过程控制课程设计完整版

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1、过程仪表课程设计任务书设计题目：专 业： 自动化学生姓名：_学号:_起迄日期:2011年11月30日 2011年12月30日指导教师：目录1 系统简介 32 设计方案及仪表选型 42.1设计方案 42.2.2压力变送器接线图52.2.3 KVHV电动V型调节球阀62.2.4伺服放大器的选择72.2.5隔离配电器82.2.6 DDZIII型电动调节器 92. 3控制器正反作用的选择 102 . 4控制系统仪表配接图及说明 102 . 5控制器仪表的选择 102.6仪表清单 123、设计心得 124、参考文献 131 系统简介压力控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。对于以气体或液态管道或气体容

2、器 中的压力为被控量的反馈控制系统，在生产过程中，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定下进行，为保持流量不变也常需要控制压 力恒定。根据不同应用场合，压力控制可采用不同的方式。当控制性能要求不高的时候， 可采用比较简单的控制装置，如压力调节阀等；而对性能要求较高的或生产过程比较复杂 的，需要采用压力控制系统。压力控制系统是闭环的，反馈的，主要由压力传感器（压力 变送器）、压力调节器、执行装置（调节阀）、被控对象四个部分组成。本设计使用PID控 制器控制气罐压力，其基本构成如下：图 1-1 压力控制系统方框图压力传感器测量被控压力，并转换成便于利用的信号形

3、式，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，按照消除偏差的方向来改变被测点的压力，将其调节到给定的希望值本。PID控制器 控制气罐压力，使气罐内气压维持恒定,并无残差；为了使信号统一，这里全部使用 DDZ- III型仪表完成设计，为了系统的稳定，在控制器，执行器和变送器的基础上加入隔离配电 器。2 设计方案及仪表选型2.1 设计方案在生产过程中，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 反应需要在恒定下进行，为保持流量不变也常需要控制压力恒定。气罐作为化工生产以及要求流量平衡的重要装置之一，它的作用就是控制

4、气罐内的压 力使得输入输出保持一定的平衡稳定的状态，以保证下道工序的顺利进行。因此，选出口 压力作为被控参数、入口流量为控制变量，构成如图1-2 所示的压力控制系统，控制系统 框图如图1 -1所示。影响出口流量Qd的干扰有输入流量Qi。该系统根据出口压力变化来 控制输入流量阀门开度，通过改变输入流量将出口压力控制在给定的数值上，是一个简单 控制系统。V-2图 2-1 气罐单回路压力控制系统2.2仪表选型2.2.1压力变送器型号：YBS主要技术参数：输出信号：420mA；基本误差：0.5%、0.2%输出负载：420mA0550Q（24V供电时）电源电压：24VDC （1836VDC使用环境：温

5、度：防1爆：-20+50C；液晶表头：-10+50C；其它：-40+60C；相对湿度：595%与膜片接触介质温度V100C（高温介质可通过引压管降温引入）压力过载W2FS（最大量程）重量：1Kg量程分档：单位MPa量程序号12341-0.100.1-0.10 0.16-0.10 0.20-0.10 0.25200.100.1600.2000.25300.400.6001.0001.60402.0002.504.0006.005010.0016020.00025.002.2.2压力变送器接线图2.2.3 KVHV电动V型调节球阀型号：KVHV-V 主要技术参数:阀体：公称通径：25-300mm公

6、称压力：PN1.6, 4.0, 6.4MPa连接形式：法兰式按JB/T79.2-94凹或按JB78-5P对夹式法兰连接材料：WCB ZGlGrl8Ni9Ti CF3M填料：V型聚四氟乙烯填料，含浸聚四氟乙烯填料，石棉纺织填料。耐高温碳纤维填料 温度：常温：-20C+120C散热：+200C+450C阀内组件：阀芯形式：V形缺口半球体流量特性：近似等百分比或近似直线特性及快开特性。球体阀杆材料：2Crl31Grl8Ni9Ti oCrl7NI17Mo2 (316L)金属阀座材料：与阀杆材料相同，密封堆焊钻铬硬质合金 非金属阀材料：增强聚四氟乙烯。执行机构：可选用PSQ系列、3810系列或NB系列电

7、子式角行程执行机构。接线图:N L -Hf -OUT*图2-2-2执行器接线图2.2.4伺服放大器的选择伺服放大器也叫伺服驱动器，是用来控制伺服电机的一种控制器。其作用类似于变频 器作用于普通交流马达。主要应用于高精度的定位系统。所选用的伺服放大器型号为DFC-2100架装式III型DFC-2100III型的工作原理：伺服放大器由输入隔离级、磁放大器电路、比较放大电路、功率输出电路、信号断失 判别控制电路、报警触点输出电路和状态显示等部分组成。伺服放大器的输入信号一般有 两路，一路为控制信号Ic,由调节器或其它控制器提供，另一路为位置反馈信号If,由 电动执行机构的位置发送器提供。伺服放大器的

8、输出电有两路，可分别控制伺服电动机正、 反转。当Ic-If0（且超过死区）时，伺服放大器有正向输出，当Ic-If0（且超过死区）时, 伺服放大器有反向输出，当Ic-If=0（或不超过死区）时，伺服放大器无输出。2.2.4.2 DFC-2100III型的主要技术指标： 输入信号：420mA DC。0输入通道：三个 输入通道阻抗：11型200Q；III型250Q。死区可调节范围：1%3%断信号识别：V2mA DC电源：单相电压220V 50Hz 使用环境：温度：050C相对湿度：85%大气压力：86106KPa、周围空气中无腐 蚀性介质。2.2.4.3 DFC-2100III型的端子接线图:辆入信

9、号反愦悟号电机正图2-2-3： DFC-2100架装式III型伺服放大器的端子接线图2.2.5隔离配电器型号：KFP主要技术参数：输入信号：420mA,二线制配电电源：18.528.5VDC工作温度：050C电源电压：24VDC10%输出信号：420mA、15V；精度：0.2%隔离电压：1500VDC 1分钟输出负载电阻：5KQ （电压输出），500Q （电流输出）接线图:图2-2-4信号隔离器接线图2.2.6 DDZIII型电动调节器型号：DTZ2100输入信号 1-5V，DC输入阻抗影响 0.1%给定方式 内外给定由开关选择,外给定时红灯亮外给定信号 4-20Ma,DC测量信号及给定信号指

10、标 0-100%全刻度，误差W土 1% 输出信号 4-20mA， DC调节形式： 比例+积分+微分 比例带 2-500%积分时间 0.01-2.5 分（X1） 0.1-25 分（X10）微分时间 断；0.04-10分负载阻抗 250-750Q手动切换特性自动一手动1一手动2供电电压 24V0.5%, DC消耗功率光柱不大于10W,表头不大于5W工作条件周围环境温度5-400C，空气相对湿10-75%,无腐蚀气体输出420mAJTRL O 地电源24VDC +Q Q Q Q Q6 Ge Ge +测量信号15VDC+外给定信号 420mA图2-2-5 DDZIII型电动调节器DTZ2100接线端子

11、图2.3 控制器正反作用的选择控制器的正、反作用要根据回路的具体情况决定。根据所选的调节阀的特性不同而不同，这里由于系统的需要，调节阀选气关阀，所以， 相应的调节器为反作用方式。2.4 控制系统仪表配接图及说明（坐标纸手绘）2.5 控制器仪表的选择采用模拟控制器:DDZ III型调节器。控制器的输入信号为15V的测量信号。设定信号有内设定和外设定两种。内设定信 号为15V,外设定信号为420mA。测量信号和设定信号通过输入电路进行减法运算， 输出偏差到比例积分微分电路进行比例积分微分运算后，由输出电路转换为420mA信号 输出。手动电路和保持电路附于比例积分微分电路之中，手动电路可实现软手动和

12、硬手动 两种操作，当处于软手动状态时，用手指按下软手动操作键，使控制器输出积分式上升或 下降，当手指离开操作键时，控制器的输出值保持在手指离开前瞬间的数值上，当控制器 处于硬手动状态时，移动硬手动操作杆，能使控制器的输出快速改变到需要的数值，只要 操作杆不动，就保持这一数值不变。由于有保持电路，使自动与软手动相互切换，硬手动 只能切换到软手动，都是无平衡无扰动切换，只有软手动和自动切换到硬手动需要事先平 衡才能实现无扰动切换。如果是全刻度指示控制器，测量信号的指示电路和设定信号的指示电路分别把 15V 电压信号转化为 15mA 电流信号用双针指示器分别指示测量信号和设定信号。当控制器 出现故障

13、需要把控制器从壳体中取出检查时，可以把便携式手动操作器插入手动操作插 孔，以实现手动操作。图2-3中的420mA输出信号通过250精密电阻转化为15V电压反馈到控制器的 输入端，使控制器形成了自闭系统，提高了控制器的运算精度。簞定揣示电曲指示电ift円电序科岀电跖-4 fI-5V图2-3 DDZ III基型控制器框图电踣戦4桂4fil技术参数：统一标准信号：1-5VDC或4-20mADC。控制精度为0.5%。负载电阻250750Q。比例度2%500%。积分时间0.012.5min与0.125min。微分时间0.0410min。电源：22010%AC, 0.2A。 PID参数范围：(1) 给定值

14、-6.9%106.9%(2) 比例带 0.0799.9%(3) 积分时间0.099.9%分(4) 微分时间0.099.9%分(5) 采样周期200毫秒2.6 仪表清单编号型号数量DDZIII型电动调节器DTZ21001伺服放大器DFC-2100III 型1电动执行器KVHV-V1压力变送器YBS1隔离配电器KFP13、设计心得这次课程设计算是对以前课程的巩固吧；出来以前所学过的知识，而且学到了很多在 书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要 的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得 出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力，这一点 对于我们走上工作岗位很重要。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，但有以前一些相关课程的课程设计 经验，面对各种问题，最终还是成功解决了。在设计方案的过程中，发现了自己的不足之 处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，最后不得不重新拿起课本自 习阅读相关的知识点。总而言之，