单闭环流量定值控制系统设计教学文案
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3.比例微分(PD)调节 这种调节器由于有微分的作用，能增加系统的稳定度，比例 系数的增大能加快系统的调节过程，减小动态和静态误差，但微分不能过大 ，以利于抗高频干扰。PD调节器的传递函数为
GC(S)=KP（1+TDS） 4、比例微分积分(PID)调节器 PID是常规调节器中性能最好的一种调节器。由于它具有各类调节器的优点，因
• 三相磁力泵用于提供水流动所需的动力和克服水流于管道、阀门、 弯头之间的摩擦力。
• plc模拟量输入模块接收到流量模拟转换器所测得的流量值，将其传 至主控单元，主控单元将测量值与设定值进行比对，计算出输出值， 经其模拟量输出模块将计算出的输出值输出至电动调节阀。
软件设计
采用西门子公司的S7-200系列整体式PLC实现自动控制。 CPU模块采用CPU224，AC/DC/继电器，模块，该模块采用 交流220V供电。 根据对流量定值控制系统的分析，采用 CPU224，它集成14输入/10输出点，共计24点的I/O存储容 量大，具有7个扩展模块，最大可扩展为168个点数字量或 者35路模拟量的输入和输出点，有内置时钟，它有更强的 模拟量和高速计数的处理能力，存储容量也进一步增加， 是使用的更多的S7-200产品。
设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外 部设“PLC”。在定义数据库变量时，只要把I/O变量连结 到这台设备上，它就可以和组态王交换数据了。
构造数据库（定义变量）
• 在构造数据库时，选择工程浏览器左侧大纲项“数据库”
，
在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标
，弹出“变量属性”对话框在“变量名”处输入变量名。
SV=16，P=2，I=9999，D=0
实验理想结果 sv=5，p= 5，I= 20,D=0
控制规律的确定
1.比例（P)调节:纯比例调节器是一种最简单的调节器，它对控制作用和扰动作用 的响应都很快速。由于比例调节只有一个参数，所以整定很方便。这种调节 器的主要缺点是使系统有静差存在.
2.比例积分调节（PI):PI调节器的积分部分能使系统的类型数提高，有利于消除静 差，但它又使PI调节器的相位滞后量减小，系统的稳定性变差，其传递函数 为GC(S)=KP(1+STI1)
使用组态王
1.双击图标，启用组态王工程管理器，选择"菜单/新建"，新 建工程。
2.点击“下一步”，给指定的设备唯一的逻辑名称。 3.单击“下一步”，给设备“选择串口”。 4.单击“下一步”，给设备设置“设置地址指南”。 5.单击“下一步”，设置“通信参数”。 6.单击“下一步”，设置“设备安装向导，信息总结”。
单闭环流量定值控制系统设计
实验原理
被控量为电动调节阀支路（也可采用变频器支路）的 流量，实验要求电动阀支路流量稳定至给定值。将涡轮流 量计FT1检测到的流量信号作为反馈信号，并与给定量比 较，其差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控 制管道流量的目的。
本实验选择电动阀支路流量作为被控对象。实验 之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、 F1-2、F1-8、F1-11 全开，其余阀门均关闭。将 “FT1电动阀支路流量”钮子开关拨到“ON”的位 置。
功能扩展模块EM235具有四路模拟量输入，1路模拟量输 出
plc主程序
子程序
组态王的简介
组态王软件设计组态软件是指一些数据采集与过程控 制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件 平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速 构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具 。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议， 并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。组态软件的 功能和特点可归纳如下：概念简单，易于理解和使用；功 能齐全，便于方案设计；实时性与并行处理；建立实时数 据库，便于用户分步组态，保证系统安全可靠运行；利用 丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态 画面；引入“运行策略”的概念。
接线图
硬件设计
1.流量模拟转换器：Lwa-11----------传感器及检测装置 输出 4-20 mA 量程 0.2-1.2/h 系数85268817P/L S/N :1108141 2.QS智能型电动调节阀--------------控制器及执行器 产品型号：QSTP-16K 公称通径 20mm 公称压力1.6MPa 介质温度200摄氏度 信号：4---20mADC 行程 16mm 3.磁力驱动循环泵-------------提供驱动动力 型号：16CQ-8P 380V 50HZ 扬程 8m 流量30L/min 转速2800r/min 功率 0.18 kw 4.涡轮流量计----------传感器检测及反馈装置 涡轮流量计主要用于测量管道流量的测量，并将测量值变换为标准电压电流信号传至s7-200plc模拟量输入模块
如：a；在“变量类型”处选择变量类型如：内存实数，
其它属性目前不用更改，单击“确定”即可。如下图所示
动画链接
• 程序至此结束。
运行调试
• 初始画面
P I D调整
• SV=20，P=5，I=20，D=0
SV=10，P=5，I=20，D=0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
SV=8，P=4，I=9999，D=0
SV=8，P=4，I=30，D=3
硬件设计2
•
被控对象包括：涡轮流量计、流量模拟转换器、电动调节阀、
三相磁力泵、水箱、管道等，
•
涡轮流量计主要用于测量管道流量的测量，并将测量值变换为标
准电压电流信号传至s7-200模拟量输入模块
• 电动调节阀为执行机构，用于接收模拟量输出模块输出的标准电 压电流信号，并通过改变阀门的开度来改变管道流量的大小。
而使系统具有更高的控制质量。它的传递函数为 GC(S)=KP(1+STI1 +TDS)
调节器参数的整定方法
• 调节器参数的整定一般有两种方法：一种是理论设计法， 即根据广义对象的数学模型和性能要求，用根轨迹法或频 率法来确定调节器的相关参数，另一种方法是工程实验法 ，通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，然后查照经 验表，求得调节器的相关参数。
• 工程实验整定法有以下四种：经验法，临界比例度法，阻 尼振荡法，反应曲线法
GC(S)=KP（1+TDS） 4、比例微分积分(PID)调节器 PID是常规调节器中性能最好的一种调节器。由于它具有各类调节器的优点，因
• 三相磁力泵用于提供水流动所需的动力和克服水流于管道、阀门、 弯头之间的摩擦力。
• plc模拟量输入模块接收到流量模拟转换器所测得的流量值，将其传 至主控单元，主控单元将测量值与设定值进行比对，计算出输出值， 经其模拟量输出模块将计算出的输出值输出至电动调节阀。
软件设计
采用西门子公司的S7-200系列整体式PLC实现自动控制。 CPU模块采用CPU224，AC/DC/继电器，模块，该模块采用 交流220V供电。 根据对流量定值控制系统的分析，采用 CPU224，它集成14输入/10输出点，共计24点的I/O存储容 量大，具有7个扩展模块，最大可扩展为168个点数字量或 者35路模拟量的输入和输出点，有内置时钟，它有更强的 模拟量和高速计数的处理能力，存储容量也进一步增加， 是使用的更多的S7-200产品。
设备定义完成后，可以在工程浏览器的右侧看到新建的外 部设“PLC”。在定义数据库变量时，只要把I/O变量连结 到这台设备上，它就可以和组态王交换数据了。
构造数据库（定义变量）
• 在构造数据库时，选择工程浏览器左侧大纲项“数据库”
，
在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标
，弹出“变量属性”对话框在“变量名”处输入变量名。
SV=16，P=2，I=9999，D=0
实验理想结果 sv=5，p= 5，I= 20,D=0
控制规律的确定
1.比例（P)调节:纯比例调节器是一种最简单的调节器，它对控制作用和扰动作用 的响应都很快速。由于比例调节只有一个参数，所以整定很方便。这种调节 器的主要缺点是使系统有静差存在.
2.比例积分调节（PI):PI调节器的积分部分能使系统的类型数提高，有利于消除静 差，但它又使PI调节器的相位滞后量减小，系统的稳定性变差，其传递函数 为GC(S)=KP(1+STI1)
使用组态王
1.双击图标，启用组态王工程管理器，选择"菜单/新建"，新 建工程。
2.点击“下一步”，给指定的设备唯一的逻辑名称。 3.单击“下一步”，给设备“选择串口”。 4.单击“下一步”，给设备设置“设置地址指南”。 5.单击“下一步”，设置“通信参数”。 6.单击“下一步”，设置“设备安装向导，信息总结”。
单闭环流量定值控制系统设计
实验原理
被控量为电动调节阀支路（也可采用变频器支路）的 流量，实验要求电动阀支路流量稳定至给定值。将涡轮流 量计FT1检测到的流量信号作为反馈信号，并与给定量比 较，其差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控 制管道流量的目的。
本实验选择电动阀支路流量作为被控对象。实验 之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、 F1-2、F1-8、F1-11 全开，其余阀门均关闭。将 “FT1电动阀支路流量”钮子开关拨到“ON”的位 置。
功能扩展模块EM235具有四路模拟量输入，1路模拟量输 出
plc主程序
子程序
组态王的简介
组态王软件设计组态软件是指一些数据采集与过程控 制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件 平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速 构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具 。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议， 并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。组态软件的 功能和特点可归纳如下：概念简单，易于理解和使用；功 能齐全，便于方案设计；实时性与并行处理；建立实时数 据库，便于用户分步组态，保证系统安全可靠运行；利用 丰富的“动画组态”功能，快速构造各种复杂生动的动态 画面；引入“运行策略”的概念。
接线图
硬件设计
1.流量模拟转换器：Lwa-11----------传感器及检测装置 输出 4-20 mA 量程 0.2-1.2/h 系数85268817P/L S/N :1108141 2.QS智能型电动调节阀--------------控制器及执行器 产品型号：QSTP-16K 公称通径 20mm 公称压力1.6MPa 介质温度200摄氏度 信号：4---20mADC 行程 16mm 3.磁力驱动循环泵-------------提供驱动动力 型号：16CQ-8P 380V 50HZ 扬程 8m 流量30L/min 转速2800r/min 功率 0.18 kw 4.涡轮流量计----------传感器检测及反馈装置 涡轮流量计主要用于测量管道流量的测量，并将测量值变换为标准电压电流信号传至s7-200plc模拟量输入模块
如：a；在“变量类型”处选择变量类型如：内存实数，
其它属性目前不用更改，单击“确定”即可。如下图所示
动画链接
• 程序至此结束。
运行调试
• 初始画面
P I D调整
• SV=20，P=5，I=20，D=0
SV=10，P=5，I=20，D=0
ຫໍສະໝຸດ Baidu
SV=8，P=4，I=9999，D=0
SV=8，P=4，I=30，D=3
硬件设计2
•
被控对象包括：涡轮流量计、流量模拟转换器、电动调节阀、
三相磁力泵、水箱、管道等，
•
涡轮流量计主要用于测量管道流量的测量，并将测量值变换为标
准电压电流信号传至s7-200模拟量输入模块
• 电动调节阀为执行机构，用于接收模拟量输出模块输出的标准电 压电流信号，并通过改变阀门的开度来改变管道流量的大小。
而使系统具有更高的控制质量。它的传递函数为 GC(S)=KP(1+STI1 +TDS)
调节器参数的整定方法
• 调节器参数的整定一般有两种方法：一种是理论设计法， 即根据广义对象的数学模型和性能要求，用根轨迹法或频 率法来确定调节器的相关参数，另一种方法是工程实验法 ，通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，然后查照经 验表，求得调节器的相关参数。
• 工程实验整定法有以下四种：经验法，临界比例度法，阻 尼振荡法，反应曲线法