组态软件双容液位单回路过程控制系统设计.docxVIP

设计目的 1） 加深对过程控制系统基本原理的理解和对过程仪表的实际应用能力。 2） 培养运用组态软件和计算机设计过程控制系统的实际能力。 控制要求 1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 2）能够根据过程控制系统 A/D、D/A 和开关 I/O 的需要，正确选用模块。 3）能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）能运用组态软件，正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。 系统结构设计 3.1 控制方案 串级控制系统是一种常见的复杂控制系统，它是根据系统结构命名的。一、 基本原理：它是由两个或者两个以上的控制器串联而成的， 一个控制器的输出是 另一个控制器的的给定值。二、结构：整个系统包括两个控制回路，即主回路和 副回路。主回路有主控制器、副回路、主对象和主变送器构成；而副回路由副控 制器、控制阀、副对象和副变送器构成。三、 特点：与简单控制系统相比，串 级控制系统由于在结构上增加了一个副回路，所以有以下特点 (1) 、对于进入副 回路的扰动具有较快、较强的克服能力。 (2) 、改善主控制器的广义对象的特性。 、对符合和操作条件的变化有一定的自适应能力。 (4) 、副回路可以按照主回 路的需要更精确地控制操纵变量的质量流和能量流。四、应用场合： (1) 、用于 克服变化剧烈的和幅值大的干扰。 (2) 、用于时滞较大的对象。 (3) 、用于容量之 后较大的对象。 (4) 、用于克服对象的非线性。 文档来自于网络有哪些信誉好的足球投注网站 本控制系统中， 被控参量有两个，上水箱的液位和下水箱的液位，这两个参 量具有相关关系。 上水箱的液位可以影响下水箱的液位， 根据上下水箱的液位相 关关系，故系统采用的串级控制。其中，内环控制上水箱的液位，外环控制下水 箱的液位，系统远行使下水箱的液位跟随给定值，系统框图如下图 3.1 所示 文档 1/19 来自于网络有哪些信誉好的足球投注网站 文档来自于网络有哪些信誉好的足球投注网站 x1(t) f1(t) f2(t) x1(t) e(t) u(t) g(t) q(t) y(t) 计算机 计算机 调节阀 液位 液位 －z1(t) － z2(t) 液位变送器 液位变送器 图 3.1 双容液位单回路控制系统框图 3.2 控制规律 本设计采用的是工业控制中最常用的 PID 控制规律，内环与外环的控制算法 采用 PID 算法， PID 算法实现简单，控制效果好，系统稳定性好，外环 PID 的输 出作为内环的输入，内环跟随外环的输出。在工程实际中， 应用最为广泛的调节 器控制规律为比例、积分、微分控制，简称 PID 控制，又称 PID 调节。它结构简 单，参数易于调整，在长期的应用中积累了丰富的经验。 文档来自于网络有哪些信誉好的足球投注网站 其主要特点是： (1) 技术成熟； PID 调节是连续系统理论中技术最成熟、应 用最广泛的控制方法，它的结构灵活， 不仅可实现常规的 PID 调节，而且还可根 据系统的要求，采用 PI 、PD、带死区的 PID 控制等； (2) 不需求出系统的数学模 型； (3) 控制效果好。虽然计算机控制是非连续的，但由于计算机的运算速度越 来越快，因此用数字 PID 完全可代替模拟调节器，并且能得到比较满意的效果。 文档来自于网络有哪些信誉好的足球投注网站 3.3 过程仪表及过程模块 本设计中共用到了以下过程仪表和过程模块： 3.3.1 液位变送器 液位传感器是用来上位水箱和下位水箱的液位进行检测， 采用工业用的 DBYG 扩散硅压力变送器，本变送器按标准的二线制传输，采用高品质， 低功耗精密器 件，稳定性和可靠性大大提高。 可方便的与其他 DDZ—IIIX 型仪表互换配置， 并 能直接交换同类仪表。 校验的方法是通电预热十五分钟后， 分不在零压力和满程 压力下检测输出电流值。在零压力下调整零电位器。使输出电流为 4mA文档来自于 2/19 网络有哪些信誉好的足球投注网站 ，在满程压力下调整量程电位器，使输出电流为 20mA。本传感器精度为 0.5 级， 因为二线制， 故工作时需串联 24V 直流电源。液位传感器用来上水位箱和中水位 箱的水位进行检测，采用工业用的 DBYG扩散硅压力变送器，精度为 0.5 级，二 线制 4—20mA标准信号输出。 文档来自于网络有哪些信誉好的足球投注网站 图 3.2 液位传感器 图 3.3 压力传感器 3.3.2 电动调节阀 调节阀用于调节介质的流量、 压力和液位。根据调节部位信号，自动控制阀 门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。调节阀分电动调节阀、气动 调节阀和液动调节阀等。 调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分 组成。调节并通常分为直通单座式和直通双座式两种，后者具有流通能力大、 不 平衡办小和操作稳定的特点， 所以通常特别适用于大流量、 高压降和泄漏少的场 3/19 合。德国