流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目 錄第一章 過(guò)程控制儀表課程設(shè)計(jì)的目的意義21.1 設(shè)計(jì)目的21.2 課程在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用2第二章 流量控制系統(tǒng)（實(shí)驗(yàn)部分）32.1 控制系統(tǒng)工藝流程32.2 控制系統(tǒng)的控制要求42.3 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試5第三章 流量控制系統(tǒng)工藝流程及控制要求63.1 控制系統(tǒng)工藝流程63.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求7第四章 總體設(shè)計(jì)方案84.1 設(shè)計(jì)思想8 4.2 總體設(shè)計(jì)流程圖8第五章 硬件設(shè)計(jì)9 5.1 硬件設(shè)計(jì)概要95.2 硬件選型95.3 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖及其說(shuō)明13第六章 軟件設(shè)計(jì)146.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖及其說(shuō)明146.2 源程序及其說(shuō)明16第七章 系統(tǒng)調(diào)試及使用說(shuō)明17第八章 收獲、體會(huì)

2、20參考文獻(xiàn)21第一章 微控制器應(yīng)用系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)的目的意義1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋敬握n程設(shè)計(jì)是為過(guò)程控制儀表課程而開(kāi)設(shè)的綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制理論、過(guò)程控制儀表、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等前期課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合應(yīng)用。本設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)典型工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的典型工藝參數(shù)的測(cè)量方法、信號(hào)處理技術(shù)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握測(cè)控對(duì)象參數(shù)檢測(cè)方法、變送器的功能、測(cè)控通道技術(shù)、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥的功能、過(guò)程控制儀表的PID控制參數(shù)整定方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手對(duì)一個(gè)工業(yè)過(guò)程控制對(duì)象進(jìn)行儀表設(shè)計(jì)與選型，促進(jìn)學(xué)生對(duì)儀表及其理論與設(shè)計(jì)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。 本次設(shè)計(jì)的主

3、要任務(wù)是通過(guò)對(duì)一個(gè)典型工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程（如煤氣脫硫工藝過(guò)程）進(jìn)行分析，并對(duì)其中的液位參數(shù)設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)中要求學(xué)生掌握變送器功能原理，能選擇合理的變送器類(lèi)型型號(hào)；掌握?qǐng)?zhí)行器、調(diào)節(jié)閥的功能原理，能選擇合理的器件類(lèi)型型號(hào)；掌握PID調(diào)節(jié)器的功能原理，完成液位控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，并畫(huà)出控制系統(tǒng)的原理圖和系統(tǒng)主要程序框圖。通過(guò)對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的組態(tài)和調(diào)試，使學(xué)生對(duì)過(guò)程控制儀表課程的內(nèi)容有一個(gè)全面的感性認(rèn)識(shí)，掌握常用過(guò)程控制系統(tǒng)的基本應(yīng)用，使學(xué)生將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，有效的鞏固與提高理論教學(xué)效果。1.2 課程設(shè)計(jì)在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用 本課程設(shè)計(jì)是為過(guò)程控制儀表課程而開(kāi)設(shè)的綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)現(xiàn)

4、代檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制理論、過(guò)程控制儀表、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等前期課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合應(yīng)用，使學(xué)生加深對(duì)過(guò)去已修課程的理解，用本課程所學(xué)的基本理論和方法，運(yùn)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，解決過(guò)程控制領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)題，為學(xué)生今后從事過(guò)程控制領(lǐng)域的工作打下基礎(chǔ)。因此本課程在教學(xué)計(jì)劃中具有重要的地位和作用。第二章 流量控制系統(tǒng)（實(shí)驗(yàn)部分）2.1 控制系統(tǒng)工藝流程MFC1FT1VL1Q1 電加熱器MSSR圖2.1 內(nèi)容器單閉環(huán)流量控制系統(tǒng)工藝流程圖說(shuō)明：FT為流量變送器，F(xiàn)C為智能調(diào)節(jié)器，VL為電動(dòng)閥，SSR為固態(tài)繼電器控制輸出，Q表示流量。圖2.3同。給定量Qs偏差Qi調(diào)節(jié)器D/A電子閥流量對(duì)象內(nèi)容器擾動(dòng)f流量變送器無(wú)紙

5、記錄儀A/D反饋Qf-+圖2.2 內(nèi)容器單閉環(huán)流量控制系統(tǒng)方塊流程圖PID智能調(diào)節(jié)器被控制量Q1QQ1MFC1FT1VL1Q1 電加熱器MSSR圖2.3 雙閉環(huán)比值控制工藝流程圖FT2FC2KQ2給定量Qs偏差Qi調(diào)節(jié)器FC1調(diào)節(jié)閥VL1流量對(duì)象內(nèi)容器流量檢測(cè)及變送器FT1反饋Qf-+Q1乘法器K-調(diào)節(jié)器FC2調(diào)節(jié)閥VL2流量對(duì)象夾套Q2流量檢測(cè)及變送器FT1+圖2.4 雙閉環(huán)比值控制方塊流程圖2.2 控制系統(tǒng)的控制要求 單閉環(huán)控制要求給定流量范圍為0400L/h，流量從200L/h穩(wěn)態(tài)向300L/h穩(wěn)態(tài)過(guò)渡的調(diào)節(jié)時(shí)間不超過(guò)100s，超調(diào)量不超過(guò)5%，穩(wěn)態(tài)誤差不超過(guò)5%. 雙閉環(huán)比值控制主回路

6、（圖2.4中FC1調(diào)節(jié)的回路）要求如單閉環(huán)控制要求，副回路（FC2調(diào)節(jié)的回路）的比值K為2，主回路Q(chēng)1隨給定Qs改變：在Q1穩(wěn)定在給定Qs后，副回路調(diào)節(jié)時(shí)間不超過(guò)50s，超調(diào)量不超過(guò)5%，穩(wěn)態(tài)誤差不超過(guò)5%2.3 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試單閉環(huán)流量控制在實(shí)驗(yàn)面板上接好線(xiàn)，確認(rèn)無(wú)誤后打開(kāi)實(shí)驗(yàn)機(jī)柜電源和水泵開(kāi)關(guān)；將智能調(diào)節(jié)器FC1設(shè)置為單路輸入內(nèi)給定、人工模糊自整定PID調(diào)節(jié)方式；調(diào)節(jié)PID參數(shù)：積分分離值為0，先使積分時(shí)間TI為一較大值，微分時(shí)間TD為0；調(diào)節(jié)比例帶P，使流量Q1能穩(wěn)定到給定值附近，且過(guò)渡時(shí)間不太大、超調(diào)量滿(mǎn)足工藝要求；再調(diào)節(jié)積分時(shí)間TI，使流量Q1的穩(wěn)態(tài)誤差減小以滿(mǎn)足工藝要求。若此時(shí)過(guò)渡

7、時(shí)間也能達(dá)到工藝要求，則可以不要微分作用，若不能滿(mǎn)足則慢慢增加微分時(shí)間TD，使調(diào)節(jié)時(shí)間減小以滿(mǎn)足工藝要求。說(shuō)明：在調(diào)節(jié)比例帶P使流量能穩(wěn)定到給定值附近后，主要需解決的是減少穩(wěn)態(tài)誤差（減小TI）、減少超調(diào)量（增加比例帶P或積分時(shí)間TI）和減少過(guò)渡時(shí)間（增加微分時(shí)間TD或減小積分時(shí)間TI），P、TI、TD這3個(gè)參數(shù)主要需調(diào)節(jié)的是P和TI，觀(guān)察無(wú)紙記錄儀的響應(yīng)曲線(xiàn)，多試幾組參數(shù)，使流量控制達(dá)到工藝要求。雙閉環(huán)比值控制在中單閉環(huán)流量控制已滿(mǎn)足工藝要求的前提下，將其做為主回路，不需再改動(dòng)其參數(shù)。將調(diào)節(jié)器FC2設(shè)置為雙路輸入外給定、人工模糊自整定PID調(diào)節(jié)方式。將比值器設(shè)置為加法方式，比例系數(shù)A=0.5，

8、B=0。Q1穩(wěn)定后，副回路的給定也就一定了。調(diào)節(jié)PID參數(shù)（調(diào)節(jié)方法如單閉環(huán)控制），給調(diào)節(jié)器FC2選擇合適的PID值以滿(mǎn)足工藝要求。第三章 流量控制系統(tǒng)工藝流程及控制要求3.1 控制系統(tǒng)工藝流程HPF法脫硫是國(guó)內(nèi)新開(kāi)發(fā)的技術(shù),它是以氨為堿源液相催化氧化脫硫新工藝,采用的催化劑HPF是一種復(fù)合催化劑,它對(duì)脫硫和再生過(guò)程均有催化作用。所產(chǎn)廢液完全可以回兌到煉焦煤中,從而大大簡(jiǎn)化了工藝流程。脫硫、脫氰效率較高,一般可達(dá)到塔后煤氣含H2S100mg/m3，含HCN300mg/m3。HPF法脫硫的工藝流程是:鼓風(fēng)機(jī)后的煤氣進(jìn)入預(yù)冷塔與塔頂噴灑的冷卻水逆向接觸,被冷卻為30，冷卻水從塔下部用泵抽出,送外冷

9、器被低溫水冷至28送回塔頂循環(huán)噴灑。采取部分剩余氨水更新循環(huán)冷卻水,多余循環(huán)水返回機(jī)械化氨水澄清槽。冷后的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過(guò)兩臺(tái)并聯(lián)的脫硫塔,從塔頂噴淋脫硫液以吸收煤氣中的H2S、HCN(同時(shí)吸收氨,以補(bǔ)充脫硫脫氰過(guò)程中消耗的氨)。脫H2S后的煤氣送入洗滌工段。兩臺(tái)并聯(lián)的脫硫塔都有自己獨(dú)立的再生系統(tǒng)，吸收了H2S、HCN的溶液從塔溜出，經(jīng)液封槽進(jìn)入各自獨(dú)立的反應(yīng)槽，再經(jīng)溶液循環(huán)泵送入再生塔。同時(shí)由空氣壓縮機(jī)送來(lái)的壓縮空氣鼓入再生塔底部,溶液在塔內(nèi)即得到再生。再生后溶液經(jīng)液位調(diào)節(jié)器返回各自對(duì)應(yīng)的脫硫塔循環(huán)使用。浮于再生塔頂?shù)牧蚺菽梦徊盍魅肱菽?硫泡沫經(jīng)泡沫泵送入戈?duì)柲み^(guò)濾器分離,清液流入反應(yīng)槽,

10、硫膏經(jīng)壓縮空氣壓榨成硫餅裝袋外銷(xiāo)。為避免脫硫液鹽類(lèi)積累影響脫硫效果,排出少量廢液送往配煤。脫硫工藝的流程如圖3.1所示。圖中L表示液位；P表示壓力；T表示溫度；F表示流量；I表示指示；C表示控制；V表示閥門(mén)；Q表示累計(jì)。圖3.1 HPF脫硫工藝流程流程圖3.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1).循環(huán)上水的流量范圍在8001000m3/h，精度要求為5%。2).抽水高度（即預(yù)冷塔高度）約20m。第四章 總體設(shè)計(jì)方案4.1 設(shè)計(jì)思想 設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于循環(huán)水的抽送、流量的檢測(cè)和控制，分別可以通過(guò)選擇合適的工業(yè)水泵、流量計(jì)、無(wú)紙記錄儀和流量積分演算智能調(diào)節(jié)器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥完成相關(guān)功能。另外，假設(shè)氨水與循環(huán)上水的流量比值

11、有固定要求，可增加比值器實(shí)現(xiàn)流量比值控制。設(shè)循環(huán)上水的流量為主控量Q1，氨水的流量給定則為Q2s=Q1*K，二者的配比為氨水：循環(huán)上水=K：1，則可用實(shí)驗(yàn)中的流量比值控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該控制環(huán)節(jié)。4.2 總體設(shè)計(jì)流程圖循環(huán)上水給定量Q1s偏差Q1i調(diào)節(jié)器FC1調(diào)節(jié)閥VL1循環(huán)上水流量檢測(cè)及變送器FT1反饋Q1f-+Q1比值器K-調(diào)節(jié)器FC2調(diào)節(jié)閥VL2氨 水Q2流量檢測(cè)及變送器FT1+圖4.1 雙閉環(huán)比值控制方塊流程圖第五章 硬件設(shè)計(jì)5.1 硬件設(shè)計(jì)概要 硬件設(shè)計(jì)主要是智能調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，可采用單片機(jī)做實(shí)時(shí)監(jiān)控芯片，結(jié)合外圍電路實(shí)現(xiàn)流量信號(hào)的變換、采集、PID運(yùn)算與控制輸出等功能。為了能實(shí)時(shí)調(diào)整PID

12、參數(shù)，需增加鍵盤(pán)掃描電路；為了顯示PID參數(shù)和流量的大小，需增加顯示模塊。5.2 硬件選型 智能調(diào)節(jié)器的自行設(shè)計(jì)I/V轉(zhuǎn)換可用OP07構(gòu)成的比例放大器實(shí)現(xiàn)。由于ADC0809的轉(zhuǎn)換速度只有幾十微妙，相對(duì)流量的變化時(shí)間很小，可以不要保持器。而ADC0809與DAC0832都是八位的轉(zhuǎn)換器件，理論上的控制精度可達(dá)到1/255*100%=0.4%，足以滿(mǎn)足流量控制的精度要求。V/I轉(zhuǎn)換可用RCV420轉(zhuǎn)換器。單片機(jī)選擇STC89C52一是CMOS工藝的單片機(jī)功耗較低；二是價(jià)格便宜；再者內(nèi)部程序存儲(chǔ)器有8KB的FLASH ROM，能滿(mǎn)足絕大部分工控過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控程序的燒寫(xiě)需求。顯示部分用LCD，采用長(zhǎng)沙

13、太陽(yáng)人電子的SMC1602a字符型液晶顯示器。鍵盤(pán)掃描可用8279加4*4矩陣鍵盤(pán)以中斷方式實(shí)現(xiàn)。5.2.2 智能調(diào)節(jié)器選型采用虹潤(rùn)的HR-WP-XLS80智能調(diào)節(jié)器代替，其參數(shù)如下輸入信號(hào)：模 擬 量 熱電偶：B、E、J、K、S、T、WRe3-25、F2電阻：Pt100、Pt100.1、Cu50、Cu100、BA1、BA2 電流：010mA、420mA、020mA，輸入阻抗250電壓：05V、15V 波 形：矩形、正弦或三角波幅度：光電隔離，大于4V（或根據(jù)用戶(hù)要求任定）頻 率：010KHz（或根據(jù)用戶(hù)要求任定）輸出信號(hào)：DC 420mA精度： 測(cè)量顯示精度 0.5%FS或0.2%FS頻率轉(zhuǎn)

14、換精度 1脈沖（LMS）一般優(yōu)于0.2%5.2.3電動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型采用湖南力升信息設(shè)備有限公司的LSDZ-50電動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，技術(shù)指標(biāo)如下出軸力矩(N.m)：50動(dòng)作范圍：0360動(dòng)作時(shí)間（S）:20控制電路選項(xiàng):4-20mA輸入位置輸出：4-20mA直流動(dòng)力電源：220VAC 50Hz精度：定位精度：0.5%，位置反饋精度：0.5%環(huán)境溫度：-25+555.2.4流量計(jì)選型采用北京尺度方圓傳感器有限公司的LWGY-250A05S，技術(shù)指標(biāo)如下精度： 0.5%R口徑： 250mm, 標(biāo)準(zhǔn)量程1201200m3/h重復(fù)性： 0.05%0.2%5.2.5比值器選型采用虹潤(rùn)的HR-WP-XQS80，技術(shù)

15、指標(biāo)如下特性顯示方式：以雙排四位LED顯示第一路測(cè)量值（PV1）和第二路測(cè)量值（PV2），以紅色/綠色光柱進(jìn)行兩路測(cè)量值百分比的模擬顯示。顯示范圍：-19999999字。測(cè)量精度：0.2%FS或0.5%FS；0.1%FS（需特殊訂制）。分 辨 率：1字。報(bào)警方式：1-4個(gè)報(bào)警點(diǎn)控制（1AL、2AL、3AL、4AL）LED指示。報(bào)警精度：1字。運(yùn)算模型加減運(yùn)算：S0=AS1BS2 公式4.1乘法運(yùn)算：S0=AS1BS2 公式4.2除法運(yùn)算：S0=AS1BS2 公式4.3計(jì)算精度：0.5%FS1字或0.2%FS1字運(yùn)算周期：0.4秒輸入信號(hào)熱 電 偶： K、E、S、B、J、T、R、Wre3-25熱

16、 電 阻：Pt100、Cu100、Cu50、BA2、BA1 直流電壓：020mV、0100mV、05V、15V、05V開(kāi)方、15V開(kāi)方、-55V；-10V10V、010V直流電流：010mA、420mA 、020mA、010mA開(kāi)方、420mA開(kāi)方。輸出信號(hào)輸出精度：同測(cè)量精度。 電流信號(hào)：DC 420mA，負(fù)載電阻R500；DC 010mA，負(fù)載電阻R750。電壓信號(hào)：DC 05V；DC 15V，負(fù)載電阻R250K，否則不保證連接外部?jī)x表后的輸出準(zhǔn)確度。5.2.6無(wú)紙記錄儀選型采用虹潤(rùn)的HR-SSR單色無(wú)紙記錄儀，技術(shù)指標(biāo)如下顯示器：采用160*128點(diǎn)陣、高亮度黃底黑字液晶屏，LED背光、

17、畫(huà)面清晰；基本誤差：0.2%F.S輸入規(guī)格：全隔離萬(wàn)能輸入 18通道信號(hào)輸入，通道間全隔離，隔離電壓大于400輸入阻抗： 電流：250，電壓1M；熱電阻：要求三線(xiàn)電阻平衡，引線(xiàn)電阻10。電 壓：(05)V、(15)V、mV信號(hào)；電 流：(010)mA、(420)mA；熱電阻： PT100、Cu50、BA1、BA2；熱電偶：S、B、K、T、E、J、R、N；傳感器配電 24VDC；輸出規(guī)格：模擬輸出 4-20mA輸出；12路可組態(tài)繼電器觸點(diǎn)輸出：觸點(diǎn)容量為3A、250VAC（阻性負(fù)載）；報(bào)警輸出 上上限、上限、下限、下下限；補(bǔ)償運(yùn)算： 蒸汽 根據(jù)IFC67公式計(jì)算蒸汽密度補(bǔ)償飽和蒸汽與過(guò)熱蒸汽的質(zhì)

18、量流量或熱流量。一般氣體溫度、壓力補(bǔ)償測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體積流量。天然氣溫度、壓力補(bǔ)償測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體積流量。液體 溫度補(bǔ)償測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)體積流量或質(zhì)量流量。補(bǔ)償范圍：蒸汽壓力 0.14.5MPa 溫度 100500 密度 0.1100Kg/m3比焓 25083224KJ/Kg一般氣體壓力 060MPa溫度 -100500液體溫度 100500累積范圍： 099999999記錄時(shí)間：記錄間隔：1、2、5、10、15、30、60、120、240秒可選。記錄長(zhǎng)度：八筆記錄，72小時(shí)/筆 （記錄間隔1秒）720天/筆（記錄間隔4分）。記錄間隔可根據(jù)對(duì)象的不同而不同：對(duì)于變化緩慢的信號(hào)如溫度，其記錄間隔可取得大些，如 30

19、 秒；而對(duì)于變化比較快的信號(hào)如流量，其記錄間隔可取 15 秒；其他如液位信號(hào)，其記錄間隔可取110秒。數(shù)據(jù)備份和轉(zhuǎn)存： 128M、256M 、512M、1G U盤(pán)可選熱電偶冷端補(bǔ)償誤差： 1斷電保護(hù)時(shí)間： 內(nèi)置FLASH存儲(chǔ)器保護(hù)參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)，斷電后可永久保存。集成硬件時(shí)鐘，掉電后也能準(zhǔn)確運(yùn)行。時(shí)鐘誤差： 1分/月供電電源： 開(kāi)關(guān)電源 85VAC265VAC，50Hz5%環(huán)境溫度： 050環(huán)境濕度： 085%RH5.2.7水泵選型采用威樂(lè)山姆遜(北京)水泵系統(tǒng)有限公司的立式單級(jí)管道泵 IL，技術(shù)指標(biāo)如下流量范圍: 900m3/h壓力范圍: 最大揚(yáng)程：85m 功率范圍: 0.25kw至200k

20、w說(shuō)明：需用兩臺(tái)泵并聯(lián)抽水。5.3 硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖及其說(shuō)明圖5.1 智能調(diào)節(jié)器（自行設(shè)計(jì)）硬件原理圖來(lái)自變送器420mA電流信號(hào)送調(diào)節(jié)閥V/IDAC0832I/VADC0809LCDP08279STC89C524*4矩陣鍵盤(pán)P3.2P1第六章 軟件設(shè)計(jì)6.1 軟件設(shè)計(jì)流程圖及其說(shuō)明6.1.1主函數(shù)8279初始化LCD初始化定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0初始化顯示PV、SV值等待中斷中斷方式初始化圖5.1 智能調(diào)節(jié)器（主函數(shù)流程圖設(shè)計(jì)）說(shuō)明：8279工作于二鍵鎖定、編碼方式；T0工作于定時(shí)方式1；PID參數(shù)的設(shè)置由鍵盤(pán)中斷完成；PID運(yùn)算過(guò)程和輸出控制由T0中斷完成；PV值為當(dāng)前流量，SV為給定量。6

21、.1.2 鍵盤(pán)中斷函數(shù)讀8279回送鍵值鍵值處理調(diào)用相應(yīng)的參數(shù)修改函數(shù)中斷返回圖5.2 讀鍵值修改PID參數(shù)中斷函數(shù)6.1.3 定時(shí)器T0中斷函數(shù)啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換獲取當(dāng)前流量調(diào)用積分分離PID函數(shù)完成控制輸出更新PV顯示值更新定時(shí)初值，啟動(dòng)下一次定時(shí)中斷返回圖5.3 定時(shí)器T0采樣中斷流程圖6.1.4 LCD顯示函數(shù)清當(dāng)前LCD顯示內(nèi)容顯示SV、PV值返回圖5.4 LCD顯示函數(shù)流程圖6.1.5 參數(shù)（P、Ti、Td、A、Ts）設(shè)置函數(shù)清當(dāng)前LCD顯示內(nèi)容顯示當(dāng)前設(shè)置參數(shù)類(lèi)型讀鍵值（09）確認(rèn)鍵？數(shù)據(jù)長(zhǎng)度超限？將鍵值賦給相應(yīng)位更新當(dāng)前設(shè)置參數(shù)YYNN子函數(shù)返回圖5.5 PID參數(shù)設(shè)置函數(shù)流程圖第

22、七章 系統(tǒng)調(diào)試中遇到的問(wèn)題及解決方法7.1 調(diào)試單閉環(huán)流量控制系統(tǒng)時(shí)遇到的問(wèn)題7.1.1 閥門(mén)開(kāi)度100%，流量最大值才150L/h我首先想到的是量程范圍是否設(shè)置錯(cuò)誤了，于是檢查了一次智能調(diào)節(jié)器的二級(jí)參數(shù)，結(jié)果沒(méi)找出錯(cuò)誤。于是很冒昧地請(qǐng)了吳老師幫忙，結(jié)果是分流開(kāi)關(guān)被我開(kāi)的過(guò)大導(dǎo)致主回路的流量過(guò)小，把分流開(kāi)關(guān)關(guān)小就可以提高主回路的流量值了。我完全忘了那是分流開(kāi)關(guān)，只好乖乖接受吳老師的批評(píng)教育了。7.1.2無(wú)紙記錄儀顯示反饋流量振蕩200圖6.1 比例帶過(guò)小300y (L/h)y (L/h)tt圖6.2 比例帶適中150s200解決方法增大比例帶P，由200調(diào)到了800，反饋流量最終能穩(wěn)定在給定值

23、200L/h附近，此時(shí)調(diào)節(jié)時(shí)間（由振蕩到穩(wěn)定在給定值%5）為150s，未達(dá)到控制要求。7.1.3 調(diào)節(jié)時(shí)間過(guò)大解決方法：減小積分時(shí)間Ti，由30s減小到22.5s，調(diào)節(jié)時(shí)間減少到100s左右。然后增加微分時(shí)間Td，由0增加到0.5s，可使調(diào)節(jié)時(shí)間小于90s，達(dá)到控制要求。同時(shí)，從無(wú)紙記錄儀上觀(guān)察到流量過(guò)渡曲線(xiàn)（在給定值200與給定值300之間）超調(diào)小于5%，穩(wěn)態(tài)誤差也小于5%，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到控制要求。之后又多試了幾組參數(shù)，最終得到較為理想的一組參數(shù)如下比例帶P=620，積分時(shí)間Ti=22.5s，微分時(shí)間Td=0.5s，運(yùn)算周期To=2s。對(duì)應(yīng)流量控制指標(biāo)為：從200L/h到300L/h，調(diào)節(jié)時(shí)間

24、為80s，無(wú)超調(diào)，穩(wěn)態(tài)誤差2%。7.2 調(diào)試流量比值控制系統(tǒng)時(shí)遇到的問(wèn)題7.2.1 不了解比值器的連線(xiàn)方式實(shí)驗(yàn)時(shí)第一次接觸比值器，雖然知道X、Y是輸入，Z是輸出，但不知道面板上標(biāo)的X、Y、Z該怎么連線(xiàn)，問(wèn)搭檔和周?chē)耐瑢W(xué)沒(méi)人知道，看實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)也沒(méi)有介紹怎么接線(xiàn)，因?yàn)榕陆渝e(cuò)了把儀表燒壞，所以求吳老師指導(dǎo)。在吳老師的細(xì)心指導(dǎo)下我了解了比值器中的信號(hào)為直流電流信號(hào)，所以無(wú)論輸入或者輸出都要串聯(lián)連接。而且由公式4.1、公式4.2、公式4.3可知比值器應(yīng)工作在運(yùn)算方式2（即加法運(yùn)算，公式4.1），比例因子A即為流量比值K，比例因子B置0。7.2.2 副回路流量為0，與給定200L/h有明顯偏差，但調(diào)節(jié)器

25、無(wú)輸出“有偏差就肯定有控制輸出”，本著這個(gè)想法，我懷疑是不是接線(xiàn)有問(wèn)題，于是檢查了一次接線(xiàn)，可是沒(méi)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。接著我想到了輸出是有的，可能極性反了，即調(diào)節(jié)器的正反作用設(shè)置有誤。結(jié)果一查二級(jí)參數(shù)，調(diào)節(jié)器工作在正作用方式下，將其改為反作用方式后電動(dòng)調(diào)節(jié)閥立刻產(chǎn)生動(dòng)作，流量迅速提升。7.2.3 調(diào)節(jié)器2的比例帶已經(jīng)調(diào)到999.9最大值，副回路流量仍然振蕩200圖6.3 副回路Td=1的響應(yīng)曲線(xiàn)300y (L/h)y (L/h)tt120s200圖6.3 副回路Td=0的響應(yīng)曲線(xiàn)這完全可以肯定振蕩與比例帶無(wú)關(guān)，可以考慮調(diào)節(jié)積分時(shí)間和微分時(shí)間。先去掉FC2的微分作用，使Td=0，觀(guān)察無(wú)紙記錄儀發(fā)現(xiàn)副回路流

26、量不再振蕩。7.2.4 主回路已穩(wěn)定，改變比例K時(shí)副回路的過(guò)渡時(shí)間（2分鐘）太長(zhǎng)圖6.5 副回路Ti=15s的響應(yīng)曲線(xiàn)300y (L/h)y (L/h)tt200圖6.6 副回路Ti=7.5s的響應(yīng)曲線(xiàn)300200120s70s0s0s要使副回路響應(yīng)加快首先可以調(diào)節(jié)FC2的比例帶P，可是調(diào)小了容易振蕩，調(diào)大了對(duì)減少調(diào)節(jié)時(shí)間的作用不明顯。于是將FC2的比例帶固定在680，減小積分時(shí)間Ti，使Ti=7.5s，結(jié)果可使調(diào)節(jié)時(shí)間減少到70s。最后多試了幾組參數(shù)，最佳的參數(shù)如下主回路保持單閉環(huán)實(shí)驗(yàn)的參數(shù)不變，副回路調(diào)節(jié)器FC2的比例帶P=680，積分時(shí)間Ti=7.5s，微分時(shí)間Td=0，運(yùn)算周期To=2s,積分分離值A(chǔ)T=100。當(dāng)比值K=2時(shí)，主回路Q(chēng)1隨給定Qs改變：主回路Q(chēng)1的過(guò)渡時(shí)間為75s，無(wú)超調(diào)，穩(wěn)態(tài)誤差小于5%。副回路調(diào)節(jié)時(shí)間約90s（即主被控量Q1穩(wěn)定后Q2經(jīng)15秒左右穩(wěn)定），無(wú)