?PID電動高壓氣體減壓閥壓力控制系統設計方案

PID電動高壓氣體減壓閥壓力控制系統設計方案


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。在許多生產過程中，保持恒定的壓力或一定的真空度常是正常生產的必要條件。很多化學反應需要在恒壓下進行，為保持流量不變也常需要控制主壓力源的壓力恒定。根據不同應用場合，壓力控制可采用不同的方式。當控制性能要求不高時，可采用比較簡單的控制裝置，如壓力調節閥等。對性能要求較高或生產過程比較復雜，宜采用壓力控制系統。壓力控制系統的結構是閉環的，由壓力傳感器、壓力控制器和調節閥組成。



調節儀具有PID控制算法，在控制系統設計和安裝正確的前提下，控制品質的優劣往往取決于P、I、D三個參數的選擇。調節儀有P、I、D參數的出廠默認值，但對于多數被控對象，默認參數并不能達到理想的控制效果，這時可以啟動自整定功能。通過自整定，調節儀可以根據被控對象的特性，自動尋找參數以達到很好的控制效果：無超調、無振蕩、高精度、快響應。啟動自整定方式：調節儀具備PID參數自整定功能，產品初次使用時，需啟動自整定功能以確定系統控制的P、I,D控制參數



PID電動高壓氣體減壓閥壓力控制系統設計方案

模式選擇操作者可通過控制終端切換減壓閥自動模式的開關。自動模式開啟的情況下，調壓、穩壓或卸荷的數值及信號由控制終端發出，各工作過程由減壓閥控制單元I按智能控制程序自動完成，精度由控制單元I的設置精度決定；自動模式關閉的情況下，控制單元I只采集S2測得的P2壓力信號，不對排氣電磁閥2、進氣電磁閥3進行動作控制。3.調壓控制終端發出P2目標值及調壓信號，控制單元I接到指令后，將S2實測的P2值和目標值進行比較，當P2實測值低于目標值時，控制單元I根據二者的差值控制進氣電磁閥3開啟時長，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動，推動閥芯11開啟，入口腔的高壓氣體經閥芯11和閥座12形成的環形節流縫隙進入到出口腔，出口腔壓力逐漸升高。當控制單元I判斷實測的P2值達到目標值時，關閉進氣電磁閥3，完成調壓過程

主減壓閥和電動氣壓控制器分為兩大模塊，通過螺紋連接，實現了功能集成化和小型化；操作者可通過現場或遠程控制終端發出指令，通過減壓閥內置的身份標識，監測或分別調節多個單氣源智能遠控高壓氣體減壓閥的工作狀態和壓力值；

調節閥是調節閥，PID是通過電纜連接到調節閥的控制器（例如PLC或DCS）中的控制算法。調節閥有很多類型，例如電動和氣動以及液壓。電動控制閥通過控制步進電機來調節閥開度，而氣動控制閥通過供氣壓力來調節閥開度。實際上，氣動控制閥的氣源也需要電源。因此，電動和氣動實際上都消耗電力。當電動控制閥斷電時，控制閥將保持在當前位置，并且不會移動，并且由于空氣供應的損失，氣動控制閥將*打開或關閉。



PID電動高壓氣體減壓閥壓力控制系統設計方案PID特點：

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

（2）增量式pid控制輸出的是控制量增量，并無積分作用，因此該方法適用于執行機構帶積分部件的對象，如步進電機等；而位置式pid適用于執行機構不帶積分部件的對象，如電液伺服閥。

（3）由于增量式pid輸出的是控制量增量，如果計算機出現故障，誤動作影響較小，而執行機構本身有記憶功能，可仍保持原位，不會嚴重影響系統的工作，而位置式的輸出直接對應對象的輸出，因此對系統影響較大。



二、PID電動高壓氣體減壓閥壓力控制系統設計方案技術參數
 

輸入
輸入信號	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	電流	電壓	繼電器	24V配電或饋電
輸出時允許負載	≤500Ω	≥250KΩ （注：需要更高負載能力時須更換模塊）	AC220V/0.5A（小） DC24V/0.5A（?。?br/>AC220V/2A（大） DC24V/2A（大） 見備注	≤30mA
調節輸出
控制輸出	繼電器	單相可控硅	雙相可控硅	固態繼電器
輸出負載	AC220V/0.5A（小） DC24V/0.5A（?。?br/>AC220V/2A（大） DC24V/2A（大） 見備注	AC660V/0.1A	AC600V/5A （如果直接驅動 必須注明）	DC12V/30mA
綜合參數
測量精度	0.2%FS±1字
設定方式	面板輕觸式按鍵數字設定；參數設定值密碼鎖定；設定值斷電保存。
顯示方式	LED紅/綠數碼管雙排顯示或LED紅/綠數碼管雙排顯示+51段LED光柱顯示
使用環境	環境溫度：0～50℃；相對濕度：≤85%RH； 避免強腐蝕氣體。
工作電源	AC 100～240V（開關電源） （50-60HZ）； DC 20～29V （開關電源）。
功耗	≤5W
結構	標準卡入式
通訊	采用標準MODBUS通訊協議，RS485通訊距離可達1公里；RS232通訊距離可達：15米。 注：儀表帶通訊功能時，通訊轉換器有源轉換器

備注：外形尺寸為D、E的儀表繼電器輸出時允許負載能力為AC220V/0.6A，DC24V/0.6A。
三、PID電動高壓氣體減壓閥壓力控制系統設計方案儀表的面板及顯示功能

 



1）儀表外形尺寸及開孔尺寸

外形尺寸	開孔尺寸	外形尺寸	開孔尺寸
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且依次同軸設置的敏感活塞、復位彈簧、閥芯、閥座、彈簧座、壓緊彈簧及壓蓋，所述閥體上還設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置有用于實現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。本實用新型的有益功效在于本實用新型的高壓氣體減壓閥是針對新型運載火箭發射支持系統需求設計的新型自動化氣體減壓閥，能實現單氣源智能遠控。具有主氣源直控、高壓、大流量、集成化程度高等特點。



PID電動高壓氣體減壓閥壓力控制系統設計方案

 本調節儀自整定的準確度較高，可滿足絕大多數的對象要求。但當對象較復雜，例如非線性、時變、大滯后等對象，可能需要多次整定或手工調整才能達到較好的控制效果。手工調整時，觀察測量曲線，若系統長時間處于振蕩可增大P或減小D以消除振蕩；若系統長時間不能到達目標值可減小I以加快響應速度；若系統超調過多可增加I或增加D以減小超調。調試時可進行逐試法，即將P、I、D參數之一進行增加或者減少，如果控制效果變好則繼續同方向改變該參數，相反則進行反向調整，直到控制效果滿足要求。



其入口壓力高達40MPa表壓，出口壓力可在不超過25MPa表壓的大范圍內調節，流量能夠達到lkg/s，在流量下的穩壓精度可以達到2%。集成智能電控功能后，具備了根據指令完成自動調壓、穩壓、卸荷工作過程的能力，簡化了人工操作，減壓閥調壓和測壓的精度和一致性都有所提高。其裝入氣路系統，并連接控制終端后，經過密封性能、工作性能、穩態壓力偏差、動靜壓差、高溫、低溫及壽命等試驗的綜合驗證，產品的動態性能穩定，工作可靠，自動調壓、穩壓和卸荷效果良好。以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細描述，但不作為對本實用新型的限定。