单容液位控制.docVIP

《自动化仪表与过程控制课程设计》任务书 课程设计题目 单容敞口槽液位控制系统设计及仿真研究 学院 专业 年级 已知参数和设计要求： 某生产过程中有一圆柱形敞口储液槽，截面直径为13m，高为28m，生产运行过程中额定出口流量为36m3/min。由恒压母管供给液料，采用调节阀控制供给液料的流量。 设计液位控制系统，要求如下： 液位稳定在储液槽高的90%数值上； 在出口流量变化幅度为额定值的20%时，液位波动不超过稳定值的5%； 3、生产过程中液料不能溢出，液位不能低于储液槽高的20%。 学生应完成的工作： 查阅相关文献资料，对工艺过程进行详细描述，画出控制工艺流程图，建立控制对象的数学模型； 通过分析比较，选择设计控制系统方案，确定被控制量和控制量，对系统扰动进行分析，提出解决办法，画出控制系统结构框图； 选择变送器，调节器，调节阀等检测控制仪表的型号，编写控制设备清单； 根据对象特性和控制要求设计控制算法； 对控制系统进行仿真研究，验证设计的正确性，通过仿真对设计参数进行调整，以满足指标要求 对设计过程进行总结，写出详细的设计说明书。 目前资料收集情况（含指定参考资料）： 1、过程控制系统设计资料 2、过程控制系统工程设计 黄正慧等 3、过程控制工程手册 周春辉等 4、自动化仪表手册 自动化仪表手册编写组 5、石油化工自动控制设计手册 石油化工自动控制设计手册编写组 课程设计的工作计划： 1、下达任务，安排分组 0.5天 2、查阅资料，熟悉过程控制系统设计过程 3天 3、熟悉控制对象工艺要求，建立动态模型 1天 4、控制系统方案选型论证，绘制系统结构图 3天 5、过程控制仪表选型，列出设备表 2天 6、设计控制系统控制参数 2天 7、控制系统仿真研究，对控制参数进行修正 2天 8、编写设计说明书 1.5天 任务下达日期 年 月 日 完成日期 年 月 日 指导教师 （签名） 学 生 （签名） 目 录 第一节 过程控制仪表课程设计的简述和目的 3 1.1 过程控制的简述 3 1.2 课程设计的目的 3 第二章 单容水箱液位控制系统建模 4 2.1 液位控制的实现 4 2.2 被控对象 4 2.3 水箱建模 4 第三章 相关参数要求和检测仪表型号的选择 7 3.1 参数要求 7 3.2 仪表型号的选择 7 第四章 液位控制系统中PID算法控制 8 4.1 PID原理 8 第五章 总体设计方案 10 5.1 设计思想及说明 10 5.2 总体设计流程图 10 第六章 软件设计 12 6.1 软件设计流程图及其说明 12 第七章 总结和体会 14 参考文献 15 第一节 过程控制仪表课程设计的简述和目的 1.1过程控制的简述 过程控制是自动技术的重要应用领域，它是指对液位、温度、流量等过程变量进行控制，在冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。尤其是液位控制技术在现实生活、生产中发挥了重要作用，比如，民用水塔的供水，如果水位太低，则会影响居民的生活用水；工矿企业的排水与进水，如果排水或进水控制得当与否，关系到车间的生产状况；锅炉汽包液位的控制，如果锅炉内液位过低，会使锅炉过热，可能发生事故；精流塔液位控制，控制精度与工艺的高低会影响产品的质量与成本等。在这些生产领域里，基本上都是劳动强度大或者操作有一定危险性的工作性质，极容易出现操作失误，引起事故，造成厂家的的损失。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。 在本设计中以液位控制系统的水箱作为研究对象，水箱的液位为被控制量，选择了出水阀门作为控制系统的执行机构。针对过程控制试验台中液位控制系统装置的特点，建立了基于Visual Basic语言的PID液位控制模拟界面和算法程序。虽然PID控制是控制系统中应用最为广泛的一种控制算法。但是，要想取得良好的控制效果，必须合理的整定PID的控制参数，使之具有