过程控制课程设计流量比值控制

下，当我们设置好参数（P30=1，P53=1，P62=4）选择正转（将STF和SD短接）再将DC4~20mA控制信号给到变频器信号输入端子去，就可以自动控制了，其中0~5V电压输入不可用。

手动控制频率时，可在控制信号线和正反转短接线都拔下的情况下，按下“PU/EXT”按钮，就可将变频器的工作状态从EXT切到PU状态下，将频率调到某一值，按下“SET”键，这时会有F和设定值交替闪烁3秒的状态，表示设定成功，按下“RUN”键，变频器会自动运行到设定频率，在运行状态下，可通过旋转频率设定器来调整当前运行频率。注意切不可在变频器带电机运行时，拔下任一根强电输入输出线，造成变频器在运行状态下突然断电或电机缺相，先将变频器停止（按下“STOP” ）键，再在断开变频器输入电源的情况下接线。

磁力驱动泵1为380V磁力驱动泵，磁力驱动泵2为220V磁力驱动泵。本实验采用变频器控制泵打水，所以用到的泵为220V磁力驱动泵，开启实验设备前谨记保证F2-1阀门处于打开的状态。 AI智能调节仪部分设置参数解释： Sn（输入规格）

Sn=32：0.2—1V（100mV-500mV） Sn=33：1-5V电压输入

dip（小数点位） dil（输入下限显示值） dih（输入上限显示值） oPL（调节器输出下限值） oPH（调节器输出上限值） CF（系统功能选择）

CF=0为反作用调节方式

CF=8为有分段功能限制功能的反作用调节方式

Addr（通讯地址）

run（运行状态及上电信号处理）

run=0手动调节状态 run=1自动调节状态

四． 单回路参数整定

由于电动阀跟变频器控制下的磁力泵的过程传递函数是未知的，因此我们必须对这测出这两个被控对象特性。

4.1 被控对象特性的测试方法

W（0s）＝通过分析建模可知，其数学模型为：若令Q1(s)作为阶跃扰动，即Q1(s)=0，

SX

H(s)KQ1(s)=TS?1

则H（S）=

X0X0KX0K/T×=K- 11SSS?S?TT?tT对上式取拉氏反变换得h(t)=KX0(1-e)

式中T=RC位时间常数，K为放大系数。 当t→∞时,h(∞)=KX0，因而有K=h(∞) /X0.

当t=T时，则有：h(T)=KX0(1-e-1)=0.632KX0=0.632h(∞)

由上可知一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图7所示。当由实验求得图4.1所示的阶跃响应曲线后，该曲线上升到稳态值的63%。所对应的时间，就是时间常数T。

图4.1阶跃响应曲线 4.2 电动阀传递函数测试

图为电动阀输入与输出特性的方框图：

手动输出 电动阀 管道 相应曲线

流量变送器1 图4.2电动阀输入与输出特性方框图

在t0时给电动阀的输入量，得出相应的曲线。如图4.3所示

图4.3 电动阀的输入量特性曲线图

当t—>∞时，h（∞）=Kx0，因而有K=h（∞）/ 入。故K=3.7668/0.4=9.41

为了方便计算y?(t1)=0.39, y?(t2)=0.63,则可得 可求得T0=1.572s

x0=输出稳态值/阶跃输

Ke??s而H(S)= 1?Ts 9.41e?6.444s故H(S)= 1?1.572s

4．3 变频器——磁力泵传递函数测试

图为变频器——磁力泵输入与输出特性的方框图：

图4.4磁力泵输入与输出特性图

与电动阀传递函数相同，得出其相应曲线如图4.5所示：

图4.5 磁力泵输入与输出特性曲线图

同理，当t—>∞时，h（∞）=Kx0，因而有K=h（∞）/ 阶跃输入。故K=6.3229/0.4=15.807

为了方便计算y?(t1)=0.39, y?(t2)=0.63,则可得 可求得T1=2.88s

x0=输出稳态值/

Ke??s而H(S)= 1?Ts 15.807e?7.428s故H(S)= 1?2.88s

4．4用MATLAB进行仿真

如图4.6所示为电动阀、变频器——磁力泵两个回路在MATLAB的仿真：

图4.6 MATLAB仿真原理图

其中两个回路的比例度&分别为40%和50%，I值都为0.5，仿真的响应曲线如图4.7和图4.8所示：

图4.7主变量流量曲线图 图4.8副变量流量曲线图说明：左图为电动阀回路相应曲线，右图为变频器——磁力泵响应曲线，图中对Y轴上进行了放大，以更好地显示波形在1附近的变化情况，由观察可得，这种PI设置基本能够使响应曲线稳定在1左右。

五． 比值控制系统参数调节

5.1比值系数的计算

设流量变送器的输出电流与输入流量间成线性关系，当流量Q由0→Qmax

变化时，相应变送器的输出电流为4→20mA。由此可知，任一瞬间主动流量Q1和从动流量Q2所对应变送器的输出电流分别为 I1=

Q1?16?4 Q1maxQ2?16?4 Q2maxI2=

式中Q1max和Q2max分别为Q1和Q2最大流量值。 设工艺要求Q2/Q1=K，则式（1）可改写为 Q1=

(I1?4)Q1max 16