工业过程控制-课程设计.doc

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工业过程控制

课程设计

题目:基于组态软件的液位—-流量串级控制系统计

院系名称：电气工程学院

专业班级：

学生姓名：

学号：

指导教师：

设计地点：中2-211

设计时间：2011/06/25

设计成绩：

设计成绩：指导教师：

本栏由指导教师根据大纲要求审核后，填报成家并签名。

摘要

《工业过程控制技术课程设计》是完成《自动控制原理》、《自动控制系统》、《过程控制技术》、《电器与PLC》、《自动化仪表》、《计算机控制》等理论与实验教学之后，为自动化专业本科生开设的一门综合性的专业课程，是较为重要的实践性教学环节。学生通过借助组态王6.53系统实验平台”对一个实用工业过程控制系统的设计、调试完成系统设计与开发，提高学生工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升。

关键词：串级控制系组态王6.53控制系统的设计开发

目录

1系统描述及控制要求1

1.1控制要求2

2系统结构设计及描述2

2.1控制方案2

2.2系统结构2

3过程仪表的选择3

3.1.液位传感器、压力传感器3

3.2电磁流量传感器、电磁流量转换器3

3.3电动调节阀4

3.4变频器4

3.5水泵4

3.6开关电源5

3.7牛顿7000系列模块5

3.8模拟量采集模块5

3.9模拟量输出模块5

3.8通信转换模块5

3.10测量要求5

4系统组态设计6

4.1流程图与组态图6

4.2组态画面7

4.3数据字典8

4.4应用程序8

4.5动画连接11

4.6PID控制算法11

参考资料12

设计心得13

1引言

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，采用双闭环控制结构和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液位—流量串级过程控制系统。

对于过程控制系统，以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。

随着现代工业生产过程向着大型，连续和强化方向发展，对过程控制品质提出了日益高的要求。在这种情况下，简单的单回路控制已经难以满足一些复杂的控制要求。串级控制系统是过程控制系统中的一种多回路控制系统，是为了提高单回路控制系统以一定结构形式串联在一起，它不仅具有单回路控制系统全部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的特点。串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；

本文论述了一个基于组态软件的液位—流量串级控制系统设计方法和步骤，参数整定放法。在此过程中，介绍了液位和流量进行检测和转换的常用元件，应用阶跃响应曲线推导了广义对象的传递函数，简单的论述了串级控制系统的优点，讨论了它对控制效果的改善作用，并使用仿真与软件对该系统进行了仿真，最后用组态软件编制程序来实现控制。

1.1控制要求

1.1.1根据液位-流量串级过程控制系统的具体