过程控制课程设计报告贮槽液位控制系统设计(4)

④ 采用国际标准信号制，现场传输信号为4～20mA直流电流，控制室联络信号为1～5V直流电压，信号电流和电压的转换电阻为250Ω。由于电气零点不是从零开始，因此容易识别断电、断线等故障。信号传输采用电流传送-电压接受的并联方式，即进出控制室的传输信号为直流电流信号（4～20mA），将此电流信号转换成直流电压信号后，以并联形式传输给控制室各仪表。 DDZ-Ⅲ型控制器传递函数为：

U(s)1G(s)??KP(1??TDs)

E(s)TIs3.调节阀

气动调节阀：结构简单，可靠，维护方便，防火防爆。 薄膜式：因为不需要大口径、高压降，一般情况选用薄膜式。 直通单座阀：因为这是小口径、低压差的场合。

气开式：无压力信号时阀全闭，随着信号增大，阀门逐渐开大称的为气开式，因为考虑到控制信号中断后，为防止水满溢出水箱，所以选择气开式。

选用ZJHP系列ZHB-22型气动气开式薄膜直通单座调节阀

此调节阀是上海好施阀门有限公司生产的，由多弹簧气动薄膜执行机构和顶导向式直通低流阻单座阀组成。具有结构紧凑、重量轻、动作灵敏、流体通道呈S流线型、压降损失小、阀容量大、流量特性精确，配用电-气阀门定位或气动阀门定位器，可实现对工艺管路流体介质的自动调节控制，广泛应用于精确控气体、液体、蒸汽等介质的工艺参数如压力、流量、温度、液位等参数保持在给定值。是符合IEC标准的新一代通用调节阀产品。 结构特点:

1．ZJHP型气动单座调节阀是自动化控制系统中仪表的执行单元，采用电-气阀门定位器，以电信号和压缩空气为动力，接受控制系统输入的0-10mA DC或4-20mA DC电流信号，由调节器将压缩空气，转换成气源压力信号输入输出，可实现分程控制（段幅信号），从而改变阀门开度位移，达到对流体介质的工艺参数精确调节控制

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2. 直通低流阻单座为无底盖顶导向结构，它只有一个阀座和一个柱塞形阀芯具有密闭性能好、泄漏量小、动作灵敏、流体通道呈S流线型、压降损失小、阀容量大、流量特性精确、可调比大，阀芯导向部分的导向面积大，具有抗振性能强等特点，适用于对介质泄漏量及调节精度有严格要求的场合，但由于阀结构上的原因，阀杆上的不平衡力较大，尤其在公称通径大的工况下更为明显，因而该阀只适合于工作压差较小的场合。

3．通过改变阀芯形状的设计，不同的阀芯形状会得到不同流量特性：等百分比（对数）性、直线性、快开特性。

传递函数： 调节阀：Wc

(s)?Kc4.差压变送器

选用罗斯蒙特3051C差压变送器，其主要参数如下: 总体性能：±0.15% 精度：±0.075%

差压：校验量程从0.5inH2O至2000psi 表压：校验量程从2.5inH2O至2000psi 绝对压力：校验量程从0.167psia至4000psia

过程隔离膜片：不锈钢，哈氏合金C，蒙乃尔，钽（仅限CD，CG）及镀金蒙乃尔 设计小巧、坚固而质轻，易于安装

特点：罗斯蒙特3051压力变送器具有无可比拟的操作性能、灵活的CoPlanarTM平台，而且可以升级。新型罗斯蒙特3051C压力变送器的性能指标保证了在不同工况下的精度和稳定性。

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七、 参数的整定及仿真结果

1.经验法（现场实验整定法）

按照先比例、后积分、再微分 的顺序进行整定

① TI=∞，TD=0，δ由大到小调节，使过渡过程达到4:1，且静差较小，若能满足要求，则用比例控制。

② 若静差不能满足要求，则需要加积分环节。比例度δ增加10-20%，由大到小调节积分时间TI，在保持动态特性的基础上，减小或者消除误差。 ③ 若动态特性不能满足要求，由大到小调节TD，同时适当调节TI、δ。 （满足要求的参数不是唯一的，某个参数的减小可以用其它参数的增大来补偿）

2.常见被控量的PID参数选择范围：

系统 温度 流量 压力 液位 参数 δ(%) 20～60 40～100 30～70 20～80 TI(min) 3～10 0.1～1 0.4～3 TD(min) 0.5～3

3.控制器各校正环节的作用如下：

①比例环节：用于加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。KP越大，系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但易产生超调，甚至会导致系统不稳定。

KP取值过小，则会降低调节精度，使响应速度缓慢，从而延长调节时间，使系统静态、动态特性变坏。

②积分环节：主要用来消除系统的稳态误差。系统的静态误差消除越快，TI越小，但TI过小，在响应过程的初期会产生积分饱和现象，从而引起响应过程的较大超调。若TI过大，将使系统静态误差难以消除，影响系统的调节精度。

③微分环节：能改善系统的动态特性，其作用主要是在响应过程中抑制偏差向任

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何方向的变化，对偏差变化进行提前预报。但TD过大，会使响应过程提前制动，从而延长调节时间，而且会降低系统的抗干扰性能。

4.仿真结果

输入（给定）信号曲线（单位阶跃）：

① 只采用比例P控制

K=30，TI=∞，TD=0

Simulink仿真曲线：

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Simulink仿真曲线（加入扰动）：

② 采用比例积分PI控制

K=30，TI=5，TD=0

Simulink仿真曲线：

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