单闭环流量比值控制系统实验样本
实验单闭环比值控制系统
单闭环比值控制系统的信号 (xìnhào)连线
• 流量F1变送器FT101输出接在1#控制器的输入端〔PV〕，其输入的信号在计 算机内利用组态监控软件，除了在屏幕上显示，进行曲线绘制、存储外，还 在软件中进行乘法运算，与比值(bǐzhí)系数K’相乘，运算的结果通过智能模 块的模拟量输出端AO0连接到从动量控制器〔2#PID控制器〕的外给定端 〔SP〕
2. 检查管路阀门，翻开进入下水槽的管线手阀QV105、QV106，关闭进入中 水箱的管线手阀QV107、QV108。注意提高V103出口(chū kǒu)闸板 QV116在3cm以上，确保V103的积水能迅速流出。然后给系统加电；
3. 启动实验软件，选择“比值控制〞工程，两控制器都置于“手动〞；
第十二页，共14页。
单闭环比值(bǐzhí)控制系统
K’
GC2(s)
GV (s)
Gm2 (s)
F2
G0 (s)
Gm1 (s)
F1
单闭环比值系统方框图
• K’是决定两个变送器输出信号能否形成正确比例关系的关键
• 比值(bǐzhí)控制系统要求：假设管路1的流量发生变化，管路2的流量 就要尽快跟随，并在一定范围内始终保持与管路1流量的比例关系
7. 改变主动量F1分别为20%F1max、40%F1max、60%F1max、80%F1max、 F1max，然后按同样间隔返回；同时观察、记录F2流量跟踪的结果〔从电 磁流量计直接读出流量值〕，判断其是否能够保持正确的流量比，并将对应 数据填入相应的表格；
8. 让主动量在40%F1max处，待从动量稳定，在从流量F2系统中施加一外部 干扰〔适度翻开另一水阀，如QV107〕，观察其自身抗扰控制(kòngzhì)效 果。
单闭环管道流量比值控制系统设计
《单闭环管道流量比值控制系统》过程控制系统课程设计说明书专业班级：11级自动化1班姓名：孙勇李自强周程鲍凯学号：080311009 080311022080311035 080311047指导教师：陈世军设计时间: 2014年6月11日物理与电气工程学院2014年 6 月11 日摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。
通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是流量比值过程控制系统。
流量测量是比值控制的基础。
各种流量计都有一定的适用范围（一般正常流量选在满量程的70%左右），必须正确选择使用。
在工程上，具体实施比值控制时，通常有比值器、乘法器或除法器等单元仪表可供选择，相当方便。
若采用计算机控制来实现，只要进行乘法或除法运算即可，我们这次就主要使用计算机及组态王软件进行设计。
关键词：组态王；流量；比值控制系统目录1、引言 (1)1.1主要内容 (1)1.2任务要求 (1)2、设计方案 (2)2.1设计原理 (2)2.2系统原理图 (2)2.3 仿真调试 (3)3、硬件设计 (4)3.1使用仪器 (4)4、软件设计 (7)4.1 程序 (7)4.2 系统组态设计 (11)4.2.1组态图 (11)4.2.2静态画面 (12)4.2.3数字字典 (14)4.2.4系统应用程序 (16)4.2.5动画连接 (17)5、课程设计总结 (17)6、参考文献 (18)1、引言1.1主要内容本课程设计是学完《过程控制系统》课程后的一个应用性实践环节。
通过本课程设计的训练，对过程控制工程设计的概念有完整地了解，同时培养综合应用基础课、专业课所学知识与工程实际知识的能力。
实验二十——精选推荐
实验⼆⼗实验⼆⼗⽐值控制系统实验第⼀节单闭环流量⽐值控制系统⼀、实验⽬的1、了解单闭环⽐值控制系统的原理与结构组成。
2、掌握⽐值系数的计算。
3、掌握⽐值控制系统的参数整定与投运。
⼆、实验设备1、THJ-2型⾼级过程控制实验装置2、计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串⼝线1根3、万⽤表 1只三、系统结构框图图6-1单闭环流量⽐值控制系统结构图四、实验原理在⼯业⽣产过程中,往往需要⼏种物料以⼀定的⽐例混合参加化学反应。
如果⽐例失调，则会导致产品质量的降低、原料的浪费，严重时还发⽣事故。
例如在造纸⼯业⽣产过程中，为了保证纸浆的浓度，必须⾃动地控制纸浆量和⽔量按⼀定的⽐例混合。
这种⽤来实现两个或两个以上参数之间保持⼀定⽐值关系的过程控制系统，均称为⽐值控制系统。
本实验是流量⽐值控制系统。
其实验系统结构图如图6-1所⽰。
该系统中有两条⽀路，⼀路是来⾃于电动阀⽀路的流量Q1，它是⼀个主动量；另⼀路是来⾃于变频器—磁⼒泵⽀路的流量Q2，它是系统的从动量。
要求从动量Q2能跟随主动量Q1的变化⽽变化，⽽且两者间保持⼀个定值的⽐例关系，即Q2/Q1=K。
图6-2 单闭环流量⽐值控制系统⽅框图图6-2为单闭环流量⽐值控制系统的⽅框图。
由图可知，主控流量Q1经流量变送器后为I1（实际中已转化为电压值,若⽤电压值除以250Ω则为电流值,其它算法⼀样），如设⽐值器的⽐值为K，则流量单闭环系统的给定量为KI1。
如果系统采⽤PI调节器，则在稳态时，从动流量Q2经变送器的输出为I2，不难看出，KI1=I2。
五、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，任⼀瞬时主动流量Q1和从动流量Q2所对应变送器的输出电流分别为I1= (1)I2= (2)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= Q1max (3)同理式（2）也可改写为Q2= Q2max (4)于是求得= (5)折算成仪表的⽐值系数K′为:K′ = K (6)六、实验内容与步骤1、按图6-1所⽰的实验结构图组成⼀个为图6-2所要求的单闭环流量⽐值控制系统。
单闭环流量比值控制系统设计
摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进展，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。
例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否如此将使燃烧反响不能正常进展，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。
通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。
在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前与时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进展,因为比值控制具有前馈控制的实质。
关键词：流量；比值控制；PID控制；可编程控制器目录1设计背景12比值控制系统概述4比值控制系统定义5比值控制原理5比值控制系统特点5比值控制系统的类型6开环比值控制系统6单闭环比值控制系统73单闭环流量比值控制系统方案设计9系统方案设计9系统硬件设计104上位机组态与程序设计124.1组态软件WinCC104.1.1WinCC简介104.1.2WinCC的开展与应用104.2上位机组态设计114.3PLC程序设计125PID参数整定与系统调试19控制器19控制器的优点20控制规律的选择20控制器参数的调节与其对控制性能的影响21比例控制对控制性能的影响19积分控制对控制性能的影响20微分控制对控制性能的影响22控制系统的整定23控制系统整定的根本要求23调节器参数的整定方法23 调节器参数的整定与调试27总结29参考文献301设计背景石油炼制生产过程中，把两种或两种以上根底组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。
单闭环管道流量比值控制系统设计
《单闭环管道流量比值控制系统》过程控制系统课程设计说明书专业班级： 11级自动化1班姓名：孙勇李自强周程鲍凯学号：080311009 080311022080311035 080311047指导教师：陈世军设计时间: 2014年6月11日物理与电气工程学院2014年 6 月 11 日摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。
通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是流量比值过程控制系统。
流量测量是比值控制的基础。
各种流量计都有一定的适用范围（一般正常流量选在满量程的70%左右），必须正确选择使用。
在工程上，具体实施比值控制时，通常有比值器、乘法器或除法器等单元仪表可供选择，相当方便。
若采用计算机控制来实现，只要进行乘法或除法运算即可，我们这次就主要使用计算机及组态王软件进行设计。
关键词：组态王；流量；比值控制系统目录1、引言 (1)1.1主要内容 (1)1.2任务要求 (1)2、设计方案 (2)2.1设计原理 (2)2.2系统原理图 (2)2.3 MATLAB仿真调试 (3)3、硬件设计 (4)3.1使用仪器 (4)4、软件设计 (7)4.1 PLC程序 (7)4.2 MCGS系统组态设计 (11)4.2.1组态图 (11)4.2.2静态画面 (12)4.2.3数字字典 (14)4.2.4系统应用程序 (16)4.2.5动画连接 (17)5、课程设计总结 (17)6、参考文献 (18)1、引言1.1主要内容本课程设计是学完《过程控制系统》课程后的一个应用性实践环节。
通过本课程设计的训练，对过程控制工程设计的概念有完整地了解，同时培养综合应用基础课、专业课所学知识与工程实际知识的能力。
过程控制比值实验报告
5. 比值系统的控制器参数整定应按什么要求？分别给出单闭环比值控制与液位单回路控制的控制器参数，说明其差别并解释原因。
比值控制系统的参数整定要求：首先要计算出精确的比值系数，然后再整定其余参数；双闭环比值的主流量回路为一般定值系统，可按常规的单回路系统进行整定。变比值控制系统因结构上是串级控制系统，故只控制器也按串级控制系统整定。而单闭环比值控制系统，双闭环的副流量回路，变比值回路均为随动控制系统，对于随动控制，希望从物料能迅速正确地跟随主物料变化，且不易有过调，也就是要使随动控制系统达到震荡与不震荡的临界过程。
6.（自控专业必做）用matlab仿真单闭环比值控制方案和双闭环比值控制方案。
实验现象：
图
6.必须有足够的直管段长度。
电磁流量计的工作原理：
利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。传感器由两根电极嵌入防磁、绝缘管中获取感应电动势，两个平行线圈绕在管道上建立磁场
，所以 。
适用介质：测量各种腐蚀性酸、碱、盐溶液，固体颗粒悬浮物，粘性介质等溶液。
2.流量比Ｋ与信号比Ｋ’的区别是什么？
K是指两物料的流量比，即K=从动流量/主动流量，而K’是仪表有效信号之比，即K’=从动流量的测量信号/主动流量的测量信号。
3．如果用孔板测量流量，K’应如何计算？给出算式。
用孔板流量计时，测量信号与背侧流量成平方关系，所以比值系数等于流量比的平方乘以流量测量上限之比的倒数的平方，即
4. 单闭环比值控制系统可以给从动量加干扰吗？如何加？双闭环比值控制系统可以给主动量加扰动吗？如何加？
单闭环流量比值控制系统
单闭环流量比值控制系统一、实验目的1．了解单闭环比值控制系统的原理与结构组成。
2．掌握比值系数的计算方法。
3．掌握比值控制系统的参数整定与投运方法。
二、实验设备三、实验原理在工业生产过程中,往往需要几种物料以一定的比例混合参加化学反应。
如果比例失调，则会导致产品质量的降低、原料的浪费，严重时还会发生事故。
这种用来实现两个或两个以上参数之间保持一定比值关系的过程控制系统，均称为比值控制系统。
本实验是单闭环流量比值控制系统。
其实验系统结构图如图1所示。
该系统中有两条支路，一路是来自于电动调节阀支路的流量Q1，它是一个主流量；另一路是来自于变频器—磁力泵支路的流量Q2，它是系统的副流量。
要求副流量Q2能跟随主流量Q1的变化而变化，而且两者之间保持一个定值的比例关系，即Q2/Q1=K。
图1 单闭环流量比值控制系统(a)结构图 (b)方框图由图中可以看出副流量是一个闭环控制回路，当主流量不变，而副流量受到扰动时，则可通过副流量的闭合回路进行定值控制；当主流量受到扰动时，副流量按一定比例跟随主流量变化，显然，单闭环流量控制系统的总流量是不固定的。
四、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，即当流量Q 由0～Q max 变化时，相应变送器的输出电流为4～20mA 。
由此可知，任一瞬时主流量Q 1和副流量Q 2所对应变送器的输出电流分别为I 1＝416max11+⨯Q Q (1) I 2＝416max 22+⨯Q Q (2) 式中Q 1max 和Q 2max 分别为Q 1和Q 2 最大流量值，即涡轮流量计测量上限，由于两只涡轮流量计完全相同，所以有Q 1max ＝Q 2max 。
设工艺要求Q 2/Q 1＝K ，则式（1）、（2）可改写为Q 1＝16)4(1-I Q 1max (3) Q 2＝16)4(2-I Q 2max (4) 于是求得12Q Q ＝4412--I I ×max 1max 2Q Q ＝4412--I I (5) 折算成仪表的比值系数K ′为K ′＝K ×max2max 1Q Q ＝K (6) 五、实验内容与步骤本实验选择电动阀支路和变频器支路组成流量比值控制系统。
基于S7-300PLC单闭环比值控制系统设计与实现 - 副本
摘要在石油、化工生产过程中过程中，要求两种或多种物料成一定比例关系，一旦比例失调，会影响生产的正常进行，影响产品质量，所以严格控制其比例。
尤其在生产中，经常需要两种或两种以上的物料按一定比例混合或进行化学反应，如果比例失调，轻则造成产品质量不合格，重则会造成生产事故或发生人身伤害，给企业带来较大的损失。
例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否则将使燃烧反应不能正常进行，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。
比值控制的目的就是为了实现几种物料符合一定比例关系，以使安全生产正常进行。
在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前及时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进行,因为比值控制具有前馈控制的实质。
关键词：比值控制；流量；可编程控制器；PID控制目录1设计背景 (1)1.1课题研究的背景和意义 (1)2比值控制系统概述 (2)2.1比值控制系统定义 (2)2.2比值控制原理 (2)2.3比值控制系统特点 (2)2.4比值控制系统的类型 (3)2.4.1开环比值控制系统 (3)2.4.2单闭环比值控制系统 (4)3流量比值控制系统方案设计 (7)3.1系统方案设计 (7)3.2系统硬件设计 (7)4上位机组态与程序设计 (10)4.1WinCC的发展及应用 (10)5PID参数整定及系统调试 (12)5.1PID控制器 (12)5.1.1PID控制器的优点 (13)5.1.2控制规律的选择 (13)5.2PID控制器参数的调节及其对控制性能的影响 (14)5.2.1比例控制对控制性能的影响 (14)5.2.2积分控制对控制性能的影响 (15)5.2.3微分控制对控制性能的影响 (17)5.3控制系统的整定 (18)5.3.1控制系统整定的基本要求 (18)5.3.2调节器参数的整定方法 (18)5.4调节器参数的整定及调试 (20)总结 (23)参考文献 (24)1设计背景1.1课题研究的背景和意义石油炼制生产过程中，把两种或两种以上基础组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。
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单闭环流量比值控制系统实验
实验目的
1、学习比例控制的原理。
2、了解比例控制的特点。
3、掌握闭环比例单回路控制的设计
实验设备
A3000-FS/FBS现场系统,任意控制系统
实验原理
1、控制原理
电磁流量计流量与涡轮流量计比值控制实验，能够与”随动系统”和”串
级系统”进行比较。
如图6-10所示。
若支路2安装的是涡轮流量计，则是两个涡轮流量计进行比值控制。
被调量为调节阀开度，控制目标是水流量，经过两个流量不同比例下的比较，然后输出控制值到调节阀。
实行PID控制，看控制效果，进行比较。
如图6-10所示。
图6-10 比值控制系统原理图
如果进行常规PID仪表实验,比值器经过内给定智能PID调节器实现。
把微
分，积分调节取消。
就是一个比值器。
注意调节器比例带是P调节中的比例系数K P 求反,即P二丄*100% AI0为第一个内给定调节仪输入。
显示范围能够是
K P
4-20mA,则给定值4 mA;也能够是（工程量）0-1.2,也能够是0-100百分比,那个给定值就是0。
在第一个调节仪作为比值器使用之前，请切换到手动，设置输出为4 mA,然后切换到自动状态，而且把SP值设为4 mA。
如果把K P简单看成比例，那么能够控制两个流量的百分比相等。
（注意水泵提供的流量占电磁流量计最大的50%,因此电磁流量计不能超过该数值）。
如果要准确到流量成比例，只需要在原来的K p值修正两个流量计的最大值之比就行。
例如：涡轮流量计百分比：电磁流量计百分比=1: K P,那么实际流量比就是1.2： 3 K P。
外给定的调节仪输入为FT102，给定值为第一个调节仪（作为比值器）的输出。
输出控制电动调节阀。
2、测量与控制端连接表
3、参考结果
常规智能仪表控制P=30 I=100S、D=2S,控制曲线如图6-11所示:
1 UU.U
nno.n
[IIKI.II
u/u.u
nen.n
U4U.U
n3o.o
□w.o
nnn.a
>IJ：b6 占对>IU：3U
图6-11比值控制实验
四、实验要求
1、设计串级控制器。
2、经过参数调整，获得最佳的控制效果，并经过干扰来验证。
五、实验内容与步骤
1、在A3000-FS上,打开手动调节阀JV1O4 JV103、JV201、JV206 及
电磁阀XV101直接加24V到控制端）,其余阀门关闭。
2、打开A3000电源。
3、在A3000-FS上,启动左边水泵，右边水泵。
（也能够启动变频器控制）。
4、在A3000-FS上，经过调节变频器或调节手阀JV103开度，从而设定涡轮流量计（FT101）的流量固定,例如0.5m3/h。
5、按照测量与控制端连接表连线：在A3000-CS上，将电磁流量计（FT102）的输出连接到AI1,输出端AO0连接到电动调节阀（FV101）;涡轮流量计（FT101）的4〜20mA俞出信号连接到AI0。
6、对控制器或调节器进行设定。
7、改变比值器的比例值K p （如果是调节仪就是比例度P）给定值，记录控
制曲线
六、思考问题分析比例控制和串级控制的区别。
七、实验结果提交
1、经过抓图方法, 提交获得的曲线。
2、给出最佳控制参数。