液位和流量控制

液位和进口流量串级控制

一：系统简介

本系统是以V103水箱的液位作为主变量，水的进口流量作为副变量的串级控制系统。该串级控制系统的结构是双闭环的，由流量计、流量控制器、液位测量变送器、液位控制器和被控对象组成。副回路中，流量计测量进口水流量，并转换成便于利用的信号形式，比较装置将反映流量大小的信号与液位控制器输出流量值比较，产生偏差信号。偏差信号通过液位控制器作用到调节阀上，按照消除偏差的方向来改变进口水的流量，将其调节到给定的希望值。主回路中，液位测量变送器检测液位，并转换成便于利用的信号形式，比较装置将反映液位大小的信号与液位控制器给定流量值比较，产生偏差信号。偏差信号通过液位控制器和流量控制器作用到调节阀上，按照消除偏差的方向来改变水箱的液位，将其调节到给定的希望值。

二：流程图

二：方框图

四、仪表选型（1）数显控制仪型号 KSC5

技术参数：

输入信号

热电阻：Pt100、Cu100、Cu50、BA1、BA2、G可通过设置选择。

热电偶：K、S、R、B、N、E、J、T 可通过设置选择。

直流电流信号：4～20mA、0～10mA、0～20mA可通过设置选择。

直流电压信号：1～5V、0～5V 可通过设置选择。

mV直流信号：需在订货时注明信号范围

精度

测量周期：0.3s

控制周期：0.3s～75.0s可设置

测量精度：±0.2%F·S ±1个字，自动对温漂、时漂进行补偿

测量分辨率：1/16000、14位A/D转换器

显示范围：-1999～9999

热电阻输入导线电阻：小于20Ω

热电偶输入冷端补偿范围：0～60℃，精度±1℃

设定精度：与显示值一致无相对误差

调节方式

自整定PID连续控制或ON/OFF控制

比例带：0.2%～999.9% 积分时间：0s～9999s 微分时间：0s～3999s

操作输出限幅范围：-6.3～106.3%

报警

报警方式，报警灵敏度可设置

报警输出接点容量：220V AC，3A（阻性负载）

传感器故障继电器输出（扩展功能）

控制输出：4～20mA、0～10mA、0～20mA可通过设置选择，精度：±0.3%F·S 位式控制输出：继电器接点输出或控固态输出

外供电源：大于30mA

电源电压：V0：187～242V AC 耗电量5V A以下 V1：20～28V DC 耗电量4V A 以下

工作环境：温度：0～50℃湿度：低于90％R·H

（2）电磁流量计

型号：LDB型

技术参数：

可测管径：管道式四氟衬里：DN10～DN600管道式橡胶衬里：DN40～DN1200 注：特殊规格可定制精度等级：管道式：0.5级，1.0级被测介质温度：

普通橡胶衬里：-20—+60℃；高温橡胶衬里：-20—+90℃

聚四氟乙稀衬里：-30—+100℃；高温型四氟衬里：-30—+180℃额定工作压力：DN10—DN65：2.5MPa

DN80—DN150：1.6MPa

DN200—DN1200：1.0MPa

输出信号及负载电阻：4-20mADC,0-500Ω电极材质：含钼不锈钢、钛（Ti）、钽（Ta）哈氏合金（HB）等防护等级：潜水型：IP68，其他：IP65供电电源：220VAC 直管段长度：管道式：上游≥5DN，下游≥2DN

连接方式：电磁流量计为管道式安装方式，其与配管之间均采用法兰连接，法立连接尺寸应符合GB9119-88的规定

（3）电磁阀

型号：ZCS

使用流体：空气、水、油、热水、瓦斯

动作方式：直动式

型式：常闭式

流量孔径： mm 2.5 4 16 20 25 35 40 50

CV 值：0.23 0.6 4.8 7.6 12 24 29 48

接管口径：1/8” 1/4” 3/8” 1/2” 3/4” 1” 1-1/4” 1-1/2” 2”

使用流体粘度：20CST以下

使用压力：水(热水) :0～10 空气 :0～10 油:0～5 Kgf/cm2

最大耐压力：16kgf/cm2

介质温度：-5～120 ℃

使用电压范围：± 10% 电压:AC220V AC110V DC24V 其它电压和工厂接洽

本体材质：SUS304不锈钢 (SUS316可定制)

油封材质：NBR或VITON

（4）压力变送器

型号：HR-K

电源：24V·DC；无负载时变送器可工作在12V·DC，最大为40V·DC。

负载特性：输出信号：4～20mA

负载阻抗R与电源电压V的关系：R≤50（V-12）Ω

量程和零点：打开接线端侧盖后连续可调，零点调整范围为最大量程的±5%，量程调整范围为最大量程的40%～ 100%。

温度范围：环境温度-40℃～80℃

介质温度-40℃～85℃

储存温度-40℃～85℃

相对湿度：0～95%。

阻尼：0.5S。

重量：0.85kg，

精度：±0.2%包括线性、变差和重复性的综合误差。

稳定性：最大量程的±0.1%（1年）

温度影响：在-20～80℃内，变化量±0.15%/10℃。

超压影响：加超压极限内压力后，误差为最大量程的±0.25%。

五、仪表型号清单列表：

五、主要参考资料：

1、《过程控制系统，重大，涂植英主编，机械工业出版社

2、《过程控制系统与装置》，重大，何离庆主编，重庆大学出版社

3、《控制仪表与装置》，天大，向婉成主编，机械工业出版社

4、《工业自动化仪表与过程控制》，西北工大，张根宝主编，西北工业大学出版社

5. 《过程控制系统A3000实验指导书》

6、王永初任秀珍.工业过程控制系统设计范例. 北京：科学出版社 1986

7、徐用懋王诗宓. 工业过程模型化及控制. 北京：清华大学出版社 1991

六、课程设计心得体会

回顾起此次液位流量串级控制课程设计，感慨颇多，的确，从理论到实践，在整整两星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结