过程控制系统综合训练文档格式.docx

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4.1单容水箱控制系统调试8

4.2液位、流量串级控制系统调试9

5技术小结10

参考文献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

单容水箱液位控制系统是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；

并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。

单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。

图1.2.1为单容水箱液位控制系统方块图。

当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。

合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。

反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。

因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。

图1.2.1 

单容水箱液位控制系统的方块图

2单容水箱控制系统的硬件设计

2.1电气原理图的设计

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。

绘制总原理图。

按系统框图结构将各部分联成一个整体。

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。

图2.1.1仿真系统总电路图

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；

然后在工作区选择“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3.1.1所示。

图3.1.1逻辑名称

选择“下一步”，设置串口号，根据计算机的通讯端口来选择。

端口可以按照同样的步骤来更改。

如图3.1.2所示。

图3.1.2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3.1.3。

图3.1.3设置地址

单击“下一步”，设置通讯参数，单击“完成”。

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3.2.1所示。

图3.2.1工程浏览器

上述所做的步骤分别对SV，MV，p，i，d，等参数定义。

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3.3.1所示。

图3.3.1画面组态

4调试

4.1单容水箱控制系统调试

本系统由PID控制

图4.1.1PID控制系统

根据给定值r（t）与实际输出值c（t）构成控制偏差

（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。

（2）

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。

图4.1.2系统曲线图

4.2液位、流量串级控制系统调试

水箱液位串级控制系统是由主控、副控组成，主控回路的调节器称主调节器，控制对象为水箱，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，改变了进入水箱的泵的流量，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，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=60.0，I=15.0，D=0.0在按自动调节可得到如下图所示。

图4.2.1系统曲线图

5技术小结

过两个星期的课设学习，我学到了很多课本上学不到的知识。

也有很大的感触。

首先，是知识方面的收获，通过这次课程设计让我对所学课程又有了更多的了解，对这门学科在现实生活中的应用也有了更全面的的了解，同时也体会到了知识在现代社会中的重要作用。

其次，是与人沟通方面的收获，这次实验室八个人为一小组，分工合作，遇到不懂的问题互相讨论，很快就完成了老师所要求的任务，现代社会生活节奏较快，知识更新速度加快，每个人都应该不断学习，不断充实自己，要学会与人合作，这样才能提高办事效率，如果不与人合作，往往事倍功半。

要学好本专业，一定要培养自己理论实践相结合的能力，培养自己的动手能力，这些知识不仅在课堂上有效，对以后的工作有很大的指导意义，在日常生活中更是有着现实意义。

实践出真知，纵观古今，所有发明创造无一不是在实践中得到检验的。

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。