?PID電動(dòng)高壓氣體減壓閥壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

PID電動(dòng)高壓氣體減壓閥壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案


以氣體或液體管道或容器中的壓力作為被控制量的反饋控制系統(tǒng)。在許多生產(chǎn)過(guò)程中，保持恒定的壓力或一定的真空度常是正常生產(chǎn)的必要條件。很多化學(xué)反應(yīng)需要在恒壓下進(jìn)行，為保持流量不變也常需要控制主壓力源的壓力恒定。根據(jù)不同應(yīng)用場(chǎng)合，壓力控制可采用不同的方式。當(dāng)控制性能要求不高時(shí)，可采用比較簡(jiǎn)單的控制裝置，如壓力調(diào)節(jié)閥等。對(duì)性能要求較高或生產(chǎn)過(guò)程比較復(fù)雜，宜采用壓力控制系統(tǒng)。壓力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是閉環(huán)的，由壓力傳感器、壓力控制器和調(diào)節(jié)閥組成。



調(diào)節(jié)儀具有PID控制算法，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和安裝正確的前提下，控制品質(zhì)的優(yōu)劣往往取決于P、I、D三個(gè)參數(shù)的選擇。調(diào)節(jié)儀有P、I、D參數(shù)的出廠默認(rèn)值，但對(duì)于多數(shù)被控對(duì)象，默認(rèn)參數(shù)并不能達(dá)到理想的控制效果，這時(shí)可以啟動(dòng)自整定功能。通過(guò)自整定，調(diào)節(jié)儀可以根據(jù)被控對(duì)象的特性，自動(dòng)尋找參數(shù)以達(dá)到很好的控制效果：無(wú)超調(diào)、無(wú)振蕩、高精度、快響應(yīng)。啟動(dòng)自整定方式：調(diào)節(jié)儀具備PID參數(shù)自整定功能，產(chǎn)品初次使用時(shí)，需啟動(dòng)自整定功能以確定系統(tǒng)控制的P、I,D控制參數(shù)



PID電動(dòng)高壓氣體減壓閥壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

模式選擇操作者可通過(guò)控制終端切換減壓閥自動(dòng)模式的開(kāi)關(guān)。自動(dòng)模式開(kāi)啟的情況下，調(diào)壓、穩(wěn)壓或卸荷的數(shù)值及信號(hào)由控制終端發(fā)出，各工作過(guò)程由減壓閥控制單元I按智能控制程序自動(dòng)完成，精度由控制單元I的設(shè)置精度決定；自動(dòng)模式關(guān)閉的情況下，控制單元I只采集S2測(cè)得的P2壓力信號(hào)，不對(duì)排氣電磁閥2、進(jìn)氣電磁閥3進(jìn)行動(dòng)作控制。3.調(diào)壓控制終端發(fā)出P2目標(biāo)值及調(diào)壓信號(hào)，控制單元I接到指令后，將S2實(shí)測(cè)的P2值和目標(biāo)值進(jìn)行比較，當(dāng)P2實(shí)測(cè)值低于目標(biāo)值時(shí)，控制單元I根據(jù)二者的差值控制進(jìn)氣電磁閥3開(kāi)啟時(shí)長(zhǎng)，給控制腔充氣，Pk升高。敏感活塞9在氣壓力的作用下向下運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)閥芯11開(kāi)啟，入口腔的高壓氣體經(jīng)閥芯11和閥座12形成的環(huán)形節(jié)流縫隙進(jìn)入到出口腔，出口腔壓力逐漸升高。當(dāng)控制單元I判斷實(shí)測(cè)的P2值達(dá)到目標(biāo)值時(shí)，關(guān)閉進(jìn)氣電磁閥3，完成調(diào)壓過(guò)程

主減壓閥和電動(dòng)氣壓控制器分為兩大模塊，通過(guò)螺紋連接，實(shí)現(xiàn)了功能集成化和小型化；操作者可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程控制終端發(fā)出指令，通過(guò)減壓閥內(nèi)置的身份標(biāo)識(shí)，監(jiān)測(cè)或分別調(diào)節(jié)多個(gè)單氣源智能遠(yuǎn)控高壓氣體減壓閥的工作狀態(tài)和壓力值；

調(diào)節(jié)閥是調(diào)節(jié)閥，PID是通過(guò)電纜連接到調(diào)節(jié)閥的控制器（例如PLC或DCS）中的控制算法。調(diào)節(jié)閥有很多類型，例如電動(dòng)和氣動(dòng)以及液壓。電動(dòng)控制閥通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，而氣動(dòng)控制閥通過(guò)供氣壓力來(lái)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度。實(shí)際上，氣動(dòng)控制閥的氣源也需要電源。因此，電動(dòng)和氣動(dòng)實(shí)際上都消耗電力。當(dāng)電動(dòng)控制閥斷電時(shí)，控制閥將保持在當(dāng)前位置，并且不會(huì)移動(dòng)，并且由于空氣供應(yīng)的損失，氣動(dòng)控制閥將*打開(kāi)或關(guān)閉。



PID電動(dòng)高壓氣體減壓閥壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案PID特點(diǎn)：

（1）位置式pid控制的輸出與整個(gè)過(guò)去的狀態(tài)有關(guān)，用到了誤差的累加值；而增量式pid的輸出只與當(dāng)前拍和前兩拍的誤差有關(guān)，因此位置式pid控制的累積誤差相對(duì)更大；

（2）增量式pid控制輸出的是控制量增量，并無(wú)積分作用，因此該方法適用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶積分部件的對(duì)象，如步進(jìn)電機(jī)等；而位置式pid適用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)不帶積分部件的對(duì)象，如電液伺服閥。

（3）由于增量式pid輸出的是控制量增量，如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，誤動(dòng)作影響較小，而執(zhí)行機(jī)構(gòu)本身有記憶功能，可仍保持原位，不會(huì)嚴(yán)重影響系統(tǒng)的工作，而位置式的輸出直接對(duì)應(yīng)對(duì)象的輸出，因此對(duì)系統(tǒng)影響較大。



二、PID電動(dòng)高壓氣體減壓閥壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案技術(shù)參數(shù)
 

輸入
輸入信號(hào)	電流	電壓	電阻	電偶
輸入阻抗	≤250Ω	≥500KΩ
輸入電流大限制	30mA
輸入電壓大限制		＜6V
輸出
輸出信號(hào)	電流	電壓	繼電器	24V配電或饋電
輸出時(shí)允許負(fù)載	≤500Ω	≥250KΩ （注：需要更高負(fù)載能力時(shí)須更換模塊）	AC220V/0.5A（?。?br/>DC24V/0.5A（?。?br/>AC220V/2A（大） DC24V/2A（大） 見(jiàn)備注	≤30mA
調(diào)節(jié)輸出
控制輸出	繼電器	單相可控硅	雙相可控硅	固態(tài)繼電器
輸出負(fù)載	AC220V/0.5A（?。?br/>DC24V/0.5A（小） AC220V/2A（大） DC24V/2A（大） 見(jiàn)備注	AC660V/0.1A	AC600V/5A （如果直接驅(qū)動(dòng) 必須注明）	DC12V/30mA
綜合參數(shù)
測(cè)量精度	0.2%FS±1字
設(shè)定方式	面板輕觸式按鍵數(shù)字設(shè)定；參數(shù)設(shè)定值密碼鎖定；設(shè)定值斷電保存。
顯示方式	LED紅/綠數(shù)碼管雙排顯示或LED紅/綠數(shù)碼管雙排顯示+51段LED光柱顯示
使用環(huán)境	環(huán)境溫度：0～50℃；相對(duì)濕度：≤85%RH； 避免強(qiáng)腐蝕氣體。
工作電源	AC 100～240V（開(kāi)關(guān)電源） （50-60HZ）； DC 20～29V （開(kāi)關(guān)電源）。
功耗	≤5W
結(jié)構(gòu)	標(biāo)準(zhǔn)卡入式
通訊	采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS通訊協(xié)議，RS485通訊距離可達(dá)1公里；RS232通訊距離可達(dá)：15米。 注：儀表帶通訊功能時(shí)，通訊轉(zhuǎn)換器有源轉(zhuǎn)換器

備注：外形尺寸為D、E的儀表繼電器輸出時(shí)允許負(fù)載能力為AC220V/0.6A，DC24V/0.6A。
三、PID電動(dòng)高壓氣體減壓閥壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案儀表的面板及顯示功能

 



1）儀表外形尺寸及開(kāi)孔尺寸

外形尺寸	開(kāi)孔尺寸	外形尺寸	開(kāi)孔尺寸
160*80mm（橫式/光柱）	152*76mm	96*48mm（橫式）	92*45mm
80*160mm（豎式/光柱）	76*152mm	48*96mm（豎式）	45*92mm
96*96mm（方式/光柱）	92*92mm	72*72mm（方式）	68*68mm
48*48mm（方式）	45*45mm



上述的高壓氣體減壓閥，其中，所述排氣電磁閥、所述進(jìn)氣電磁閥、所述控制器外蓋、所述控制腔入口接管嘴、所述控制腔測(cè)壓接管嘴和所述控制腔出口接管嘴均以螺紋形式和控制器本體連接。上述的高壓氣體減壓閥，其中，所述主閥包括閥體及安裝在所述閥體內(nèi)且依次同軸設(shè)置的敏感活塞、復(fù)位彈簧、閥芯、閥座、彈簧座、壓緊彈簧及壓蓋，所述閥體上還設(shè)置有控制氣源接管嘴、入口接管嘴和出口接管嘴，所述控制氣源接管嘴與所述入口接管嘴連通，所述入口接管嘴分別與所述閥體的入口腔及所述外接氣源連通，所述出口接管嘴分別與所述閥體的出口腔及所述出口氣體壓力傳感器連通。

上述的高壓氣體減壓閥，其中，所述敏感活塞、所述壓蓋、所述控制器本體及所述閥體之間分別設(shè)置有用于實(shí)現(xiàn)不同氣腔的密封的密封圈。上述的高壓氣體減壓閥，其中，所述控制器本體、所述壓蓋、所述入口接管嘴、所述出口接管嘴及所述控制氣源接管嘴均以螺紋形式和所述閥體連接。本實(shí)用新型的有益功效在于本實(shí)用新型的高壓氣體減壓閥是針對(duì)新型運(yùn)載火箭發(fā)射支持系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)的新型自動(dòng)化氣體減壓閥，能實(shí)現(xiàn)單氣源智能遠(yuǎn)控。具有主氣源直控、高壓、大流量、集成化程度高等特點(diǎn)。



PID電動(dòng)高壓氣體減壓閥壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

 本調(diào)節(jié)儀自整定的準(zhǔn)確度較高，可滿足絕大多數(shù)的對(duì)象要求。但當(dāng)對(duì)象較復(fù)雜，例如非線性、時(shí)變、大滯后等對(duì)象，可能需要多次整定或手工調(diào)整才能達(dá)到較好的控制效果。手工調(diào)整時(shí)，觀察測(cè)量曲線，若系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間處于振蕩可增大P或減小D以消除振蕩；若系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間不能到達(dá)目標(biāo)值可減小I以加快響應(yīng)速度；若系統(tǒng)超調(diào)過(guò)多可增加I或增加D以減小超調(diào)。調(diào)試時(shí)可進(jìn)行逐試法，即將P、I、D參數(shù)之一進(jìn)行增加或者減少，如果控制效果變好則繼續(xù)同方向改變?cè)搮?shù)，相反則進(jìn)行反向調(diào)整，直到控制效果滿足要求。



其入口壓力高達(dá)40MPa表壓，出口壓力可在不超過(guò)25MPa表壓的大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，流量能夠達(dá)到lkg/s，在流量下的穩(wěn)壓精度可以達(dá)到2%。集成智能電控功能后，具備了根據(jù)指令完成自動(dòng)調(diào)壓、穩(wěn)壓、卸荷工作過(guò)程的能力，簡(jiǎn)化了人工操作，減壓閥調(diào)壓和測(cè)壓的精度和一致性都有所提高。其裝入氣路系統(tǒng)，并連接控制終端后，經(jīng)過(guò)密封性能、工作性能、穩(wěn)態(tài)壓力偏差、動(dòng)靜壓差、高溫、低溫及壽命等試驗(yàn)的綜合驗(yàn)證，產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)性能穩(wěn)定，工作可靠，自動(dòng)調(diào)壓、穩(wěn)壓和卸荷效果良好。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。