过程控制系统实习报告

过程控制系统实习报告本文简介：目录1.单容水箱设备组成及其工艺11.1.单容水箱设备的组成11.2.单容水箱设备的工作原理12.单容水箱控制系统的硬件设计22.1.电气原理图的设计23.单容水箱控制系统的软件设计33.1.通信组态33.2.变量组态43.3.画面组态54.调试74.1.单容水箱控制系统调试74.2.液位、流量串级

过程控制系统实习报告本文内容：

目

录

1.

单容水箱设备组成及其工艺1

1.1.

单容水箱设备的组成1

1.2.

单容水箱设备的工作原理1

2.

单容水箱控制系统的硬件设计2

2.1.

电气原理图的设计2

3.

单容水箱控制系统的软件设计3

3.1.

通信组态3

3.2.

变量组态4

3.3.

画面组态5

4.

调试7

4.1.

单容水箱控制系统调试7

4.2.

液位、流量串级控制系统调试8

5.

技术小结9

参考文献10

附录11

1.

单容水箱设备组成及其工艺

1.1.

单容水箱设备的组成

单水水箱设备的基本组成有：控制器，调节器，被控对象，测量变送。基本器件有储水箱，下水箱，水泵，电磁流量计，阀门，管道等,电磁调节阀。

1.2.

单容水箱设备的工作原理

（a）机构图

（b）方框图

本实验系统结构图和方框图如上图所示。被控量为上小水箱的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT1检测到的上小水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PID控制。

采用计算机PID算法控制。首先由差压传感器检测出水箱水位，水位实际值通过A/D转换，变成数字信号后，被输入计算机中，最后，在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值经过D/A模块转换成模拟信号，进而控制电机转速，从而形成一个闭环系统，实现水位的计算机自动控制。

2.

单容水箱控制系统的硬件设计

2.1.

电气原理图的设计

1.根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。

2.根据各部分的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电路。对于每一部分的设计总是按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查，反复修改与完善的步骤进行。

3.绘制总原理图。按系统框图结构将各部分联成一个整体。

4.正确选用原理线路中每一个电器元件，并制订元器件目录清单。

本组对完整的电路图有明确的分工，本人组要设计加热器调压模块的电路图设计如下图所示。

3.

单容水箱控制系统的软件设计

3.1.

通信组态

新建工程项目，然后选择设备，COM1。然后再工作区选择“新建”。双击，在设备配置向导—生产厂家、设备名称、通讯方式窗口中，选择“智能模块”。选择“串行”，逻辑名“下水箱”，如图3.1所示。

图3.1

逻辑名称

选择“下一步”。然后设置串口号，依据计算机的通讯端口来选择。这个端口可以以后按照同样的步骤来更改。如图3.2所示。

图3.2

选着串口号

单击“下一步”，然后设置地址，首先设置内给定仪表，所以设定地址0，如图3.3。

单击“下一步”，设置通讯参数，不需要改变任何参数。单击“完成”，就可以看到整个设置的参数。

3.2.

变量组态

选择工程浏览器左侧大纲项“数据库\数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出“变量属性”对话框。

此对话框可以对数据变量完成定义、修改等操作，以及数据库的管理工作。在“变量名”处输入变量名pv。如图3.4所示。

如上述所做的步骤分别对SV，MV，p，i，d，等参数定义。

PV是测量值，SV是设定值，MV是输出值。P是比例带，i是比例积分，d是比例微分。

3.3.

画面组态

建立新工程项目：在运行组态王程序时，弹出组态王工程管理器画面，此时建立一个新工程，执行以下的操作步骤：

（1）在工程管理器中选择菜单“文件/新建工程”，弹出“新建工程向导一欢迎使用本向导”对话框。

（2）点击“下一步”，弹出“新建工程向导二选择工程所在路径”对话框。从对话框中选择或指定工程所在路径，倘若用户需要更改工程路径，请单击“浏览”按钮；如果路径或文件夹不存在，请选择创建。

（3）点击“下一步”，弹出“新建工程向导三工程名称和描述”对话框。往对话框中输入工程名称：水箱液位控制界面。

（4）点击“完成”，再点击“是”，将新建的工程设为组态王当前工程，此时组态王工程管理器中出现新建的工程。

（5）制作动态画面：按照实际工程的要求绘制监控画面，并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。

（6）新建画面命名：单容水箱液位控制，选择画面风格“大小可变”和“覆盖式”。单击确定后进入开发系统新画面进行设计。点击工具栏中的“打开图库”，选择需要的图素。从而的到如图3.5所示。

图3.5

画面组态

4.

调试

4.1.

单容水箱控制系统调试

系统由模拟PID控制器和被控对象组成。

PID控制器是一种线性控制器，它是根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差

(4-1)

将偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）通过线性组合可以构成控制量，对被控对象进行控制，故称PID控制器。它的控制规律为

(4-2)

写成传递函数形式为

(4-3)

式中

——比例系数；——积分时间常数；

——微分时间常数；

输入p=300.00，i=20.00，d=0.0调试可得到下图。

4.2.

液位、流量串级控制系统调试

水箱液位串级控制系统，它是由主控、副控两会路组成，主控回路的调节器称主调节器，控制对象为水箱，水箱的液位为系统的主控制量，副控制回路中的调节器称副调节器，流入水箱的流量作为副控制量，主调节器的输出作为副调节器的给定，副调节器的输出直接调节电磁阀的转速，改变进入水箱的泵的流量，从而达到控制水箱液位的目的；在该控制系统中，由于水箱存在容积延迟，从而导致该过程的难以控制。串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系统的容积延迟。通过组态软件对整定过程及液位的平衡过程进行实时监控，直至达到主、副回路的最佳整定参数。

在p=30.0，i=20.0，d=0.0在按自动调节可得到如下图所示。

5.

技术小结

两周的课程设计结束了，在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识，也培养了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程．”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义．我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

在此感谢我们的老师.，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次模具设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师您的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过的同学们，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

参考文献

[1]邵裕森,戴先中.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.2003。

[2]陶永华，尹怡欣，葛芦生.新型PID控制及其应用.北京：机械工业出版社，1998。

[3]朱学峰.过程控制技术的发展、现状与展望.测控技术，1999。

[4]宋乐鹏，自动控制原理。清华大学出版社。

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