物位控制系统的集成与安装调试

设计一个储液罐液位控制系统，储液罐参数：内径φ1000mm，内高3m，最大出水量Q。为0.5m³/h，次液位为非腐蚀性的清水，如图5-1所示。要求液位控制在2.5，控制精度1%。液位控制器执行器储液罐罐内液位液位检测和变送装置液位测量值液位设定值偏差控制输出流量干扰“-”“+”“+”“+”1、液位和界面测量应选用差压式仪表、浮筒式仪表和浮子式仪表。当不满足要求时，可选用电容式、射频导纳式、电阻式、声波式、磁致伸缩式等仪表。料面测量应根据物料的粒度、物料的安息角、物料的导电性能、料仓的结构形式及测量要求进行选择。2、仪表的结构形式及材质，应根据被测介质的特性来选择。主要考虑因素为压力、温度、腐蚀性、导电性；是否存在聚合、黏稠、沉淀、结晶、结膜、汽化、起泡等现象；密度和密度变化；液位中含悬浮物的多少；液面扰动的程度以及固体物料的粒度。3、仪表的显示方式和功能，应根据工艺操作及系统组成的要求确定。当要求信号传输时，可选择具有模拟信号输出功能或数字信号输出功能的仪表。4、仪表量程应根据工艺对象实际需要显示的范围或实际变化范围确定。除供容积计量用的物位仪表外，一般应使正常物位处于仪表量程的50%左右。5、仪表精确度应根据工艺要求选择。但供容积计量用的物位仪表的精确度应不劣于±1mm。6用于可燃性气体、蒸汽及可燃性粉尘等爆炸危险场所的电子式物位仪表，应根据所确定的危险场所类别以及被测介质的危险程度，选择合适的防爆结构形式或采取其他防爆措施。由上表所得出的一些选择再加上题目要求液位控制在2.5，控制精度1%。所以我们选用内法兰差压式物位测量仪表。调节阀又名控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。一般由执行机构和阀门组成。如果按行程特点，调节阀可分为直行程和角行程；按其所配执行机构使用的动力，可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种；按其功能和特性分为线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。调节阀适用于空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品等介质。英文名：controlvalve，位号通常FV开头。调节阀常用分类：气动调节阀，电动调节阀，液动调节阀，自力式调节阀。我们从中选择了电动调节阀。电动调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表。随着工业领域的自动化程度越来越高，正被越来越多的应用在各种工业生产领域中。与传统的气动调节阀相比具有明显的优点：电动调节阀节能（只在工作时才消耗电能），环保（无碳排放），安装快捷方便（无需复杂的气动管路和气泵工作站）。阀门按其所配执行机构使用的动力，按其功能和特性分为线性特性，等百分比特性及抛物线特性三种。这里我们选用百分比电动调节阀。电动球阀具有旋转的90度动作，球有圆形通孔通过轴线，当球旋转90度时，在进、出口处应全部呈现球面，从而截断流动，反之既呈现通孔，使介质通过。全通径的球体内腔为介质提供了阻力很小、直通的流道。气动执行器快速旋转90度的就能使球阀瞬间关闭严密，执行器与阀体的直接连接减少了发生故障的机率。法兰连接的管路能保持良好密封性能，便于维修更换，便于管路的封闭。Q941电动法兰球阀主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制，它与其它阀类相比，具有以下一些优点。1，流体阻力小、球阀是所有阀类中流体阻力最小的一种，即使是缩径球阀，其流体阻力也相当小。2，止推轴承减小阀杆摩擦力矩，可使阀杆长期操作平衡灵活。3，阀座密封性能好，采用聚四氟乙烯等材料制成的密封圈，结构易于密封，而且球阀的阀封能力随着介质压力的增设而增大。4，阀杆密封可靠，由于阀杆只作旋转运动而不做升降运动，阀杆的填料密封不易破坏，且密封能力随着介质的压力增设而增大。5，由于聚四氟乙烯等材料具有良好的自润滑性，与球体的摩擦损失小，帮球阀的使用寿命长。6，下装式阀杆和阀杆头部凸阶防止阀杆喷出，如火灾造成阀杆密封破坏，凸阶与阀体间还可形成金属接触，确保阀杆密封。Q941F/PPL型不锈钢电动球阀是一种转角为90°的旋转类阀门，密封性能优良，流量系数大，流阻系数小，结构简单，使用寿命长，便于维修。配用电缸式执行机构。产品广泛应用于化工、石油、轻纺、电力、食品制药、制冷、造纸行业的系统控制。可编程控制器的特点1．可靠性高。2．控制功能强。3．编程方便，易于使用。4．使用于恶劣的工业环境，抗干扰能力强。5．具有各种接口，与外部设备连接非常方便。6．维修方便。一、PLC的等效工作电路PLC等效工作电路可分为输入、输出和内部控制电路三部分二、PLC的工作过程这个过程可以分为如下四个阶段。1．公共处理阶段2．执行外围设备命令阶段3．程序执行阶段4．输入、输出更新阶段三、PLC的扫描时间PLC完成一个扫描周期所需要的时间，称为扫描周期时间，简称扫描时间。四、PLC的I/O响应时间用PLC设计一个控制系统时．必须知道有了一个输入信号后PLC经过多长时间才能有一个对应的输出信号，否则，就不能正确并精确地解决系统各部件之间的配合问题。仅用P动作控制，不能完全消除偏差。为了消除残留偏差，一般采用增加I动作的P+I控制。用PI控制时，能消除由改变目标值和经常的外来扰动等引起的偏差。但是，I动作过强时，对快速变化偏差响应迟缓。对有积分元件的负载系统可以单独使用P动作控制。对于PD控制，发生偏差时，很快产生比单独D动作还要大的操作量，以此抑制偏差的增加。偏差小时，P动作的作用减小。控制对象含有积分元件的负载场合，仅P动作控制，有时由于此积分元件的作用，系统发生振荡。在该场合，为使P动作的振荡衰减和系统稳定，可用PD控制。换言之，该种控制方式适用于过程本身没有制动作用的负载。利用I动作消除偏差作用和用D动作抑制振荡作用。在结合P动作就构成了PID控制，本系统就是采用了这种方式。采用PID控制较其它组合控制效果要好，基本上能获得无偏差、精度高和系统稳定的控制过程。这种控制方式用于从产生偏差到出现响应需要一定时间的负载系统（即实时性要求不高，工业上的过程控制系统一般都是此类系统，本系统也比较适合PI调节）效果比较好。