《計算機控制系統》
課程設計
課題： 煤漿濃度控制系統
系別： 電氣與電子工程系
專業： 自動化
姓名：學號：
指導教師：
2023年12月1日
成績評定·
一、指導教師評語（根據學生設計報告質量、答辯情況及其平時表現綜合評定）。
二、評分（按下錶要求評定）
課程設計成績評定
目錄摘要4）
一、設計目的4）
二、設計要求4）
三、設計思路4）
四、設計主要裝置5）
五、設計原理及內容5）
1、煤漿系統工藝流程簡介5）
2、原理結構圖5）
3、pid控制器6）
4、系統結構分析8）
5、系統硬軟體設計8）
5.1 系統硬體部分設計9）
5.2 軟體部分設計10）
六、心得體會11）
參考文獻
【摘要】在工業生產過程中，煤漿的穩定輸送是氣化爐正常執行的先決條件，因此穩定的煤漿濃度控制系統是生產中必不可少的部分。本文介紹了煤漿濃度控制系統，重點討論了系統的組成、軟硬體的具體設計和實現。
【關鍵詞】煤漿濃度控制軟硬體
【abstract】in the industrial production process, the stability of coal slurry gasifier feeding is the normal operation of the prerequisites, so the stability of coal slurry concentration control system is an essential part of production. this ***** introduces the coal slurry concentration control system were discussed, and the system composition, the hardware and software of the specific design and implementation.
【keyword】coalpaste concentration controlthe hardware and software
一、設計目的
1．了解雙迴路過程控制系統工業用調節器的結構，特性和基本使用方法。
2．學習調節器重要引數整定的含義，學習並掌握調節器引數的整定方法。
3．學習用調節器，變送器，給料閉環控制系統組成的煤漿濃度控制系統。
4．領會調節器控制規律改變或系統引數變化對系統被控引數和系統效能的影響作用。
二、設計要求
設計乙個煤漿濃度控制系統，確定設計方案，完成系統軟硬體設計。
三、設計思路
在水煤漿製備過程中, 需要對球磨機中的給煤、給水、給藥量進行嚴格控制。這些引數對產品質量有很大影響, 需要根據給煤皮帶的給煤量及時調整。由於系統存在較大的慣性和滯後性, 而且影響給煤、給水、給藥量的擾動因素較多, 所以要採取措施對給煤、給水、給藥實現快速、穩定、精確的控制,減少能源消耗和裝置磨損, 以滿足生產需要。
影響煤漿濃度的因素有原料煤內的水分含量，外表水分含量，原料煤與工藝水，煤漿新增劑的新增比例，原料煤的成漿比例等。根據以上所述可以將其列為：
x= m(1-y)/n-m-z n=m(1-y)/(x+z+m)
x―工藝水的用量（m3/h）
y―入磨機原料煤的全水含量（%）
z―煤漿新增劑的用量（m3/h）
m―入磨機的原料煤量（t/h）
n―煤漿濃度（wt%）
從上式可以看出想要提高濃度不外乎兩條：1.增大「m(1-y)」的值，也就是說盡量增大入磨機煤量或者是減小原料煤的全水含量；2.
減小「（x+z+m）」的值，也就是說減小工藝水、新增劑和煤量。
四、設計主要裝置
1 給料機
2 球磨機
3 控制器
4 密度計
5 流量計數個
6 pid調節器
7 變頻器3個
8 msp430f149
9 d/a轉換器
五、設計原理及內容
1、煤漿系統工藝流程簡介
煤貯鬥中預破碎的煤經稱量給料機後自流人煤磨機。為了改善煤漿特性, 在煤磨機中分別加人石漿（作為助熔劑）, 新增劑（改善煤漿流動性）、氨水（控制 ph 值）及工藝水(調濃度), 它們在煤磨機中被碾製成一定濃度的煤漿後進人出料槽。煤漿由出料槽幫浦送人振動篩, 除去不利於氧化反應的大顆粒後進人煤漿槽, 再經高壓煤漿幫浦送人氣化爐。
停車時, 氣化爐安全聯鎖啟動, 使高壓煤漿幫浦至氣化爐的切斷閥關閉, 煤漿通過迴圈閥。
2、原理結構圖
圖1 煤漿濃度控制系統原理結構圖
該控制系統是乙個閉環控制系統，能夠自動控制煤漿濃度的大小。主迴路根據生產的需要來設定煤漿濃度的給定值，控制器根據密度計檢測得到的煤漿濃度實際值與給定值的偏差來分別控制加水閥、給料機和分散劑的用量。
當實際濃度值偏低時，控制器給出訊號調節給料機，加大給料或控制給水閥減少給水量來公升高球磨機中煤漿濃度，煤漿濃度公升高達到給定值時，通過控制器的比較並送入副迴路中，控制各個調節閥的流量大小從而實現煤漿濃度在給定值範圍。該控制系統可以及時的修正因為原煤性質等變化而產生的擾動，實現煤漿濃度的穩定。
3、pid控制器
在工程實際中，應用最為廣泛的調節器控制規律為比例、積分、微分控制，簡稱pid控制，又稱pid調節。它以其結構簡單、穩定性好、工作可靠、調整方便而成為工業控制的主要技術之一。當被控物件的結構和引數不能完全掌握，或得不到精確的數學模型時，控制理論的其它技術難以採用時，系統控制器的結構和引數必須依靠經驗和現場除錯來確定，這時應用pid控制技術最為方便。
即當我們不完全了解乙個系統和被控物件，或不能通過有效的測量手段來獲得系統引數時，最適合用pid控制技術。pid控制，實際中也有pi和pd控制。pid控制器就是根據系統的誤差，利用比例、 積分、微分計算出控制量進行控制的。
pid 控制公式如下
u(t) = kp*e(t) + ki∑e(t) + kd[e(t) – e(t-1)]+u0
比例（p）控制
比例控制是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差訊號成比例關係。當僅有比例控制時系統輸出存在穩態誤差（steady-state error）。
積分（i）控制
在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差訊號的積分成正比關係。對乙個自動控制系統，如果在進入穩態後存在穩態誤差，則稱這個控制系統是有穩態誤差的或簡稱有差系統（system with steady-state error）。為了消除穩態誤差，在控制器中必須引入「積分項」。
積分項對誤差取決於時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩態誤差進一步減小，直到等於零。因此，比例+積分(pi)控制器，可以使系統在進入穩態後無穩態誤差。
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