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1、基于组态软件的流量单回路过程控制系统设计过程控制系统课程设计题 目： 基于组态王的流量单回路过程控制系统设计 院系名称： 电气工程学院 专业班级： 自动化1105 学生姓名： 学 号： 指导教师: 马 利 冯肖亮 设计地点: 31625 设计成绩： 签名： 年 月 日设计时间： 2014。6.242014.7。5 工业过程控制课程设计任务书学生姓名专业班级自动1105学号题 目基于组态王的流量单回路过程控制系统设计课题性质必修课题来源自拟题目指导教师主要内容通过某种组态软件,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
2、观组态画面和较完善组态控制程序的流量单回路过程控制系统.任务要求1。 根据流量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。主要参考资料1陈夕松,华成英过程控制系统M北京:科学出版社，20062邵裕森过程控制工程M北京:机械工业出版社，20003姜重然工控软件组态王简明教程M哈尔滨：
3、哈尔滨工业大学出版社，2007审查意见指导教师签字： 年 月 日 目录1 课程设计的目的及要求。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。. 31。1设计目的。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.31.2 设计要求。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.32 系统结构设计。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。32.1 控制方案。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.
4、。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。42.2控制结构示意图 .。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.42。3 系统结构。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。63 过程仪表选择.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.63.1液位传感器的选择。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。63。2电磁流量传感器。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.
5、6电动调节阀的选择.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。63。4 水泵的选择.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.63.5 变频器的选择。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.73。6模块的选择 .。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.74 系统组态设计.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。74。1系统组态流程图设计。.。.。.。.。.。.。.。.。.
6、。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。74。2 组态画面设计。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.84。2.1组态画面.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.84.2.2数据词典.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.94.2。3实时曲线.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.9 4.2.4报警窗口与实时报表.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.
7、。.。.。.。10设计心得。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。11参考文献。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。.。121 课程设计的目的及要求1。1设计目的 本课程是在学完工业过程控制课程后的一个应用性实践环节。通过本课程设计的训练，学生应对过程控制工程设计的概念有完整地了解,同时培养学生综合应用基础课、专业课所学知识与工程实际知识的能力。通过对过程控制系统的分析与设计,获得面向工业生产过程系统分析与设计的实践知识，初步掌握过程控制系统开发和应用的技能. 通过某种组态软件,结合实验已
8、有设备,按照定值系统的控制要求,根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的流量单回路过程控制系统。1。2 设计要求（1) 根据流量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，正确设计流量但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。2 系统结构设计2.1 控制方案 目
9、前工业上常用的控制规律主要有：位式控制、比例控制、比例积分控制和比例积分微分控制等.简单控制系统一般是单回路控制系统，由于其结构简单并且能够满足大多数控制质量的要求,因此在生产过程控制中得到了广泛的应用，是生产过程控制中最基本的一种控制系统.一个单回路反馈系统是由测量变送器装置、控制器、和被控对象所组成，按流量控制系统， 控制系统设计时针流量进行的 ，当系统安装完成之后，控制效果主要取决于控制器的参数设定整定。选择合适的比例度、积分时间、微分时间是保证和提高系统控制质量的主要途径。 单回路水箱的原理,系统地输入变量为进水阀门、出水阀门的开度,输出变量为流量.单回路PID控制的被控制量是流量PV
10、,控制量是出水阀、电磁阀开度。通过调节PID控制器的比例增益、积分时间、微分时间三个参数得到比较好的控制效果。 PID 调节器构成的闭环控制回路一般原理如图所示 图2.1流量单回路控制系统原理图控制规律选择： 目前工业上常用的控制规律主要有:比例控制、比例积分控制和比例积分微分控制等。本方案采用比例积分微分控制. 比例控制-克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短。是最基本的控制规律。但在终了时会存在余差，负荷变化越大余差越大.使用于滞后较小、负荷变化不大、允许被控变量存在余差的场合。 比例积分控制-在比例作用下引用积分作用,虽然会使系统的稳定性降低，但没有余差.适用于控制通道滞后较小、负荷变化不
11、大、不允许被控变量存在余差的场合。 比例微分控制引入了微分作用，具有超前控制作用，在被控对象具有较大滞后时，会有效的改善控制质量.但对于滞后小干扰作用频繁，含有高频噪声的系统,将可能使系统产生振荡，甚至失控。 比例积分微分控制-综合了比例、积分、微分控制规律的优点。适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制要求高的场合。 该方案的控制目标是使流量的大小能较好的满足工艺的需求，通过控制电动调节阀改变阀门开度,来控制流量的大小.选择阀门开度为控制量，流量为被控量.控制规律选择PID控制规律。2.2控制结构示意图 流量变送器把得到的信号经A/D模块，把模拟信号转化成数字信号，送入计算机。此信号与给定值相比较得出偏差，通过D/A模块，把数字信号转化成模拟信号送给系统。系统根据反馈值调节阀门的
