过程控制系统课程设计任务书

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过程控制系统课设

过程控制系统课程设计一、设计任务书1. 题目PH控制系统2. 设计要求①设计义某化工过程中废液中和的pH控制系统；②对控制系统稳定性进行分析；③对控制系统的参数进行整定；④控制系统Simulink仿真。

3 . 仪器设备A3000现场控制系统，pH控制系统。

二、基本原理pH控制系统子工业，尤其是化工等行业，应用非常广泛。

利用pH控制可以实现化工过程的正常生产过程、造纸厂等化工厂废液达标排放等。

1. pH的特点PH控制系统的主要方式有：有一种碱（或酸）滴定另一种物质使pH值保持在某一值上；对两种分别呈酸性和碱性物质的流量进行控制使pH值保持在某一值上；控制两种物质使混合溶液保持在一定的pH值上。

PH控制和其他控制参数的不同主要有以下两点：●PH滴定曲线的高度非线性；●滴定过程的测量纯滞后特性。

图01为典型的酸碱滴定特性曲线。

从图01知，溶液的pH值随中和流量非线性变化。

图01 典型的酸碱滴定特性曲线显然在控制系统中将pH值的变化转化为中和反应酸碱的控制流量变化，是根据滴定特性曲线进行的。

将滴定特性曲线转化为酸碱流量变化规律的方法主要有三种：●利用非线性阀补偿过程的非线性；●采用三段式滴定调节器，用三条相接的线性段代替非线性滴定曲线；●采用滴定曲线的非线性调节器精确描述滴定曲线。

随着技术的进步，利用非线性阀补偿滴定曲线非线性用的越来越少；而基于计算机功能元器件或计算机的第二种方法和第三种方法应用越来越多。

对滞后的补偿常采用以下三种方法：●微分Smith补偿方法，由于该方法本身适应能力较差，较少使用；●改进的Smith补偿方法；●自适应方法，应用较多的是增益自适应的Smith法。

为了提高控制系统的误差跟踪能力，pH控制系统经常采用的控制策略是PI或PID，不能采用P调节。

2. 三段式非线性调节器和采用滴定曲线的非线性调节器（1）三段式非线性调节器实际中，酸碱中和后通过pH计测得pH值的大小，控制系统当前pH值大小折算成溶液中酸碱量的多少，并调节系统酸碱流量的大小实现要求的pH值。

过程控制系统课程设计任务书

组态的系统能够正常工作，完成设计要求中所提功能。
设计说明书一份（总体设计、硬件组态、相关数据连接、控制程序清单等）
பைடு நூலகம்四、进程安排
周一：硬件模块组态
周二：相关数据的连接与调试
周三：编写控制程序，进行软件调试
周四：撰写设计说明书
周五：答辩
五、主要参考资料
1、吴作明主编，工控组态软件与PLC应用技术，北京航空航天大学出版社
（2）组态的说明。
3.系统程序的设计。
（1）相关数据的连接。
（2）控制程序的编写。
4．完成的控制系统能达到题目的要求。
5．撰写设计说明书。
二、设计原始资料
施仁主编，自动化仪表与过程控制，电子工业出版社。
许志军主编，工业控制组态软件及应用，机械工业出版社。
三、要求的设计成果（课程设计说明书、设计实物、图纸等）
2、潘立登主编，过程控制，机械工业出版社。
3、侯志林主编，过程控制与自动化仪表，机械工业出版社
指导教师（签名）：
教研室主任（签名）：
过程控制系统课程设计任务书
一、设计题目、内容及要求
设计题目：过程控制系统课程设计
设计内容：
下列设计中其中一项作为设计内容：水箱液位串级控制，水箱液位与进水口流量串级控制，锅炉夹套水温与锅炉内胆水温串级控制。
设计要求：
1、根据题目要求进行控制系统总体设计。
2.完成系统硬件模块的组态。
（1）硬件模块组态。

过程控制系统课程设计书

课程设计题目锅炉给水冲量控制系统设计学院自动化学院专业自动化班级自动化0902班姓名何润指导教师刘小珠2013 年 1 月 16 日学号： 0120911360214课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化0902指导教师：刘小珠工作单位：自动化学院题目: 锅炉给水冲量控制系统设计初始条件：1.课程设计辅导资料：“过程控制系统和应用”、“过程控制系统与仪表”、“过程控制仪表及控制系统”、“过程控制系统及仪表”等；2.先修课程：仪表与过程控制系统等。

3.主要涉及的知识点：过程控制仪表、控制系统、被控过程等要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1.课程设计时间：2周；2.课程设计内容：根据指导老师给定的题目，按规定选择其中1套完成；本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目所涉及的生产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、被控参数以及过程检测控制仪表，并画出控制流程图及控制系统方框图。

3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：①目录；②摘要；③生产工艺和控制原理介绍；④控制参数和被控参数选择；⑤控制仪表及技术参数；⑥控制流程图及控制系统方框图；⑦总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）；⑧课程设计的心得体会（至少500字）；⑨参考文献（不少于5篇）；⑩其它必要内容等。

摘要现代大型锅炉的水位动态特性复杂，汽包存在着严重的“虚假水位”现象，为了给水系统的安全可靠，有多种设计方案，三冲量给水系统包括单级三冲量给水系统和串级三冲量给水系统，设计中重点针对串级三冲量给水系统进行了详细的设计及仿真研究。

本次设计是根据实验给定的参数，用理论计算的方法整定调节器的参数，同时借助MATLAB应用软件整定调节器的参数，并与单冲量给水控制系统进行分析比较。

理论计算时，副回路需要用试探法，只能在仿真中进行整定；而主回路要结合所学的专业课知识，用经验公式计算主、副调节器的参数；再用结合实际的工程整定法也就是衰减曲线法来选择调节器参数并进行仿真。

过程控制系统课程设计书

6. 撰写课程设计报告，总结设计过程和成果。
02
过程控制系统基本原理
过程控制概念及分类
过程控制概念
过程控制是对生产过程中的各种工艺参数进行实时测量、调节和控制，以确保生产过程的稳定、高效和安全。它是自动化技术的重要组成部分，广泛应用于化工、冶金、电力、轻工等工业领域。
过程控制分类
根据控制对象的不同，过程控制可分为温度控制、压力控制、流量控制、液位控制等；根据控制策略的不同，过程控制可分为开环控制和闭环控制；根据控制器结构的不同，过程控制可分为单回路控制和多回路控制。
感谢观看
静态特性分析
01
研究被控对象在稳态工作条件下的输入输出关系，包括线性度
、死区、滞后等特性。
动态特性分析
02
研究被控对象在动态过程中的输入输出关系，包括时域响应、
频域响应等特性。
稳定性分析
03
研究被控对象在受到扰动后的恢复能力，包括稳定性判据、稳
定裕度等特性。
数学模型建立方法
01
机理建模法
根据被控对象的物理或化学原理，建立描述其动态行为的数学模型。
系统辨识法
02
03
混合建模法
利用实验数据，通过系统辨识方法确定被控对象的数学模型结构和参数。
结合机理建模和系统辨识方法，充分利用已知信息和实验数据，建立更准确的数学模型。
模型参数辨识与校正
参数辨识方法
利用最小二乘法、梯度下降法等优化算法，对实验数据进行拟合，得到模型参数的最优估计值。
模型校正方法
过程控制系统组成要素
被控对象
被控对象是指需要控制的工艺参数或设备，如温度、压力、流量等。
控制器

过程控制系统实验、课程设计指导书

实验一单回路温度控制系统的参数整定一、实验目的1、掌握单回路控制系统的原理性组成；了解单回路温度控制系统实验装置的组成和原理；掌握单回路温度控制系统的参数整定方法。

2、掌握DCS 系统的监控和操作方法。

二、实验仪器及设备过程控制系统综合实验装置一套、SUPCON JX-300X DCS 系统一套三、实验线路单回路温度控制系统流程示意图：温度调节器SP综合实验装置管路连接方式见图示（下页）： DCS 控制站第一个机笼的I/O 卡件分布见下图：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19各块I/O卡件的信号安排见下表：说明：J1/01——J1/08卡件通道为SP313的第1路即SP313(1)J1/09——J1/16卡件通道为SP313的第2路即SP313(2)J1/17——J1/20卡件通道为SP313的第3路即SP313(3)四、实验内容及实验方法（一）、实验内容1、熟悉单回路温度控制系统的管路连接方式及各输入/输出信号与DCS卡件的连接方式。

2、根据温度控制系统管路连接方式调节相关手动球阀至对应开关位置，进行单回路控制系统参数整定的方法整定PID参数。

3、观察和比较PID参数变化对系统性能的影响。

（二）、实验方法及步骤1、按照综合实验装置管路图正确开关各手动球阀。

2、综合实验装置上电，打开水泵，等高位水箱开始溢流（恒压状态下），锅炉水位到高度的2/3时，关闭锅炉的进水阀和出水阀。

3、SUPCON JX-300X DCS系统上电，工程师站上调出监控画面（组态设计已做好），手动操作给锅炉加热到设定温度。

4、小开度打开锅炉的进、出水阀，使锅炉水流动，手动调节加热功率大小，使锅炉水温基本稳定在设定值上，初置调节器PID参数值，将DCS切换到自动控制状态。

5、在锅炉里加少量冷水或加大锅炉进水阀的开度片刻，以模拟扰动，观察系统的调节过程、响应曲线。

《过程控制系统课程设计》任务书

《过程控制系统》任务书一、课程设计目的及基本任务通过本课程设计将了解自动控制工程设计的基本概念、基本方法、设计原则及设计思想的表达。

通过该课程设计的学习，应能达到：（1）熟悉自控工程初步设计及施工图设计的基本内容及深度要求。

（2）能读懂自控工程初步设计及施工图设计的各种文件、图纸，并能根据这些设计资料进行工程实施。

（3）熟悉自控元件的工程表达，会查阅相关的标准和手册，能完成简单的自控工程设计。

二、课程设计学习内容（1）了解工程设计的内容（2）熟悉管道仪表流程图的画法（3）了解自控设备的选型原则（4）了解工程设计的深度要求及各设计环节的基本设计方法三、课程设计基本要求及意义要求：根据指定的工艺背景及物理模拟装置的具体情况，自行确定工艺要求及工艺参数，包括：正常工作流量、液位、温度、报警限值、启停工作顺序等。

意义：使学生建立起过程控制工程设计的概念，对过程控制工程设计有一整体的连接。

四．课程设计题目1、35吨过热蒸汽锅炉给水系统自控工程设计（常规仪表控制方案）2、35吨过热蒸汽锅炉给水系统自控工程设计（DCS方案）3、35吨过热蒸汽锅炉燃烧系统自控工程设计（常规仪表控制方案）4、35吨过热蒸汽锅炉燃烧系统自控工程设计（DCS方案）5、35吨过热蒸汽锅炉过热蒸汽系统自控工程设计（常规仪表控制方案）6、35吨过热蒸汽锅炉过热蒸汽系统自控工程设计（DCS方案）7、35吨过热蒸汽锅炉给水调节阀选型，蒸汽流量测量孔板计算。

（常规仪表控制方案）8、35吨过热蒸汽锅炉给水调节阀选型，蒸汽流量测量孔板计算。

（DCS方案）五．学生应交出的设计文件1．初步设计说明，包括：1）总体设计思路、自动化水平；2）自动检测、调节项目设计及选型依据；3）控制方式、自动控制系统方块图。

2．原理方框图3．仪表、自动化设备选型表4．绘制管道仪表流程图（P&ID）5．控制盘盘前布置图6．仪表、自动化设备接线图7．仪表数据表8．自控设备表9．截流元件计算书及流量仪表选型10．阀门选型计算书及阀门选型11．自控设计预算书系统组态应包括：至少两个以上工艺画面、所有测量参数的显示、手动及自动操作界面、主要参数的记录及趋势图、调节及显示仪表的设置及整定界面和现场运行及整定。

过控课程设计任务书

11级“过程控制系统”课程设计任务书一、课程设计内容1）掌握过程控制实验装置的原理、结构、工作流程和对参数的控制要求；2）掌握过程控制仪表的选型方法；3）分组设计相应的压力、流量、液位、温度等控制系统；4）撰写设计说明书一份，阐述系统的工作原理、控制算法、仪表选型和软、硬件设计方法；5）学习MCGS工程组态软件，为上位机编制监控软件，绘制系统工艺流程图和结构组成图。

6）通过MCGS工程组态软件对系统设计的控制算法进行模拟仿真闭环调试，仿真调试完后再将该组态软件应用于实际控制对象中。

二、课程设计时间: 2周（14 – 18周）2014年12月13日- 2015年1月9日三、课程设计要求1）掌握实验装置的工作原理与设计、调试方法；2）熟悉过程参数的测量方法；3）选择合适的测控仪表；4）根据实验要求和控制理论的分析方法，合理地设计过程控制系统，并进行硬件选型与设计；5）选择合适的控制算法，通过调节仪表的特性参数（主要是PID参数），使系统运行在最佳状态。

6）掌握MCGS工程组态软件的使用方法，为上位机编制监控软件，绘制系统工艺流程图和结构组成图。

7）对系统设计的控制算法进行模拟仿真闭环调试，仿真调试完后再将该组态软件应用于实际控制对象中进行调试，调试完提交设计程序和报告并请老师验收打成绩。

三、课程设计实验实验任务：对不同的控制对象特性进行测试，然后设计相应的压力、流量、液位及温度控制系统方案，并根据不同的控制算法对控制器参数进行整定，保证控制系统能正常运行，来了扰动信号，在100秒内能消除扰动，使系统最终稳定在给定控制目标值，要求控制误差精度在1%以内。

四、课程设计分组方案根据学生是否考研、以及各学生的具体情况而定。

五、设计验收时间：2015年1月3日- 2014年1月9日注：报考研究生的同学可在考试后开始设计，但是必须在本学期放假前交设计报告。

否则没有成绩。

中南大学《过程控制系统》课程设计报告设计题目 XXX控制系统设计指导老师凌玉华吴同茂设计者专业班级自动化11级**班**号设计日期 2015年1月目录第一章过程控制系统设计的目的意义 (1)1.1 设计目的 (1)1.2课程在教学计划中的地位和作用 (2)第二章 XXX控制系统实验控制设计与调试 (3)2.1 XXX控制系统的工艺及控制要求 (3)2.2 XXX系统控制实验方案设计 (5)2.3 系统调试与控制效果 (7)第三章啤酒发酵系统设计 (8)3.1 啤酒发酵工艺及控制要求 (8)3.2 系统总体方案设计 (9)3.3 系统硬件设计 (11)3.4 系统软件设计 (14)第四章收获、体会和建议 (16)参考文献 (17)《过程控制系统课程设计》设计论文报告编写封面内容章节格式如下：1、封面如：设计题目 XXX控制系统设计专业班级自动化XX级XX班XX号学生XXX2、目录（本页不标页号参见教材目录书写）3、第一章课程设计的目的、意义（开始标页号下居中）4、第二章 XXX控制系统设计与调试（实验内容及调试中遇到的具体问题和解决的办法）5、第三章XXX控制系统设计（总体设计方案流程图及详细的文字说明，各功能模块的流程图及详细的文字说明）6、第四章收获、体会和建议7、参考文献内容不得少于设计说明书专用纸10页（A4），书写要整洁、规范，装订成册。

过程控制系统课程设计任务书

过程控制系统课程设计任务书
课程设计内容：（2人一组，15周上下午）
A：1）控制系统设计――
– 控制目标，变量选取，控制方案与算法；
2）工程设计――
– 管道仪表流程图（P&ID：Piping and Instrumentation Drawing）
B：系统实施――
– MCGS组态软件熟悉及其监控系统设计； – S7－200 PLC熟悉及其控制编程；
总结：自控工程施工图设计内容
• • • • • 仪表选型仪表盘、控制室的设计仪表供电、供气要求仪表报警、连锁系统设计仪表的防护性设计
控制室全景图
仪表盘正面图
仪表选型（一次表）
• 铂热电阻 Pt100，型号：WZB-102
自控设备汇总表
带控制点工艺流程图 (PCD)
管道及仪表流程图(P&ID)
工程项（项目经理）设计方施工方供货方
自控设计内容
• 自控设计是整个工程设计的一部分，与工艺、化工设备、电气、土建等其它专业都有联系。 • 自控工程设计分两步进行： »（1）初步设计报批，并为定货做好准备。
– 初步设计说明书 – 带控制点流程图 – 主要仪表设备、材料汇总表 – 初步设计概算
– 系统调试与实验（从局部到整体）。
过程控制系统课程设计任务书
课程设计内容：
C：完成设计报告――
– – – – – 1) 过程工艺流程和控制要求的简单说明； 2) 控制方案介绍及管道仪表流程图； 3) 控制程序结构说明及程序清单； 4) 监控系统功能介绍及典型画面； 5) 控制系统调试结果。
过程控制系统课程设计要求
» （2）施工图设计
施工图设计深度
（1）自控图纸目录（2）施工图说明书（3）带控制点的工艺流程图（4）自控设备汇总表（5）自控设备表（6）综合材料表（7）电气设备材料表（8）电缆、电线表（9）管缆表（10）测量管线表 (11）仪表及管线绝热保温表（12）节流装置计算数据表（13）调节阀计算数据表（14）液位计参数表（15）管件及工件明细表（16）供电系统图（17）信号及连锁原理图

《过程控制系统》课程设计任务书

《过程控制系统》课程设计任务书《过程控制系统》课程设计任务书姚明亮编写西安⼯业⼤学电⼦信息⼯程学院⾃动化系2015年12⽉⽬录第1章《过程控制系统》课程设计的⽬的与基本要求 (3)1.1前⾔ (3)1.2《过程控制系统》课程设计的⽬的 (3)1.3《过程控制系统》课程设计的基本要求 (3)第2章《过程控制系统》课程设计选题 (5)2.1课题⼀基于PLC的单容⽔箱⽔位控制系统设计 (5)2.1.1本课程设计的任务描述 (5)2.1.2本课程设计的要求 (5)2.1.3本课程设计提⽰ (5)2.1.4课程设计报告的要求 (9)2.2课题⼆基于PLC的双容⽔箱⽔位串级控制系统设计 (10)2.2.1本课程设计的任务描述 (10)2.2.2本课程设计的要求 (10)2.2.3本课程设计提⽰ (10)2.2.4课程设计报告的要求 (14)第1章《过程控制系统》课程设计的⽬的与基本要求1.1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。

1.2《过程控制系统》课程设计的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《⾃动控制原理》、《⾃动化仪表与过程控制系统》、《微机控制技术》和《电⽓设备与PLC 控制技术》等课程中所学到知识进⾏综合应⽤。

锻炼学⽣的综合知识应⽤能⼒，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。

1.3《过程控制系统》课程设计的基本要求按课程设计任务书提供的课题以及给出的设计任务，确定设计系统结构，分析系统的特点和系统特性，按给定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，硬件系统主要包括控制器（即西门⼦S7-200系列PLC）、执⾏器（即电动调节阀）、检测装置（即传感器）、⽔泵、以及监控计算机。

过程控制系统课程设计报告书

过程控制系统课程设计报告书过程控制系统课程设计报告书课设小组:第四小组目录摘要 1第一章课程设计任务及说明 21.1课程设计题目 21.2 课程设计内容 31.2.1 设计前期工作 31.2.2 设计工作 4第二章设计过程 42.1符号介绍 42.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析 62.3压力定制控制系统被控对象动态分析72.4串级控制系统被控对象动态分析7第三章压力 P2 定值调节83.1 压力定值控制系统原理图83.2 压力定值控制系统工艺流程图 8第四章水箱液位L1定值调节94.1 水箱液位控制系统原理图94.2 水箱液位控制系统工艺流程图 9第五章锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节的流程图105.1串级控制系统原理图105.2串级控制系统工艺流程图11第六章控制仪表的选型126.1 仪表选型表126.2现场仪表说明136.3 DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表14 第七章控制回路方框图15总结15参考文献16摘要过程控制课程设计是过程控制课程的一个重要组成部分。

通过实际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习,培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力,完成工程师基本技能训练。

使学生在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统设计方法、系统设计原则的基础上,结合联系实际的课程设计题目,使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法,初步掌握控制系统的工程性设计步骤,进一步增强解决实际工程问题的能力。

关键词:过程控制设计 DCS第一章课程设计任务及说明1.1课程设计题目:附图为某过程控制实验装置的P&ID图,该图为一示意图,并不完全符合规范。

根据该图,请完成以下任务:不完全符合规范的P&ID图1、指出该图不符合“自控专业工程设计用图形符号和文字代号(HG/T20637.2)”的地方。

过程控制系统课程设计任务书

过程控制系统课程设计任务书过程控制系统课程设计任务书一、课程设计目的课程设计的主要目的是经过对生产设备的控制装置的设计实践，了解一般控制系统设计过程、设计要求、应完成的工作内容和具体设计方法。

经过设计也有助于复习、巩固以往所学的知识，达到灵活应用的目的。

设计必须满足生产设备和生产工艺的要求，因此，设计之前必须了解设备的用途、结构、操作要求，在此过程中培养从事设计工作的整体观念。

二、操作平台1.舞台灯光控制平台2.模拟喷泉控制平台3.交通信号灯控制平台4.自动刀库控制平台5.点阵控制平台三、设计任务及要求1.在舞台灯光控制平台上实现：按下启动按钮，中间文字1秒依次闪烁，拱形灯管从上往下依次闪烁，循环往复。

2.在模拟喷泉控制平台上实现：按下启动按钮，水柱A开始呈放射状喷出，经过一定时间后，水柱B开始呈喷射状喷出，并与A保持同步喷水，这样依次累加直到A~H所有喷泉全部打开，并能同步实现放射状喷水过程。

3.在交通信号灯控制平台上实现：按下启动按钮，东西向绿灯亮，同时南北向红灯亮，东西方向车辆均可行驶，维持8s；东西向黄灯亮2s，车辆停止行驶，南北向保持红灯；东西向红灯亮，南北向绿灯亮，南北车辆均可行驶，维持8s；南北向黄灯亮2s，车辆停止行驶，东西向保持红灯。

循环往复。

4.在自动刀库控制平台上实现：开机时，刀盘自动复位在1号刀位，操作者利用拨码选择刀号，程序会判别最短路径，以及是正转还是反转，来找到选择的刀号，且该刀位信号灯常亮。

5.在点阵控制平台上实现：按下启动按钮，点阵屏依次显示绿色数字0-9、大写字母A-F，间隔2s循环交替；在任一时刻按住暂停键，保持当前数字；按下停止按钮，点阵屏息灭。

四、课程设计报告内容（1）课程设计的目的。

（2）课程设计的任务、要求。

（3）课程设计内容的完成情况，包括设计思路、程序和结果。

（4）心得体会。

（5）主要参考文献。

五、成绩评定课程设计总成绩根据课程设计期间到堂情况、完成情况以及报告的撰写三部分综合评定。

过程控制系统课程设计

过程控制系统课程设计1. 概述过程控制系统是一种以电子数字技术为基础的实时控制系统。

它通过对工业生产中液体、气体、固体等物质的流量、压力、温度等关键指标进行监测、控制与调节，以保证生产的连续和质量稳定。

本课程设计旨在通过设计模拟一个火车站的过程控制系统，帮助同学们深入理解过程控制系统的原理和实现。

2. 课程设计要求2.1 设计目标•设计一个火车站的过程控制系统。

•该火车站包括两个车站和一个铁路交叉口，车站间的距离为4公里，交叉口处的距离为2公里。

•设计程序模拟通过该火车站的10列火车的运行。

•每列火车的速度、装载量、卸载量等参数是随机设定的。

•设计程序可实现对火车的自动安排、安全检测等操作。

2.2 设计内容设计包括以下内容：2.2.1 程序框架•程序应具有图形用户界面。

•程序应能自动调度尚未到站的列车，同时需要考虑铁路交叉口的坐标情况。

•程序应根据实际情况，计算每列火车到站时间，并做好相应的停车、装卸货物等操作。

2.2.2 火车数据模拟设计程序能够随机生成10辆火车的相关数据，包括每列火车的速度、装载量、卸载量、到站时间等参数，并将这些数据保存至文件中。

2.2.3 数据读入与处理设计程序能够从文件中读取数据，并对数据进行处理，计算出每列火车到站时间和停留时间，并输出到图形化界面中。

2.2.4 实时监测与控制•设计程序应具有实时监测功能，能即时反馈各列火车的运行状态。

•程序应实现对火车的自动控制功能，及时识别并处理出问题的列车。

2.3 额外要求•设计程序应具有良好的用户体验，如界面友好、操作便捷等。

•设计程序应具有较好的稳定性和安全性。

3. 思路设计3.1 数据模拟由于火车数据是随机生成的，因此可使用Python中random库中的randint函数生成随机数。

将每列火车的数据保存至文本文档中，便于读取。

3.2 数据读入使用Python中的pandas库读入文本文档，将数据存储于Pandas数据框架中。

过程控制课程设计-任务书

《过程控制课程设计》任务书班级姓名学号设计题目：××控制系统的设计——××的自动控制一、设计目的过程控制课程设计是一项重要的实践性教学环节。

在设计过程中，通过一个工程实际课题的设计练习，学生可以初步实践过程控制系统的设计过程、明确应完成的工作内容和采用的具体设计方法，达到巩固、充实和综合所学知识并解决实际问题的目的。

通过课程设计，可以培养学生以下能力：(1)独立工作能力和创造力；(2)查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；(3)综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；(4)编写技术资料的能力。

二、设计任务及要求课程设计应充分运用过程装备控制技术及相关专业课的知识，针对某生产工艺过程实施自动过程控制方案。

因此，既要充分掌握生产工艺过程及控制工程的基本知识，又要熟悉控制及检测仪表的使用方法及型号、规格、价格等信息。

设计任务主要包括以下方面：1.了解生产工况：研究过程控制单元的生产工艺及工作环境，在这一阶段还需要收集工艺中有关的物性参数和重要数据。

2.明确控制要求：找出被控对象，针对可能出现的干扰因素分析控制目的及其应达到的控制效果。

3.拟定控制方案：按照现场的特点、控制室与现场的相对位置及系统的控制要求，确定合理的控制系统类型，定出各检测点、控制点的实际位置，初步分析控制系统的性能。

4.制定控制流程图：根据工艺特点以及控制方案画出系统的控制工艺流程图及控制方框图。

5.选取被控变量和操纵变量：根据控制要求及工艺合理性进行选取，尽量选取容易检测、无容量滞后或滞后小的变量。

6.过程装置及仪表的选型：根据工艺提供的数据及仪表选型的原则（根据工艺数据和有关计算方法对调节阀进行相应的计算），调研产品的性能、质量和价格，选定检测、变送、显示、控制等各类仪表的规格、型号。

另外，对于仪表设备的辅助设备材料（仪表设备在安装过程中，还需要选用一些有关的其它设备材料）也需根据施工要求，进行数量统计，编制仪表安装材料表等。

过程控制课程任务书

二○一四～二○一五学年第一学期信息科学与工程学院课程设计任务书课程名称：过程控制与集散系统课程设计班级：指导教师：刘斌二○一四年十一月一、基本情况课程编号：403034课程名称：过程控制系统课程设计课程类型：必修课课程性质：实践课学时：1周学分：1学分开课学期：7参考教材：《过程控制及其matlab实现》方康玲主编电子工业出版社，2013 二、时间安排三、设计题目、任务及要求1. 设计题目加热炉出口温度控制系统的设计2. 设计任务图１所示为某工业生产中的加热炉，其任务是将被加热物料加热到一定温度，然后送到下道工序进行加工。

加热炉工艺过程为：被加热物料流过排列炉膛四周的管道后，加热到炉出口工艺所要求的温度。

在加热用的燃料油管道上装有一个调节阀，用以控制燃料油流量，以达到控制出口温度的目的。

被加热物料图1 加热炉出口温度系统但是，由于炉子时间常数大，而且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足工艺对炉出口温度的要求。

为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。

3. 设计要求1) 绘制加热炉出口温度单回路反馈控制系统结构框图。

2) 以加热炉出口温度为主变量，选择滞后较小的炉膛温度的副变量，构成炉出口温度对炉膛温度的串级控制系统，要求绘制该串级控制系统结构图。

3) 假设主对象的传递函数为)2)(1(1)(01++=s s s G ，副对象的传递函数为)1(1)(02+=s s G ，主、副控制器的传递函数分别为s K s G c c 21)(11+=，22)(c c K s G =，1)()(21==s G s G m m ，请确定主、副控制器的参数（要求写出详细的参数估算过程）。

4) 利用simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，分别给出系统输出响应曲线。

四、设计报告及书写内容要求课程设计和上机调试任务完成之后，每位同学必须独立书写一份课程设计报告，注意：不得抄袭他人的报告（或给他人抄袭），一旦发现，成绩为零分。