进水流量跟随出水流量比值控制系统
比值控制系统
比值控制系统问题的提出：在工业生产过程中，要求两种或多种物料流量成一定比例关系 要求严格控制比例。
最常见的是燃烧过程，燃料与空气要保持一定的比例关系，才能满足生产和环保的要求。
造纸过程中，浓纸浆与水要以一定的比例混合，才能制造出合格的纸浆，许多化学反应的诸个进料要保持一定的比例。
例如1、氨合成生产过程3H2+1N2=2NH3，要求H2和N2完全按照3：1进料。
2、造纸过程中，对纸浆浓度有要求，进料浓纸浆和水的进料就要满足一定比例。
如果有三个进料，对三个进料之间需要满足一定比例关系。
而我们之前学习的控制系统的控制达不到这样的控制要求。
因此就要用到一个新的控制————比值控制系统基本概念：1.比值控制系统（流量比值控制系统）：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统。
2.主物料或主动量：在保持比例关系的两种物料中处于主导地位的物料，称为主物料；表征主物料的参数称为主动量（主流量），用F1表示。
3.从物料或从动量：按照主物料进行配比，在控制过程中跟随主物料变化而变化的物料称为从物料；表征从物料特性的参数称为从动量（副流量），用F2表示。
4.有些场合，用不可控物料为主物料，用改变可控物料即从物料来实现比值关系。
5. 比值控制系统就是要实现从动量与主动量成一定的比值关系:K= F2/ F1 F2—为从动量A F1—为主动量B （从动量/主动量=K 常数）在比值控制系统中 从动量是跟随主动量变化的物料流量，因此，比值控制系统实际上是一种随动控制系统。
比值控制系统的类型：开环比值控制系统单闭环比值控制系统双闭环比值控制系统变比值比值控制系统（串级比值控制系统）开环比值控制系统开环比值控制系统是最简单的比值控制系统，同时也是一个开环控制系统。
随着F1的变化，F2跟着变化，满足F2=KF1的要求。
（阀门开度与F1之间成一定的比例关系）。
图P162 图5.1开环比值控制缺点：1.当F2因管线两端压力波动而发生变化时，系统不起控制作用，即F2本身无抗干扰能力。
v型滤池恒水位过滤原理
v型滤池恒水位过滤原理
V型滤池恒水位过滤原理是指在V型滤池中，通过对进水和
出水口设置水位控制装置，使滤池中的水位保持恒定，从而实现稳定的过滤效果。
具体原理如下：
1. 进水口和出水口设置在滤池的上部，水位控制装置保持一定的水位差。
2. 进水口的水位控制装置会根据需要的水位设定，控制进水量，使进水口的水位保持恒定。
3. 出水口的水位控制装置同样根据需要的水位设定，控制出水量，使出水口的水位保持恒定。
4. 当进水流量大于出水流量时，滤池的水位会逐渐升高，进水口的水位控制装置会自动减小进水量，使水位恢复到设定的水位。
5. 当进水流量小于出水流量时，滤池的水位会逐渐降低，出水口的水位控制装置会自动减少出水量，使水位恢复到设定的水位。
通过这种水位控制装置的配合，可以保持滤池水位恒定，从而实现稳定的过滤效果。
水位控制装置可以是传感器、液位计等自动控制设备，可以根据需要进行调整。
双闭环流量比值控制系统设计说明书
目录摘要 (1)双闭环流量比值控制系统设计 (2)1、双闭环比值控制系统的原理与结构组成 (2)2、课程设计使用的设备 (3)3、比值系数的计算 (4)4、设备投运步骤以及实验曲线结果 (5)5、总结 (16)6、参考文献 (17)摘要在许多生产过程中，工艺上常常要求两种或者两种以上的物料保持一定的比例关系。
一旦比例失调，会影响生产的正常进行，造成产量下降，质量降低，能源浪费，环境污染，甚至造成安全事故。
这种自动保持两个或多个参数间比例关系的控制系统就是比值控制所要完成的任务。
因此比值控制系统就是用于实现两个或两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。
需要保持一定比例关系的两种物料中，总有一种起主导作用的物料，称这种物料为主物料，另一种物料在控制过程中跟随主物料的变化而成比例的变化，这种无物料成为从物料。
由于主，从物料均为流量参数，又分别成为主物料流量和从物料流量，通常，主物料流量用Q1表示，从物料流量用Q2表示，工艺上要求两物料的比值为K，即K=Q2/Q1.在比值控制精度要求较高而主物料Q1又允许控制的场合，很自然就想到对主物料也进行定值控制，这就形成了双闭环比值系统。
在双闭环比值系统中，当主物料Q1受到干扰发生波动时，主物料回路对其进行定值控制，使从物料始终稳定在设定值附近，因此主物料回路是一个定值控制系统，而从物料回路是一个随动控制系统，主物料发生变化时，通过比值器的输出，使从物料回路控制器的设定值也发生变化，从而使从物料随着主物料的变化而成比例的变化。
当从物料Q2受到干扰时，和单闭环控制系统一样，经过从物料回路的调节，使从物料稳定在比值器输出值上。
双闭环比值控制系统由于实现了主物料Q1的定值控制，克服了干扰的影响，使主物料Q1变化平稳。
当然与之成比例的从物料Q2变化也将比较平稳。
根据双闭环比值控制系统的优点，它常用在主物料干扰比较频繁的场合，工艺上经常需要升降负荷的场合以及工艺上不允许负荷有较大波动的场合。
比值控制系统
一、基本概念：
比值控制系统（流量比值控制系统）：实现两个或两个以
上参数符合一定比例关系的控制系统。
主物料或主动量：在保持比例关系的两种物料中处于主导 地位的物料，称为主物料；表征主物料的参数，称为主动 量（主流量），用F1表示。 从物料或从动量：按照主物料进行配比，在控制过程中跟 随主物料变化而变化的物料，称为从物料；表征从物料特 性的参数，称为从动量（副流量），用F2表示。 有些场合，用不可控物料为主物料，用改变可控物料即从 物料来实现比值关系。 K= F2/ F1
2、单闭环比值控制
增加一个副流量闭环控制系统
2、单闭环比值控制
单闭环比值控制特点
不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，而且可以 克服副流量本身干扰对比值的影响，主副流量的比值较
为精确。
总物料量不固定，对于负荷变化幅度大，物料又直接去 化学反应器的场合是不适合的。 当主流量出现大幅度波动时，副流量给定值大幅度波动， 在调节的一段时间里，比值会偏离工艺要求的流量比， 不适用于要求严格动态比的场合。 适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合
原理：F1的测量值乘以某一系 数K’作为控制器FC的设定值， 可以用比值器，乘法器实现。
原理：两种流量的比值作为副流 量控制器的测量值，可以用除法 器实现。
用比值器组成的方案
比值器的作用是实现一 个输入信号乘上一个常 数的运算
K
比值器 I入
I出 控制器 控制阀 测量变送器2 测量变送器1 F1 流量对象
F I (20 4) 4 Fmax
I 2 I 20 从动流量的测量信号 I 2max I 20 K I1 I10 主动流量的测量信号 I1max I10
F2 F2 (20 4) 4 4 (20 4) Fmax I 2 4 F2max K F1 F1 I1 4 (20 4) 4 4 (20 4) F1max Fmax F1max F2 F1max K F1 F2max F2max
PLC自动控制系统在污水处理中的应用
PLC自动控制系统在污水处理中的应用PLC自动控制系统在污水处理中的应用随着城市化进程的加快，污水处理成为城市管理中不可忽视的环节。
而PLC自动控制系统在污水处理过程中发挥着重要的作用。
本文将重点介绍PLC自动控制系统在污水处理中的应用。
一、污水处理流程污水处理通常包括预处理、初级处理、中级处理、高级处理和后处理等过程。
在每个处理过程中，都需要精确调节和控制不同参数，以保证处理效果的稳定和可靠性。
二、PLC自动控制系统的功能PLC自动控制系统由控制器、输入输出模块、执行器等组成，可以根据输入信号来自动控制和调节输出信号。
在污水处理中，PLC自动控制系统主要具有以下功能：1. 数据采集：通过传感器和仪表，PLC可以实时采集各种参数数据，如流速、浊度、温度等。
这些数据可以用于分析污水处理的运行状态，为后续的控制提供依据。
2. 自动调节：根据预设的参数范围，PLC可以自动调节执行器的运行状态，如阀门的开关和泵的频率控制等。
这样可以确保污水处理过程中的流量、浓度等参数保持在理想范围内。
3. 故障诊断：PLC控制系统具备故障诊断和自动报警功能。
一旦出现异常情况，如设备故障或参数超过设定值，系统将及时报警，并采取相应的措施，以减少故障的影响。
4. 信息管理：PLC控制系统可以将实时数据和历史数据进行记录和存储，方便后续的数据分析和管理。
同时，系统还可以通过网络实现远程监控和管理，提高运行效率。
三、PLC自动控制系统在污水处理的具体应用1. 预处理过程中，PLC可根据进水污水的浊度、温度等参数，自动调节加药量和混合搅拌时间，保证预处理效果的稳定。
2. 初级处理中，PLC可根据进水流量和COD（化学需氧量）值等参数，自动控制曝气风机的运行时间和气泡强度，以保证氧气供给的合理性。
3. 中级处理中，PLC可通过浊度传感器监测出水浊度，根据设定值自动调整絮凝剂和助凝剂的加药量，并控制搅拌时间和速度，从而实现絮凝和沉淀效果的稳定。
水厂自动化控制要求
水厂自动化控制要求一、引言水厂自动化控制是指利用先进的自动化技术和设备，对水厂的生产工艺进行控制和监测，以提高生产效率、降低生产成本、保障水质安全，实现水厂运行的智能化和自动化。
二、控制系统要求1. 控制系统稳定性：控制系统应具有良好的稳定性，能够在各种工况下保持稳定的控制效果。
2. 控制精度：控制系统应具有较高的控制精度，能够准确控制水厂各个工艺参数，保证产品的质量稳定。
3. 可靠性：控制系统应具有较高的可靠性，能够在长时间运行中保持稳定工作，降低故障率，减少维修时间。
4. 可扩展性：控制系统应具有较好的可扩展性，能够根据水厂的生产需求进行扩展和升级，满足未来的发展需求。
5. 数据采集和监测：控制系统应能够实时采集水厂各个工艺环节的数据，并进行监测和分析，为决策提供科学依据。
6. 远程监控和操作：控制系统应支持远程监控和操作，使水厂管理人员能够随时随地对水厂进行监控和操作，提高工作效率。
7. 安全性：控制系统应具有较高的安全性，能够防止非法入侵和数据泄露，确保水厂运行的安全稳定。
三、自动化设备要求1. 传感器和仪表：传感器和仪表应具有较高的准确度和稳定性，能够准确测量水厂各个工艺参数，如水位、流量、浊度等。
2. 控制器：控制器应具有较高的控制精度和快速响应能力，能够根据设定值和反馈信号进行精确控制。
3. 执行器：执行器应具有较高的执行能力和可靠性，能够准确执行控制命令，如开关阀门、启停泵站等。
4. 通信设备：通信设备应具有较高的稳定性和传输速度，能够实现设备之间的数据传输和远程监控。
5. 软件系统：软件系统应具有较高的稳定性和可靠性，能够实现数据采集、监测、控制和分析等功能，提供友好的操作界面。
四、自动化控制方案1. 进水处理：利用自动化控制系统对进水进行预处理，包括调节进水流量、控制进水压力、调节PH值等，以确保进水质量符合要求。
2. 混凝与絮凝：利用自动化控制系统对混凝与絮凝过程进行控制，包括调节药剂投加量、控制混合时间等，以提高絮凝效果。
过控学生指导手册
《过程控制综合实训》学生学习手册（2008年版）南京工业职业技术学院电气自动化系综合实训项目学生学习手册一、项目任务名称过程控制综合实训二、综合实训目的本实训安排在大三上进行，此前本专业的学生已经学习了《电气技术基础（1）》、《电气绘图与电子CAD》、《电气技术基础（2）》、《自动检测技术》、《电控与PLC应用技术》、《单片机与嵌入式系统》、《控制技术概论》等课程，并进行了“电工电子基本技能实训（1）”和“电工电子基本技能实训（2）”“电气控制综合实训”、“工业控制综合实训”等综合实训项目的训练，具备了电气、电子基本理论知识与电气、电子初级产品的线路设计、原理图绘制与产品的组装调试。
本实训环节教学目的是：在上述综合实训项目训练所具备的电气、电子初级产品的线路设计、原理图与安装工艺图绘制与产品的组装调试能力基础上，结合我系工业中心过程控制实训区域设备，进一步将本学期已经学过的相关课程及在课程中已初步掌握的单项、单元（技能）能力融合在一起，通过一个典型过程控制系统中检测仪表、控制仪表、执行器等部件的使用、控制系统管路图的学习、原理图与安装工艺图绘制、过程控制系统方案设计、组态软件的应用等工作过程的训练，培养学生过程控制系统项目的综合职业能力。
三、对学生学习的要求通过本项目课程的学习与训练，使学生在前期课程与综合项目训练已掌握电气安全知识、电子绘图技能、检测器件使用、电子工艺要求、电气控制线路的设计，小型工业控制系统的初步设计基础上，培养学生完成一个过程控制系统及其自动化仪表的操作、整定，典型过程控制回路的参数设定、简单过程控制系统搭建的专业能力：（1）具有生产过程自动化仪表的选型、施工、检修、安装、调试能力；（2）具有过程控制系统参数设定及调节能力；（3）掌握常用过程控制工艺要求；（4）现场总线控制系统认识与应用能力；（6）工控组态软件的使用能力；（7）过程控制系统的工程设计能力（8）生产工艺文件的编制能力；（9）常用工具、仪表、软件的使用能力；（10）项目完成后工作过程项目文件的编写及各类文档的归类整理能力。
流量比值控制系统的设计
流量比值控制系统的设计1引言在生产过程中，凡是将两种或两种以上的物料量自动地保持一定比例关系的控制系统，就称为比值控制系统。
在化工行业中，流量控制是非常重要的。
本文主要介绍了一种流量比值控制系统，经实验和实践运行，证明该系统具有结构简单、稳态误差小、控制精度高等优点。
2工作原理比值控制有开环比值控制、单闭环比值控制和双闭环比值控制三种类型。
开环比值控制是最简单的控制方案。
单闭环比值控制系统是为了克服开环比值控制方案的缺点而设计的，这种方案的不足之处是主流量没有构成闭环控制。
本系统采样双闭环比值控制方案。
图1kcl-h2so4双闭环流量比值控制系统原理图由图1所示，第一个闭环控制系统是主流量氯化钾本身构成的流量闭环控制系统，当设置确定后，通过闭环调节作用，消除扰动的影响，使氯化钾的流量稳定在设定值上，主流量闭环控制系统属于恒值控制系统。
第二个闭环控制系统是副流量硫酸闭环控制系统，其输入量是经过检测与变送后的氯化钾流量信号q1与比值系数k1的乘积。
硫酸副流量闭环控制系统由副控制器1、硫酸泵变频器、硫酸泵以及检测点2/变送器2等组成。
副流量闭环控制系统属于跟随系统。
3流量比值控制系统设计3.1 流量比值控制系统构成氯化钾与硫酸流量比值控制系统是由三菱fx2nc系列plc、耐腐蚀泵、西门子mm440变频器、计量螺旋、电磁流量计等组成。
流量比值控制系统方框图如图2所示。
图2流量比值控制系统方框图（1）三菱fx2nc系列plc。
fx2nc系列plc具有很高的性能体积比和通信功能，可以安装到比标准的plc小很多的空间内。
i/o型连接器可以降低接线成本，节约接线时间。
i/o 点数可以扩展到256点，最多可以连接4个特殊功能模块。
（2）耐腐蚀泵。
硫酸属于腐蚀性介质，输送泵必须采用耐腐蚀泵。
本系统采用ihf 6550-160型氟塑料离心泵，泵进口直径65mm；出口直径50mm；叶轮名义直径160mm；转速2900r/nin，流量25m3/h；扬程32m；电机功率5.5kw。
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实验题目 进水流量跟随出水流量比值控制系统 实验室
实验时间
同组人数
人
实验类别 综合性实验
指导教师：张运波 张红
一、实验目的
1.掌握比值控制的基本原理、系统构成方法以及参数整定方法；
2.进一步熟练智能调节仪表的基本操作与整定方法；
3.掌握比值控制系统的基本特性和控制方式。
二、实验设备
1.过程控制对象：1套
2.控制系统操作台：1套
3.PID 自整定数字调节仪：1块
4.示波器（或计算机）：1台 三、实验原理
系统的原理框图如图4.1所示，系统由一个定值控制的主动量回路和一个跟随主动量变化的从动量随动控制回路组成。
出水
进水
图4.1 比值控制系统原理框图
主动量控制回路能克服主动量扰动，实现其定值控制；从动量控制回路能克服作用于从动
给定值
扰动值
输出值
—
PID 调节器1
电动调节阀1
出水流量
电磁流量计
变送器
输出值
—
PID 调节器2
电动调节阀2
锅炉
电磁流量计
变送器
扰动值
量回路中的扰动，实现随动控制。
本系统中主动量为出水流量，从动量为进水流量，通过系统的调节，实现进水流量跟随出水流量变化。
四、实验内容与步骤
1.熟悉过程控制对象和控制系统操作台，掌握“水路”和“电路”的连接方式。
2.按照工艺流程图和电气接线图，连通实验管路和连接电气电路。
3.打开电源，设置和整定智能调节仪表：
（1）一级参数设置：在仪表PV测量值显示状态下，按压SET键，仪表将转入控制参数设定状态。
每按SET键一次，就转入下一个被修改参数。
序号符号设定值作用
1 CLK 13
2 无禁锁，可修改一级参数
2 AL1 0 第一报警值
3 AL2 400 第二报警值
4 AH1 2 第一报警回差
5 AH2 2 第二报警回差
出水流量调节器参数设置：P=240，I=15，D=0
进水流量调节器参数设置：P=200，I=12，D=0
（2）二级参数设置：在仪表一级参数设定状态下，设定CLK=132后，在PV显示CLK，SV 显示132的状态下，同时按下SET键和▲键30秒，仪表就进入二级参数设定。
在二级参数设定状态下，每按SET键一次，就变换一个被修改参数，利用▲或▼键改变参数值。
1)进水流量调节器参数设置：
序号符号设定值作用
1 SL0 14 输入分度号，14=（1~5）V
2 SL1 0 显示无小数点
3 SL2 1 第一报警为下限报警
4 SL3 2 第二报警为上限报警
5 DE 1 设备号（通讯用）
6 BT 5 通讯波特率=9600
7 F1 1 PID反作用方式
8 F2 1 PID为电压、电流输出
9 F3 0 SV显示控制目标值
10 IN2 2 双路输入外给定控制
11 PIDL 0 PID输出下限幅值（%）
12 PIDH 100 PID输出上限幅值（%）
13 OUTL 0 设定变送输出的下限量程
14 OUH 300 设定变送输出的上限量程
15 SVL 0 输入信号的测量下限量程
16 SVH 300 输入信号的测量上限量程
2）出水流量调节器参数设置：出水流量调节器设定值（SV）为200
序号符号设定值作用
1 SL0 14 输入分度号，14=（1~5）V
2 SL1 0 显示无小数点
3 SL2 1 第一报警为下限报警
4 SL3 2 第二报警为上限报警
5 DE 1 设备号（通讯用）
6 BT 5 通讯波特率=9600
7 F1 1 PID反作用方式
8 F2 1 PID为电压、电流输出
9 F3 0 SV显示控制目标值
10 IN2 0 单路输入PID控制
11 PIDL 0 PID输出下限幅值（%）
12 PIDH 100 PID输出上限幅值（%）
13 OUTL 0 设定变送输出的下限量程
14 OUTH 300 设定变送输出的上限量程
15 SVL 0 输入信号的测量下限量程
16 SVH 300 输入信号的测量上限量程
17 FU0 3 SV输入分度号（1~5V）
18 FU1 0 SV显示无小数点
19 FPB 0 SV显示输入零点迁移
20 FUL 0 SV测量量程的下限
21 FUH 300 SV测量量程的上限
4.启动水泵，等高水位水箱溢流后，（恒压状态）开始做实验。
调整P.I.D参数使系统达到最佳效果，记录P、I、D数值；将仪表设定为自整定状态，观察系统的调节过程，记录P、I、D参数。
5.待系统稳定后，加10%的扰动，重复步骤4，观察主动、从动量变化情况。
五、实验报告要求
观察系统的调节过程，按照5s的时间间隔，记录20组数据，描绘出进水流量跟随出水流量随时间变化的曲线。
六、实验数据处理及所得到的结论。