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。
单回路流量PID控制实验
实验五、单回路流量PID控制实验一、实验目的1、学习单回路流量PID控制系统的组成和原理2、进一步掌握PID的调节规律3、进一步掌握PID控制器参数的整定方法二、实验设备1、四水箱实验系统硬件平台2、四水箱实验系统DDC实验软件3、PC机（Window 2000 Professional 操作系统）4、其它：连接线等三、实验原理1、控制系统的组成及原理单回路调节系统，一般是指用一个控制器来控制一个被控对象，其中控制器只接收一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。
单回路流量PID控制系统也是一种单回路调节系统，典型的单回路流量PID控制系统如下图所示：单回路流量PID控制系统的方框图在单回路流量PID控制系统中，以液位为被控量。
其中，测量电路主要功能是测量对象的液位并对其进行归一化等处理；PID控制器是整个控制系统的核心，它根据设定值和测量值的偏差信号来进行调节，从而控制单回路的流量达到期望的设定值。
单回路调节系统可以满足大多数工业生产的要求，只有在单回路调节系统不能满足生产更高要求的情况下，才采用复杂的调节系统。
2、PID调节规律单回路流量PID控制器采用与单容水箱液位PID控制器相同的调节规律，具体请参见《单容水箱液位PID控制实验》的实验原理部分。
3、PID控制器参数的实验整定方法单回路流量PID控制器参数的整定方法和单容水箱液位PID控制器参数的整定方法是一致的，但由于被控对象的不同，单回路流量PID控制器参数的整定过程要简单些。
具体的整定方法请参见《单容水箱液位PID控制实验》的实验原理部分。
四、实验步骤1、实验前准备工作A、设备的连接和检查B、电气连接C、启动实验装置2、进入实验运行四水箱实验系统DDC实验软件，进入首页界面；选择实验模式为“实验装置”；单击实验菜单，进入单回路流量PID控制实验界面，如下图所示：3、选择控制回路在实验界面的“请选择控制回路”选择框中选择控制回路，如下图所示：从两个回路中任选一个。
实验5：流量比值控制实验
实验五：流量比值控制实验实验目的：(1) 通过实验加深了解比值控制系统的基本概念、比值控制系统的结构组成(2) 掌握比值系数的计算, 掌握比值控制系统的参数整定实验仪器：水泵Ⅰ、压力变送器、变频器、调节器（调节器708型两台、818型）、主回路调节阀、主回路流量计、副回路调节阀、副回路流量计，比例器，上水箱、中水箱。
比例器使用方法：I OUT =K1×I1 - K2×I2实验内容：实验系统的流程图如下所示：图1：流量比值实验（调节器控制）流程图2：流量比值实验（调节器控制）系统框图图3：流量比值实验（调节器）接线图实验步骤1、根据实验系统流程图构成一个单闭环比值控制系统。
2、比值系数的计算：当流量变送器的输出电流与流量成线性关系时，流量从0—Q MAX 时，变送器对应的输出电流为4—20毫安。
任一瞬时流量Q 对应的变送器输出电流信号为：I = Q/Q MAX ×16 mA + 4 mA 则主副流量变送器的输出电流信号为：I 1=Q 1/Q 1MAX ×16 mA + 4 mA 、 I 2=Q 2/Q 2MAX ×16 mA + 4 mA主流量信号I 1经分流器分流后送到调节器的外给定端，而副流量信号I 2则进入调节器的测量端。
调节器选用PID 控制规律，当系统稳定时：I 2 = K ′×I 1K ′为比例器比值系数。
当生产工艺要求两种物料比值 K ′= Q 2/ Q 1时，可得：MAXMAX MAX MAX Q Q K Q Q Q Q I I K 12112212416/416/'=+⨯+⨯==3、将流量比值实验所用设备，按系统框图连接。
4、打开上水箱进水电磁阀V3、上水箱排水电磁阀，中水箱副回路进水电磁阀V6、中水箱排水电磁阀，下水箱手动排水阀。
5、接通总电源和各仪表电源。
6、调节控制台面板上电位器K1可改变主副流量的比值，比值的范围是0.1～1倍。
实验三 单闭环流量定值控制系统
实验三单闭环流量定值控制系统一、实验目的1．了解单闭环流量控制系统的结构组成与原理。
2．掌握单闭环流量控制系统调节器参数的整定方法。
3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。
4．研究P、PI、PD和PID四种控制分别对流量系统的控制作用。
5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。
二、实验设备（同前）三、实验原理图3-27 单闭环流量定值控制系统(a)结构图 (b)方框图本实验系统结构图和方框图如图3-27 所示。
被控量为电动调节阀支路（也可采用变频器支路）的流量，实验要求电动阀支路流量稳定至给定值。
将涡轮流量计FT1检测到的流量信号作为反馈信号，并与给定量比较，其差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制管道流量的目的。
为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI 控制，并且在实验中PI 参数设置要比较大。
四、实验内容与步骤本实验选择电动阀支路流量作为被控对象。
实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8、F1-11 全开，其余阀门均关闭。
将“FT1电动阀支路流量”钮子开关拨到“ON”的位置。
具体实验内容与步骤可根据本实验的目的与原理参照前面的单闭环定值控67制中相应方案进行，下面只给出实验的接线图。
图3-28 智能仪表控制单闭环流量定值控制实验接线图五、实验报告要求1．画出单闭环流量定值控制实验的结构框图。
2．用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。
六、思考题1．如果采用变频器支路做实验，其响应曲线与电动阀支路的曲线有什么异同？并分析差异的原因。
2．改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？3．在本实验中为什么采用PI 控制规律，而不用纯P控制规律？。
单闭环流量比值控制系统实验
单闭环流量比值控制系统试验一、试验目1、学习百分比控制原理。
2、了解百分比控制特点。
3、掌握闭环百分比单回路控制设计。
二、试验设备A3000-FS/FBS现场系统, 任意控制系统。
三、试验原理1、控制原理电磁流量计流量与涡轮番量计比值控制试验, 能够与“随动系统”和“串级系统”进行比较。
如图6-10所表示。
若支路2安装是涡轮番量计, 则是两个涡轮番量计进行比值控制。
被调量为调整阀开度, 控制目标是水流量, 经过两个流量不一样百分比下比较, 然后输出控制值到调整阀。
实施PID控制, 看控制效果, 进行比较。
如图6-10所表示。
图6-10 比值控制系统原理图假如进行常规PID 仪表试验, 比值器经过内给定智能PID 调整器实现。
把微分, 积分调整取消。
就是一个比值器。
注意调整器百分比带是P 调整中百分比系数P K 求反, 即P=PK 1*100%。
AI0为第一个内给定调整仪输入。
显示范围能够是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。
在第一个调整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 。
假如把P K 简单看成百分比, 那么能够控制两个流量百分比相等。
(注意水泵提供流量占电磁流量计最大50%, 所以电磁流量计不能超出该数值)。
假如要正确到流量成百分比, 只需要在原来P K 值修正两个流量计最大值之比就行。
比如: 涡轮番量计百分比: 电磁流量计百分比=1: P K , 那么实际流量比就是1.2: 3P K 。
外给定调整仪输入为FT102, 给定值为第一个调整仪(作为比值器)输出。
输出控制电动调整阀。
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所表示:图6-11 比值控制试验四、试验要求1、设计串级控制器。
08.单回路流量定值控制
第六节单闭环流量定值控制
一、强电连线
将三相电源输出端U、V、W对应连接三相磁力泵（～380V）的输入端U、V、W；将电动调节阀的～220V输入端L、N接至单相电源Ⅲ的3L、3N端；
二、实验结构图
三、实验步骤
1. 按上述要求连接实验系统，并将对象相应的水路打开（打开阀F1-1、F1-2、F1-8、F1-11，其余阀门均关闭）。
2. 用电缆线将对象和DCS控制台连接起来。
3. 合上DCS控制屏电源，启动服务器和主控单元。
4. 在工程师站的组态中选择“DCSsystem”工程进行编译下装。
5. 启动操作员站，选择运行界面中的实验9，进入实验九流程图。
6. 启动对象总电源，并合上相关电源开关（三相电源、单相Ⅲ、24V电源），开始实验（如果是控制柜，打开三相电源总开关、三相电源、单相开关，并同时打开三相磁力泵电源开关、电动调节阀电源开关、控制站电源开关）。
7. 在流程图的流量测量值上点击左键，弹出PID窗口，进行相应参数的设置。
8. 设置好流量的给定值，先把调节器输出设为手动，通过电动调节阀给下水箱打水，待管道流量趋于给定值且不变后，把手动切换为自动，使系统进入自动运行状态。
9. 当系统稳定运行后，突加阶跃扰动（将给定量增/减5%～15%），观察系统的输出响应曲线。
10. 待系统进入稳态后，适量打开电动阀两端的旁路阀，观察在阶跃扰动作用下管道流
量的响应过程。
11. 通过反复多次调节PI的参数，使系统具有较满意的动态性能指标。
12. 在实验中可点击窗口中的“趋势”下拉菜单中的“综合趋势”，可查看相应的实验曲线。
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。
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。
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：流量；比值控制；PID控制；可编程控制器目录1设计背景 (1)2比值控制系统概述 (5)2.1 比值控制系统定义 (5)2.2 比值控制原理 (5)2.3 比值控制系统特点 (5)2.4 比值控制系统的类型 (6)2.4.1 开环比值控制系统 (6)2.4.2 单闭环比值控制系统 (7)3单闭环流量比值控制系统方案设计 (10)3.1 系统方案设计 (10)3.2 系统硬件设计 (10)4上位机组态与程序设计 (13)4.1 组态软件WinCC (10)4.1.1 WinCC简介 (10)4.1.2 WinCC的发展及应用 (10)4.2 上位机组态设计 (11)4.3 PLC程序设计 (12)5 PID参数整定及系统调试 (20)5.1 PID控制器 (20)5.1.1 PID控制器的优点 (21)5.1.2 控制规律的选择 (21)5.2 PID控制器参数的调节及其对控制性能的影响 (22)5.2.1 比例控制对控制性能的影响 (19)5.2.2 积分控制对控制性能的影响 (20)5.2.3 微分控制对控制性能的影响 (22)5.3 控制系统的整定 (23)5.3.1 控制系统整定的基本要求 (23)5.3.2 调节器参数的整定方法 (23)5.4 调节器参数的整定及调试 (28)总结 (31)参考文献 (32)1设计背景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。
过程控制系统—比值控制系统(工业仪表自动化)
小结
比值控 制系统
比值控制系统的定义。 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。
ห้องสมุดไป่ตู้
思考
什么是比值控制系统？
比值控制系统
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， 称为比值控制系统。通常为流量比值控制系统。
几个概念
主物料、主动量（Q1 、主流量） 从物料、从动量（Q2 、副流量）
副流量Q2与主流量Q1的比值关系为 K Q2 Q1
比值控制系统
开环比值控制系统
图1 开环比值控制
图2 开环比值控制方块图
比值控制系统
图3 单闭环比值控制
图4 单闭环比值控制系统方块图
比值控制系统
它能实现副流量随主流量的变化而变化，还可以克服副流量本 身干扰对比值的影响。
结构简单，实施方便，尤其适用于主物料在工艺上不允许进 行控制的场合。
虽然能保持两物料量比值一定，但由于主流量是不受控制的， 当主流量变化时，总的物料量就会跟着变化。
比值控制系统
双闭环比值控制系统 它是在单闭环比值控制的基础上，增加了主流量控制回路而构成的。
图5 双闭环比值控制
图6 双闭环比值控制系统方块图
比值控制系统
实现了比较精确的流量比值，也确保了两物料总量基本不变。 提降负荷比较方便，只要缓慢地改变主流量控制器的给定值，就可以
提降主流量，同时副流量也就自动跟踪提降，并保持两者比值不变。 结构较复杂，使用的仪表较多，投资较大，系统调整较麻烦。 主要适用于主流量干扰频繁、工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上
比值控制系统
结构简单，只需一台纯比例控制器，其比例度可以根据比值 要求来设定。
过程控制实验报告4(流量单闭环实验)
班级：082班座号：姓名成绩：
课程名称：过程控制工程实验项目：流量单闭环实验
一、实验目的：
通过实验掌握单回路控制系统的构成。
学生可自行设计，构成单回路流量控制系统，并应用临界比例度法、阶跃反应曲线法和整定单回路控制系统的PID参数，熟悉PID参数对
4、根据计算所得的PID参数值，设置参数。
5、使水泵Ⅰ在恒压供水状态下工作，观察计算机流量曲线的变化。
6、待系统稳定后，给定值（SP）加个阶跃信号，观察其流量变化曲线。
7、再等系统稳定后，给系统加个干扰信号，即改变泵的出口压力（参考方法，打开副回路调节阀），观流量变化曲线。
8、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表格4-18。
需要设置的参数和其他参数如上所示。
五、试验报告：
根据试验结果编写实验报告，并根据K、T、τ平均值写出广义的传递函数。
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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。