基于组态软件压力单回路过程控制系统课程设计综述
基于组态软件的液位单回路控制系统研究
基于组态软件的液位单回路控制系统研究摘要: 通过组态软件,结合实验设备,按照定值系统的控制要求,依据较快较稳的性能要求,采用单闭环控制结构和PID控制规律,可以设计一个包含组态画面、并且应用组态控制程序的液位单回路模拟过程控制系统。
该文就是以工控组态软件MCGS为载体,为用户构建工业自动控制、系统监控功能的平台。
应用组态软件来检测、控制液位,设计简单,控制灵活,应用性很高。
关键词:液位单回路控制组态PID 调试工业控制深入各个领域,比如电力、冶金、石化、环保、交通、建筑等行业。
在各种控制领域中最基本的控制就是过程控制系统,即便是复杂、高水平的过程控制系统,基本的过程控制系统也要占70%以上。
基于组态软件的过程控制系统直观、简单、特别适用于教学。
1 液位控制系统硬件设计(图1)这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值;并设法减小或消除干扰,这种影响主要来自系统内部或外部(电机运行参数、仪表指示误差等等)。
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。
一个控制系统设计好以后,系统的投运和参数整定是十分重要的工作。
2 组态软件应用设计2.1 数据库的创建新建MCGS工程文件,命名为“液位控制系统”。
在实时数据库窗口页创建数据对象,实时数据的定义一句工作需要可分为以下几部分:通信、控制变量和参数、控制方式、控制算法、存盘数据、报警等。
2.2 画面设计与动画连接2.2.1 液位控制系统流程根据工艺和功能要求设计,由水箱、传感器\变送器、控制器和执行器构成一个闭环控制系统。
2.2.2 系统流程制作与控件的动画连接应用绘图工具绘制水箱和储水箱:从对象元件库中选出显示仪表、调节阀、水泵、传感器和手动阀,插入到用户窗口;插入位图:PC机和RS-232转换器;从对象元件库插入水路管道,并在其上面覆盖有流动块;各电器元器件之间进行电气连接。
基于组态软件的温度单回路过程控制系统设计
工业过程控制课 程 设 计 成绩评定表设计课题 :基于组态软件的温度单回路过程控制系统设计 学院名称 : 电气工程学院 专业班级 : 学生姓名 : 学 号 : 指导教师 : 设计地点 : 设计时间 :工业过程控制课程设计任务书目录引言 (4)1系统设计分析 (4)1.1 设计目的 (4)1.2 控制要求 (5)1.3 设计内容 (5)2 系统方案设计 (5)2.1 方案选取 (5)2.2 系统结构框图 (6)3 系统硬件选取 (6)3.1 仪器和仪表的选取 (6)3.1.1 温度传感器 (6)3.1.2 加热器 (6)3.1.3 电动调节阀 (7)3.1.4 其他设备 (7)3.2 模块的选择 (7)3.2.1 过程模块 (7)3.2.2 通信模块 (8)3.3 系统流程图 (8)4 系统组态设计 (9)4.1 组态王简介 (9)4.2 组态软件设计 (9)4.2.1 设备设置 (10)4.2.2组态画面 (10)4.2.3 变量定义 (11)5 组态程序设计 (12)5.1 PID 控制算法 (12)5.2 PID 控制算法流程图 (14)6系统调试 (14)心得体会 (16)附录 (16)引言在工业自动化控制中,温度控制占有非常重要的地位。
将单片机控制方法运用到温度控制系统中,可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象,同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。
现代自动控制越来越朝着智能化发展,在很多自动控制系统中都用到了工控机,小型机、甚至是巨型机处理机等,当然这些处理机有一个很大的特点,那就是很高的运行速度,很大的内存,大量的数据存储器。
但随之而来的是巨额的成本。
在很多的小型系统中,处理机的成本占系统成本的比例高达20%,而对于这些小型的系统来说,配置一个如此高速的处理机没有任何必要,因为这些小系统追求经济效益,而不是最在乎系统的快速性,所以用成本低廉的单片机控制小型的,而又不是很复杂,不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。
plc课程设计结合组态软件
plc课程设计结合组态软件一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PLC(可编程逻辑控制器)的基本原理和应用,能够利用组态软件进行PLC系统的监控和调试。
具体目标如下:1.知识目标:•了解PLC的基本组成和工作原理。
•掌握PLC编程语言和常用指令。
•熟悉组态软件的使用和配置。
2.技能目标:•能够使用PLC进行简单的控制系统设计。
•能够利用组态软件进行PLC系统的监控和调试。
•能够分析并解决PLC控制系统中的问题。
3.情感态度价值观目标:•培养学生的创新意识和团队合作精神。
•培养学生对自动化技术的兴趣和热情。
•培养学生对工程实践的责任感和安全意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括PLC的基本原理、编程语言、组态软件的使用和应用案例。
具体安排如下:1.PLC的基本原理:•PLC的组成和工作原理。
•PLC的编程语言和指令系统。
2.编程语言和指令:•基本指令的使用和编程方法。
•功能指令的使用和编程方法。
3.组态软件的使用:•组态软件的基本功能和操作界面。
•组态软件的配置和监控方法。
4.应用案例:•PLC控制系统的设计和实施。
•组态软件在PLC控制系统中的应用实例。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、案例分析法、实验法和讨论法。
具体使用如下:1.讲授法:用于讲解PLC的基本原理和编程语言。
2.案例分析法:用于分析PLC控制系统的应用案例,引导学生思考和解决问题。
3.实验法:用于让学生亲自动手进行PLC控制系统的实验操作,加深对知识的理解和应用能力。
4.讨论法:用于分组讨论和分享学习心得,培养团队合作和沟通能力。
四、教学资源本课程的教学资源包括教材、实验设备、多媒体资料和参考书籍。
具体准备如下:1.教材:选用权威、实用的教材,如《PLC原理与应用》。
2.实验设备:准备PLC实验设备,包括控制器、编程器和传感器等。
3.多媒体资料:制作课件、教学视频和案例资料,以图文并茂的形式呈现教学内容。
4.参考书籍:提供相关的参考书籍,供学生深入学习和参考。
基于组态王的过程控制仿真系统设计
基于组态王的过程控制仿真系统设计《过程控制工程》、《自动控制原理》等课程都涉及到过程控制方而的知识,都是自动化专业的应用性和实践性很强的专业必修课,许多重要的概念和方法只有通过实验才能更好地理解和掌握,实验就是这些课程的一个必不可少的重要环节。
但是目前由于各种自动化仪表和过程控制系统实验装置价格昂贵,学校不可能购置大量先进的设备来满足实验教学的要求。
开发仿真教学软件不仅能弥补实验设备数量和质量上的不足,还可以节约大量资金,节省宝贵的实验时间且危险性小。
木文利用组态王良好的界而系统和MATLAB的强大数据运算能力进行设计,以真实的被控对象为原型,用逼真的画而再现被控对象,展现整个控制过程,给学生提供一个多角度、多层次观察仿真过程的可视化人机交互环境,学生可以直接在组态王界而上选择需要的控制策略并修改各个仿真参数,系统可以形象地显示出仿真控制结果。
开发软件采用组态王和MATLAB,开发出的仿真系统可用于上述课程的实验教学和课堂演示,也可作为研究各种控制系统和复杂控制算法的实验平台。
1仿真系统设计思想组态王是一套基于Microdoft的各种32位Windows平台的全中文组态软件。
借助于它的强大界面功能,可生成画而丰富而生动的多媒体画而,利用其可视化的画面制作技术,可实现各种满足要求的仿真界而。
但组态软件在复杂的数值计算和分析方面显得力不从心,难以实现复朵的控制策略。
MATLAB语言以矩阵和向量为基木数据单位,提供了强大的科学运算、灵活的程序设计流程、便捷的与其他程序接口,高效率的复杂算法等。
同时,MATLAB语言还配备有各种各样的工具箱,解决许多特定的课题和数学建模问题,如数值计算、算法预设计与验证、模拟与数字通讯、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等。
拥有大量稳定可靠的算法库,但编写界而的功能较差、没有提供与计算机硬件的接口、无法进行端口操作、不能实现实时监控等。
工控组态软件和MATLAB各有优缺点,利用动态数据交DDE (Dynamic-Data-Exchange)通讯协议进行数据交换,则可将组态王良好的画而显示技术MATLAB的优秀计算功能结合起来,即用MATLAB中的Sinmulink进行模型计算和仿真,将仿真结果发送到由工控组态软件组态王生成的仿真界面上,动态地显示仿真结果。
过程控制系统综述-
所谓过程控制是指根据工业生产过程的特点,采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具,应用控制理论,设计工业生产过程控制系统,实现工业生产过程自动化。
一﹑过程控制的特点及分类方法过程控制的特点是与其他自动化控制系统相比较而言的,大致可归纳如下:1.连续生产过程的自动控制。
2.过程控制系统由过程检测、控制仪表组成。
3.被控过程是多种多样的、非电量的。
4.过程控制的控制过程多属慢过程,而且多半为参量控制。
5.过程控制方案十分丰富。
6.定值控制是过程控制的一种常用形式。
7.被控对象的多样性:过程工业涉及到各种工业部门,其物料加工成的产品是多样的。
同时,生产工艺各不相同。
过程控制系统的分类方法很多,若按被控参数的名称来分,有温度、压力、流量、液位、pH等控制系统;按控制系统完成的功能来分,有比值、均匀、分程和选择性控制系统;按调节器的控制规律来分,有比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统;按被控量的多少来分,有单变量和多变量控制系统;按采用常规仪表和计算机来分,有仪表过程控制系统和计算机过程控制系统等。
但最基本的分类方法有以下两种:按系统的结构特点来分反馈控制系统,前馈控制系统,复合控制系统(前馈-反馈控制系统)按给定值信号的特点来分定值控制系统,随动控制系统1.反馈控制系统偏差值是控制的依据,最后达到减小或消除偏差的目的。
反馈信号可能有多个,从而可以构成多回路控制系统(如串级控制系统)。
2.前馈控制系统扰动量的大小是控制的依据,控制“及时”。
属于开环控制系统,在实际生产中不能单独采用。
3.闭环与开环控制系统反馈是控制的核心!只有通过反馈才能实现对被控参数的闭环控制!开环控制系统不能自动地“察觉”被控参数的变化情况,也不能判断控制参数的校正作用是否适合实际需要。
闭环控制系统在过程控制中使用最为普遍。
4.定值控制系统定值控制系统是工业生产过程中应用最多的一种过程控制系统。
在运行时,系统被控量(温度、压力、流量、液位、成份等)的给定值是固定不变的。
《过程控制系统及应用》课程标准
《过程控制系统及应用》课程标准课程名称:过程控制系统及应用课程类别:专业方向课课程制定依据:《工业自动化仪表及应用专业人才培养方案》建议课时数:96学时适用专业:工业自动化仪表及应用专业(装配与调试方向)一、课程性质与设计思路(一)课程性质本课程是中等职业学校“工业自动化仪表及应用”专业的一门专业方向课程,适用于中等职业学校仪表类专业,是从事过程控制自动化仪表装置应用维护岗位工作的必修课程。
(二)课程任务通过教师的课堂讲授,学生课堂讨论、练习、实训等环节的参与,使学生获得过程控制系统的调试、运行及故障维修的基本知识和基本技能,培养学生分析问题和解决问题的能力,为学生顶岗实习和为胜任过程控制仪表系统的运行与故障维护岗位工作打下良好的基础。
(三)设计思路本课程的设计思路是以学生将来从事的职业岗位群所需要的相关知识和基本技能为依据确定课程目标,根据目标设计课程内容,内容由浅至深、先易后难、前后呼应,由简单控制系统到复杂的控制系统。
包含“安全常规”、“认识过程控制系统”、“液位单回路控制系统”、“压力单回路控制系统”、“流量单回路控制系统”、“换热器热出口温度和冷水流量串级控制系统”、“JX-300X控制系统在精馏塔控制中的应用”等项目,教学设计中,充分利用先进的教学设备与实训手段,按“认识设备”→“识读控制流程”→“项目实施”→“项目评估”的流程完成教学活动。
以应用性教学为主,注重培养学生的能力。
二、课程目标本课程是培养学生对过程控制系统应用与维护的能力。
立足这一目的,本课程结合岗位任务内容,按照工业自动化仪器仪表与装置装配工岗位能力要求制定知识目标、能力目标、情感态度目标,通过学习使学生养成自主学习习惯,掌握实际操作技能,培养良好的思维习惯和职业规范,锻炼学生的团队合作精神,为后期学习和就业打好基础。
(一)知识目标1.掌握过程控制的一般概念、组成、分类及主要性能指标。
2.掌握液位、压力、流量、温度过程控制系统的构成。
基于组态软件的液位单回路控制系统研究
1 液 位 控制 系统 硬 件设 计
出的字 符 。 报 警指 示 即液 面低 干 1 0 c m时, 示区别。 窗 口右 下 方 增 加 显 示 为 “ 退 出” 标 指示灯为绿色, 当液 面超 出1 0 c i n 时, 用 途 签 。
是 红 色 图符 可 见 , 即 2 . 3 控 制程 序编 写 ( 图1 ) 这 是 一 个单 回路 反馈控 制 系统 , 可 见 度变 化 实 现 闪烁 , 依 据 控 制 要求 , 控 制 策 略 可以 设 置 成 6 它 的 控 制 任 务 是 使 水 箱 液位 等于 给 定 值 所 指 示 灯 为 红 绿 交 替 。 在窗V 1 的 右上 方 , 插 入 其 中两个 标 签 显 示字 符 “ 控 制 方 个 用户策 略 , 其 中控 制 算 法 均为 脚本 程 序 策 要 求 的高 值 ; 并 设 法 减 小 或消 除 干 扰 , 这 种 三 个标 签, 影 响 主要 来 自系统 内 部或 外部 ( 电 机运 行 参 式 ” 和“ 控 制 算 法”, 另 一 个 用来 显 示 控 制 略 。 手动 和 自动 ) , 插入一 个 下拉 框 , 用来 其 中在 工 程 运 行 时 , 若执 行该 策略, 数、 仪 表指示误差 等等) 。 当一 个 单 回路 系 方式 ( 打 开 显 示 控 制 方 式 则 组 对 象 包 含 的数 据 被 保 存 在 S a v e Da t a . 统设 计安装就绪 之后, 控 制 质 量 的 好 坏 与 提 供 控 制 算 法 的 选择 。 允 许字 符 颜 色 、 显 示 输 出和 按 D A T中。 控制器参 数的选择 有着很大的关系。 合 适 的标 签 属 性 , 的控制参数, 可 以带 来满 意的 控 制 效 果 。 反 钮 输 入 连 接 。 设 置 默 认算 法 为P 1 D算 法 ( 标 2 . 4 设 备 组态 I D) , 将 选 中 的算 法 名 称 作 为 字符 型数 进 入 设 备 窗 口, 进 行 设 备组 态 。 打 开 设 之, 控 制 器 参数 选择 得 不 合 适 , 则会 导 致 控 准 P 制 质 量 变坏 , 甚 至 会使 系 统 不能 正 常工作 。 据 对象 “ 控 制 算 法 ”的值 , 下 拉 框 中包 括 的 备 工 具 箱 在 设 备窗 口管 理 选 择 通 用 设 备 中
组态软件课程设计报告书
组态软件及应用》课程设计报告基于组态软件的变频器状态监控状态设计系部: 专业: 班级: 姓名: 学号:指导老师: 成绩:二零一五年十二月二十五日目录1.序言 (1)2.力控组态软件介绍 (1)2.1力控组态软件简介 (1)2.2力控组态软件特点 (1)2.3软件基本组件 (3)3.变频器应用的现状 (3)4.变频器监控系统的硬件组成 (4)5.变频器监控系统要求 (5)5.1监控系统技术要求 (5)5.2监控系统具体要求 (6)6.变频系统监控功能的实现及效果 (5)7.人机界面的特点功能与画面设计 (6)7.1人机界面的特点 (6)7.2人机界面的主要功能 (7)7.3人机界面的画面设计 (7)7.4监控系统软件组态 (8)8.心得体会 (13)附录参考文献 (13)1.序言随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展,自动化、智能化程度的不断提高,高压大功率变频调速装置的应用已经非常普遍,同时由于高压变频器几乎都是工矿企业的关键设备,在工厂自动化中占有举足轻重的地位,因此对其控制功能、控制水平的要求也越来越高,尤其对于那些工艺过程较复杂,控制参数较多的工控系统来说,具备交互式操作界面、数据列表、报警记录和打印等功能已成为整个控制系统中重要的容。
而新一代工业人机界面的出现,对于在构建高压变频器监控系统时,实现上述功能,提供了一种简便可行的途径。
工业人机界面,是一种智能化操作控制显示装置。
工业人机界面由特殊设计的计算机系统32 位芯片为核心,在液晶显示屏上罩盖有透明的电阻网络式触摸屏,触动屏幕时,电阻网络上的电阻和电压发生变化并由软件计算出触摸位置。
新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能。
2.力控组态软件介绍2.1力控组态软件简介力控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件,位于自动控制系统监控层一级。
它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法,只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”,便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,缩短了自动化工程师的系统集成的时间,大大的提高了集成效率。
基于组态软件的单闭环也为流量控制系统
过程控制系统课程设计题目: 基于组态软件的液位—流量串级控制系统设计院系名称:电气工程学院专业班级:自动化1105学生姓名:金星宇学号:201123910807指导教师:马利设计地点: 31520 设计时间:工业过程控制课程设计任务书之目录1引言 (1)2 系统结构设计 (1)2.1控制方案 (1)2.2 控制规律 (2)3 过程控制仪表的选择 (2)3.1 液位传感器 (2)3.2 电磁流量传感器电磁流量转换器 (3)3.3 电动调节阀 (3)3.4 变频器 (4)3.5 水泵 (5)3.6 模拟量采集模块 (5)3.7 模拟量输出模块 (6)3.8 通信转换模块 (6)4 系统组态设计 (6)4.1 系统工艺流程图 (6)4.2 组态画面 (7)4.3 数据字典 (8)4.4 PID控制算法 (9)设计心得 (11)参考文献 (13)附录A 系统脚本程序 (14)1引言制是根据工业生产过程的特点,采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具,应用控制理论,设计工业生产过程控制系统,实现工业生产过程的自动化。
过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送环节等组成。
在工业过程控制系统中,单回路控制系统约占一半以上,但是单回路控制系统适用于控制要求不高的场合。
对于某些控制要求比较高的场合,单回路控制系统却远远不能满足控制要求,因此就提出了串级控制系统。
串级控制系统是采用两个控制器串联工作,主控制器的输出作为副控制器的设定值,由副控制器的输出去操纵调节阀,从而对主被控变量具有更好的控制效果。
与单回路控制系统相比,串级控制系统在结构上增加了一个副回路,对进入副回路的扰动有很强的抑制作用;同时由于副回路的存在,改善了系统的动态性能,提高了系统的工作频率,并且使系统具有一定的自适应能力。
组态软件是应用软件中提供的工具、方法来完成工程中某一具体任务的软件。
组态软件提供了监控层的软件平台和开发环境,通过灵活的组态方式,可以快速构建工业自动控制系统监控功能。
《力控组态软件》课程设计报告书
河南机电高等专科学校课程设计报告书课程名称:力控组态软件课题名称:流量监控系统设计系部名称:自动控制系专业班级:计控102*名:***学号:*********2012年09月30日摘要衡量一个自控系统的先进程度,除能完成一定的自动化控制功能外,日常的生产管理功能也是其重要指标之一。
在流程工艺生产中的物料消耗和产量的自动统计就是一个生产管理的基本功能。
我国属于能源缺乏国,精确的自动化监控更加有必要去研究和实行。
通过设置多个采集点,以硬件组态、数据组态、图像组态等功能实现上位机对供水管路的实时检测,为操作人员合理实时调度提供可靠技术保障,实现能源优化配置,提高管路稳定和对事故的预见性、降低了能耗。
该系统运行正常,完全达到设计要求。
力控软件的流量监控设计在成本、开放性、灵活性、功能和界面等方面给企业用户提供了最佳的控制系统解决方案。
本文介绍了采用力控软件的工业流量控制系统。
硬件用到了:涡轮式流量计、压力传感器、PLC等。
关键词:组态软件;硬件链接;流量监控;远程数据采集1、引言随着工业控制系统应用的深入,在面临规模更大、控制更复杂的控制系统时,人们逐渐意识到原有的上位机编程的开发方式,对项目来说是费时费力、得不偿失的,同时,MIS(管理信息系统,Management Information System)和CIMS (计算机集成制造系统,Computer Integrated Manufacturing System)的大量应用,要求工业现场为企业的生产、经营、决策提供更详细和深入的数据,以便优化企业生产经营中的各个环节。
组态软件作为一种工业信息化的管理工具,其发展方向必然是不断降低工程开发工作量,提高工作效率。
易用性是提高效率永恒的主题,但是提高易用性对于提高开发效率是有限的,亚控科技则率先提出通过复用来提高效率,创造性地开发出模型技术,并将这一技术集成到KingView7.0中。
这一技术能将客户的工程开发周期缩短到原来的30%或更低,将组态软件为客户创造价值的能力提高到了一个新的境界,代表了组态软件的未来。
基于PLC的压力过程控制系统设计_毕业设计论文
毕业设计论文基于PLC的压力过程控制系统设计目录第一章绪论 (3)1.1 PLC控制在国内外的发展近况 (3)1.2 基于PLC的压力过程控制系统的发展前景 (4)1.3 MCGS6.2软件 (4)1.4 设计目的和要求 (4)第二章基于PLC的压力过程控制系统方案 (5)2.1 设计方案 (5)2.1.1 设计方案 (5)2.1.2 控制阀的选择 (6)2.1.3 控制方式的选择 (7)2.2 控制算法 (8)2.2.1 控制算法的选择 (8)2.2.2 PID控制的原理和特点 (9)2.2.3 PID控制器的参数整定 (10)第三章软件部分的实现 (11)3.1 MCGS组态软件 (11)3.1.1 组态软件的介绍 (11)3.1.2 国内组态软件的比较与选择 (11)3.2 组态软件的应用 (13)3.2.1 MCGS软件编程 (13)3.3.2 MCGS软件连接设置 (14)3.3 FX2N编程软件的应用 (20)3.3.1 PLC编程指令 (20)3.3.2 控制程序的编写 (22)第四章硬件部分实现 (25)4.1 PLC特点 (25)4.2 FX2N特殊功能模块的应用 (26)4.2.1 FX2N-4AD模拟量转换模块 (26)4.2.2 FX2N-4DA 模拟特殊模块 (30)4.2.3 PLC与计算机连接通讯 (33)第五章调试 (35)5.1 调试步骤 (35)5.2 调试结果与常见故障分析 (35)5.2.1 调试 (35)5.2.2 常见故障分析 (35)第六章结论 (37)参考文献 (38)谢辞 (39)第一章绪论自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC)取代传统继电器控制装置以来,PLC得到了快速发展,在世界各地得到了广泛应用。
同时,PLC的功能也不断完善。
随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高,PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。
组态王的压力单回路过程控制系统设计
计算机控制系统课程设计压力单回路过程控制学生姓名:学号:学院:专业:指导教师:完成日期:一、设计目的运用组态软件“组态王King View6.51”,结合工业过程实验室已有设备,按照定值系统的控制要求,应用PID算法,自行设计,构成单回路压力控制系统,并整定现相关的PID参数以使系统稳定运行,最终得到一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的压力单回路控制系统。
二、设计内容被控对象由上下两个水箱组成,被控要求为:将主管道上的压力控制在某个范围内。
压力信号由检测装置进行实时检测,然后将北侧的标准信号经A/D转换后输入计算机,根据采集到的信号情况,计算机将控制信号经D/A转互换后输出给执行机构,对变频器进行控制,调节水泵的工作,从而形成计算机控制的闭环控制方案。
系统采用水泵恒压供水,通过安装在出压力罐上的压力变送器,把压力信号变成4—20mA的标准信号送入电脑,通过PID程序运算后,输出压力信号送给变频器,从而控制水泵转动,调节水压,是管道的压力保持在给定的压力值上。
当气压大于或小于压力罐的气压范围时,通过水泵调节以达到减压或者加压的目的,实现管道内水压保持至在恒定范围内。
三、系统结构设计该系统的基本控制原理是:采用电动机调速装置进行优化控制泵的调速运行,完成供水压力的闭环控制。
系统的控制目标是泵出水管的出水压力。
将系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,期差值出入CPU运算处理后没发出控制指令,控制泵电动机的运行变量泵电动机的转速,从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。
通过安装在出水管上的压力传感器将压力信号转化为4—20mA的标准信号送入计算机,经PID运算与给定参数进行比较,得出调节参数,送给变频器,由变频器控制水泵转速,调节系统供水量,使系统的供水压力保持在给定压力上。
压力单闭环实验(计算机控制)框图四、系统组态设计4.1 组态软件设计在Windows XP环境下,控制系统软件以组态王6.51作为开发平台。
基于组态软件的压力单回路过程控制系统设计
过程控制系统课程设计题目:基于组态软件的压力单回路过程控制系统设计院系名称:专业班级:学生姓名:学号:指导教师:设计地点:设计时间: 2015.06.25-2014.07.09摘要过程控制就是对工业生产过程的自动控制,一般的理解就是指根据工业生产过程的特点,采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具,设计控制系统,实现工业生产过程自动化。
一个典型的单回路控制系统一般由控制器,执行器,被控过程和测量变送等4个部分组成,过程控制系统的实质是反馈,而在工程控制系统中采用单回路控制系统和串级控制系统占过程控制总量的80%,这次课程设计旨在研究压力单回路控制系统。
压力控制回路是用压力阀来控制和调节液压系统主油路或某一支路的压力,以满足执行元件速度换接回路所需的力或力矩的要求。
利用压力控制回路可实现对系统进行调压(稳压)、减压、增压、卸荷、保压与平衡等各种控制。
这次采用静压式的方法——通过测量液位的高度产生的静压实现液位测量,通过某种组态软件,结合实验室已有设备,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。
关键词:过程控制、组态王、反馈、压力控制回路目录摘要 (1)1 设计内容和要求 (3)1.1 设计内容 (3)1.2 设计要求 (3)2 系统描述及控制要求 (3)2.1 控制系统描述 (3)2.2 满足工艺操作上的控制要求 (4)3 控制系统方案设计和控制规律选择 (4)3.1 方案设计 (4)3.2 控制规律的选择 (5)3.2 控制规律的确定 (6)4 选择过程仪表和过程模块 (6)4.1 液位变送器和压力传感器 (6)4.2 电动调节阀 (7)4.3 变频器 (8)4.4 水泵 (9)4.5 模块选择 (9)4.6 模拟量采集模块 (9)4.7 模拟量输出模块 (9)4.8 通信转换模块 (10)4.9 开关电源 (10)5 流程图和组态图的设计 (10)5.1 流程图的设计 (10)5.2 组态画面 (11)5.3 数据词典 (12)5.4 动画连接 (12)设计心得 (13)参考文献 (14)附录A 程序代码 (15)附录B PID控制算法流程图 (16)1 设计内容和要求1.1 设计内容通过某种组态软件,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,采用单闭环控制结构和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。
《组态软件技术》课程设计报告书
《组态软件技术》课程设计报告书题目:双容水箱液位监控系统学院:信息工程学院班级:自动化0604班姓名:李*学号:********时间:2009年12月摘要随着计算机技术的发展,计算机控制技术在过程控制中占有十分重要的地位。
本设计以双容水箱的液位控制模型为研究对象,采用PID控制算法,并用MCGS组态软件进行上位机组态。
用户窗口包括如下界面:自控双容水箱、手动双容水箱、历史数据、报警记录、参数及液位变化曲线、消息、下水箱安全报警、下水箱越限报警、上水箱安全报警。
运行策略块包括:启动策略、退出策略、循环策略、PID控制、上水箱安全报警、下水箱安全报警、下水箱越限报警。
在本设计中,我们可以实现手动与自动的切换,两个水箱水位的控制等功能。
关键字:MCGS组态软件;PID控制算法;双容水箱液位监控系统AbstractWith the development of computer technology, computer control technology in process control occupies an important position. The design of double-capacity water tank level control model studied by using PID control algorithm, and use MCGS configuration software host computer configuration. The user interface window includes the following: controlled double-capacity water tanks, manual dual-capacity water tanks, historical data, alarm recording, parameters and level curves, news, security police under the water tanks, water tanks, under the more limited the police, the security alarm on the tank. Operation strategy of block include: Start strategy, exit strategies, recycling strategies, PID control, security alarm on the tanks, water tanks, under safe alarm, water tanks, under the more alarm limits. In this design, we can achieve manual and automatic switch, two water tank water level control. Keywords: MCGS configuration software; PID control algorithm; two-capacity water tank level monitoring system目录第1章设计要求及目的 (4)1.1设计题目及要求 (4)1.1.1 设计题目 (4)1.1.2设计要求 (4)1.2 设计目的 (4)第2章组态软件概述 (4)2.1 工控组态软件 (4)2.2 MCGS组态软件的概述 (5)2.2.1 MCGS通用组态软件的特点 (5)2.2.2 MCGS组态软件构成 (6)第3章过程控制系统的结构设计 (6)3.1系统控制规律选择 (6)3.2 工程仪表的选择 (6)3.3系统流程图 (7)3.4 系统方框图 (7)3.5 控制系统连接图 (7)第4章过程控制系统的组态设计 (8)4.1实时数据库 (8)4.2建立运行策略组态 (9)4.2.1 启动策略 (9)4.2.2 退出策略 (9)4.2.3循环策略 (10)4.2.4 PID控制 (11)4.2.5 上水箱安全报警 (12)4.2.6 下水箱安全报警 (12)4.2.7下水箱越限报警 (13)4.3主控窗口组态 (14)4.4 用户窗口组态 (15)第5章运行 (20)第6章总结 (23)参考文献第一章设计要求及目的1.1设计题目及要求1.1.1设计题目有一双容液位控制系统,目标是实现下水箱液位的控制。
组态软件课程设计
组态软件课程设计《组态软件及应用》课程设计报告基于组态软件的变频器状态监控状态设计系部:专业:1.序言随着现代电力电子技术和微电子技术的迅猛发展,自动化、智能化程度的不断提高,高压大功率变频调速装置的应用已经非常普遍,同时由于高压变频器几乎都是工矿企业的关键设备,在工厂自动化中占有举足轻重的地位,因此对其控制功能、控制水平的要求也越来越高,尤其对于那些工艺过程较复杂,控制参数较多的工控系统来说,具备交互式操作界面、数据列表、报警记录和打印等功能已成为整个控制系统中重要的内容。
而新一代工业人机界面的出现,对于在构建高压变频器监控系统时,实现上述功能,提供了一种简便可行的途径。
工业人机界面,是一种智能化操作控制显示装置。
工业人机界面由特殊设计的计算机系统32位芯片为核心,在液晶显示屏上罩盖有透明的电阻网络式触摸屏,触动屏幕时,电阻网络上的电阻和电压发生变化并由软件计算出触摸位置。
新一代工业人机界面还具有简单的编程、对输入的数据进行处理、数据登录及配方等智能化控制功能。
2.力控组态软件介绍2.1 力控组态软件简介力控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件,位于自动控制系统监控层一级。
它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法,只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”,便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,缩短了自动化工程师的系统集成的时间,大大的提高了集成效率。
它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯,它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合,便可以达到集中管理和监控的目的,同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口,来实现与“第三方”的软、硬件系统来进行集成。
2.2力控组态软件特点力控组态软件在数据处理性能、容错能力、界面容器、报表等方面产生了巨大飞跃,功能更强大,主要特点如下:提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案;支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数据,支持通过移动GPRS、CDMA、GSM网络与控制设备或其它远程力控节点通讯;面向国际化的设计,同步推出英文版和繁体版,保证对多国语言版的快速支持与服务;力控软件内嵌分布式实时数据库,数据库具备良好的开放性和互连功能,可以与MES、SIS、PIMS等信息化系统进行基于XML 、OPC、ODBC、OLE DB等接口方式进行互连,保证生产数据实时地传送到以上系统内。
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工业过程控制课程设计任务书引言温度控制,在工业自动化控制中占有非常重要的地位。
单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命,自动化、智能化均离不开单片机的应用。
将单片机控制方法运用到温度控制系统中,可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象,同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。
温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。
本文以它为例进行介绍,希望能收到举一反三和触类旁通的效果。
现代自动控制越来越朝着智能化发展,在很多自动控制系统中都用到了工控机,小型机、甚至是巨型机处理机等,当然这些处理机有一个很大的特点,那就是很高的运行速度,很大的内存,大量的数据存储器。
但随之而来的是巨额的成本。
在很多的小型系统中,处理机的成本占系统成本的比例高达20%,而对于这些小型的系统来说,配置一个如此高速的处理机没有任何必要,因为这些小系统追求经济效益,而不是最在乎系统的快速性,所以用成本低廉的单片机控制小型的,而又不是很复杂,不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。
随着电子技术以及应用需求的发展,单片机技术得到了迅速的发展,在高集成度,高速度,低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。
伴随着科学技术的发展,电子技术有了更高的飞跃,我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测,而且我们可以很容易地做到多点的温度检测,如果对此原理图稍加改进,我们还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。
1 设计目的运用组态软件“组态王King View6.05”,结合工业过程实验室已有设备,按照定值系统的控制要求,应用PID算法,自行设计,构成单回路温度控制系统,并整定现相关的PID参数以使系统稳定运行,最终得到一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的温度单回路控制系统。
2 控制要求利用电阻丝加热器对流经加热罐中的水进行加热,使用组态软件实现控制监控,采用合理的控制规律,是管道中流动水的温度稳定在设定值附近,以达到整体系统稳定运行的效果。
水温的测量范围为0—100℃,测量精度<1%。
3 系统结构设计3.1 系统结构框图根据控制要求,温度单回路控制系统的控制参数是水的温度,测量便采用温度传感器,被控参数是加热器的功率,控制器是计算机,执行器是加热器,所以温度单回路控制系统的结构框图如图1所示。
3.2 仪表选择3.2.1 温度传感器测量水温的传感器采用电热阻Cu50。
热电阻Cu50在—50~150℃测量范围内电热阻和温度之间呈线性关系,温度系数越大,测量精度越高,热补偿性好,在过程控制领域使用广泛。
系统采用三线制Cu50,温度信号经过变送单元转换成4~20mADC电流信号,便于计算机采集。
3.2.2 加热器采用电阻丝作为加热器件,采用可控硅移相触发单元调节电阻丝的发热功率,输入控制信号为4—20mA标准电流信号,其移相触发与输入控制电流成正比。
输出交流电压来控制加热器电阻丝的两端电压,从而控制加热罐的温度。
输入4mA电流时,加热器电阻丝的两端温度为0V,输入为20mA电流时,加热器电阻丝的两端温度为220V。
3.2.3 过程模块采用牛顿7000系列远程数据采集模块作为计算机控制系统的数据采集通讯过程模块。
牛顿7000系列模块体积小,安装方便,可靠性高。
D/A模块采用牛顿7024,四通道模拟输出模块,电流输出4~20mADC,电压输出1~5VDC,精度14位。
使用7024模块的1通道I01作为可控硅的电压控制通道。
A/D模块采用牛顿7017,八通道模拟输出模块,电压输入1~5VDC。
使用7024模块的4通道IN4作为温度信号检测输入通道。
通信模块采用牛顿7520,RS232转换485通讯模块。
使用RS-232/RS485双向协议转换,速度为300~115200BPS,可长距离传输。
控制回路中电磁阀的开关量输出模块采用牛顿7043,16通道非隔离集电极开路输出模块。
最大集电极开路电压30V,每通道输出电流100mA,可直接驱动电磁阀设备。
3.2.4 电动调节阀采用电动调节阀对控制回路的水的流量进行调节。
采用德国PS 公司进口的PSL202型智能电动调节阀,无需配伺服放大器,驱动电路采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机运行平稳,体积小,力矩大,抗堵转,控制精度高。
控制单元与执行机构一体化,可靠性高、操作方便,并可与计算机配套使用,组成最佳调节回路。
由输入控制信号4~20mA及单相电源即可控制运转实现对压力流量温度液位等参数的调节,具有体积小,重量轻,连线简单,泄漏量少的优点。
采用PS电子式直行程执行机构,4~20mA阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯,流量具有等百分比特性,直线特性和快开特性,阀门采用柔性弹簧连接,可预置阀门关断力,保证阀门的可靠关断防止泄露。
性能稳定可靠,控制精度高,使用寿命长等优点。
3.2.5 其他设备在控制回路中所涉及到的设备还有水泵,变频器,电磁阀,开关电源等。
水泵采用丹麦格兰富循环水泵。
噪音低,寿命长,扬程可达10米,功耗小,220V即可供电,在水泵出水口装有压力变送器,与变频器一起可构成恒压供水系统。
所用到的电磁阀的工作电源为DC24V,管段能力强,使用方便,结构简单。
所采用的24V开关电源最大电流为2A,满足系统需要。
3.3 系统流程图根据系统组成框图和组成的仪表单元,得到系统流程图如图2所示。
图2 系统流程图4 系统组态设计4.1 组态王简介组态王是在PC 机上建立工业控制对象人机接口的一种智能软件包,该软件包从工业控制对象中采集数据,并记录在实时数据库中,同时负责把数据的变化用动画的方式想象得表示出来,还可以完成变量警报、操作记录、趋势曲线等监视功能,并按实际需要生成历史数据文件,它以Windows 98/Windows 2000/Windows XP 中文操作系统为操作平台,采用了多线程、COM 组态等新技术,实现了实时多任务。
它具有丰富的图库及图库开发工具,支持各种主流PLC 、智能仪表、板卡和现场总线等工控产品;有一种类似C 语言的编程环境,便于处理各种算法220V AC和操作,还内嵌了许多函数供用户调用,实现各种功能。
4.2 组态软件设计在Windows XP环境下,控制系统软件以组态王6.01作为开发平台。
整个监控系统实现数据采集,总体监视,相关参数实时在线调整,显示实时曲线,历史曲线等功能。
4.2.1 设备设置组态王对设备的管理是通过对逻辑设备名的管理实现的,具体将就是每一个实际I/O设备都必须在组态王中指定一个唯一的逻辑名称,此逻辑设备名就对应着该I/O的生产厂家、实际设备名称、设备通信方式、设备地址、与上位计算机的通讯方式等信息内容。
系统中与上位计算机进行数据交换外部的设备主要是AD设备牛顿7017模块和DA设备牛顿7024模块。
在组态王软件工程浏览器中,设置7017模块IN4通道和7024模块i01通道名称分别为AD 和DA,与计算机COM1串口通信,通信地址分别为0和1。
通信参数的设置如下表所示:表1 通信参数的设置表4.2.2 组态画面本系统绘制的组态画面主要有开机画面,系统组成画面等。
开机画面主要显示课题题目,制作人姓名,班级等相关信息。
画面上设置有两个提示按键,分别提示操作员进入主界面或退出操作系统等。
系统主界面主要绘制的温度单回路控制系统的工艺组成图。
包括水箱,管道,加热罐和阀门等设备以及相关的操作提示按钮等。
基于动画连接,主界面可实现自动,手动切换,以及显示PID 参数整定框和实时曲线框以方便操作员在线调节PID 参数观察控制效果。
系统主界面如下图3所示。
图3 压力单回路控制系统组态图4.2.3 变量定义根据控制系统的需要建立数据词典,以便确定内存变量与I/O数据,运算数据的关系。
只有在数据词典中定义的变量才能在系统的控制程序中使用。
本系统中所涉及到的变量的类型主要有AD,DA设备进行数据交换的I/O实型变量,控制电磁阀开关的I/O离散变量,用于定以开关动画连接的内存离散变量,参于PID运算的内存实型变量和实现各种动画效果所用到的内存实型及内存整型变量等。
具体的参数词典如下表所示。
4.2.4 PID 控制算法根据温度单回路控制系统的原理,运用组态王所提供的类似于C 语言的程序编写语言实现PID 控制算法。
由于温度系数大滞后特点,去采样周期20s T s =。
本系统采用PID 位置控制算法,其控制算式如下:0120122()(1)(1)()(1)(1)(2)(1)()(1)(2)(1)2(1)DD D P P P I DP I DP DPT T T T u k u k K e k K e k K e k T T T Tu k a e k a e k a e k T T a K T T T a K TT a K T=-+++-+-+-=-+--+-=++=+=上述算式中,P K 为比例系数,I T 为积分时间,D T 为微分时间,以()u k 作为计算机的当前输出值,以sp 作为给定值,pv 作为反馈值即AD 设备的转换值,()e k 作为偏差。
在组态王画面中,设置PID 参数调整框依据实时曲线调整PID 参数如下所示:图6 PID参数调整框PID控制算法程序流程图如图7所示,附录1为具体的PID控制算法脚本程序。
4.2.5 PID 控制算法流程图图4 PID控制算法流程图PID控制算法流程图如图4所示,附录Ⅰ为具体的PID控制算法脚本程序。
4.2.6 压力单回路控制过程根据压力单回路控制系统的原理,其控制过程如下图所示:如下图5所示: 阀门1打开,水泵启动,阀门2关闭,加热器对液体进行加热,温度计仪表对液体温度进行检测,反馈给调节阀门1进行调节,使液体温度能又快又稳达到给定值.实时曲线和历史曲线如下图所示:实时曲线历史曲线附录PID脚本程序启动时:\\本站点\Ts=20;\\本站点\I=\\本站点\Ti/\\本站点\Ts; \\本站点\D=\\本站点\Td/\\本站点\Ts; \\本站点\ukp=0;\\本站点\uk1=0;\\本站点\ek1=0;\\本站点\ek11=0;\\本站点\ek12=0;运行期间:if(\\本站点\自动开关==1){ \\本站点\Ts=15;\\本站点\I=\\本站点\Ti/\\本站点\Ts;\\本站点\D=\\本站点\Td/\\本站点\Ts;\\本站点\a0=\\本站点\P*(1+1/\\本站点\I+\\本站点\D);\\本站点\a1=\\本站点\P*(1+2*\\本站点\D);\\本站点\a2=\\本站点\P*\\本站点\D;\\本站点\ek1=\\本站点\sp-\\本站点\温度;\\本站点\ukp=\\本站点\a0*\\本站点\ek1-\\本站点\a1*\\本站点\ek11+\\本站点\a2*\\本站点\ek12+\\本站点\uk11;\\本站点\uk11=\\本站点\ukp;\\本站点\ek12=\\本站点\ek11;\\本站点\ek11=\\本站点\ek1;if(\\本站点\ukp<1000){if(\\本站点\ukp<0){\\本站点\uk1=0;}else{\\本站点\uk1=\\本站点\ukp;}}else{\\本站点\uk1=1000;}}关闭时:\\本站点\ukp=0; \\本站点\uk1=0; \\本站点\ek1=0; \\本站点\ek11=0; \\本站点\ek12=0;。