过程控制仪表课程设计论文报告-液位控制系统

中南大学《过程控制仪表》课程设计报告设计题目液位控制系统

指导老师

设计者

专业班级

设计日期2011年6月

目录

第一章过程控制课程设计的目的和意义 (3)

1.1课程设计的目的 (3)

1.2课程设计的意义 (3)

1.3课程设计在教学计划中的地位和作用 (3)

第二章液位控制系统的设计任务 (4)

2.1设计内容及要求 (4)

2.2课程设计的要求 (4)

第三章实验内容及调试中遇到的具体问题和解决的办法 (5)

3.1实验目的 (5)

3.2实验内容 (5)

3.2.1流量单闭环控制系统 (5)

3.2.2流量比值控制系统 (7)

3.3实验调试中遇到的具体问题和解决办法 (8)

第四章液位控制系统总体设计方案 (9)

4.1液位控制系统在工业上的应用 (9)

4.2液位控制系统变送器以及开关阀的选择 (11)

4.3控制算法 (11)

4.4系统控制主机的选择 (12)

4.5系统的硬件设计（单纯的逻辑控制） (13)

4.5.1 水塔液位控制系统的主电路图 (13)

4.5.2 I/O接口的分配 (14)

4.5.3 水塔液位控制系统的I/O设备 (14)

4.5.2 控制系统硬件介绍 (15)

第五章系统软件设计 (17)

5.1系统软件设计1（单纯的逻辑控制） (17)

5.1.1水塔液位控制系统的程序流程图 (17)

5.1.2 水塔液位控制系统的工作过程 (18)

5.1.3 水塔液位控制系统的梯形图 (19)

5.2系统控制的程序 (20)

5.3 加入PID控制的指令的软件程序 (20)

5.3.1PID控制系统梯形图 (21)

5.3.2PID控制系统的指令： (24)

第六章收获、体会和建议 (25)

参考文献 (26)

第一章过程控制课程设计的目的和意义

1.1课程设计的目的

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，使学生将理论与实践有机地结合起来，有效的巩固与提高理论教学效果。

1.2课程设计的意义

课程设计综合了各门学科的知识，它将我们平时课堂上所学习的知识有效的结合起来。使学生有更强的综合运用的能力，是一个从书本到实践的过渡，以便毕业以后能够更好的投入到实际的工作中去。而且，自动化这个专业最后的目的就是要将这些只是灵活有效的运用于各种工业上去，如锅炉的系统控制、自来水厂的水流量的控制和发电厂的一系列控制系统等等。

1.3课程设计在教学计划中的地位和作用

所谓“学有所用”，“学以致用”，我们平时在课堂中学习了很多的知识，但是我们都知道如果没有把知识运用于实际，那么学了也是白学。课程设计正是体现了这个“用”字，它是一个展示知识的平台。通过课程设计我们能够更好了解掌握平时课堂上所学到的知识，这也只是教学的目的。可见，课程设计在教学计划中有着至关重要的地位和作用，它让我们的学习不再是纸上谈兵。

第二章液位控制系统的设计任务

2.1设计内容及要求

课程设计的主要任务是设计工业生产过程中遇到的液位控制系统，使学生将理论与实践有机地结合起来，有效的巩固与提高理论教学效果。具体内容如下：1．了解某种典型工业生产过程的工艺流程和控制要求；

2．分别设计典型工业生产过程中相应的压力、流量、液位及温度控制系统（包括控制系统的软硬件的总体设计，如参数检测变送器、控制器、执行器及调节阀的选型和控制算法的程序设计及控制系统参数整定）；

3. 在实验室分别调试一种压力、流量、液位的串级或比值控制系统，并调节参数使控制系统达到要求的技术指标；

4．提交系统设计报告一份，阐述系统设计思想和方案，包括对所选取工业生产过程的工艺分析、控制要求、总体方案设计。

2.2课程设计的要求

本课程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，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。基本要求如下:

1. 掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号；

2. 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；

3. 掌握PID调节器的功能原理，完成相应的压力、流量、液位及温度控制

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。

4．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，并对其中的一个参数（如温度、压力、流量、液位）设计其控制系统。

第三章实验内容及调试中遇到的具体问题和解决的办法3.1实验目的

1、控制系统的全貌，建立一个感性的认识。加深了解电子电动势执行器的结

构原理和使用方法。通过对电子执行器的测试和校验，掌握执行器的校验方法，理解其相关的特性及性能指标含义。

2、PID调节器的结构、工作原理，掌握调节器的使用及性能，对调节器的参

数进行整定。

3、掌握流量控制系统的PID调节功能，熟练的使用PID调节器，了解单闭环

控制系统和流量比值控制系统的规律以及性能。

3.2实验内容

3.2.1流量单闭环控制系统

流量单闭环控制系统的被控量选择的是内容器的流量，操作变量则是内容器的调节阀。它的工艺流图和方块图如图3.2所示。