[毕业设计精品]啤酒生产线杀菌预热区温度控制系统的设计

[毕业设计精品]啤酒生产线杀菌预热区温度控制系统的设计内容摘要：

往副控制器作为测量，这样就构成了两个闭合回路，即主回路（外环）和副回路（内环）。 串级控制系统的特点，改善了对象特征，起了超前控制的作用；改善了对象动态特性，提高了工作频率；提高了控制器总放大倍数，增强了抗干扰能力；具有一定的自适应能力，适应负荷和操作条件的变化。 串级控制系统的设计原则，在选择副参数时，必须把主要干扰包含在副回路中，并力 求把更多的干扰包含在副回路中；选择副参数，进行副回路的设计时，应使主、副对象的时间常数适当匹配；方案应考虑工艺上的合理性、可能性和经济性。 串级控制系统的应用场合，被控对象的控制通道纯滞后时间较长，用单回路控制系统不能满足质量指标时，可采用串级控制系统；对象容量滞后比较大，用单回路控制系统不能满足质量指标时，可采用串级控制系统；控制系统内存在变化激烈且幅值很大的干扰；被控对象具有较大的非线性，而负荷变化又较大。 串级控制系统应用中的问题，主、副控制器控制规律的选择，串级控制系统《 过程控制系统 》课程设计说明书 8 中主、副控制器的控制规律选择都 应按照工艺要求来进行，主控制器一般选用PID 控制规律，副控制器一般可选 P控制规律；主、副控制器正、反作用方式的确定，主控制器的作用方向只与工艺条件有关。 由于本次温度控制系统设计中啤酒温度被作为被控量，故无需设置副被控量，因此无须采用串级控制回路，采用单回路控制系统即可实现预热区温度的控制。 变送器的选择 被控参数的测量和变送必须迅速正确地反映其实际变化情况，为系统设计提供准确的控制依据。 测量和变送环节的描述： smmm mesT KsW  1)( ， 即： sm essW )( 。 参数选择原则：减小 Tm 和τ m均对提高系统的控制质量有利。 若 Tm较大，则会使记录曲线与实际参数之间产生较大的动态误差。 从减小测量变送环节误差角度考虑，应减少仪表的量程，即增大 Km。 1 系统设计测量和变送中涉及的问题： ⑴ 信号滤波； ⑵ 信号处理； ⑶ 纯时延问题； ⑷ 测量时延问题； ⑸ 信号传递时延问题。 2 信号传递时延将降低控制质量。 对比可采取以下改善措施： ⑴ 若测量信号为电信号，可将转换器安装在仪表盘附近，以缩短气压信号的传送距离。 ⑵ 若调节器输出为气压信号，可在 50～ 60 m 距离间，装一继动器，提高气压信号的传输功率，以减小传递时间。 ⑶ 若调节器输出为电信号，应将转换器安装在调节阀附近，或采用电气阀《 过程控制系统 》课程设计说明书 9 门定位器。 检测变送器包括监测远见和变送器在自动控制系统中被控变量的信号线经过检测变送器专程气信号或者电信号后，才送至调节器。 检测元件又称传感器，其作用时将被控变量加以转换，输出一个与之成对应比例关系的信号。 由于本次设计中预热区温度为被控量，因此检测元件应选择温度变送器。 温度变送器有 DDZIII 型温度变送器、一体化 温度变送器和智能式温度变送器。 常见的温度检测仪表有热电偶温度变换器、热电阻温度变换器和辐射式温度计，热电偶温度变换器主要适用于测量 5001800℃范围的中高温度，热电阻温度变换器主要适用于测量 500℃以下范围的中低温度，辐射式温度计主要适用于测量2020℃以上的高温。 而本次设计中预热区温度要求为 41177。 1 ℃，即要求精度为，为节约成本以及达到较高的精度要求，在本次设计中选用 DDZIII 型温度变送器中的热电阻温度变送器。 调节阀的选择 调节阀类型的选择：气动执行器和电动执行器 调节阀口径（ Dg、 dg）大小的选择：主要依据是阀的流通能力。 正常工况下要求调节阀开度处于 15％～ 85％之间。 调节阀气开、气关形式的选择：主要以安全方面考虑。 调节阀流量特性的选择：系统总的放大倍数尽可能保持不变，通常被控过程的特性是非线性的 (一阶以上特性 )，而变送器、调节器 (若比例作用时 )和执行机构的放大系数是常数。 因此往往通过选择调节阀的流量特性来补偿被控过程特性的非线性，从而达到系统总放大倍数不变的目的。 控制阀是自动控制系统中的一个重要组成部分，其作用是根据调节器的输出命令，直接控制能量或物料等介质的输送量达到控制工 艺参数的目的。 由于控制阀安装在生产现场，长年与生产介质直接接触。 且往往工作在高温，高压，深冷，强腐蚀，易堵塞等恶劣条件下。 因此，如果对控制阀选择不当或者维护不善。 就会使整个控制系统不能可靠工作或严重影响系统的控制质量，根据能源的种类控制阀分为气动，电动和液动三种，其中气动控制阀具有结构简单，工作可靠，价格便宜防火防爆等优点。 在自动控制中用得很多。 在本次设计当中，我选用气动《 过程控制系统 》课程设计说明书 10 式。 气动执行器以压缩空气为能源，结构简单，输出推力大，动作可靠，性能稳定，价格便宜，本质安全防爆，气动执行器中的气动薄膜式执行器在实际应 用中最为广泛，本设计中要求对啤酒温度进行控制，加热手段为热蒸汽，因此可选择气动薄膜式执行器为执行元件。 其原理是： 当信号压力通入气室时，推杆产生位移，弹簧受压，直到弹簧产生的反作用力与薄膜上的推力相平衡为止。 推杆的位移范围就是执行机构的行程，推杆从零到全行程，阀门。