流量单回路控制过程设计

过程控制系统

课程设计

题目:基于组态软件的流量单回路过程控制系统设计

院系名称：电气工程学院

专业班级：自动化1304 学生姓名：***

学号： ************ 指导教师：**

设计地点： 31520 设计时间： 2016.06.23-2016.07.04

工业过程控制课程设计任务书之八

目录

摘要 (1)

1 设计目的与要求 (1)

1.1 设计目的 (1)

1.2 设计要求 (1)

2 系统结构设计 (1)

2.1 控制方案 (1)

2.2 系统结构 (2)

3 过程仪表选择 (3)

3.1 液位传感器 (3)

3.2 电磁流量传感器、电磁流量转换器 (3)

3.3电动调节阀 (4)

3.4变频器 (5)

3.5水泵 (5)

3.6电磁阀 (5)

3.7开关电源 (6)

3.8测量要求 (6)

3.9选择过程模块 (6)

4 系统组态设计 (7)

4.1工艺流程图与系统组态图设计 (8)

4.2 组态画面 (9)

4.3 数据字典 (10)

4.4实时曲线 (12)

4.5实时报表与命令语言 (12)

4.6应用程序if(\\io\kz==1) (13)

5单回路控制系统PID控制算法 (14)

设计心得 (16)

摘要

过程控制就是对工业过程的自动控制，它采用测量仪表，执行机构和计算机等自动化工具设计控制系统实现生产过程自动化。流量单回路控制系统就是采用计算机，传感器等设备对水箱的水位进行控制使其达到预期的状态。组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动化控制系统，它以标准的工业计算机软件，硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。

关键词：流量单回路组态王PID控制

1 设计目的与要求

1.1 设计目的

通过某种组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的流量单回路过程控制系统。

1.2 设计要求

(1) 根据流量单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。

(2) 根据流量单回路过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用过程模块。

(3) 根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。

(4) 运用组态软件，正确设计流量但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。

(5) 提交包括上述内容的课程设计报告。

2 系统结构设计

2.1 控制方案

整个过程控制系统由控制器、调节器、测量变送、被控对象组成。在本次控制系统中控制器为计算机组态控制，采用算法为PID控制规律，调节器为电磁阀，测量变送为HB、FT

两个组成，被控对象为流量PV 。结构组成如下图2.2所示。

当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道分别将水送到上水箱和下水箱，由HB 返回信号，是否还需要放水到下水箱。若还需要（即水位过低），则通过电磁阀控制流量的大小，加大流量，从而使下水箱水位达到合适位置；若不需要（即水位过高或刚好合适），则通过电磁阀使流量保持或减小。其整个流程图如图2.1所示。 FT HB

计算机

上水箱

储水箱

下水箱

FT

水泵

流量单回路控制系统

图2.1 流量单回路控制系统流程图

2.2 系统结构

过程控制系统由四大部分组成，分别为控制器、调节器、被控对象、测量变送。本次设计为流量回路控制，即为闭环控制系统，如下图2.2.

图2.2 流量单回路控制系统框图

计算机 器 变频器 水泵

管道 流量检测

传感器 _ SP

P V PV1

3 过程仪表选择

3.1 液位传感器

液位传感器用来对上位水箱和下位水箱的液位进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，本变送器按标准的二线制传输，采用高品质、低功耗精密器件，稳定性、可靠性大大提高。可方便地与其它DDZ--ⅢX型仪表互换配置，并能直接替换进口同类仪表。校验的方法是通电预热15分钟后，分别在零压力和满程压力下检查输出电流值。在零压力下调整零电位器，使输出电流为4mA，在满量程压力下调整量程电位器，使输出电流为20mA。

本传感器精度为0.5级，因为为二线制，故工作时需串24V直流电源。

图3.1液位传感器

3.2 电磁流量传感器、电磁流量转换器

⑴流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测。根据本实验装置的特点，采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量0~0.3m3/h，压力1.6Mpmax，4-20mA标准信号输出。可与显示，纪录仪表，积算器或调节器配套。避免了涡轮流量计非线性与死区大的致命缺点，确保实验效果能达到教学要求。主要优点：

1.）采用整体焊接结构，密封性能好；

2.）结构简单可靠，内部无活动部件，几乎无压力损失；

3.）采用低频矩形波励磁，抗干扰性能好，零点稳定；

4.）仪表反应灵敏，输出信号与流量成线性关系，量程比宽；

⑵流量转换器采用LDZ-4型电磁流量转换器，与LDS-10S型电磁流量传感器配套使用，输入信号：0~0.4mV输出信号：4 ~20mA DC，允许负载电阻为0~750Ω，基本误差：输出信号量程的±0.5%。