(shù) 并按新的比值系數(shù)進(jìn)行控制 這樣 副回路相當(dāng)于過 程控制的粗調(diào) 主回路則為細(xì)調(diào) 這正是串級(jí)控制的優(yōu)點(diǎn) 當(dāng)物料 溫度 壓力 成分 鉑網(wǎng)活性發(fā)生變化時(shí) 雖然比值不變 但參加 混合反應(yīng)的有效成分發(fā)生變化 即有效比值改變 最后通過反應(yīng)溫度表現(xiàn)出來 主調(diào)節(jié)器輸出改變 修正比值 直到主副流量的有效成分的比例符合要求 這樣 保證控制質(zhì)量穩(wěn)定 另外 副回路部分采用了雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 因而具有如下特點(diǎn) 1 克服了主流量干擾的影響 使主流量變得比較平穩(wěn) 通過比值控制 副 流量也將比較平穩(wěn) 從而系統(tǒng)總負(fù)荷將是穩(wěn)定的 2 升降負(fù)荷比較方便 只要緩慢地改變主流量的設(shè)定值 就可以在升降主 流量的同時(shí) 副流量也將自動(dòng)跟蹤并保持比值不變 因此此方案常用在主流量干 擾較大 而工藝不允許負(fù)荷有較大波動(dòng)的場合 除法器的輸出即是兩流量信號(hào)的比值 輸出可進(jìn)行記錄和指示 越限報(bào)警 實(shí)現(xiàn)自保聯(lián)鎖 對(duì)爐溫信號(hào) 一方面進(jìn)行常規(guī)串級(jí)比值調(diào)節(jié) 溫度是主調(diào)節(jié)器的 測量信號(hào) 另一方面當(dāng)爐溫越限時(shí) 通過報(bào)警器進(jìn)行超溫報(bào)警 當(dāng)爐溫繼續(xù)升高 超過聯(lián)鎖值 自動(dòng)切換氨保護(hù)裝置自保 比值控制方案有手動(dòng)和自動(dòng)兩種運(yùn)行方式 調(diào)節(jié)器在手動(dòng)方式時(shí) 操作人員 可以通過計(jì)算機(jī)上的手動(dòng)增減按鈕按設(shè)定的步長操縱氨氣控制閥的閥門開度 因 為比值控制方案測量值 給定值顯示的是氨空比值 所以操作的依據(jù)是直接讀取 儀表上的數(shù)據(jù) 使根據(jù)氨空實(shí)際流量算出的氨空比測量值在工藝設(shè)定的氨空比值 范圍內(nèi) 調(diào)節(jié)器在自動(dòng)方式時(shí) 由人工直接設(shè)定調(diào)節(jié)回路的氨空比值設(shè)定值 系 統(tǒng)自動(dòng)控制氣氨流量控制閥 使氨空比值趨近于比值給定值 在此過程中 氣氨 流量能實(shí)時(shí)地自動(dòng)跟蹤空氣流量 不需要人工干預(yù) 4 2 監(jiān)控畫面組態(tài) 該系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)下 副回路中主副流量恒定 它們分別經(jīng)測量 開方運(yùn)算后 送入除法器相除 輸出表征了它們的比值 同時(shí)作為副調(diào)節(jié)器測量信號(hào) 這里表 征產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)參數(shù)也恒定 則主調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)恒定且與比值信號(hào)相等 副調(diào) 節(jié)器輸出不變 控制處于某一開度 產(chǎn)品質(zhì)量合格 監(jiān)控畫面如圖 4 2 所示 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 圖 4 2 監(jiān)控畫面 氨空比值自動(dòng)控制系統(tǒng)以空氣為主動(dòng)量 氨氣為從動(dòng)量 氨氣流量和空氣流 量經(jīng)除法器進(jìn)行比值運(yùn)算后的結(jié)果 作為 PID 的測量信號(hào) 與氨空比給定值 SP 進(jìn)行 PID 運(yùn)算后去控制氨氣流量控制閥 從而使空氣流量隨氨氣流量的變化而變 化 并始終保持實(shí)際的氨空比值在允許的范圍 7 15 之內(nèi) 算法下的工藝過程 裝置開車前 四合一機(jī)組先行啟動(dòng) 氧化爐由外供中壓蒸汽預(yù)熱至 200 左右 空氣經(jīng)空壓機(jī)先行進(jìn)入氧化爐 通過調(diào)節(jié)軸流空氣壓縮機(jī)上靜葉調(diào)節(jié)閥 開度至 50 左右 約 40000m3 h 氨球來的液氨經(jīng)由氨蒸發(fā)器蒸發(fā)后 進(jìn)入氨 空混合器與空氣進(jìn)行混合 氣流量在未達(dá)到氨 空比設(shè)定范圍前 聯(lián)鎖不投用 此時(shí)的氨空混合氣不進(jìn)氨過 濾器及氨 空混合器 通過手動(dòng)調(diào)節(jié)閥與氨氣快切閥的作用返回至氨回收裝置重 新回用 氨氣流量達(dá)到預(yù)設(shè)值 自控系統(tǒng)將切斷閥關(guān)閉 切斷閥打開 使氨氣經(jīng) 氨氣過濾器凈化 在氨空混合器與空氣充分混合后進(jìn)入氨氧化爐 此時(shí)啟動(dòng)氧化 爐手動(dòng)點(diǎn)火裝置 氨空混合氣在鉑網(wǎng)的催化作用下 立即被氧化燃燒 在裝置運(yùn)行正常后 根據(jù)裝置運(yùn)行需要 對(duì)裝置負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整 空氣壓 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 縮機(jī)靜葉調(diào)節(jié)閥開大 空氣流量增大 則計(jì)算后的氨 空比減小 調(diào)節(jié)器輸出增 大 氨氣閥門開度增大 使氨 空比值增加 恢復(fù)到給定氨 空比范圍內(nèi) 假設(shè)因 某種原因氨氣流量增大或空氣流量減小 則計(jì)算后的氨空比增大 調(diào)節(jié)器輸出減 小 氨氣閥門開度減小 使氨 空比值減小 恢復(fù)到給定氨 空比范圍內(nèi) 整個(gè)反應(yīng)過程中 空氣始終輕微過量 用氨氣流量變化來控制氧化爐爐 溫 使氨氧化反應(yīng)溫度穩(wěn)定在 850 在氣體流量測量系統(tǒng)中 溫壓補(bǔ)償是其中一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié) 若缺少這一 環(huán)節(jié) 就會(huì)給測量帶來誤差 使儀表的示值變得毫無意義 氨氣 空氣流量的準(zhǔn) 確測量關(guān)系到氨空比值控制方案的控制品質(zhì) 因此根據(jù)被測氣體及儀表類型 選 用合適的數(shù)學(xué)模型 實(shí)施溫壓補(bǔ)償是十分必要的 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 第 5 章 仿真分析 5 1 PID 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PID Proportional Integral and Differemial 控制器是一種基于 過去 現(xiàn) 在 和 未來 信息估計(jì)的簡單算法 常規(guī) PID 控制系統(tǒng)原理框圖如圖 5 1 所示 系統(tǒng)主要由 PID 控制器和被控對(duì)象組成 作為一種線性控制器 它根據(jù)給定值 r t 與 實(shí)際輸出值 y t 構(gòu)成控制偏差 e t 將偏差按比例 積分 和微分通過線性組合構(gòu) 成控制量 u t 對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制 圖 5 1 PID 控制系統(tǒng)原理圖 其傳遞函數(shù)可表示為 PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下 1 比例環(huán)節(jié) 成比例地反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e t 偏差一旦產(chǎn)生 控制 器立即產(chǎn)生控制作用 以減少偏差 2 積分環(huán)節(jié) 主要用于消除靜差 提高系統(tǒng)的無差度 積分作用的強(qiáng)弱取 決于積分時(shí)間常數(shù)Ti Ti越大 積分作用越弱 反之越強(qiáng) 3 微分環(huán)節(jié) 反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì) 變化速率 并能在偏差信號(hào)變得 太大之前 在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào) 從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度 減少調(diào)節(jié)時(shí)間 從根本上講 設(shè)計(jì) PID 控制器也就是確定其比例系數(shù) Kp 積分系數(shù) Ti 和微 分系數(shù) Td 這三個(gè)系數(shù)取值的不同 決定了比例 積分和微分作用的強(qiáng)弱 控制 sT 1 1 G dPID sT Ks i p 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 系統(tǒng)的整定就是在控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定 控制儀表和控制對(duì)象等處在正常狀 態(tài)的情況下 適當(dāng)選擇控制器的參數(shù)使控制儀表的特性和控制對(duì)象的特性相配合 從而使控制系統(tǒng)的運(yùn)行達(dá)到最佳狀態(tài) 取得最好的控制效果 本設(shè)計(jì)決定使用 Ziegler Nichols 整定方法進(jìn)行 PID 控制器的設(shè)計(jì) 5 2 被控對(duì)象的建模 在實(shí)際的過程控制系統(tǒng)中 有大量的對(duì)象模型可以近似地由帶有延遲的一階 傳遞函數(shù)模型來表示 該對(duì)象的模型可以表示如下 如果不能建立起系統(tǒng)的物理模型 可通過試驗(yàn)測取對(duì)象模型的階躍響應(yīng) 從 而得到模型參數(shù) 當(dāng)然 我們也可在已知對(duì)象模型的情況下 由MATLAB通過 STEP 函數(shù)得到對(duì)象模型的開環(huán)階躍響應(yīng)曲線 在被控對(duì)象的階躍響應(yīng)輸出信 號(hào)圖 根據(jù)如圖5 2所示 可獲取K L和T參數(shù) 圖5 2 階躍響應(yīng)輸出信號(hào)圖 sL e Ts1 K G s 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 5 3 PID 控制器的設(shè)計(jì)與仿真 Ziegler Nichols法是一種基于頻域設(shè)計(jì)PID控制器的方法 此法首先通過實(shí)驗(yàn) 獲取控制對(duì)象單位階躍響應(yīng) 獲得K L和T參數(shù) 通過Ziegler Nichols經(jīng)驗(yàn)公式確 定PID控制器的參數(shù) 硝酸生產(chǎn)氧化爐溫度控制系統(tǒng)的被控對(duì)象為氧化爐的溫度 執(zhí)行機(jī)構(gòu)為流量 調(diào)節(jié)器 通過控制氨氣流量來控制氧化爐溫度 根據(jù)對(duì)象的階躍響應(yīng)輸出信號(hào)圖 可以得到 K 8 T 360 L 180 建立Simulink模型 如圖5 3所示 圖5 3 函數(shù)Simulink模型 圖中 Integrator 為積分器 Derivative 為微分器 Kp 為比例系 數(shù) Ti 為積分時(shí)間常數(shù) Td 為微分時(shí)間常數(shù) Ziegler Nichols整定的第一步是獲取開環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng) 在Simulink中 把反饋連線 微分器的輸出連線 積分器的輸出連線都斷開 Kp 的值置為 1 得到未校正前系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 如圖5 4所示 0 5LTd KL T 1 2K p 2 2LTi Transport Delay 8 360s 1 Transfer Fcn 0 Td Step Scope 1 Kp 1 s Integrator du dt Derivative Add1 Add 0 1 Ti 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 圖 5 4 未校正前系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 根據(jù) Ziegler Nichols 經(jīng)驗(yàn)公式 可知 PID 控制整定時(shí) 比例放大系數(shù) Kp 0 3 Kp 的值置為 0 3 如圖 5 5 所示 圖 5 5 Kp 參數(shù)設(shè)置 積分時(shí)間常數(shù) Ti 396 1 Ti 的值置為 1 396 如圖 5 6 所示 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 圖 5 6 1 Ti 參數(shù)設(shè)置 微分時(shí)間常數(shù) Td 90 Td 的值置為 90 如圖 5 7 所示 圖 5 7 Td 參數(shù)設(shè)置 PID 控制器校正后的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 如圖 5 8 所示 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 圖 5 8 PID 控制器校正后的系統(tǒng)響應(yīng)曲線 針對(duì)該P(yáng)ID 控制器 我們可以通過外加擾動(dòng)信號(hào)來測試其控制效果 如圖5 9所示 在t 4000s時(shí) 外加一個(gè)幅值為855的擾動(dòng)信號(hào) 圖5 9 擾動(dòng)信號(hào)曲線 將該擾動(dòng)信號(hào)加到系統(tǒng)輸入端 如圖5 10所示 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 圖5 10 加擾動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 選定仿真時(shí)間 仿真運(yùn)行 運(yùn)行完畢后 雙擊 Scope 得到結(jié)果如圖 5 11 所示 圖 5 11 加擾動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)曲線 由以上響應(yīng)曲線可以看出 PID控制時(shí) 系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)超調(diào) 超調(diào)量為0 94 Transport Delay 8 360s 1 Transfer Fcn Step Signal 1 Signal Builder Scope 1 s Integrator K Gain2 90 Gain1 0 3 Gain du dt Derivative Add2 Add1 Add 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 小于最大偏差10 符合設(shè)計(jì)要求 所以PID參數(shù)計(jì)算正確 系統(tǒng)穩(wěn)定后 若加 一個(gè)擾動(dòng)信號(hào) PID控制器可以很快對(duì)被控對(duì)象的響應(yīng)進(jìn)行校正 使其盡快穩(wěn)定 超調(diào)量為0 294 由以上曲線可以看出 該P(yáng)ID控制器效果良好 從系統(tǒng)接入 PID 控制器前后的階躍響應(yīng)曲線中 我們可以明顯地看到系統(tǒng)性 能的改善 利用 MATLAB Simulink 可以實(shí)現(xiàn) PID 控制器的離線設(shè)計(jì)和整定 并 可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室仿真 但是這種常規(guī)的 PID 控制不具有自適應(yīng)性 在長期工作時(shí)對(duì) 象參數(shù)會(huì)產(chǎn)生偏移 系統(tǒng)具有時(shí)變不確定性 也存在非線性 工況點(diǎn)附近小范圍 的線性化假設(shè)在整個(gè)工作范圍中不能成立時(shí) 就難以達(dá)到理想的控制效果 為此 我們可以考慮自適應(yīng)的 PID 控制算法 此文檔收集于網(wǎng)絡(luò) 如有侵權(quán) 請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流 第 6 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 氨空比值控制范圍是依據(jù)氧化工藝過程中理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出的氨空比值 的最佳值 以氨 空流量測量精度符合要求為前提計(jì)算出來的 而實(shí)際上 流量 變送器以及一次元件不可避免地會(huì)存在誤差 同時(shí)條件惡劣的生產(chǎn)現(xiàn)場也可能給 測量帶來誤差 累加誤差