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1、工业过程控制课程设计题 目: 基于组态软件的流量比值过程控制系统设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 自动 0901 学生姓名： 冯广森 学 号： 200948280112 指导教师： 王伟生 设计地点： 31517 设计时间： 2012.6.23-6.28 设计成绩： 指导教师： 本栏由指导教师根据大纲要求审核后，填报成绩并签名。17摘 要随着科学技术的快速发展，人们对过程控制提出了更高的要求，在许多生产过程中，要求两种或两种以上的物料流量成一定的比例关系混合进行反应，对物料比例的要求甚为严格，如果不能满足要求，或是比例失和调，将会导致产品的质量达不到要求，以致造成损失，严重时会导致事
2、故的发生.研究比值控制系统很有必要，提高比值控制系统的精度及水平具有深远的意义。关键词：比值控制系统 组态王仿真 控制系统设计 应用程序目 录 1 引言12 设计目的与要求 2.1 设计目的 2.2 设计要求3 系统结构设计 3.1 控制方案 3.2 控制结构流程4 过程仪表选择 4.1 流量检测传感器 4.2 电动调节阀 4.3 水泵 4.4 过程模块5 系统组态设计 5.1 组态图 5.2 组态动画 5.3 数据字典 5.4 应用程序 5.5 动画连接总结参考文献1 引言 随着科学技术的快速发展，人们对过程控制提出了更高的要求，在许多生产过程中，要求两种或两种以上的物料流量成一定的比例关系
3、混合进行反应，对物料比例的要求甚为严格，如果不能满足要求，或是比例失和调，将会导致产品的质量达不到要求，以致造成损失，严重时会导致事故的发生.研究比值控制系统很有必要，提高比值控制系统的精度及水平具有深远的意义。根据系统的工艺要求及实际需要，提出了流量比值控制的设计方案，因为组态王开发监控系统软件具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点，本设计着重说明了组态王在设计开发流量比值控制系统中的应用。该设计以电动调节阀为中心对控制回路的液体的流量进行比例控制，从而实现对压力流量温度液位等参数的调节。采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，对现场信号进行实时采集，通过与设定值进行比
4、较对调节阀进行控制，并采用牛顿7000系列远程数据采集模块作为计算机控制系统的数据采集通讯过程模块，对信号进行模数或数模转换，采用德国PS公司进口的PSL202型智能电动调节阀对过程进行控制。通过组态王仿真软件进行仿真，设计出能够驱动采集模块，具有友好的人机交互界面，实现了实时监控，有及时的数据显示，图形显示，PID参数手动及自动控制等控制功能，并建立了动画连接，生成了信息报告。实际运行结果表明，系统不仅能按比值关系进行控制，而且具有较强的抗干扰能力。该设计可以用于化工厂，制药等场所。2 设计目的与要求2.1 设计目的通过某种组态软件，结合实验室已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的
5、性能要求，采用单闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的流量比值单回路过程控制系统。2.2 设计要求1. 根据流量比值单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。2. 根据流量比值单回路过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用过程模块。3. 根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。4. 运用组态软件，正确设计流量比值单回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。5. 提交包括上述内容的课程设计报告。3 系统结构设计3.1 控制方案根据设计要求，系统采用单闭环比值控制。在控
6、制两种物料的比值系统中，起主导作用的物料流量称为主动量，跟随主动量而变化的物料流量称为从动量。设本系统中液体A为主动量，液体B为从动量。将从动量用一个闭环包括进去，而主动量开环。将液体A的流量y1通过比值控制器k作为闭环回路的输入量。所以从动量B的给定是ky1，因为y1开环，故y2要随着y1的变化而变化，即从动量B是一个随动控制系统。3.2 系统结构流程 图3.1 系统原理图上图为系统结构图。当打开液体A的阀门，流量检测传感器测出其流量值，经变送单元送至比值器，比值器的输出与液体B流量测量变送送出的流量值相减，其偏差作为液体B流量控制器的输入值，控制器的输出用来控制调节阀，从而使液体B的流量得
7、到了控制。这就使液体B的流量随液体A的流量变化而变化。其中液体A的电动调节阀是为了方便设置A的流量。流程图如图3.2 图3.2 系统流程图 4 过程仪表选择4.1流量检测传感器本设计采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量00.3m3/h，压力1.6Mpmax,4-20mA标准信号输出。可与显示，记录仪表，积算器或调节器配套。它的优点：1.采用整体焊接结构，密封性能好；2.结构简单可靠，内部无活动部件，几乎无压力损失；3.采用低频矩形波励磁，抗干扰性能好，零点稳定；4.仪表反应灵敏，输出信号与流量成线性关系，量程比宽；流量转换器采用LDZ-4型电磁流量转换器，与LDS
8、-10S型电磁流量传感器配套使用，输入信号：00.4输出信号：420mA DC，允许负载电阻为0750，基本误差：输出信号量程的0.5%。4.2电动调节阀采用电动调节阀对控制回路的液体的流量进行调节。采用德国PS公司进口的PSL202型智能电动调节阀，无需配伺服放大器，驱动电路采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高。控制单元与执行机构一体化，可靠性高、操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。由输入控制信号420mA及单相电源即可控制运转实现对压力流量温度液位等参数的调节，具有体积小，重量轻，连线简单，泄漏量少的优点。采用PS电子式直行程执行机
9、构，420mA阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯，流量具有等百分比特性，直线特性和快开特性，阀门采用柔性弹簧连接，可预置阀门关断力，保证阀门的可靠关断防止泄漏。性能稳定可靠，控制精度高，使用寿命长等优点。如图4.1所示： 4图 4.1 电动调节阀4.3水泵 采用丹麦格兰富循环水泵。具有噪音低，功耗小，寿命长等优点。220V供电即可，在水泵出水口装有压力变送器，与变送器一起构成恒压供水系统。如图4.2所示：图4.2 水泵 54.4过程模块采用牛顿7000系列远程数据采集模块作为计算机控制系统的数据采集通讯过程模块。牛顿7000系列模块体积小，安装方便，可靠性高。D/A模块采用牛顿7024，四通
10、道模拟输出模块，电流输出420mADC，电压输出15VDC，精度14位。使用7024模块的1通道I01作为可控硅的电压控制通道。A/D模块采用牛顿7017，八通道模拟输入模块，电压输入15VDC。使用7024模块的1通道IN1作为A流量信号检测输入通道，7024模块的2通道IN2作为B流量信号检测信号输入通道。通信模块采用牛顿7520。RS232转换485通讯模块。使用RS-232/RS485双向协议转换，转速为300115200bps，可长距离传输。控制回路中电磁阀的开关量输出模块采用牛顿7043，16通道非隔离集电极开路输出模块。最大集电极开路电压30V，每通道输出电流100mA，可直接驱动电磁阀设备。
