EFPTD型过程控制实验装置使用说明书二工大.doc
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EFPT-D型过程控制实验装置使用说明书
上海新奧托實業有限公司
2005年10月18日
目录
EFPT—D过程控制实验装置简介 2
实验装置简介 2
控制对象 2
控制对象的图纸和手动阀的操作 3
过程控制操作台 3
交流变频调速装置(MM420)操作控制 4
AI全通用人工智能调节器使用说明及参数 8
QS智能调节阀工作原理 15
电磁流量计测量原理 16
铂电阻工作原理 16
扩散硅工作原理 17
实验一:
§1-1双容(二阶)滞后数学模型测试 18
实验二:
§2-1进水流量F1定值调节之一 22
实验三:
§3-1锅炉液位L2定值调节之一 25
实验四:
§4-1锅炉静止水温度T1定值调节 28
实验五:
§5-1出水压力P2定值调节之一 32
实验六:
§6-1锅炉流动水温度T1定值调节 35
实验七:
§7-1锅炉液位L2定值调节之二 39
实验八:
§8-1锅炉液位L2调节之一串级进水流量F1的调节 42
EFPT—D过程控制实验装置简介
实验装置简介
本实验装置由控制对象及过程控制的操作台两部分组成,并与上位机实现通讯,构成多种形式的监控,实现过程控制自动化和过程管理现代化。
系统结构图如下:
本实验指导书以基本配置,AI调节仪表与上位计算机通讯进行监控为实验背景而写。
控制对象
控制对象由工艺设备和现场仪表、电气负载三部分组成。
(一)工艺设备包括:
1.内部4.5KW三相星形连接电热丝
2.19升的热水夹套锅炉
3.38升的高位溢流水箱(产生稳定压力的工艺介质——水)
4.35升的液位水槽
5.配三相电机的循环水泵
6.17只手动球阀。
(二)现场仪表包括:
序号
图位号
型号
规格
名称
用途
1
P1-1
(PL-1)
Y-100
0~0.25MPa
弹簧管压力表
进水压力指示
2
P2-T
(PT-2)
DBYG
0~100KPa
(4~20mA)
扩散硅压力变送器
出水压力变送器
3
F1-E
(FE-1)
LDG-10S
0~300L/h
电磁流量传感器
进水流量检测
4
F1-1T
(FIT-1)
LD2-4B
(4~20mA)
电磁流量转换器
进水流量变送和显示
5
L1-T
(LT-1)
DBYG
0~4Kpa
(0~400mm)
(4~20mA)
扩散硅压力变送器
水箱液位变送
6
L2-T
(LT-2)
DBYG
0~4Kpa
(0~400mm)
(4~20mA)
扩散硅压力变送器
锅炉液位变送
7
TIT-1
(TE-1)
WZP-270
155×100mm
Pt100
铂电阻
锅炉水温检测
8
M1
QS201
行程16mm
直行程电子式
电动执行器
配Vc1调节阀
9
VC1
VT-16
DN=20mm
dN=10mm
线性铸钢阀
进水流量调节阀
控制对象的图纸和手动阀的操作
总图实线内的图形、方框为安装在对象框架内的工艺设备及流量、压力、液位、温度信号的检测、变送、执行单元,虚线方框为安装在操作台上的变送、执行单元。
本控制对象通过切换17只手动阀开关可以组成不同的工艺流程。
在流程图中,表示阀全开,表示阀全关,表示阀半开半关。
删去这些截止状态的手动阀,就得到了变更后的工艺流程。
可用简化图的形式表示。
过程控制操作台
1.操作台配电
操作台面板的第一层为信号接线板。
接线板的左边是电源配电部分,其右边是从控制对象中传送来的现场仪表信号和电气负载。
面板的第二层插入实验板。
每层最多插入4块实验板。
2.信号板上与控制对象连接的现场仪表信号:
序号
信号名称
测量范围
输出信号
1
出水压力
0~100KPa
4~20mA
0.2~1V/1~5V
2
电磁流量计
0~300L/h
4~20mA
0.2~1V/1~5V
3
出水流量
0~300L/h
4~20mA
0.2~1V/1~5V
4
水箱液位
0~400mm
4~20mA
0.2~1V/1~5V
5
锅炉液位
0~400mm
4~20mA
0.2~1V/1~5V
6
水槽液位
0~400mm
4~20mA
0.2~1V/1~5V
7
锅炉水温(铂电阻)
0~100°C
100Ω~138.5Ω
8
夹套水温
0~100°C
100Ω~138.5Ω
9
电动调节机构控制信号
4~20mA
10
电动调节机构阀位信号
0~16mm
4~20mA1~5V
3.信号板上与控制对象连接的电气负载
循环水泵的三相电机(星形连接)供电由水泵供电转换开关切换常电/变频供电。
锅炉加热的三相电热丝(星形连接)供电端RL1,RL2,RL3,RN。
温度调控器所需的三相供电电源端子A2、B2、C2,单相电源端子B3、W3,直流稳压电源端子DC12V+/-
4.实验板简介
编号
名称
用途
EFPT-0103
数显变送报警仪
锅炉水温变送液位显示报警
EFPT-0102
数显智能调节仪
压力、流量、液位比值、串级等调节
EFPT-0104
温度调控器
水温控制的执行器
EFAT/E-D9901
接触器模板
锅炉液位对温度调节的连锁
5.使用注意事项
l水泵禁止空转:
必须有水流通的情况下,水泵才能运转;第一次启动前必须将水泵注满水(在水泵上口有一只螺帽是注水口)。
l每次启动水泵,水槽液位必须高于水泵
l水泵禁止缺相运转:
可采用变频器供电起到保护作用。
l加热时禁止干烧:
液面必须保持在电热管之上。
交流变频调速装置(MM420)操作控制
1.实验准备
将主板转换开关切换到水泵变频器供电,并合上变频器供电三相电源,参数设定后,将变频器使能的转换开关切换到ON上。
2.设置参数
先将变频器参数回复到出厂缺省值,设置参数P0010=30、P0907=1然后按下P键10秒种后回复完成。
3.设置电机参数:
参数
参数含义
设定值
P0010
启动快速调试参数组
1
P0100
功率以KW表示
0
P0304
电动机额定电压(V)
380
P0305
电动机额定电流(A)
1
P0307
电动机额定功率(KW)
0.33
P0310
电动机额定频率(HZ)
50
P0311
电机额定转速
2800
P1120
斜坡上升时间
5
P1121
斜坡下降时间
5
使电机铭牌的额定值与对应的参数值相一致。
4.运行准备
参数
参数含义
设定值
P0003
用户访问等级选择(扩展级)
2
P0004
选择设定值通道和斜坡发生器
10
P0010
运行准备
0
P0700
由端子板输入
2
P1000
模拟输入
2
P1080
最低频率
0
P1082
最高频率
50
回到r0000显示值,数码管可显示不同物理量,只要选择P0005参数即可,具体如何选择详见说明书。
将信号台面板上的变频使能的转换开关切换到ON上,则变频器便使水泵转速由数显智能调节仪所输出值控制。
注:
数显智能调节仪输出的电流信号0—20mA,而变频器接受的是0—10V电压信号,故在其3、4号输入端跨接500欧姆精密电阻。
若水泵的转速方向与要求不符,可改变U、V、W相序,亦可让交流变频器反向,具体操作详见说明书。
5.用基本操作板(BOP)进行调试
利用基本操作面板(BOP)可以改变变频器的各个参数。
为了利用BOP设定参数,必须首先拆下SDP,并装上BOP。
BOP具有7段显示的五位数字,可以显示参数的序号和数值,报警和故障信息,以及设定值和实际值。
参数的信息不能用BOP存储。
表3-2表示由BOP操作时的工厂缺省设置值。
提示:
Ø在缺省设置时,用BOP控制电动机的功能是被禁止的。
如果要用BOP进行控制,参数P0700应设置为1,参数P1000也应设置为1。
Ø变频器加上电源时,也可以把BOP装到变频器上,或从变频器上将BOP拆卸下来。
Ø如果BOP已经设置为I/O控制(P0700=1),在拆卸BOP时,变频器驱动装置将自动停车。
表3-2用BOP操作时的缺省设置值
参数
说明
缺省值,欧洲(或北美)地区
P0100
运行方式,欧洲/北美
50Hz,kW(60Hz,hp)
P0307
功率(电动机额定值)
kW(Hp)
P0310
电动机的额定频率
50Hz(60Hz)
P0311
电动机的额定速度
1395(1680)rpm[决定于变量]
P1080
最低频率
0
P1082
最高频率
50Hz(60Hz)
6.基本操作面板(BOP)上的按钮
显示/按钮
功能
功能的说明
状态显示
LCD显示变频器当前的设定值。
起动变频器
按此键起动变频器。
缺省值运行时此键是被封锁的。
为了使此键的操作有效,应设定P0700=1。
停止变频器
OFF1:
按此键,变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车.缺省值运行时此键被封锁;为了允许此键操作,应设定P0700=1。
OFF2:
按此键两次(或一次,但时间较长)电动机将在惯性作用下自由停车。
此功能总是’使能’的。
改变电动机的转动方向
按此键可以改变电动机的转动方向。
电动机的反向用负号(-)表示或用闪烁的小数点表示。
缺省值运行时此键是被封锁的,为了使此键的操作有效,应设定P0700=1。
电动机点动
在变频器无输出的情况下按此键,将使电动机起动,并按预设定的点动频率运行。
释放此键时,变频器停车。
如果变频器/电动机正在运行,按此键将不起作用。
功能
此键用于浏览辅助信息。
变频器运行过程中,在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2秒钟,将显示以下参数值(在变频器运行中,从任何一个参数开始):
1.直流回路电压(用d表示单位:
V),
2.输出电流(A)
3.输出频率(Hz)
4.输出电压(用o表示单位:
V)。
5.由P0005选定的数值(如果P0005选择显示上述参数中的任何一个(3,4,或5),这里将不再显示)。
连续多次按下此键,将轮流显示以上参数。
跳转功能
在显示任何一个参数(rXXXX或PXXXX)时短时间按下此键,将立即跳转到r0000,如果需要的话,您可以接着修改其它的参数。
跳转到r0000后,按此键将返回原来的显示点。
访问参数
按此键即可访问参数。
增加数值
按此键即可增加面板上显示的参数数值。
减少数值
按此键即可减少面板上显示的参数数值。
7.用基本操作面板(BOP)更改参数的数值
下面的图表说明如何改变参数P0004的数值。
修改下标参数数值的步骤见下面列出的P0719例图。
按照这个图表中说明的类似方法,可以用‘BOP’设定任何一个参数。
改变P0004-参数过滤功能
操作步骤
显示的结果
1按访问参数
2按直到显示出P0004
3按入参数数值访问级
4按或达到所需要的数值
5按确认并存储参数的数值
6使用者只能看到命令参数
修改下标参数P0719
操作步骤
显示的结果
1按访问参数
2按直到显示出P0719
3按入参数数值访问级
4按显示当前的设定值
5按或选择运行所需要的最大频率
6按确认和存储P0719的设定值
7按直到显示出r0000
8按返回标准的变频器显示(由用户定义)
说明-忙碌信息
修改参数的数值时,BOP有时会显示:
表明变频器正忙于处理优先级更高的任务。
8.改变参数数值的一个数字
为了快速修改参数的数值,可以一个个地单独修改显示出的每个数字,操作步骤如下:
确信已处于某一参数数值的访问级(参看”用BOP修改参数”)。
.按(功能键),最右边的一个数字闪烁。
.按/,修改这位数字的数值。
.再按(功能键),相邻的下一位数字闪烁。
.执行2至4步,直到显示出所要求的数值。
.按,退出参数数值的访问级。
提示
功能键也可以用于确认故障的发生。
AI全通用人工智能调节器使用说明及参数
1.面板说明
2.显示状态
注意:
不是所有型号仪表都有以上图形描述的显示状态,依据功能不同,AI-708只有①、⑤两种状态,AI-808有①、②、⑤三种显示状态,而AI-808P则具备以上所有显示状态。
仪表上电后,将进入显示状态①,此时仪表上显示窗口显示测量值(PV),下显示窗口显示给定值(SV)。
对于AI-808/808P型仪表,按键可切换到显示状态②,此时下显示窗显示输出值。
状态①、②同为仪表的基本状态,在基本状态下,SV窗口能用交替显示的字符来表示系统某些状态,如下:
1)输入的测量信号超出量程(因传感器规格设置错误、输入断线或短路均可能引起)时,则闪动显示”orAL"。
此时仪表将自动停止控制,并将输出固定在参数oPL定义的值上。
2)有报警发生时,可分别显示”HIAL”、”LoAL”、”dHAL”或”dLAL”,分别表示发生了上限报警、下限报警、正偏差报警和负偏差报警。
报警闪动的功能是可以关闭的(参看ALP参数的设置),将报警作为控制时,可关闭报警字符闪动功能以避免过多的闪动。
3)对于AI-808P程序型仪表,字符闪动还表示程序运行状态。
当程序正常运行时(run状态),无闪动字符,而当程序分别处于停止状态、暂停状态和准备状态时,则分别闪动”StoP”,”HoLd”和rdy”字符。
仪表面板上还有4个LED指示灯,其含义分别如下:
OUT输出指示灯:
输出指示在线性电流输出时通过亮/暗变化反映输出电流的大小,在时间比例方式输出(继电器、固态继电器及可控硅过零触发输出)时,通过闪动时间比例反映输出大小。
AL1、AL2和AUX指示灯:
当AL1、AL2和AUX动作时分别点亮对应的灯,对输入/输出均有效。
当AUX用于线性电流输出时,AUX呈快速闪动状态而无法向OUT灯一样通过亮/暗变化反映输出电流的大小,这是正常现象,并不影响其电流输出的稳定性。
部分面板可能无AUX指示灯而有MAN指示灯,灯亮时表示AI-808/808P仪表处于手动输出状态。
3.基本使用操作
1)显示切换:
按键可以切换不同的显示状态。
AI-808可在①、②两种状态下切换,AI-808P可在①、②、③、④等4种状态下切换,AI-708只有显示状态①,无需切换。
2)修改数据:
如果参数锁没有锁上,仪表下显示窗显示的数值除AI-808/808P显示的自动输出值,AI-808P显示的已运行时间和给定值不可直接修改外,其余数据均可通过按、或键来修改下显示窗口显示的数值。
例如:
需要设置给定值时(AI-708/808型),可将仪表切换到显示状态①,即可通过按、或键来修改给定值。
AI仪表同时具备数据快速增减法和小数点移位法。
按键减小数据,按键增加数据,可修改数值位的小数点同时闪动(如同光标)。
按键并保持不放,可以快速地增加/减少数值,并且速度会随小数点会右移自动加快(3级速度)。
而按键则可直接移动修改数据的位置(光标),操作快捷。
3)手动/自动切换(仅适用AI-808/808P):
在显示状态②下,按A/M键(即键),可以使仪表在自动及手动两种状态下进行无扰动切换。
在显示状态②且仪表处于手动状态下,直接按键或键可增加及减少手动输出值。
通过对run参数设置(详见后文),也可使仪表不允许由面板按键操作来切换至手动状态,以防止误入手动状态。
4)设置参数:
在基本状态(显示状态①或②)下按键并保持约2秒钟,即进入参数设置状态(显示状态⑤)。
在参数设置状态下按键,仪表将依次显示各参数,例如上限报警值HIAL、参数锁Loc等等,对于配置好并锁上参数锁的仪表,只出现操作工需要用到的参数(现场参数)。
用、、等键可修改参数值。
按键并保持不放,可返回显示上一参数。
先按键不放接着再按键可退出设置参数状态。
如果没有按键操作,约30秒钟后会自动退出设置参数状态。
如果参数被锁上(后文介绍),则只能显示被EP参数定义的现场参数(可由用户定义的,工作现场经常需要使用的参数及程序),而无法看到其它的参数。
不过,至少能看到Loc参数显示出来。
4.参数功能说明
AI仪表通过参数来定义仪表的输入、输出、报警、通讯及控制方式。
以下为参数功能表:
参数
代号
参数含义
说明
设置范围
HIAL
上限报警
测量值大于HIAL+dF值时仪表将产生上限报警。
测量值小于HIAL-dF值时,仪表将解除上限报警。
设置HIAL到其最大值(9999)可避免产生报警作用。
每种报警可自由定义为控制报警1(AL1)、报警2(AL2)或辅助接口(AUX)动作(参见后文参数ALP的说明)。
-1999-
+9999℃或1定义单位
LoAL
下限报警
当测量值小于LoAL-dF时产生下限报警,当测量值大于LoAL+dF时下限报警解除。
设置LoAL到其最小值(-1999)可避免产生报警作用。
同上
dHAL
正偏差报警
采用AI人工智能调节时,当偏差(测量值PV减给定值SV)大于dHAL+dF时产生正偏差报警。
当偏差小于dHAL-dF时正偏差报警解除。
设置dHAL=9999(温度时为999.9℃)时,正偏差报警功能被取消。
采用位式调节时,则dHAL和dLAL分别作为第二个上限和下限绝对值报警。
0-999.9℃
或0-9999
定义单位
dLAL
负偏差报警
采用AI人工智能调节时,当负偏差(给定值SV减测量值PV)大于dLAL+dF时产生负偏差报警,当负偏差小于dLAL-dF时负偏差报警解除。
设置dLAL=9999(温度时为999.9℃)时,负偏差报警功能被取消。
同上
dF
回差(死
区、滞环)
回差用于避免因测量输入值波动而导致位式调节频繁通断或报警频繁产生/解除。
例如:
dF参数对上限报警控制的影响如下,假定上限报警参数HIAL为800℃,dF参数为2.0℃:
(1)仪表在正常状态,当测量温度值大于802℃时(HIAL+dF)时,才进入上限报警状态。
(2)仪表在上限报警状态时,则当测量温度值小于798℃(HIAL-dF)时,仪表才解除报警状态。
又如:
仪表在采用位式调节或自整定时,假定给定值SV为700℃,dF参数设置为0.5℃,以反作用调节(加热控制)为例:
(1)输出在接通状态时,当测量温度值大于700.5℃时(SV+dF)时关断。
(2)输出在关断状态时,则当测量温度值小于699.5℃(SV-dF)时,才重新接通进行加热。
对采用位式调节而言,dF值越大,通断周期越长,控制精度越低。
反之,dF值越小,通断周期越短,控制精度较高,但容易因输入波动而产生误动作,使继电器或接触器等机械开关寿命降低。
dF参数对AI人工智能调节没有影响。
但自整定参数时,由于也是位式调节,所以dF会影响自整定结果,一般dF值越小,自整定精度越高,但应避免测量值因受干扰跳动造成误动作。
如果测量值数字跳动过大,应先加大数字滤波参数dL值,使得测量值跳动小于2-5个数字,然后可将dF设置为等于测量值的瞬间跳动值为佳。
0-200.0℃
或0-2000
定义单位
CtrL
控制方式
CtrL=0,采用位式调节(ON-OFF),只适合要求不高的场合进行控制时采用。
CtrL=1,采用AI人工智能调节/PID调节,该设置下,允许从面板启动执行自整定功能。
CtrL=2,启动自整定参数功能,自整定结束后会自动设置为3或4。
CtrL=3,采用AI人工智能调节,自整定结束后,仪表自动进入该设置,该设置下不允许从面板启动自整定参数功能。
以防止误操作重复启动自整定。
CtrL=4,该方式下与CtrL=3时基本相同,但其P参数定义为原来的10倍,即在CtrL=3时,P=5,则CtrL=4时,设置P=50时二者有相同的控制结果。
在对极快速变化的温度(每秒变化200℃以上),或快速变化的压力、流量的控制,还有变频调速器控制水压等控制场合,在CtrL=1、3时,其P值都很小,有时甚至要小于1才能满足控制需要,此时如果设置CtrL=4,则可将P参数放大10倍,获得更精细的控制。
CtrL=5(仅适用AI-808),仪表将测量值直接作为输出值输出,可作为手动操作器或伺服放大器使用,如计算机控制系统中的后备手操器,使用方法详见后文说明。
0-5
P
比例带
PID调节器中的比例带参数,单位是℃(温度输入时),或1定义单位(线性输入时)。
如果原用调节器比例带单位是%,可将原比例带乘以原调节器量程,即得到使用本仪表所需要的比例带P。
0-9999
I
积分时间
PID调节器中的积分参数,当设置I=0时,取消积分作用。
0-9999秒
d
微分时间
PID调节器中的微分参数,I=0时,微分作用取消。
0.0-999.9秒
Cr
相对比例系数
在同时有加热/冷却输出的双向调节控制中,Cr用于确定OUT2输出的比例带(=P×Cr)。
当Cr=1.0时,表示加热/冷却的比例带相等。
CCtI
辅助输出
周期
仅用于同时有加热/冷却输出的双向调节控制中,表示OUT2的输出周期,0表示时为0.5秒(部分版本可能无此参数,此时OUT2输出周期为CtI)。
0-125秒
CtI
输出周期
CtI参数值可在0.5-125秒(0表示0.5秒)之间设置,它反映仪表运算调节的快慢。
CtI值越大,比例作用增强,微分作用减弱。
CtI值越小,则比例作用减弱,微分作用增强。
CtI值大于或等于5秒时,则微分作用被完全消除,系统成为比例或比例积分调节。
CtI小于滞后时间的1/5时,其变化对控制影响较小,例如系统滞后时间t为100秒,则CtI设置为0.5或10秒的控制效果基本相同。
CtI确定的原则如下:
(1)采用时间比例方式输出时,如果采用SSR(固态继电器)或可控硅作输出执行器件,控制周期可取短一些(一般为0.5-2秒),可提高控制精度。
采用继电器开关输出时,短的控制周期会相应缩短机械开关的寿命,此时一般设置CtI要大于或等于4(秒),设置越大继电器寿命越长,但太大将使控制精度降低,应根据需要选择一个能二者兼顾的值。
(2)当仪表输出为线性电流或位置比例输出(直接控制阀门电机正、反转)时,CtI值小可使调节器输出响应较快,提高控制精度,但由此可能导致输出电流变化频繁
0-125秒
Sn
输入规格
Sn用于选择输入规格,其数值对应的输入规格如下(括号内为AI-708T输入):
Sn
输入规格
Sn
输入规格
0
K
1
S
2
备用
3
T
4
E
5
J
6
B
7
N
8-9
备用
10
用户指定的扩充输入规格
11-19
备用
20
Cu50
21
Pt100
22-25
备用
26
0-80欧电阻输入
27
0-400欧电阻输入
28
0-20mV电压输入
29
0-100mV电压输入
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- 关 键 词:
- EFPTD 过程 控制 实验 装置 使用 说明书 二工大