管道流量单回路控制系统设计与调试报告
自来水流量单回路过程控制系统
目录1 设计目的与要求 (1)1.1 设计目的 (1)2 自来水生产工艺 (3)2.1 生产工艺 (2)2.2 生产工艺流程图 (3)3 系统结构设计 (4)3.1 控制方案 (4)3.2 系统结构 (4)4被控变量与控制变量选择 (4)4.1被控变量选择原则 (4)4.2控制变量选择原则 (5)4.3本系统被控变量与控制变量的选择 (6)5检测环节设计 (6)5.1检测环节设计原则 (6)5.2本系统检测环节设计 (7)6执行器设计 (7)6.1执行器设计原则 (7)6.2本系统执行器设计 (8)7调节器设计 (8)7.1调节器正反作用选取 (8)7.2调节器规律的选择 (9)7.3调节器参数整定 (10)心得体会 (11)参考文献 (13)自来水厂流量控制系统的设计1 设计目的与要求1.1 设计目的如图，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID控制规律，对自来水厂用泵将水打入水槽（泵1和泵2同时用），以备下一道工艺生产需要，进行设计将流量控制在500±3立方米/小时，以满足要求。
1.2 要求完成的主要任务1、了解对象及自来水厂生产工艺2、绘制流量控制系统方案图3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数4、撰写系统调节原理及调节过程说明书2 自来水厂生产工艺2.1 生产工艺众所周知，由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。
从给水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。
城市水厂净水处理的目的就是去除原水中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要。
市自来水总公司水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。
（1）混凝反应处理原水经取水泵房提升后，首先经过混凝工艺处理，即：原水 + 水处理剂→混合→反应→矾花水自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止，整个称混凝过程。
单回路控制系统整定实验报告
单回路控制系统整定实验报告本文是对单回路控制系统整定实验的总结和分析，主要包括实验目的、实验原理、实验过程、实验结果以及实验分析等方面的内容。
一、实验目的本实验的主要目的是掌握单回路控制系统整定方法，了解控制系统的稳态误差和动态响应特性，提高实际应用控制系统的能力。
二、实验原理单回路控制系统是一种基本的控制系统形式，它由被控对象、传感器、执行机构、控制器和控制信号等组成。
例如，温度控制系统、速度控制系统、压力控制系统等都是单回路控制系统的应用。
在通过控制器使被控对象产生控制输出信号的过程中，存在稳态误差和动态响应特性问题，对其进行整定是控制系统设计中重要的环节。
稳态误差是指控制器输出的控制信号与被控对象实际输出之间的误差。
当被控对象达到稳定状态时，控制器输出的控制信号与被控对象实际输出之间的误差称为稳态误差，在实际控制系统设计中，应尽可能使稳态误差达到最小。
动态响应特性是指控制系统对负载扰动、控制信号变化等外部干扰的响应能力。
在实际应用控制系统中，需要考虑控制系统的动态响应特性，以此保证系统稳定性和控制效果。
控制系统的整定就是调整控制器参数，使系统的稳态误差和动态响应特性达到最优状态，从而获得最佳控制效果。
三、实验过程本实验是基于MATLAB/Simulink软件进行的模拟实验。
实验系统模型：本实验模拟一个简单的单回路负反馈控制系统，其模型如图所示。
其中，控制器采用比例积分控制器（PI控制器），其控制方程为：$$u(t) = K_p e(t) + K_i \int_0^t e(τ) \, dτ$$传感器和被控对象之间的关系用传递函数表示为：$$G(s) = \frac{1}{s(1+0.5s)}$$控制器的参数Kp和Ki需进行整定。
实验过程中，先通过手动调节的方式获得基本的参数范围，再通过曲线法和频率法对其进行精细调整。
曲线法：首先设置一个阶跃参考信号，观察系统的单位阶跃响应曲线，根据曲线特征调整控制器参数。
单回路控制系统实验报告
单回路控制系统实验报告一、引言单回路控制系统是一种常见的控制系统，它由传感器、执行器、控制器和被控对象组成，用于实现对被控对象的精确控制。
本实验旨在通过搭建一个简单的单回路控制系统，探究其基本原理和性能特点。
二、实验目的1.了解单回路控制系统的基本组成和工作原理；2.熟悉传感器、执行器和控制器的选择和连接方法；3.掌握控制系统的参数调节方法；4.分析和评估单回路控制系统的性能。
三、实验器材和材料1.传感器：温度传感器、压力传感器等；2.执行器：电机、液压缸等；3.控制器：PLC、单片机等；4.被控对象：温度控制系统、压力控制系统等；5.连接线、电源等实验器材。
四、实验步骤1.根据实验要求选择适合的传感器、执行器和控制器，并进行连接；2.搭建单回路控制系统，确保传感器能够正确获取被控对象的状态，并传输给控制器；3.调节控制器参数，使得执行器能够根据被控对象的状态做出相应动作；4.观察和记录被控对象的状态变化，并进行分析；5.根据实验数据评估单回路控制系统的性能。
五、实验结果与分析通过实验我们发现，在单回路控制系统中，传感器的准确性对系统的控制精度起着关键作用。
若传感器的测量误差较大，则控制器会根据错误的数据做出误判，导致执行器产生错误的动作，影响了系统的稳定性和精度。
因此，在选择传感器时应注意其测量精度和可靠性。
控制器的参数调节也对系统性能有重要影响。
通过调节控制器的比例、积分和微分参数，可以改变控制系统的响应速度和稳定性。
比例参数的增大会加快系统的响应速度，但可能引起振荡；积分参数的增大会减小系统的稳态误差，但可能导致系统的超调；微分参数的增大会提高系统的稳定性，但可能引起噪声干扰。
因此，在调节控制器参数时需要综合考虑系统的要求和特性。
六、实验总结本实验通过搭建单回路控制系统，深入理解了其基本原理和性能特点。
我们了解到传感器、执行器和控制器在控制系统中的重要作用，以及参数调节对系统性能的影响。
通过实验数据的分析和评估，我们可以进一步优化单回路控制系统，提高其控制精度和稳定性。
实验2 液位单回路控制系统的设计、分析与调试
实验2 液位单回路控制系统的设计、分析与调试一、实验目的1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理；2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线；3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。
二、实验设备AE2000B型过程控制实验装置三、实验原理图1 实验原理图图1为单回路上水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。
本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制上小水箱液位等于给定值所要求的高度。
根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表控制。
当调节方案确定后，就要整定调节器的参数，一个单回路系统控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。
因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。
一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且与系统的动态性能也密切相关。
比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。
比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。
在单位阶跃作用下，P、PI、PID 调节系统的阶跃响应分别如图2中的曲线①、②、③所示。
图2 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线四、实验内容和步骤1. 设备的连接和检查1）将AE2000B 实验对象的储水箱灌满水（至最高高度）；2）打开以丹麦泵、电动调节阀、涡轮流量计组成的动力支路至上水箱的出水阀，关闭动力支路上通往其他对象的切换阀；3）打开上水箱的出水阀至适当开度；4）检查电源开关是否关闭。
单回路控制系统及调节器参数的工程整定实验报告2解读
单回路控制系统及调节器参数的工程整定实验报告一．实验目的：1.熟悉UT350数字指示调节器的构造，并熟悉掌握UT350数字指示调节器的参数设置，运行操作。
了解UT350与上位机之间的通信。
2.熟悉用UT（或UP）调节仪和SAC-CCT3S自动控制实验仪组成单回路控制系统的方法。
3.掌握运用响应曲线和临界比例度法确定调节器的整定参数值。
4.学会根据系统的过渡过程曲线形状来调整调节器的比例度和积分时间，使系统满足品质指标要求。
5.进一步熟悉AX102记录仪的使用。
二．实验设备及仪器：计算机controlX2000系统或AX102记录仪UP350程序调节器或UT350数字指示调节仪SAC-CCT3S自动控制实验仪三．实验内容及步骤1.按照上图步骤，设置调节器输入,41(电压有效范围为1-5V，输出置2（电流有效范围4-20MA），置手动（A/M），记录仪更新周期（扫描时间）为30s-1min。
一观察飞升曲线（1）置输出sp=50%(改变上下键实现）。
待系统稳定后，加阶跃信号，当系统扫描时，将sp置为75%,观察记录波形（飞升曲线）实验记录波形（正阶跃曲线）如下:（2）置输出sp=50%,当系统扫描时，将sp置为25%,观察记录波形（飞升曲线）实验记录波形（负阶跃曲线）如下:2.PID参数整定（1）将sp调至50%，再按上图步骤，关闭I参数、D参数。
将P参数调至100%，对半减少PM（同时观察记录仪）直至记录仪上出现等幅震荡曲线，记录此时的P参数和T实验数据记录如下：出现等幅振荡时，P 6.7，T60s按工程整定PID参数列表如下P（%）T TP2*6.7=13.4————PI 2.2*6.7=14.740.85*60=51——PID 1.7*6.7=11.390.5*60=300.125*60=7.5（2）在线修改P=50.7,I=9，D=2（经验值），sp调至75%观察记录仪上的曲线得正阶跃响应曲线图：Sp由75%下调至50%，负阶跃响应曲线图由正阶跃响应曲线可得震荡时，第一波峰值为80.9，第二波峰值76.3，衰减比为（80.9-75）/（76.3-75）4.54 衰减率为1-1/4.5477.8%四．实验总结：1通过等幅震荡曲线得出的P参数和由此计算出的PID参数与满足要求的实际参数差别还是很大的，由此可见工程整定，一定要以实际调节效果为依据，适当对理论数据进行修改和完善。
单回路调节实验报告
单回路调节实验报告实验背景回路调节是控制系统中的一种基本调节方法，可以通过调节系统的输入信号来实现对输出信号的控制。
单回路调节实验是一种常见的实验，通过实验可以了解调节系统的基本原理和性能指标。
实验目的本实验的主要目的是通过设计和实现一个单回路调节系统，掌握回路调节的基本方法和技巧，了解调节系统的性能指标，并进行性能指标的评价和分析。
实验设备- 电脑- 数据采集卡- 台式调节器实验原理回路调节是通过改变系统的输入信号，使系统的输出信号达到期望值。
回路调节系统一般由以下几个基本组成部分组成：1. 传感器：用于将物理量转换为电信号；2. 执行器：用于接收控制信号并将其转换为能够执行的物理动作；3. 控制器：根据输入信号和输出信号的差异，计算得到控制信号；4. 反馈环节：用于将输出信号反馈到控制器中，使其根据实际输出信号调整控制信号。
本实验中，我们将使用一个台式调节器作为被调节对象，通过改变控制器的输出信号（电压），调节台式调节器的运行速度。
实验步骤1. 将电脑与数据采集卡连接，并安装相应的驱动程序。
2. 将数据采集卡与台式调节器连接，确保连接正确并固定。
3. 打开实验软件，配置实验参数，如采样率、采样时间等。
4. 设计和实现一个适当的控制器，通过调节控制器的输出信号，使台式调节器的运行速度达到期望值。
5. 启动实验软件，开始采集数据。
6. 观察输出信号的变化，并对其进行分析和评价。
7. 根据实验结果，调整控制器的参数，进一步优化控制效果。
8. 结束实验，保存数据结果。
实验结果与分析经过多次实验和调整，我们得到了一组较好的实验结果。
在初始状态下，台式调节器的运行速度为1000转/分钟。
通过调节控制器的输出信号，我们成功将运行速度稳定在800转/分钟左右。
同时，我们也观察到，当输出信号发生波动时，运行速度也会有相应的波动。
根据实验结果，我们可以对调节系统的性能指标进行评价和分析。
常见的性能指标包括超调量、调整时间和稳态误差等。
单回路流量PID控制实验
实验五、单回路流量PID控制实验一、实验目的1、学习单回路流量PID控制系统的组成和原理2、进一步掌握PID的调节规律3、进一步掌握PID控制器参数的整定方法二、实验设备1、四水箱实验系统硬件平台2、四水箱实验系统DDC实验软件3、PC机（Window 2000 Professional 操作系统）4、其它：连接线等三、实验原理1、控制系统的组成及原理单回路调节系统，一般是指用一个控制器来控制一个被控对象，其中控制器只接收一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。
单回路流量PID控制系统也是一种单回路调节系统，典型的单回路流量PID控制系统如下图所示：单回路流量PID控制系统的方框图在单回路流量PID控制系统中，以液位为被控量。
其中，测量电路主要功能是测量对象的液位并对其进行归一化等处理；PID控制器是整个控制系统的核心，它根据设定值和测量值的偏差信号来进行调节，从而控制单回路的流量达到期望的设定值。
单回路调节系统可以满足大多数工业生产的要求，只有在单回路调节系统不能满足生产更高要求的情况下，才采用复杂的调节系统。
2、PID调节规律单回路流量PID控制器采用与单容水箱液位PID控制器相同的调节规律，具体请参见《单容水箱液位PID控制实验》的实验原理部分。
3、PID控制器参数的实验整定方法单回路流量PID控制器参数的整定方法和单容水箱液位PID控制器参数的整定方法是一致的，但由于被控对象的不同，单回路流量PID控制器参数的整定过程要简单些。
具体的整定方法请参见《单容水箱液位PID控制实验》的实验原理部分。
四、实验步骤1、实验前准备工作A、设备的连接和检查B、电气连接C、启动实验装置2、进入实验运行四水箱实验系统DDC实验软件，进入首页界面；选择实验模式为“实验装置”；单击实验菜单，进入单回路流量PID控制实验界面，如下图所示：3、选择控制回路在实验界面的“请选择控制回路”选择框中选择控制回路，如下图所示：从两个回路中任选一个。
单回路自动调节系统的整定精品文档10页
实验三 单回路自动调节系统的整定一、实验目的a) 熟悉单回路调节系统的整定方法； b)了解调节器参数对调节过程的影响。
二、实验内容对下列调节系统进行仿真，先根据调节对象估算出调节器各参数（δ、T i 、T d ）的值，再观察各参数值的变化对调节过程的影响。
调节对象的参数可自行选取，例如可选T 0=10，n= 4或5。
进行仿真实验，当需要显示多条仿真曲线时可采用如下所示的仿真框图：其中，PID 模块可以从Simulink Extras |Additional Linear 图形子库中提取。
该模块传递函数或者我们自己可以构建这个功能模块，如下所示：单回路调节系统的整定方法主要有临界比例带法、图表整定法和衰减曲线法等，下面介绍其中两种，可任选其中一种方法进行实验。
1．临界比例带法临界比例带法是在纯比例作用下将系统投入闭环运行，不断改变比例带δ的数值使调节系统产生等幅振荡，并记录对应的临界比例带δc 和临界振荡周期T c 。
然后根据δc 和T c 得到系统所希望的衰减率时的其它整定参数。
具体整定步骤如下：（1）设置调节器整定参数T i →∞，T d =0，δ置于较大的数值后，将系统投入闭环运行。
（2）系统运行稳定后，适量减小比例带的数值并施加阶跃扰动，观察被调量的变化，直到出现等幅振荡为止。
记录此时的临界比例带δc和临界振荡周期Tc。
（3）根据临界比例带δc 和临界振荡周期Tc，调节器中的整定参数可按下式计算：（i）P调节器：δ＝2δc；（ii）PI调节器：δ＝2.2δc，T i＝0.85T c ；（iii）PID调节器：δ＝1.67δc，T i＝0.5T c ；T d＝0.25T i。
所列的计算公式是按衰减率ψ=0.75时为依据的。
根据调节系统采用不同的调节器类型，选用不同的计算公式，求出整定参数。
（4）将计算出的各整定参数值设置到调节器中，对系统作阶跃扰动试验，观察被调量的阶跃响应，适当修改各整定参数，直到满意为止。
双闭环管道流量比值控制系统设计报告
PLC控制技术实训评分表课程名称：PLC控制技术实训设计题目：单容液位变频器PID单回路控制,比值控制系统班级：学号：：指导老师：年月日常熟理工学院电气与自动化工程学院《PLC控制技术实训》报告题目：单容液位变频器PID单回路控制比值控制系统设计姓名：李良、何龙太莫勇、高虎学号：160112109、160112106160112113、160112104 班级：自动化121指导教师：刘叔军起止日期：2015.6.29~7.12摘要本课题针对液位控制系统系统作初步设计和基本研究，该系统能对水箱液位信号进行采集，以PLC为下位机，以工控组态软件组态王设计上位机监控画面，实现PID对水箱液位的控制。
针对比值控制系统进行模拟复杂控制系统设计、分析和测试研究，该系统通过涡轮流量计、电磁流量计进行信号采集，以工控组态软件组态王上位机监控P 画面并对PID参数调节，实现对比值系统的控制。
关键词：PLC PID控制液位控制比值控制组态王流量目录1、引言..................................................... 错误!未定义书签。
1.1主要内容............................................................... 错误!未定义书签。
1.2任务要求 .............................................................. 错误!未定义书签。
2、设计方案 ............................................. 错误!未定义书签。
2.1设计原理 .............................................................. 错误!未定义书签。
2.2设计方案论证 ....................................................... 错误!未定义书签。
单回路控制系统实验报告
单回路控制系统实验报告实验名称：单回路控制系统实验实验目的：掌握单回路控制系统的基本原理和调节方法，熟悉控制系统的建模、分析和设计过程。
实验设备：计算机、控制系统实验仪器、数据采集卡、传感器、执行器等。
实验原理：单回路控制系统是由闭环反馈控制器、过程装置和传感器组成的反馈控制系统。
其基本原理是根据反馈信号来调节输出信号，使得系统输出达到期望值或稳定在某个给定值上。
单回路控制系统可用于控制温度、压力、速度等各种物理量。
实验步骤：1. 搭建单回路控制系统：将闭环反馈控制器、过程装置和传感器按照实验要求连接起来，确保各个设备之间的信号传输正常。
2. 设定控制目标：根据实验需求，设定控制系统的目标值，如温度控制系统中的目标温度。
3. 进行系统建模：将控制系统中的各个元件抽象为数学模型，如控制器的传递函数、过程装置的传递函数等。
4. 参数调整：选择合适的控制器参数，如比例增益、积分时间和微分时间，并通过试控实验进行参数调整。
5. 进行闭环控制实验：将控制系统闭合，即将输出信号作为反馈信号输入到控制器中，通过控制器输出调节过程装置的输入信号，控制系统达到期望值或稳定在给定值上。
6. 实验数据采集与分析：利用数据采集卡采集实验过程中的各个信号数据，并进行数据分析，如误差分析、系统响应时间等。
7. 评价控制效果：根据实验数据分析结果，评价控制系统的性能，并对控制系统进行改进或优化。
实验结果：根据实验数据采集与分析结果，可以得到控制系统的性能指标，如超调量、调节时间等。
根据实验结果，评价控制系统的性能，并对控制器参数进行调整和优化，以达到更好的控制效果。
实验总结：通过本实验，掌握了单回路控制系统的基本原理和调节方法，了解了控制系统的建模、分析和设计过程。
实验中还发现了控制系统中可能存在的问题，并进行相应的改进措施。
在今后的工作中，将进一步研究和应用控制系统技术，提高控制系统的性能和稳定性。
实验三 单回路调节系统的投运及整定
mA LT1 LT2 LT3 mA
手动阀
水槽
水泵
电动阀
液位Ⅰ 液位Ⅱ 液位Ⅲ 流量计Ⅰ 伺服放大器Ⅰ
恒流器Ⅰ
伺服放大器Ⅱ 恒流器Ⅱ
流量计Ⅱ
记录仪
控制器Ⅰ
控制器Ⅱ
Ⅰ
Ⅱ 切换开关
加法器
8-3
四、实验接线
按下图接好实验接线
1 水龙头
2
3
4
5
6
流量显示 mA
流量计
mA
手动阀 水槽 水泵 电动阀
LT1
LT2
LT3
液位Ⅰ
液位Ⅱ
液位Ⅲ
流量计Ⅰ
IO模块 (A/D) I-7024
变频器
流量计Ⅱ
S500
无纸 记U2
25% 35%
加法器
8-4
恒流器Ⅰ
8mA
3mA
恒流器Ⅱ
e＝PV－SP
给定值SP + －
80％
干扰 干扰
被控量H
e
调节器 DTL－321
3mA
30％
测量值PV 测量变送器 DBC－211
δ＝1.2δs ＝1.2×15% ＝18% TI ＝0.5 TS ＝ 0.5 ×150 ＝75s TD＝0
实验得到的曲线
对实验曲线进行分析
结论：分析曲线可知被控参数衰减比
K c＝1.1 TI ＝62(s) TD＝0
n =6:1≥4:1，所以控制器比例度δ 、 积分时间TI 参数整定得比较好了，达
到了控制器PI参数整定要求。
PID可编程控制器
● PID模拟控制器
● PID可编程控制器 ● PID数字控制器 ● PID现场总线控制器
实验报告5流量调速回路的装调
实验报告5流量调速回路的装调实验目的：1.学习流量调速回路的基本原理和装调方法。
2.掌握流量调速回路的调节器参数调整方法。
实验原理：流量调速回路是一种常用的调速控制回路，它通过调节控制阀门的开度，来实现对设备流量的调节。
流量调速回路由流量传感器、调节阀、调节器和执行机构组成。
调节器通过与流量传感器和调节阀的信号交互，实现对流量的控制。
实验步骤：1.搭建流量调速回路实验装置，包括流量传感器、调节阀、调节器和执行机构。
2.对装置进行系统标定，包括调节器和流量传感器。
3.进行静态特性试验，在不同的设定值下，记录系统的过渡过程，并绘制出对应的响应曲线。
4.通过静态特性试验数据的分析，确定调节器的参数初值，并进行初步调整。
记录调整过程中的数据。
5.进行动态特性试验，通过改变设定值，记录系统的过渡过程，并绘制出对应的响应曲线。
6.根据动态试验数据的分析，进一步调整调节器参数，使系统的动态性能达到要求。
实验结果：1.静态特性试验的响应曲线表明，系统的过渡过程较为平稳，但存在一定的超调现象。
2.根据静态特性试验数据的分析，初次调整调节器参数时，超调量较大，调节时间较长。
3.动态特性试验的响应曲线表明，经过调节器参数的调整后，系统的动态性能有所改善，超调量减小，响应时间缩短。
误差分析：1.实验过程中可能存在的误差包括流量传感器的精度误差、调节阀的开度误差等。
2.在实际的工业应用中，还需考虑到环境因素、设备磨损等因素对系统性能的影响。
实验结论：1.通过流量调速回路的装调实验，可以实现对设备流量的精确调节。
2.调节器参数的合理调整可以改善系统的动态性能，减小超调量，缩短响应时间。
3.在实际应用中，还需进行更加精确的参数调整，以适应不同的工况要求。
2023年单回路控制系统整定实验报告
单回路控制系统整定试验汇报一、试验目旳(１)掌握动态模型旳创立措施．。
（2）掌握单回路控制系统旳理论整定措施和工程整定措施。
（3）理解调整器参数对控制品质旳影响。
二、试验仪器计算机一台三、试验环节（１)启动计算机，运行MATLAＢ应用程序。
(2）在MATＬAB命令窗口输入Smulink,启动Simulｉnk。
（３)在Sｉmulink库浏览窗口中，单击工具栏中旳新建窗口快捷按钮或在Simｕｌiｎk库窗口中选择菜单命令Ｆｉｌe→New→Modee ｌ,打开一种标题为“Ｕｎtitled”旳空白模型编辑窗口。
（4)用鼠标双击信号源模块库（Souｒce）图标，打开信号源模块库,将光标移动到阶跃信号模块（Stｅp）旳图标上，按住鼠标左键,将其拖放到空白模型编辑窗口中。
用鼠标双击附加模块库（Sｉmulink Extra）图标，打开A究竟提哦哪里Liｎeｒ模块库，将光标移到ＰI ＤControｌler图标上,按住鼠标左键,将其拖放到空白模块编辑窗口中。
（5）用同样旳措施从持续系统模块库（Coｎｔinuoｕs)、接受模块库(Sinks)和数学运算模块库(Math Oｐｅｒatｉons)中把传递函数模块(Transfer Fｃn）、示波器模块(Ｓcｏpe)和加法器模块(Ｓuｍ)拖放到空白模型编辑窗口中。
(６)用鼠标单击一种模块旳输出端口并用鼠标拖放到另一模块旳输入端口,完毕模块间旳连接，如图1,图二。
图１图二（7）构造图1所示旳单回路反馈系统旳仿真模型。
其中控制对象由子系统创立,如图2。
(8）设调整器为比例调整器,对象传递函数为：0(1)nK T s +(其中:0K =１,0T =１0,ｎ=４），用广义频率特性法按衰减率0.75计算调整器旳参数；根据计算成果设置ＰID 调整其参数，启动仿真，通过示波器模块观测并记录系统输出旳变化曲线（９）用响应曲线法整定调整器旳参数。
1）求出对象旳阶跃响应曲线2）根据响应曲线求取对象旳动态特性参数。
单回路液位,流量,压力控制系统设计
姓名：王占宝班级：测控09-9班学号： 2 9指导教师：白天2012 年 3 月 25 日目录（一）单回路液位控制系统（二）单回路流量控制系统（三）单回路压力控制系统（四）复杂系统串级控制实验（五）心得体会（一）单回路液位控制系统一、实验目的了解单回路液位控制系统的组成；PID调节器、执行机构、被控对象和测量环节等各个单元的工作原理和工作情况。
二、实验步骤1、按图1熟悉系统的组成。
2、检查连接线路和水路。
连接管路L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、 L9、L10、L11和手动阀F1、F2(关)、F3、F5。
3、检查电源输入、输入输出端子等是否短路，正常后通电，观测超声波传感器的输出以及工控机的模拟输入。
4、标定液位测量变换值并建立被控对象的数学模型（可等效成一阶惯性环节）。
5、测试输出电路。
6、设定、调整工控机中PID参数。
①在主窗口【简单控制系统】下拉菜单中选择【液位控制】，出现一个子窗口，显示了液位系统的控制示意图②单击示意图中的【控制器】出现下图所示属性页（控制器设置）：若选择PID控制器，只需设置Kp，Ki，Kd的值即可其中，Kc为控制器的增益，Ki为积分增益，Kd为微分增益。
Ti和Td分别为积分时间和微分时间，他们都具有时间量纲s和1/s，Δt为采样时间（若需要使用自定义控制器，则选定“自定义控制器”然后在相应程序中添加代码）。
7、给定液位设定值3000mL，记录闭环控制曲线。
①点击选项卡上的【运行参数设置】，出现如下所示界面：②设定值范围900～7600mL，注意每次的设定值不同，系统将从一个稳态向另一个稳态跃变，不必使系统归零后再进行下一次试验采样时间默认值为100ms（可根据实际情况修改），运行时间根据被控对象的时间常数合理选取，由于液位时间惯性小，此处可设较小的运行时间，如100～200000s。
8、改变PID参数，重复7。
9、打开水路调节阀F2，做扰动实验。
三、实验结果及分析1、参数：kp=90,ki=2;2、运行结果：3、分析：kp为比例放大倍数，kp越大，系统的稳定性下降，但精度提高；ki为积分时间，ki越小，积分作用加强，系统的稳定性降低。
管道流量单回路控制系统设计与调试
管道流量单回路控制系统设计和调试管道流量单回路控制系统设计和调试一、控制目的总体控制方案在保证安全、可靠运行的情况下，采用现代控制理论和方法，实现计算机自动监控。
并能够完成数据存储、动态显示、数据分析、报表打印等功能。
其稳定度、控制精度、响应速度达到设计要求根据设定的管道对象和其他配置，运用计算机和InTouch组态软件，设计一套监控系统，并通过调试使得管道流量维持恒定或保持在一定误差范围内。
二、性能要求1．要求管道流量恒定，流量设定值SP自行给定。
2．无扰时，流量基本恒定，由控制电动调节阀实现。
3．有扰时：改变变频器频率，管道流量允许波动。
4．预期性能：响应曲线为衰减振荡；允许存在一定误差；调整时间尽可能短。
三、方案设计及控制规律的选择依据现有实验设备和装置,装置柜采用浙江大学求是公司PCT-III过程控制系统实验装置,含被控对象―水箱、管道（直径4公分）、仪表、供水设备、开关电磁阀和电动调节阀等。
. 控制台采用浙江大学求是公司PCT-III过程控制系统实验装置, 含接线端子、485总线模块、控制电源。
1．方案控制设计本设计采用单回路反馈控制。
通过比较反馈量和给定值的偏差，利用反馈控制规律控制电动阀的打开和闭合，如图2.1所示：图2.1流量单回路控制系统方框图2．PID 控制规律PID （Proportional Integral Derivative ）控制是控制工程中技术成熟、使用广泛的一种控制策略，经过长期的工程实践，已形成了一套完整的控制方法和典型的结构。
它不仅适用于数学模型已知的控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可使用。
PID 控制参数整定方便，结构改变灵活，在众多工业过程控制中取得了满意的使用效果。
随着计算机技术的迅速发展，将PID 控制数字化，在计算机控制系统中实施数字PID 控制，已成为一个新的发展趋势。
因此，PID 控制是一种很重要、很实用的控制规律。
比例控制、积分控制和微分控制的组合称为比例加积分加微分控制。
单回路温度控制系统的设计和调试
学生实习（实训）总结报告院（系）:专业班级:_ _学生姓名:___ ____学号:_ __实习(实训)地点:__ ____ ___ ________ _报告题目:___ 单回路温度控制系统的设计和调试_ ____报告日期：年月日指导教师评语: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成绩（五级记分制）:______ _______指导教师（签字）:_____________________目录1 实习内容及其要求 (1)2 AC6611多功能过程通道卡 (1)2.1 功能特点与技术指标 (1)2.2 应用方法和步骤 (3)3 方案设计 (3)3.1 加热器的过程特性 (3)3.2 加热器温度控制系统的实现方案 (3)3.4 控制程序的方案设计和模块划分 (4)4 数据采集与输出程序设计 (5)4.1 AC6611数据采集与温度换算程序 (5)4.2 数字滤波算法及程序设计 (5)4.3控制量与D/A代码换算及输出程序 (5)5 控制算法程序设计 (7)5.1 温度设定曲线的程序实现 (7)5.2 不完全微分PID算法 (7)5.3 PID算法程序设计 (8)6 控制程序的调试 (8)6.1 主要调试内容 (8)6.2 调试方法 (8)6.3 调试步骤和结果 (9)7 PID参数的整定 (9)7.1 整定方法 (9)7.2 整定结果及分析 (9)8 技术小结 (10)参考文献 (10)附录：控制程序清单 (11)单回路温度控制系统的设计和调试1 实习内容及其要求实习目的：通过实训，让学生了解计算机控制系统的基本组成，提出计算机控制系统的设计思路，初步学会计算机控制系统软硬件设计及调试的方法，具备技术实现能力；基本上能够处理实践过程中出现的问题并提出解决办法，进一步提高学生的计算机应用水平。
管道流量单回路控制系统设计与调试报告
管道流量单回路控制系统设计与调试报告目录一、控制目的和性能要求 (2)1.1控制目的 (2)1.2性能要求 (2)二、方案设计、控制规律选择 (2)2.1方案控制设计 (2)2.2控制规律选择 (3)三、仪表与模块选择 (3)3.1选择过程仪表 (3)3.2选择过程模块 (3)四、工艺流程图与系统组态图设计 (4)4.1工艺流程图 (4)4.2系统组态图 (4)五、组态画面设计 (5)六、组态程序设计 (6)七、安装结线 (7)八、系统调试过程 (8)九、结果分析 (9)9.1自动控制状态 (9)9.2手动调节状态 (12)心得体会 (13)管道流量单回路控制系统设计与调试报告一、控制目的和性能要求1.1控制目的根据设定的管道对象和其他配置，运用计算机和InTouch组态软件，设计一套监控系统，并能够过调试使得管道内流量维持恒定或保持在一定的误差范围之内。
1.2性能要求(1).要求管道流量恒定，流量设定值SP自行给定。
(2).无扰时，水流基本恒定，由电动阀控制水泵实现。
(3).有扰时：改变电动阀开度，管道水流允许波动。
(4).预期性能：响应曲线为衰减振荡；允许存在一定误差10%SP；调整时间尽可能短。
二、方案设计、控制规律选择2.1方案控制设计管道流量控制系统只须控制流量，控制简单，反馈控制可消除被包围在闭环内的一切扰动对被控对象的影响。
所以单回路反馈控制就可满足管道流量控制系统的要求。
管道流量有两种原因：电动阀的开度大小、变频器的频率高低，而电动阀开度为主要原因。
因此本方案采用以电动阀开度为控制参数，变频器的频率为干扰因素。
管道流量为被控参数，电动阀为执行器。
采用单回路反馈控制。
通过比较反馈量和给定值的偏差，利用反馈控制规律控制电动阀的打开和闭合，如图2.1所示：图2.1管道流量单回路控制系统方框图2.2控制规律选择为了取得较好的控制效果，上述单回路系统在系统设计时，当系统为自动控制时，系统控制规律为PID控制规律。
流量单回路过程控制系统课程设计
工业过程控制课程设计题目: 基于组态软件的流量单回路过程控制系统院系名称：电气工程学院专业班级：学生：学号：指导教师：设计地点：31-517设计时间：2012.06.23-2012.06.30设计成绩：指导教师：本栏由指导教师根据大纲要求审核后，填报成绩并签名。
工业过程控制课程设计任务摘要对水流量的控制在社会生产中有着广泛的应用，本文给出了一种基于PID控制算法的流量单回路控制系统。
根据对水箱液位的要求与下水管道的流量，从而得到流量的给定值。
通过计算机处理，输出给执行机构，再由执行机构也就是调节阀控制抽水管道的流量。
电动调节阀采用丹麦兰富循环水泵。
噪音低，寿命长，功耗小，220V供电即可，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。
采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量0~.03m3/h,压力1.6Mpmax,4-20mA标准信号输出。
这些环节组成的控制系统，可以很好的满足需求。
关键词流量单回路控制系统目录1 引言 (1)2 设计目的与要求 (1)2.1 设计目的 (1)2.2设计要求 (1)3系统结构设计 (2)3.1 系统总体结构 (2)3.2 系统控制方案 (2)4过程仪表选择 (3)4.1 电磁流量传感器 (3)4.2电动调节阀 (4)4.3液位传感器 (5)4.4抽水泵 (5)4.5 变频器 (5)4.6 模块选择 (5)5系统组态设计 (6)5.1系统组态图与工艺流程图设计 (7)5.2组态画面 (8)5.3数据词典 (9)5.4应用程序 (10)5.5动画连接 (11)设计心得 (11)参考文献 (12)附录A (12)附录B (13)1 引言流量单回路系统是近十年来伴随着自动控制、系统控制设备以及数据库等相关技术的飞速发展而应运而生的。
随着这些技术的发展和电脑的普及，流量单回路系统高效、可靠、操作方便的优点为越来越多的使用者接受，应用也日益广泛。
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管道流量单回路控制系统设计与调试报告目录一、控制目的和性能要求 (2)1.1控制目的 (2)1.2性能要求 (2)二、方案设计、控制规律选择 (2)2.1方案控制设计 (2)2.2控制规律选择 (3)三、仪表与模块选择 (3)3.1选择过程仪表 (3)3.2选择过程模块 (3)四、工艺流程图与系统组态图设计 (4)4.1工艺流程图 (4)4.2系统组态图 (4)五、组态画面设计 (5)六、组态程序设计 (6)七、安装结线 (7)八、系统调试过程 (8)九、结果分析 (9)9.1自动控制状态 (9)9.2手动调节状态 (12)心得体会 (13)管道流量单回路控制系统设计与调试报告一、控制目的和性能要求1.1控制目的根据设定的管道对象和其他配置，运用计算机和InTouch组态软件，设计一套监控系统，并能够过调试使得管道内流量维持恒定或保持在一定的误差范围之内。
1.2性能要求(1).要求管道流量恒定，流量设定值SP自行给定。
(2).无扰时，水流基本恒定，由电动阀控制水泵实现。
(3).有扰时：改变电动阀开度，管道水流允许波动。
(4).预期性能：响应曲线为衰减振荡；允许存在一定误差10%SP；调整时间尽可能短。
二、方案设计、控制规律选择2.1方案控制设计管道流量控制系统只须控制流量，控制简单，反馈控制可消除被包围在闭环内的一切扰动对被控对象的影响。
所以单回路反馈控制就可满足管道流量控制系统的要求。
管道流量有两种原因：电动阀的开度大小、变频器的频率高低，而电动阀开度为主要原因。
因此本方案采用以电动阀开度为控制参数，变频器的频率为干扰因素。
管道流量为被控参数，电动阀为执行器。
采用单回路反馈控制。
通过比较反馈量和给定值的偏差，利用反馈控制规律控制电动阀的打开和闭合，如图2.1所示：图2.1管道流量单回路控制系统方框图2.2控制规律选择为了取得较好的控制效果，上述单回路系统在系统设计时，当系统为自动控制时，系统控制规律为PID控制规律。
调试时根据调整情况可采用PI或PID控制规律。
Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。
比例作用：能迅速反应误差，但不能消除稳态误差。
积分作用：消除静态误差，但容易引起超调，甚至出现振荡。
微分作用：减小超调，克服振荡，提高稳定性，改善系统动态特性。
但一般不常用。
三、仪表与模块选择3.1选择过程仪表包括检测仪表和执行器。
主要有流量传感器、电磁流量转换器、电动调节阀和计算机控制器。
电磁流量传感器采用LDG-10S型电磁流量传感器。
流量转换器采用LDZ-4型电磁流量转换器。
电动调节阀采用德国PS公司进口PSL201型智能电动调节阀。
计算机控制器：变频器采用三菱FR-S520变频器；水泵采用丹麦格兰富循环水泵；电磁阀。
其他的过程仪表还有液位传感器、压力传感器。
3.2选择过程模块主要有A/D模块、D/A模块和开关I/O模块。
过程模块采用目前最新的牛顿7000系列远程数据采集模块和组态软件组成。
A/D模块采用nudan7017；D/A模块采用nudan7024；通讯模块采用nudan7520。
四、工艺流程图与系统组态图设计4.1工艺流程图单回路在一般情况下就能满足控制要求了。
流量传感器把检测到的值送到流量转换器，由实测值转化为电流信号，再有模数转换模块转化成数字送到计算机，把送到计算机的数值与给定值比较得误差，再通过数模转换转化成电流信号来控制电动阀的打开和关闭，以此来控制流量。
其工艺流程图如图4.1所示：图4.1管道流量单回路工艺流程图4.2系统组态图自动控制时：把实际流量值(PV)和给定值(SP)通过PID控制规律计算后得出结果输出来控制；手动时直接控制。
组态图如图4.2所示：图4.2系统组态图五、组态画面设计组态画面设计了静态画面(如图5.1)和动态画面(如图5.2)。
其中包括：(1).各测试设备(水箱、水泵、电磁阀、电动阀、管道等)及液位游标指示、压力数字显示和指针显示、阀门开度百分比指示、管道水流动态显示、水箱储水变色显示。
(2).设计数据词典，(3).设计组态控制程序：含开关阀门控制、电动调节阀控制和PID控制算法等，同时应具备手动控制、自动控制和闭环控制功能。
(4).设计历史曲线图和实时曲线图。
设计参数显示与调整框。
(5).完成动画链接。
图5.1静态画面图5.2动态画面六、组态程序设计实时控制的触动按钮设为DiscTag1，手动自动转换触动按钮为DiscTag2。
当时实控制时DiscTag1=1，程序开始运行，否则结束；自动控制状态时DiscTag2=0，手动控制状态时DiscTag2=0，程序结束。
则程序流程图如图6.1所示：图6.1程序流程图七、安装结线实验中DA模块中的IO0为控制调节阀开度的控制通道，IO1为可控硅的电压控制通道，IO2为变频器的控制通道。
AD模块中，IN0为上水箱液位的检测，IN1为下水箱液位的检测，IN5是阀位反馈信号检测，IN6是水泵出中压力信号检测。
在DA模块中，由于模块本身不能提供电源，在控制时应串入24V直流电源，输出电流信号控制执行器，AGND为DA模块公共地。
由于变送器输出的都是电流信号，而AD模块采集的是电压信号，所以在AD通道折正负端并联一个250欧姆的电阻，将电流信号转变为电压信号。
I/O接线对应如下：液位变送器输出Ⅰ：1(+)-----------------------电源正极(上水箱液位检测)2(-)-----------------------In7+In7------------------------电源负极液位变送器输出Ⅱ：3(+)-----------------------电源正极(下水箱液位检测)4(+)-----------------------In0+In0------------------------电源负极压力变送器输出：7(+)-----------------------电源正极(压力检测)8(-)-----------------------In6+In6------------------------电源负极流量计输出：17(+)-----------------------In2+(主管道流量检测)18(-)-----------------------In2-电动调节阀输入：9(+)-----------------------电源正极（主管道电动阀控制）10(-)-----------------------Io0+AGND----------------------电源负极变送器输入：41(+)-----------------------电源正极（变送器控制）42(-)-----------------------Io2+AGND----------------------电源负极电动调节阀阀位输出：11(+)-----------------------In5+（主管道阀位控制）12(-)-----------------------In5-八、系统调试过程启动TOCPLINK；配置TOPICDEFINITION；设置“topic”名称自定义为LLKZ；再设置“OPCSERVER”为下拉选项“kingview.vive”，其他为默认值，OK；进入InTouch，点击“配置”—“访问名”，设置访问名为“topic”名称，应用程序名为OPCLINK，主题名同访问名，选择DDE协议，OK；打开标记名词典，建立InTouch标记甸与组态王变量名通讯联系：逐个选择InTouch里的I/O 型标记名，定义访问名为“topic”名称LLKZ，项目名为组态王里的对应变量名，离散型前面加d，整型加i，实型加r，消息型加m，全部变量加.value。
注意每设置一个变量，保存一次。
然后OK。
运行InTouch程序。
然后调整程序、有关参数可得出运行良好的控制状态：如图8.1所示。
图8.1系统运行稳定运行时状态图系统运行时有自动控制和手动控制两种状态，自动控制状态时可通过调节PID参数来调整系统以达到稳定的运行。
手动时可直接通过调节U k来调整使系统达到稳定，系统运行流程图如图8.1所示：图8.2系统运行流程图九、结果分析9.1自动控制状态自动控制是由PID控制规律来控制的。
由于刚开始调试，P、I、D的值不合适，系统出现了不稳定的状态，如出现等幅振荡和有误差不能达到预期效果。
这样可以通过调节PID参数进行整定，以达到快速稳定的运行。
PID参数整定方法：可用凑试法来对其进行整定。
整定方法为：(1).只整定比例部分，系数由小变大，得到反应快，超调小的响应曲线。
如果系统已无静差，则直接使用比例即可。
(2).取积分时间为较大值，减比例部分得到的比例参数，逐步减小积分时间，直到系统无静差。
(3).加入微分环节，改善系统的动态性能。
先取微分时间为零，逐步增大微分时间，同时改变比例参数和积分时间，直到系统得到好的动态性能和效果。
图9.1系统不稳定——等幅振荡如图9.1所示，系统不稳定出现的等幅振荡。
可通过调整PID的值来调节。
图9.2系统不能达预期效果——有静态偏差如图9.2所示，系统控制中存在静态误差，不能够达到系统所要求的目的。
也须要通过PID的调节来控制，可减小K p(K p值可从60减小到55)、增大T i(T i 值可从10增加到50)来调节，以达到最佳状态。
使系统快速平稳的达到控制要求。
如图9.3所示：图9.3系统运行稳定运行图图9.4自动控制运行其间的历史曲线9.2手动调节状态手动调节只须调节uk值使系统达到准确、稳定的运行状态即可。
如图9.5所示：图9.5手动控制系统稳定运行图心得体会通过一个多月的ASEA培训，使我掌握了很多理论课上学不到的东西，增强了我的学习兴趣，提高了我的技术水平。
在这一个多月中，我熟练掌握了InTouch组态软件的应用和控制。
能应用InTouch组态软件编程，对工程控制系统进行硬件连接，并能应用InTouch组态软件和组态王连接来进行对工程控制系统安装与调试。
了解了由PLC硬件构成的控制系统的设计思想；掌握了西门子PLC的工作原理；了解到西门子PLC各模块的功能及相关性能；西门子PLC的软硬件的的使用方法；拥有了PLC控制系统的编程能力；熟悉并掌握了工程项目的设计方法和步骤；在测试的过程中，我遇到了许多突发性的不太好解决的问题，也曾有过对自己没有信心的时候，但经过仔细冷静地思考之后，我还是以最快的时间调整自我回归测试状态，继续进行测试。
通过这次测试，我提高了自己的动手能力和解决问题的能力。
充分挖掘了自己的潜能，使自己的能力的到了发挥。
因测试时间有限，我制作的控制系统难免有不尽如人意的地方，但我一定会再今后的学习中加倍的努力，尽力使自己做到更好。