过程控制系统实习报告

过程控制系统实习报告

目录

1. 单容水箱设备组成及其工艺 0

1.1. 单容水箱设备的组成 0

1.2. 单容水箱设备的工作原理 0

2. 单容水箱控制系统的硬件设计 (1)

2.1. 电气原理图的设计 (1)

3. 单容水箱控制系统的软件设计 (2)

3.1. 通信组态 (2)

3.2. 变量组态 (3)

3.3. 画面组态 (4)

4. 调试 (6)

4.1. 单容水箱控制系统调试 (6)

4.2. 液位、流量串级控制系统调试 (7)

5. 技术小结 (8)

参考文献 (9)

附录..................................................................................................... 错误!未定义书签。

1.单容水箱设备组成及其工艺

1.1. 单容水箱设备的组成

单水水箱设备的基本组成有：控制器，调节器，被控对象，测量变送。基本器件有储水箱，下水箱，水泵，电磁流量计，阀门，管道等,电磁调节阀。

1.2. 单容水箱设备的工作原理

（a）机构图（b）方框图

本实验系统结构图和方框图如上图所示。被控量为上小水箱的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT1检测到的上小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PID控制。

采用计算机PID算法控制。首先由差压传感器检测出水箱水位，水位实际值通过A/D转换，变成数字信号后，被输入计算机中，最后，在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值经过D/A模块转换成模拟信号，进而控制电机转速，从而形成一个闭环系统，实现水位的计算机自动控制。

2.1. 电气原理图的设计

1.根据选定的拖动方案及控制方式设计系统的原理框图，拟订出各部分的主要技术要求和主要技术参数。

2.根据各部分的要求，设计出原理框图中各个部分的具体电路。对于每一部分的设计总是按主电路、控制电路、辅助电路、联锁与保护、总体检查，反复修改与完善的步骤进行。

3.绘制总原理图。按系统框图结构将各部分联成一个整体。

4.正确选用原理线路中每一个电器元件，并制订元器件目录清单。

本组对完整的电路图有明确的分工，本人组要设计加热器调压模块的电路图设计如下图所示。

3.1. 通信组态

新建工程项目，然后选择设备，COM1。然后再工作区选择“新建”。双击，在设备配置向导—生产厂家、设备名称、通讯方式窗口中，选择“智能模块”。选择“串行”，逻辑名“下水箱”，如图3.1所示。

图3.1 逻辑名称

选择“下一步”。然后设置串口号，依据计算机的通讯端口来选择。这个端口可以以后按照同样的步骤来更改。如图3.2所示。

图3.2 选着串口号

单击“下一步”，然后设置地址，首先设置内给定仪表，所以设定地址0，如图3.3。

单击“下一步”，设置通讯参数，不需要改变任何参数。单击“完成”，就可以看到整个设置的参数。

3.2. 变量组态

选择工程浏览器左侧大纲项“数据库\数据词典”，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。

此对话框可以对数据变量完成定义、修改等操作，以及数据库的管理工作。在“变量名”处输入变量名pv。如图3.4所示。

如上述所做的步骤分别对SV，MV，p，i，d，等参数定义。

PV是测量值，SV是设定值，MV是输出值。P是比例带，i是比例积分，d是比例微分。

3.3. 画面组态

建立新工程项目：在运行组态王程序时，弹出组态王工程管理器画面，此时建立一个新工程，执行以下的操作步骤：

（1）在工程管理器中选择菜单“文件/新建工程”，弹出“新建工程向导一欢迎使用本向导”对话框。

（2）点击“下一步”，弹出“新建工程向导二选择工程所在路径”对话框。从对话框中选择或指定工程所在路径，倘若用户需要更改工程路径，请单击“浏览”按钮；如果路径或文件夹不存在，请选择创建。

（3）点击“下一步”，弹出“新建工程向导三工程名称和描述”对话框。往对话框中输入工程名称：水箱液位控制界面。

（4）点击“完成”，再点击“是”，将新建的工程设为组态王当前工程，此时组态王工程管理器中出现新建的工程。

（5）制作动态画面：按照实际工程的要求绘制监控画面，并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。

（6）新建画面命名：单容水箱液位控制，选择画面风格“大小可变”和“覆盖式”。单击确定后进入开发系统新画面进行设计。点击工具栏中的“打开图库”，选择需要的图素。从而的到如图3.5所示。

图3.5 画面组态

4. 调试

4.1. 单容水箱控制系统调试

系统由模拟PID 控制器和被控对象组成。

PID 控制器是一种线性控制器，它是根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成控制偏差

()()()e t r t c t =- (4-1)

将偏差的比例（P ）、积分（I ）和微分（D ）通过线性组合可以构成控制量，对被控对象进行控制，故称PID 控制器。它的控制规律为 0()

1()()()t D P I T de t u t K e t e t dt T dt ⎡⎤=++⎢⎥⎣

⎦⎰ (4-2) 写成传递函数形式为

()1()(1)()P D I U s G s K T s E s T s

==++ (4-3) 式中 P K ——比例系数；I T ——积分时间常数； D T ——微分时间常数；

输入p=300.00，i=20.00，d=0.0调试可得到下图。