实训报告2 储罐工艺操作液位控制.docx
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实训报告2储罐工艺操作液位控制
工程项目1简单控制系统的分析与设计03
子项目2储罐工艺操作与液位控制
班级12电气自动化3姓名项目日期2012
一、项目目标
1、初步了解液位和流量的动态响应特性
2、了解单回路控制系统的组态、投运过程
3、了解自衡过程与非自衡过程动态特性以及原因
4、初步掌握质量平衡的概念
二、项目设备
SMPT—1000
三、项目方案
(一)非线性液位与离心泵系统工艺流程
a)非线性液位来自于卧式储罐V1101,圆形卧式储罐液位变化为非线性,当液位处于50%时,储罐水平截面积最大,惯性也最大。
当液位从50%向高或低端变化时,储罐水平截面积越来越小,惯性也变小。
由于储罐出口设有离心泵,强制排水,因此储罐液位是非自衡系统。
储罐液位为LI1101。
b)工艺流程图,定义了从原料到产品的过程,用框架加箭头的方法交代各个单元,用文字标明各个步骤的生产原料和产物,用数字和字母标识设备。
c)工艺流程图中的设备、仪表、执行机构等均具有用数字和字母表示的唯一性标识,称为号。
控制流程图
(二)储罐工艺操作
a)在没有打开任何工程的前提下,在SMPT-1000监控环境中打开储罐工程TankforControl。
b)点击工具栏中的按钮,打开阀门/挡板控制配置对话框,确认阀门FV1106设置为手操状态,阀门FV1101设置为内控。
1 在趋势画面中添加FI1106、FV1106和LI1101的实时曲线。
2 选择趋势画面1窗口,在窗口中央空白处,鼠标右键单击。
在弹出的菜单中选择【属性】项,将弹出趋势画面属性对话框,选择曲线选项卡。
e)点击【添加】按钮,在曲线属性对话框中选择位号FI1106,该位号将自动添加到显示标题栏中,可以修改显示标题。
按【确定】返回上一对话框。
f)添加FV1106和LI1101曲线。
g)选中LI1101标签,点击【定义颜色】按钮,将LI1101显示曲线的颜色改为黑色。
按【确定】返回上一对话框。
在属性对话框中,还可以对现有的
曲线属性进行修改、删除、隐藏和显示。
设置完毕后,点击【确定】按钮,返回趋势画面。
h)添加新的曲线,会使趋势画面中数据轴按照当前曲线数量自动增加。
新增的数据轴的颜色与曲线相同。
同时,在窗口下半部将增加曲线图标显示框。
i)手工调节储罐入口管线阀FV1106的开度,使得储罐液位LI1101尽快稳定在60%高度。
Tank工程当前各仪表的显示值、阀门的开度如下表所示。
j)通过改变FV1106的开度,将LI1101调节到了60%高度,大概用了230秒。
稳定时各仪表的显示值、阀门的开度如下表所示。
k)液位LI1101、入口阀开度FV1106和入口流量FI1106的变化曲线如图所示
(三)自衡过程&非自衡过程
a)自衡过程:
所关注的系统中的某个变量的变化有一种固有的、自然形式的负反馈作用,这个作用总是力图恢复系统的平衡,具有自平衡能力的过程称为自衡过程。
b)非自衡过程:
不存在固有的反馈作用,并且自身无法恢复平衡的过程。
(四)流量自衡过程&液位非自衡过程
a)确保在SMPT-1000监控环境中打开储罐工程02_TankLI1101Control。
b)点击工具栏中的按钮,打开阀门/挡板控制配置对话框,确认阀门FV1106设置为手操状态,阀门FV1101设置为内控状态。
c)在趋势画面中添加FI1101的实时曲线。
d)特性测试
1.将阀门FV1101固定开度为10,点击工具栏中的运行按钮,让储罐工程运行起来。
2.调整FV1106的开度,待流量FI1106稳定之后,记录下流量FI1106的数值。
3.然后将阀门FV1106调整到一个新的开度,待流量F1106稳定之后,记录FI1106的新的稳态值。
依此继续下去,无论怎样改变阀FV1106的开度,流量FI1106总能经过一个一阶非周期特性的变化达到新的平衡点。
4.在此过程中,观察液位LI1101的变化,发现液位持续上升,不能依靠自身的调节达到新的平衡。
(五)储罐液位单回路控制系统的设计
a)在SMPT-1000监控环境中打开储罐工程TankforControl。
b)点击工具栏中的
按钮,打开阀门/挡板控制配置对话框,将阀门FV1106设为内控状态。
c)点击工具栏中的
按钮,将当前窗口切换到控制组态画面,进行控制系统组态。
设置数据源(采集储罐液位实际测量值作为控制器输入)
1.在SMPTLab左侧浮动工具盒中,已经打开基本模板目录,目录中包括了组成控制回路常用的控制器输入模块、控制器输出模块和PID控制器模块。
2.在SMPTLab左侧浮动工具盒中,已经打开基本模板目录,目录中包括了组成控制回路常用的控制器输入模块、控制器输出模块和PID控制器模块。
3.双击该模块符号,弹出数据采集点配置对话框。
在选择位号下拉框中,选择LI1101,即表示当前数据源模块将从现场获取LI1101位号对应的实时数据。
4.点击【确定】按钮,完成对储罐液位信号的配置。
PID控制器组态
1.在基本模板目录中,选中“PID控制器”图标,并将它拖放至控制组态窗口,生成如下图所示的PID控制器图标。
2.双击该图标,弹出PID控制器配置对话框。
按照下面表格中的内容设置控制器参数。
3.配置完成后,点击【确定】按钮,当前PID控制器的图标将更新。
设置执行单元
1.在基本模板目录中,选中“控制器输出”图标,并将该图标拖动至控制组态窗口中,生成一个新的“控制输出点”模块。
2.双击该图标,弹出数据输出点配置对话框。
在该对话框的位号下拉框中,选择要输出的调节阀位号,如下图所示的为FV1106。
数值范围栏中的上、下限框自动根据数据点定义中FV1106的仪表上下限进行填写。
3.在数据输出类型栏中,需要设置接收控制器OP输出的数据类型为绝对量还是增量。
缺省情况下,模块使用绝对量,即代表接收控制器的OP输出值,即为调节阀的目标开度MV。
4.配置完成后,点击【确定】按钮,当前PID控制器的图标将更新。
信号连接
1.在趋势曲线画面中添加FV1101的实时曲线
2.确认阀门FV1101开度为30
3.点击工具栏中的
按钮,将当前窗口切换到控制组态画面,双击LIC1101控制器模块,在弹出的PID控制器配置对话框中,将输出OP的值设置为41.56
4.点击工具栏中的运行按钮,让储罐工程运行起来
(六)控制系统投运和控制器性能测试
1、控制系统的投运
控制器状态为手动,可进行手动控制。
不断修改OP值,也就是不断改变阀门FV1106开度,观察SP和PV的值。
你会发现PV和SP的值将不断变化,当其值达到60%左右时,将控制器状态设置为自动,将控制器投自动。
2、施加扰动测试控制器性能
1)将LI1101设定值从60变为50,记录LI1101的响应曲线。
2)待LI1101稳定后,将LI1101设定值从50再变为60,记录LI1101的响应曲线。
3)待系统稳定之后,点击工具栏中的按钮,将当前窗口切换到流程图画面。
双击阀门FV1101,在打开的阀门/挡板类设备属性对话框中,将FV1101开度设置为50,观察LI1101曲线的变化趋势。
4)当LI1101稳定后,再将FV1101开度调回到30,等待液位稳定。
四、项目结果
5、项目总结
通过对储罐液位和进出流量的操作,我体会到了质量平衡的概念。
质量平衡是自然界普遍存在的基本定律之一,是指参加物理、化学变化前各物质的质量总和等于物理、化学变化后各物质的质量总和。
在任何与周围隔绝的体系中,无论发生何种变化或过程,其总质量始终保持不变。
在工业生产中,这种平衡关系的破坏是经常发生、难以避免的,如果生产工艺要求把诸如温度、压力、液位、流量、组分等标志平衡关系的变量保持在它们的设定值上,就必须随时控制流入量或流出量。
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