流量单回路过程控制系统课程设计

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过程控制系统课程设计指导书

过程控制系统课程设计指导书林梅金张彩霞肖红军编佛山科学技术学院机电和信息学院2007年9月目录第一部分课程设计的目的和要求 (1)第二部分课程设计的总体描述 (3)一实验装置说明 (3)二被控对象特性测试举例 (10)第三部分课程设计选题 (13)课题一锅炉夹套和被加热介质的温度控制 (13)课题二双闭环流量比值控制 (20)课题三温度的滞后控制 (27)课题四流量的滞后控制 (30)第一部分课程设计的目的和要求一前言过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，它是自动化技术的重要组成部分。

在现代化工业生产过程中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、改善劳动条件、保护生态环境等方面起着越来越大的作用。

二课程设计目的在本课程设计中，通过一个完整的生产过程控制系统的设计，使学生在进一步加深理解和掌握《过程控制系统》课程中所学内容的基础之上，着重训练学生将《过程检测和控制仪表》、《自动控制原理》、《微机控制技术》和《过程工程基础》等课程中所学到知识进行综合使用。

锻炼学生的综合知识使用能力，让学生了解一般工程系统的设计方法、步骤，系统的集成和投运。

三课程设计要求按课程设计指导书提供的课题，根据给出的设计任务，自己设计系统结构，分析系统的特点和系统特性，按“可选”的被控对象设计相应的控制系统，并在实验室连接系统部件、构造硬件系统。

可以自己跳线、连线，并连好对象、控制器、计算机。

通过用控制器、监控计算机和实验对象的联机调试、执行、观察结果，达到预期使用功能和控制目的，比较不同方案的使用效果，完整的设计任务书。

1.能够查阅工艺过程相关资料。

2.依据工艺要求分析、比较、设计方案（对其合理性、工作原理及工作过程做出说明）。

3.被控对象以及仪器仪表的描述。

4.控制方案的选择及其论述，控制系统方框图及其说明。

5.完成对象的特性曲线的测试，建立对象的数学模型。

单回路控制系统方案

第五章单回路控制系统设计⏹本章提要1.过程控制系统设计概述2.单回路控制系统方案设计3.单回路控制系统整定4.单回路控制系统投运5.单回路控制系统设计原则应用举例⏹授课内容第一节过程控制系统设计概述单回路反馈控制系统---又称简单控制系统，是指由一个被控过程、一个检测变送器、一个控制器和一个执行器所组成的．对一个被控变量进行控制的单回路反馈闭环控制系统。

➢单回路反馈控制系统组成方框图：简单控制系统是实现生产过程自动化的基本单元、其结构简单、投资少、易于调整和投运，能满足一般工业生产过程的控制要求、因此在工业生产小应用十分广泛，尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者控制质量要求不太高的场合。

➢过程控制系统设计和应用的两个重要内容：控制方案的设计、调节器整定参数值的确定。

➢过程控制系统设计的一般要求：●过程控制系统是稳定的，且具有适当的稳定裕度。

●系统应是一个衰减振荡过程，但过渡过程时间要短，余差要小。

➢过程控制系统设计的基本方法：设计方法很多，主要有对数频率特性设计法、根轨迹设计法、系统参数优化的计算机辅助设计等。

➢过程控制系统统设计步骤：●建立被控过程的数学模型●选择控制方案●建立系统方框图●进行系统静态、动态特性分析计算●实验和仿真➢过程控制系统设计的主要内容：控制方案的设计：核心，包括合理选择被控参数和控制参数、信息的获取和变送、调节阀的选择、调节器控制规律及正、反作用方式的确定等。

●项目设计：包括仪表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电供气系统设计、信号及联锁保护系统设计等。

●项目安装和仪表调校●调节器参数项目整定：保证系统运行在最佳状态。

第二节单回路控制系统方案设计1.被控参数的选择➢选取被控参数的一般原则为：选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的，可直接测量的工艺参数为被控参数。

●当不能用直接参数作为被控参数时，应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数。

6-2单回路过程控制系统及控制方案设计共81页

• 控制作用通过控制通道对被控参数起主导影响，抵消扰动影响，以使被控参数回复到给定值。
• 确定一个控制回路，实质上就是选择控制参数的问题。
选择控制参数的意义
• 在有的生产过程中，控制参数的选择是很明显的，是唯一确定的。
• 但是在有的生产过程中，可能有几个控制参数可供选择，这就要通过分析比较不同的控制通道和不同的扰动通道对控制质量的影响而做出合理的选择。
• 正确选择控制参数，就是正确选择控制通道的问题。
过程静态特性的分析
• 单回路控制系统的框图如图所示
• Wc（s）为控制器与执行机构的传递函数
• Wo（s）为控制通道的传递函数
• Wf（s）为扰动通道的传递函数
• 并设
W
o s
Wc
s
K
T0s K
0

c
1

W
f
s
• 控制参数 • 回流量
单回路过程控制系统的概念
• 单回路过程控制系统示例 ──贮罐液位控制系统
• 被控参数 • 贮罐液位
• 控制参数 • 出口流量
单回路过程控制系统的概念
• 单回路系统的特点
• 结构简单，投资少，易于调整和投运，能满足大多数工业生产过程的控制要求。
• 单回路系统应用十分广泛，尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者对被控质量要求不高的场合，约占目前工业控制系统的80％以上。
• 直接参数法
• 选择能直接反映生产过程中产品产量和质量又易于测量的参数作为被控参数。
• 间接参数法
• 选择那些能间接反映产品产量和质量又与直接参数有单值对应关系、易于测量的参数作为被控参数。

自来水流量单回路过程控制系统

目录1 设计目的与要求 (1)1.1 设计目的 (1)2 自来水生产工艺 (3)2.1 生产工艺 (2)2.2 生产工艺流程图 (3)3 系统结构设计 (4)3.1 控制方案 (4)3.2 系统结构 (4)4被控变量与控制变量选择 (4)4.1被控变量选择原则 (4)4.2控制变量选择原则 (5)4.3本系统被控变量与控制变量的选择 (6)5检测环节设计 (6)5.1检测环节设计原则 (6)5.2本系统检测环节设计 (7)6执行器设计 (7)6.1执行器设计原则 (7)6.2本系统执行器设计 (8)7调节器设计 (8)7.1调节器正反作用选取 (8)7.2调节器规律的选择 (9)7.3调节器参数整定 (10)心得体会 (11)参考文献 (13)自来水厂流量控制系统的设计1 设计目的与要求1.1 设计目的如图，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，对自来水厂用泵将水打入水槽（泵1和泵2同时用），以备下一道工艺生产需要，进行设计将流量控制在500±3立方米/小时，以满足要求。

1.2 要求完成的主要任务1、了解对象及自来水厂生产工艺2、绘制流量控制系统方案图3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数4、撰写系统调节原理及调节过程说明书2 自来水厂生产工艺2.1 生产工艺众所周知，由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。

从给水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。

城市水厂净水处理的目的就是去除原水中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要。

市自来水总公司水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。

（1）混凝反应处理原水经取水泵房提升后，首先经过混凝工艺处理，即：原水 + 水处理剂→混合→反应→矾花水自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止，整个称混凝过程。

流量控制系统设计

目录第一章过程控制仪表课程设计的目的意义 (2)1.1 设计目的 (2)1.2课程在教学计划中的地位和作用 (2)第二章流量控制系统（实验部分） (3)2.1 控制系统工艺流程 (3)2.2 控制系统的控制要求 (4)2.3 系统的实验调试 (5)第三章流量控制系统工艺流程及控制要求 (6)3.1 控制系统工艺流程 (6)3.2 设计内容及要求 (7)第四章总体设计方案 (8)4.1 设计思想 (8)4.2 总体设计流程图 (8)第五章硬件设计 (9)5.1 硬件设计概要 (9)5.2 硬件选型 (9)5.3 硬件电路设计系统原理图及其说明 (13)第六章软件设计 (14)6.1 软件设计流程图及其说明 (14)6.2 源程序及其说明 (16)第七章系统调试及使用说明 (17)第八章收获、体会 (20)参考文献 (21)第一章微控制器应用系统综合设计的目的意义1.1 实验目的本次课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。

本设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。

本次设计的主要任务是通过对一个典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）进行分析，并对其中的液位参数设计其控制系统。

设计中要求学生掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号；掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；掌握PID调节器的功能原理，完成液位控制系统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。

流量控制系统课程设计

流量控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握流量控制系统的基本概念、原理及分类；2. 让学生了解流量控制系统中常用的传感器、执行器及其工作原理；3. 使学生理解流量控制系统的数学模型及其在工程实践中的应用。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析流量控制系统问题的能力；2. 培养学生设计简单的流量控制系统方案，并进行仿真实验；3. 提高学生运用现代信息技术手段解决流量控制系统问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对流量控制系统及相关工程领域的兴趣，激发学生的探究欲望；2. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神，养成良好的工程伦理道德观念；3. 增强学生的环保意识，让学生认识到流量控制系统在节能减排中的重要作用。

课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，注重培养学生的实际操作能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对工程实践有较高的兴趣，希望通过本课程的学习，提高自己的专业素养。

教学要求：结合学生特点和课程性质，课程目标分解为具体的学习成果，以实际工程案例为主线，采用项目驱动、任务导向的教学方法，引导学生主动探究、积极实践，提高学生的综合能力。

同时，注重过程评价，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 流量控制系统的基本概念与原理- 流量控制系统的定义、作用及分类- 流量控制系统的基本工作原理2. 流量控制系统中的传感器与执行器- 常用传感器的工作原理及应用- 常用执行器的工作原理及应用3. 流量控制系统的数学模型- 系统数学模型的建立方法- 系统数学模型在工程实践中的应用4. 流量控制系统设计与仿真- 流量控制系统设计方法与步骤- 流量控制系统仿真软件的使用5. 流量控制系统案例分析- 分析实际工程案例，了解流量控制系统在实际应用中的优点与局限- 结合教材内容，进行课堂讨论与总结教学内容安排与进度：第1周：流量控制系统的基本概念与原理第2周：流量控制系统中的传感器与执行器第3周：流量控制系统的数学模型第4周：流量控制系统设计与仿真第5周：流量控制系统案例分析教学内容依据教材章节进行组织，注重理论与实践相结合，确保学生能够系统地掌握流量控制系统的相关知识。

过程控制系统课程设计

一、设计目的与要求：了解并掌握单回路控制系统的构成和控制原理。

了解PID参数整定的基本方法,如Ziｅg ｌer-Nichｏlｓ整定方法、临界比例度法或衰减曲线法。

学会用mａtlａb中的Simuliｎｋ仿真系统进行ＰIＤ参数整定。

二、设计正文:在热工生产过程中，最简单、最基本且应用最广泛的就是单回路控制系统，其他各种复杂系统都是以单回路控制系统为基础发展起来的。

单回路控制系统的组成方框原理图如图１所示,它是由一个测量变送器、一个控制器和一个执行器（包括调节阀),连同被控对象组成的闭环负反馈控制系统。

图1、单回路控制系统组成原理方框图控制器的参数整定可分为理论计算法和工程整定法。

理论计算方法是基于一定的性能指标，结合组成系统各环节的动态特性,通过理论计算求得控制器的动态参数设定值。

这种方法较为复杂繁琐，使用不方便,计算也不是很可靠,因此一般仅作为参考；而工程整定法,则是源于理论分析、结合实验、工程实际经验的一套工程上的方法，较为简单,易掌握,而且实用。

常用的工程整定法有经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法等等,本设计中主要是应用Ziegler－Nichｏls整定方法来整定控制器的参数。

参数整定的基本要求如下所述：1、通过整定选择合适的参数，首先要保证系统的稳定,这是最基本的要求。

2、在热工生产过程中，通常要求控制系统有一定的稳定裕度,即要求过程有一定的衰减比，一般要求4:1~１0：1。

3、在保证稳定的前提下，要求控制过程有一定的快速性和准确性。

所谓准确性就是要求控制过程的动态偏差和稳态偏差尽量地小,而快速性就是要求控制时间尽可能地短。

总之，以稳定性、快速性、准确性去选择合适的参数。

目前工程上应用最广泛的控制是PID控制，这种控制原理简单,使用方便；适应性强；鲁棒性强，其控制品质对被控对象的变化不太敏感。

（1）比例控制（P控制)：G c(s)＝Kｐ=１/δ;（2）比例积分控制(PＩ控制）:G c(s）=Kｐ（1＋１/TＩs）=１/δ（１+1/T I s）；（3）比例积分微分控制(PＩD控制):Gｃ(s）＝K p(1+1／T I s+T D s）。

单回路液位,流量,压力控制系统设计

姓名：王占宝班级：测控09-9班学号： 2 9指导教师：白天2012 年 3 月 25 日目录（一）单回路液位控制系统（二）单回路流量控制系统（三）单回路压力控制系统（四）复杂系统串级控制实验（五）心得体会（一）单回路液位控制系统一、实验目的了解单回路液位控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情况。

二、实验步骤1、按图1熟悉系统的组成。

2、检查连接线路和水路。

连接管路L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、 L9、L10、L11和手动阀F1、F2(关)、F3、F5。

3、检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测超声波传感器的输出以及工控机的模拟输入。

4、标定液位测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环节）。

5、测试输出电路。

6、设定、调整工控机中PID参数。

①在主窗口【简单控制系统】下拉菜单中选择【液位控制】，出现一个子窗口，显示了液位系统的控制示意图②单击示意图中的【控制器】出现下图所示属性页（控制器设置）：若选择PID控制器，只需设置Kp，Ki，Kd的值即可其中，Kc为控制器的增益，Ki为积分增益，Kd为微分增益。

Ti和Td分别为积分时间和微分时间，他们都具有时间量纲s和1/s，Δt为采样时间（若需要使用自定义控制器，则选定“自定义控制器”然后在相应程序中添加代码）。

7、给定液位设定值3000mL，记录闭环控制曲线。

①点击选项卡上的【运行参数设置】，出现如下所示界面：②设定值范围900～7600mL，注意每次的设定值不同，系统将从一个稳态向另一个稳态跃变，不必使系统归零后再进行下一次试验采样时间默认值为100ms（可根据实际情况修改），运行时间根据被控对象的时间常数合理选取，由于液位时间惯性小，此处可设较小的运行时间，如100～200000s。

8、改变PID参数，重复7。

9、打开水路调节阀F2，做扰动实验。

三、实验结果及分析1、参数：kp=90,ki=2;2、运行结果：3、分析：kp为比例放大倍数，kp越大，系统的稳定性下降，但精度提高；ki为积分时间，ki越小，积分作用加强，系统的稳定性降低。

单回路控制系统实验(过程控制实验指导书)

单回路控制系统实验单回路控制系统概述实验三单容水箱液位定值控制实验实验四双容水箱液位定值控制实验实验五锅炉内胆静（动）态水温定值控制实验实验三实验项目名称：单容液位定值控制系统实验项目性质：综合型实验所属课程名称：过程控制系统实验计划学时：2学时一、实验目的1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。

2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。

3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。

4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。

5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。

二、实验内容和（原理）要求本实验系统结构图和方框图如图3-4所示。

被控量为中水箱（也可采用上水箱或下水箱）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LT2检测到的中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，以达到控制中水箱液位的目的。

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PI或PID控制。

三、实验主要仪器设备和材料1．实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、计算机一台、万用表一个；2．SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根；3．SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根。

四、实验方法、步骤及结果测试本实验选择中水箱作为被控对象。

实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7、F1-11全开，将中水箱出水阀门F1-10开至适当开度，其余阀门均关闭。

具体实验内容与步骤按二种方案分别叙述。

（一）、智能仪表控制1．按照图3-5连接实验系统。

将“LT2中水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。

图3-4 中水箱单容液位定值控制系统(a)结构图(b)方框图图3-5 智能仪表控制单容液位定值控制实验接线图2．接通总电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，给压力变送器上电，按下启动按钮，合上单相Ⅰ、Ⅲ空气开关，给智能仪表及电动调节阀上电。

单回路控制课程设计

单回路控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单回路控制的基本概念，掌握其工作原理及数学模型。

2. 学生能描述单回路控制系统的组成部分，并解释各部分的作用和相互关系。

3. 学生能运用控制理论知识，分析单回路控制系统的稳定性、快速性和准确性。

技能目标：1. 学生具备使用模拟或数字工具搭建单回路控制系统的能力。

2. 学生能够运用所学知识，针对具体问题设计简单的单回路控制系统。

3. 学生能够通过实验或仿真，对单回路控制系统进行调试和优化。

情感态度价值观目标：1. 培养学生面对工程问题时的批判性思维和解决问题的自信心。

2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在团队中有效沟通和协作的能力。

3. 引导学生认识到单回路控制在工业生产和社会生活中的重要性，激发他们对自动化技术的兴趣和热爱。

课程性质分析：本课程属于自动化及控制学科，理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力和问题解决能力。

学生特点分析：学生为高中年级，具备一定的物理、数学基础，对新鲜事物充满好奇，动手能力强，但可能缺乏系统性的工程思维。

教学要求：结合学生特点，通过案例教学、实验操作和小组讨论等多种教学手段，使学生能够将理论知识与实际应用相结合，提高分析问题和解决问题的能力。

将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估的实施。

二、教学内容1. 引言：介绍控制系统的基本概念，单回路控制系统的定义及其在工程中的应用。

教材章节：第一章，第一节2. 单回路控制系统的组成：- 控制器：原理、分类及特性- 被控对象：传递函数、数学模型- 传感器和执行器：工作原理、性能指标教材章节：第一章，第二节3. 单回路控制系统的数学模型：- 传递函数、差分方程- 系统稳定性分析教材章节：第二章，第一节4. 单回路控制系统的性能指标：- 稳定性、快速性、准确性- 性能指标的影响因素教材章节：第二章，第二节5. 单回路控制系统的设计：- 控制器设计：PID控制原理、参数整定方法- 系统仿真与优化教材章节：第三章，第一节6. 实践操作：- 搭建模拟单回路控制系统- 系统调试与性能分析教材章节：第三章，第二节7. 案例分析：- 分析实际工程中的单回路控制系统案例- 总结设计经验，提高问题解决能力教材章节：第四章教学内容安排和进度：共计8课时，按照上述教学内容逐步展开，每课时涵盖一个或多个内容，保证教学内容的科学性和系统性。

过程控制仪表课程设计-流量控制系统讲解

中南大学《过程控制仪表》课程设计报告设计题目流量控制系统设计指导老师王莉吴同茂设计者专业班级学号设计日期2013年6月目录第一章过程控制仪表设计的目的意义 (2)1.1 设计目的 (1)1.2 课程在教学计划中的地位和作用 (1)第二章流量控制系统设计 (2)２.1 流量控制系统设计思想 (2)2.2 流量控制控制系统的控制要求 (2)2.３流量控制系统工艺流程 (2)２.４流量控制系统总体设计方案 (4)２.４.1流量控制系统总体设计框图 (4)１．流量单闭环控制系统 (5)２．流量比值控制 (5)２.４.2流量控制系统硬件设计 (6)第三章系统的实验调试 (9)3.1 PID控制方式简介 (9)3.2数字PID位置型控制算法(差分处理) (9)3.3 PID参数整定方法 (10)3.4 本实验调试过程 (10)3.5 调试中遇到的具体问题及解决办法 (12)第四章收获、体会、建议 (14)参考文献 (15)第一章过程控制仪表设计的目的意义1.1 设计目的本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。

其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。

课程设计的主要任务是设计工业生产过程经常遇到的压力、流量、液位及温度控制系统，通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。

1.2 课程在教学计划中的地位和作用控制仪表与装置是实现生产自动化的重要工具。

流量、压力调节阀PID单回路控制

流量、压力调节阀P I D单回路控制(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--一、实验名称。

流量、压力调节阀PID单回路控制二、试验设备。

电磁流量计(给水流量)、电动调节阀（阀位反馈和调动阀控制）、压力变送器（给水压力）三、实验目的。

1）、熟悉电磁流量计的结构及其安装方法。

2）、熟悉单回路流量PID控制系统的硬件配置。

3）、比较电磁流量计和涡轮流量计的不同之处。

4）、根据实验数据，比较流量PID控制和液位PID控制。

四、实验步骤。

流量调节阀控制流程图如图所示。

步骤：水介质由泵P102从水箱V104中加压获得压头，经由流量计FT-102、调节阀FV-101进入水箱V103，通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，给水流量由FT-102测得。

本例为定值自动调节系统，FV-101为操纵变量，FT-102为被控变量，采用PID调节来完成。

压力调节阀控制流程图如图所示步骤：水介质由泵P102从水箱V104中加压获得压头，经由调节阀FV-101进入水箱V103，通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，给水压力由PT-101测得。

本例为定值自动调节系统，FV-101为操纵变量，PT-101为被控变量，采用PID调节来完成。

五、实验要求。

1、流程图界面要求1）测试要求的组态流程图界面（要求复显），如上图所示。

2）其他要求：设备、管路从图库中选，管路中流体流动具有动画效果；流程图界面中可包含实时曲线窗口，历史记录、操作记录、报表界面可从流程图界面调出。

2、实时曲线要求引入调节器PV、MV、SP三个变量；三条曲线颜色便于区分，对应变量名标示清楚；时间轴跨度两分钟，采样周期不大于两秒；振荡时的幅值便于分析过渡过程。

3、操作记录要求引入流量计流量高、低限实时报警记录，记录中显示报警时间、报警限值（可自定）、报警值及报警的具体描述。

流量的PLC控制系统设计

电气工程与自动化学院现场总线技术课程实践题目：流量的PLC控制系统设计专业班级：自动化101班学号：20101757学生姓名：艾文鹏指导老师：朱俊林日期：2013年6月25日流量控制是过程控制系统的一个关键。

采用工业控制计算机, 根据专家系统确定最优工况的各试验流量, 通过AD采集模块接收流量计传感器的数据, 对采集的相应数据进行处理分析并向PLC发出指令, PLC采用PI控制方法, 通过PI控制的参数设定及自整定。

根据PI调节的输出与输入的偏差成正比, 还与偏差对时间的积分成正比, 消除了控制过程中产生的静差, 实现了流量闭环调节的精确控制。

设计了监控软件、PLC软件、PLC与工控计算机的通信软件, 实现了流量的控制、数据采集和处理。

试验表明, PI控制方法对流量的调节具有较好的稳定性和动态特性。

讨论计算机水流量PLC 监控系统。

选用电磁流量计和经典文丘里管流量计系统。

结合杰控组态软件制作出人机界面，把组态与PLC 进行连接，组态与PLC 间不断进行交换数据，通过组态画面实时反映现场流量的实时变化情况，然后定义与组态王实时数据库中变量相对应的监控系统中的设备，通过PLC 采集设备的数据，并通过通信接口把数据传输给计算机。

关键词：流量计；PLC ；人机界面；控制系统; 流量调节; PI控制摘要 (2)第一章引言 (4)1.1 设计目的 (4)1.2 设计主要过程 (4)1.3 设计主要内容 (5)1.3.1 硬件模块设计 (5)1.3.2 组态软件的应用设计 (5)1.3.3 基于STEP-7的程序设计 (5)1.3.4 综合设计 (6)第二章系统的硬件选型 (7)2.1 硬件选型 (7)2.2 选型的步骤 (8)2.3 选型的结果 (8)2.4 选型技术参数 (9)第三章系统的硬件结构设计 (11)3.1 整体结构设计 (11)3.2 硬件连接图 (11)3.3 系统I/O分配表 (12)3.4 硬件组态和变频器参数 (13)3.4.1 硬件组态配置 (13)3.4.2 变频器参数设定 (14)第四章系统软件设计 (15)4.1 软件设计整体构架 (15)4.1.1 杰控组态软件设计 (15)4.1.2 组态设计 (16)4.1.3 PLC程序设计流程图 (22)4.1.4 程序设计梯形图 (22)4.2 问题及其解决方法 (25)4.3 调试过程及方法 (25)4.4 软件调试结果 (26)第五章设计总结 (28)参考文献 (29)第一章引言1.1 设计目的本次课程设计的目的是采用西门子S7-300系列PLC来实现过程控制系统的设计。

管道流量单回路控制系统设计与调试

管道流量单回路控制系统设计和调试管道流量单回路控制系统设计和调试一、控制目的总体控制方案在保证安全、可靠运行的情况下，采用现代控制理论和方法，实现计算机自动监控。

并能够完成数据存储、动态显示、数据分析、报表打印等功能。

其稳定度、控制精度、响应速度达到设计要求根据设定的管道对象和其他配置，运用计算机和InTouch组态软件，设计一套监控系统，并通过调试使得管道流量维持恒定或保持在一定误差范围内。

二、性能要求1．要求管道流量恒定，流量设定值SP自行给定。

2．无扰时，流量基本恒定，由控制电动调节阀实现。

3．有扰时：改变变频器频率，管道流量允许波动。

4．预期性能：响应曲线为衰减振荡；允许存在一定误差；调整时间尽可能短。

三、方案设计及控制规律的选择依据现有实验设备和装置,装置柜采用浙江大学求是公司PCT-III过程控制系统实验装置,含被控对象―水箱、管道（直径4公分）、仪表、供水设备、开关电磁阀和电动调节阀等。

. 控制台采用浙江大学求是公司PCT-III过程控制系统实验装置, 含接线端子、485总线模块、控制电源。

1．方案控制设计本设计采用单回路反馈控制。

通过比较反馈量和给定值的偏差，利用反馈控制规律控制电动阀的打开和闭合，如图2.1所示：图2.1流量单回路控制系统方框图2．PID 控制规律PID （Proportional Integral Derivative ）控制是控制工程中技术成熟、使用广泛的一种控制策略，经过长期的工程实践，已形成了一套完整的控制方法和典型的结构。

它不仅适用于数学模型已知的控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可使用。

PID 控制参数整定方便，结构改变灵活，在众多工业过程控制中取得了满意的使用效果。

随着计算机技术的迅速发展，将PID 控制数字化，在计算机控制系统中实施数字PID 控制，已成为一个新的发展趋势。

因此，PID 控制是一种很重要、很实用的控制规律。

比例控制、积分控制和微分控制的组合称为比例加积分加微分控制。