过程控制课程设计报告
过程控制课程设计报告
1．绪论过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一。
其应用范围涵盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有重要的地位。
1．1过程控制系统的组成及特点过程控制系统通常由被控对象和过程检测仪表组成。
被控对象是指被控制的工艺生产设备装置。
常见的有：锅炉、加热炉、分馏塔、反应釜、干燥炉、压缩机、旋转窑等生产设备或储存物料的槽，罐以及传递物料的管段等。
过程检测控制仪表是指检测变送器，控制器以及执行器。
过程控制系统的特点包括：1）被控过程复杂多样，具有非线性、时变、时滞及不确定等特点，难以获得精确的过程数学模型。
2）控制过程多属缓慢过程，具有一定的时间常数和时滞，控制并不需在极短时间完成。
3）控制方案多样。
统一被控过程，因受扰动不同，需采用不同的控制方案；同一控制方案可适用于不同的生产过程控制，控制方案适应性强。
4）过程控制的常用控制形式为定值控制。
5）过程能够控制实施手段多样性。
可以方便地在计算机控制装置上实现，可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息，可以直接进行仪表的校验和调整。
1．2 过程控制设计的发展概况近几十年来，随着自动化技术工具的发展以及新型过程控制系统的出现，设计工作的内容、程序和方法有了较大的变化。
尤其当进入20世纪80年代以后，微电子技术推动了计算机的迅猛发展，使得过程控制所采用的仪表、设备等发生了根本性的改变。
这些更促使控制工程设计工作进行全曲的调整。
在20世纪50、60年代，当时在工业过程中，尤其在石油、化工生产过程中，大量使用气动仪表，以满足防爆的要求。
而常用的控制系统仅仅是单回路反馈控制系统(简单调节系统)或少量的串级、均匀和比值控制系统。
因此控制工程设计工作相对来说较为简单。
随着电动单元组合仪表的出现，一直到DDZ—Ⅲ型仪表问世，本质安全防爆的性能，根本上满足了工业过程的防爆要求：于是，在控制工程设计中，电动仪表逐步取代气动仪表。
过程控制设计报告
星期二、三了解串级控制系统原理
星期四 、星期五设计串级控制系统
第二周
星期一、单回路系统仿真设计
星期二、串级系统仿真设计
星期三、单回路系统与串级系统性能比较
星期四、写说明书
星期五、上午：写说明书，整理资料
下午：交设计资料，答辩
参 考 文 献
过程控制与SIMULINK应用
湖南工程学院
课程设计
课程名称过程控制
课题名称串级控制系统仿真设计
专业
班级
学号
姓名
指导教师
200年月日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称过程控制
课题串级控制系统仿真设计
专业班级
学生姓名
学号
指导老师
审批
任务书下达日期200年月日
任务完成日期200年月日
设计内容与设计要求
设计内容：
某隧道窑炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变量，烧成温度为主变量，燃烧室温度为副变量的串级控制系统中主、副对象的传递函数分别为：
说 明 书 格 式
1.课程设计任务书
2.目录
3.系统总体方案选择与说明
4.结果与必要的调试说明
7.使用说明
8.程序清单
10、总结
11、参考文献
附录
附录A 系统原理图
附录B 程序清单
进 度 安 排
设计时间为两周
第一周
星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍
G01(s)=1/(30s+1)(3s+1);g02(s)=1/((10s+1)(s+1)^2);
主控制器采用比例积分控制，副控制器采用比例控制
设计要求：
过程控制的课程设计
过程控制的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握其核心原理；2. 使学生能够运用所学知识，分析并解决实际过程中的控制问题；3. 引导学生了解过程控制在不同领域的应用，拓展知识视野。
技能目标：1. 培养学生运用数学模型描述实际过程的能力；2. 提高学生设计简单过程控制系统并进行仿真实验的能力；3. 培养学生运用现代工具对过程控制问题进行分析和解决的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制学科的兴趣和热情，激发求知欲；2. 引导学生树立正确的工程观念，认识到过程控制在国民经济发展中的重要作用；3. 培养学生的团队合作意识和严谨的科学态度，提高责任感。
课程性质：本课程为应用性较强的学科，旨在培养学生的实际操作能力和创新精神。
学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调在实际问题中发现、分析、解决问题的能力。
通过课程学习，使学生能够将所学知识内化为具体的学习成果，为后续相关课程的学习和实际工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：控制系统组成、开环与闭环控制、控制系统的性能指标；2. 数学模型描述：传递函数、状态空间表示、线性系统的特性；3. 过程控制原理：PID控制算法、超前-滞后校正、串并行控制；4. 过程控制系统设计：系统建模、控制器设计、系统仿真；5. 过程控制应用案例分析：工业生产过程、生物医学工程、环境监测等领域的应用实例；6. 现代过程控制技术：智能控制、网络控制、大数据在过程控制中的应用。
教学大纲安排：第一周：过程控制基本概念及性能指标；第二周：数学模型描述及传递函数；第三周：过程控制原理及PID控制算法；第四周：过程控制系统设计及建模；第五周：过程控制应用案例分析；第六周：现代过程控制技术及其发展趋势。
教学内容与教材关联性：教学内容紧密结合教材章节，涵盖教材中过程控制的核心知识，注重理论与实践相结合，以提高学生的实际应用能力。
过程控制课程设计实验
过程控制课程设计实验一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握过程控制的基本概念、原理和方法，培养学生运用过程控制理论分析和解决实际问题的能力。
具体目标如下：1.知识目标：（1）了解过程控制的基本概念、分类和特点；（2）掌握过程控制的基本原理，包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等；（3）熟悉过程控制系统的组成、设计和应用；（4）了解过程控制在我国的发展现状和趋势。
2.技能目标：（1）能够运用过程控制理论分析和解决实际问题；（2）具备过程控制系统的设计和调试能力；（3）掌握常用的过程控制软件和工具，如MATLAB、Simulink等；（4）具备一定的创新能力和团队协作精神。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对过程控制学科的兴趣和热情；（2）树立正确的科学观和价值观，认识到过程控制技术在现代社会中的重要性；（3）培养学生具有良好的职业道德和责任感，关注过程控制技术在环保、安全等方面的应用；（4）培养学生的团队协作意识和沟通能力，提高学生在实际工程中的综合素质。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.过程控制的基本概念和分类；2.过程控制的基本原理，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等；3.过程控制系统的组成、设计和应用，包括温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；4.过程控制技术的最新发展，如智能控制、自适应控制等；5.过程控制软件和工具的使用，如MATLAB、Simulink等；6.过程控制技术在实际工程中的应用案例分析。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：通过讲解基本概念、原理和实例，使学生掌握过程控制的基本知识；2.讨论法：学生分组讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神；3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题；4.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力；5.互动教学法：鼓励学生提问、发表见解，教师引导学生进行思考，形成良性互动。
过程控制课设报告
课程设计报告名称：过程控制院系：班级：学号：学生姓名：同组人：指导教师：设计周数： 1 成绩：一．课程设计总体目标通过该课程设计，使学生进一步掌握过程控制课程主要内容，深入理解过程控制系统的分析与综合。
要求学生：1．了解过程控制技术与系统设计与分析的关键技术；2．了解过程控制方案的组成；3．能够进行控制系统的设计与仿真及工程实现。
二．课程设计主要内容本课程设计是为实现生产过程自动化，应用图纸资料和文字资料来表达设计思想、实验室试验、现场工程实现方法。
设计分为两个阶段：1．设计前期工作（1）查阅资料：对被控对象动态特性进行分析；确定控制系统的被调量和调节量（2）确定自动化水平：自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平（3）提出仪表选型原则：包括测量、变送、调节及执行仪表的选型2．设计工作（1）根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；（2）根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；（3）根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；（4）对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定（5）编写设计报告(说明书)。
三．设计正文：1．主汽温串级控制系统的基本任务和要求锅炉过热蒸汽温度是影响机组生产过程安全性和经济性的重要参数。
现代锅炉的过热器是在高温、高压的条件下工作的，过热器出口的过热蒸汽温度是机组整个汽水行程中工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处。
过热器采用的是耐高温高压的合金刚材料，过热器正常运行的温度已接近材料所允许的最高温度。
如果过热蒸汽温度过高，容易损坏过热器，也会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀而毁坏，影响机组的安全运行。
如果过热蒸汽温度过低，将会降低机组的热效率，一般蒸汽温度降低5-10℃，热效率约降低1%，不仅增加燃料的消耗量，浪费能源，而且还将使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀。
过程控制课程设计实验
过程控制课程设计实验一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握过程控制系统的组成和原理；2. 使学生掌握过程控制实验的基本方法和步骤，学会使用相关仪器和设备；3. 帮助学生掌握过程控制算法，如PID控制，并能应用于实际控制系统。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析和解决过程控制问题的能力；2. 培养学生设计简单的过程控制系统实验方案，进行实验操作，并能对实验数据进行处理和分析；3. 提高学生团队协作和沟通表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制技术的兴趣和热情，激发他们探索科学技术的欲望；2. 培养学生严谨求实的科学态度，养成良好的实验习惯；3. 增强学生的环保意识，使他们认识到过程控制在节能减排和环境保护方面的重要性。
课程性质：本课程为实验课程，注重理论与实践相结合，以培养学生的实际操作能力和创新思维为主。
学生特点：学生处于高年级阶段，已具备一定的过程控制理论知识，具有一定的实验操作能力。
教学要求：教师需引导学生主动参与实验，关注实验过程中的问题，培养学生的动手能力和问题解决能力。
同时，注重培养学生的团队协作和沟通能力，提高他们的综合素质。
通过本课程的学习，使学生达到上述课程目标，为将来的学习和工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：控制系统组成、开环与闭环控制、控制系统的性能指标等；教材章节：第二章第一节。
2. 过程控制实验方法与步骤：实验方案设计、实验设备使用、实验数据采集与处理等；教材章节：第三章。
3. 过程控制算法：PID控制原理、参数整定方法、应用案例等；教材章节：第四章。
4. 过程控制系统设计与实践：设计简单的过程控制系统实验方案，进行实验操作，分析实验结果；教材章节：第五章。
5. 过程控制应用案例分析：分析实际工业过程控制案例，了解过程控制在不同领域的应用；教材章节：第六章。
教学内容安排与进度：第一周：过程控制基本概念；第二周：过程控制实验方法与步骤；第三周：过程控制算法；第四周：过程控制系统设计与实践；第五周：过程控制应用案例分析。
过程控制系统课程设计报告
~过程控制系统课程设计报告·题目：温度控制系统设计姓名：学号：班级：指导教师：`)温度控制系统设计一、设计任务设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。
二、预期实现目标通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。
(三、设计方案（一）系统数学模型的建立要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。
数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。
在本系统中，被控量是温度。
被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。
在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。
在整个实验过程中，水量是不变的。
经过试验，得到下表所示的时间-温度表：表1 采样时间和对应的温度值采样时间t 8 》910 11 12 13 温度值℃64·7279869398以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线： <图1 时间-温度曲线采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。
将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。
从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。
因此我们选用()1ske G s Ts τ-=+（式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内胆温度系统的数学模型结构。
（1）k 的求法：k 可以用下式求得：()(0)y y k x ∞-=（x ：输入的阶跃信号幅值）]（2）过程时间常数T 和滞后时间τ可用两点法求得：T=)](1ln[)](1ln[2*1*12t y t y t t ---- τ=)](1ln[)](1ln[)](1ln[)](1ln[2*1*2*11*2t y t y t y t t y t ------ 选取系统终值100℃，t 1=90s ，对应)(1*t y =，t 2=300s ，对应)(2*t y =得到K=，T=, τ=系统开环传递函数：K=11388.0+S^（二）基于MATLAB 的PID 仿真(1)PID 控制算法目前大部分温度控制器还是采用PID 控制算法，PID 控制是比例—积分—微分控制，PID 控制是最早发展起来的、应用领域至今仍然广泛的控制策略之一。
过程控制系统课程设计报告
过程控制系统课程设计报告题目：温度控制系统设计姓名：学号：班级：指导教师：温度控制系统设计一、设计任务设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。
二、预期实现目标通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。
三、设计方案（一）系统数学模型的建立要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。
数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。
在本系统中，被控量是温度。
被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。
在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。
在整个实验过程中，水量是不变的。
经过试验，得到下表所示的时间-温度表：表1 采样时间和对应的温度值以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线：图1 时间-温度曲线采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。
将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。
从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。
因此我们选用()1ske G s Ts τ-=+（式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内胆温度系统的数学模型结构。
（1）k 的求法：k 可以用下式求得：()(0)y y k x ∞-=（x ：输入的阶跃信号幅值）（2）过程时间常数T 和滞后时间τ可用两点法求得：T=)](1ln[)](1ln[2*1*12t y t y t t ----τ=)](1ln[)](1ln[)](1ln[)](1ln[2*1*2*11*2t y t y t y t t y t ------选取系统终值100℃，t 1=90s ，对应)(1*t y =0.36，t 2=300s ，对应)(2*t y =0.86得到K=0.8，T=138.1, τ=28.3系统开环传递函数：K=11388.0+S（二）基于MATLAB 的PID 仿真(1)PID 控制算法目前大部分温度控制器还是采用PID 控制算法，PID 控制是比例—积分—微分控制，PID 控制是最早发展起来的、应用领域至今仍然广泛的控制策略之一。
过程控制课程设计报告
过程控制课程设计报告一、课程设计目的：1.熟识并娴熟掌控组态王软件；2.通过组态王软件的运用，进一步掌控了解过程掌握理论基础知识；3.了解典型工业生产过程(锅炉设备)的工艺流程和掌握要求；4.加强对课堂理论知识的理解与综合应用技能，提高解决实际工程问题的技能；5.培育自主查找资料、收索信息的技能以及实践动手技能与合作精神。
二、组态王简介：“组态王”是运行于 Microsoft Windows 200/NT4.0.*P 中文平台的中文界面软件，充分利用了 windows 图形功能完备、界面全都性好、易学易用的特点，并且采纳了多线程。
COM 组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定牢靠。
“组态王”软件包括由工程浏览器(TouchE*plorer) 、工程管理器 (Proj-Manager)和画面运行系统〔TouchVew〕三大部分组成。
在工程阅览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。
画面的开发和运行由工程阅览器调用画面制作系统 touchMak 和运行系统 touchVew 来完成。
三、锅炉设备的的掌握原理及工艺流程：锅炉是过程工业中不可缺少的动力设备，它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥、蒸发等过程提供热源，而且，还可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的动力源。
随着石油化学工业生产规模不断强化，生产设备不断革新，作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着大容量、高参数、高效率方向进展。
为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动掌握就显得非常重要。
为实现调整任务，将锅炉设备掌握划分为假设干个掌握系统，主要掌握系统有：〔1〕给水自动掌握系统〔即锅炉汽包水位的掌握〕操纵变量是给水流量，它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。
维持汽包中水位在给定范围内是保证锅炉、汽轮机安全运行的须要条件，使锅炉正常运行的主要标识之一。
过程控制系统课程设计报告
1.概述课程设计的目的了解具体过程控制系统设计的基本步骤和方法，加深对过程控制系统基本原理的理解和对S7-300PLC与S7-200PLC编程的实际应用能力，培养运用WINCC组态软件和计算机设计过程控制系统的实际能力。
课程设计的内容用S7-300PLC与S7-200PLC主-从站进行单回路流量过程控制。
要实现的目标（1）明确控制要求，设计出系统结构图、方框图、电气接线图、程序流程图等。
（2）S7-200PLC从站程序设计①采用模块程序设计，控制程序包括主程序OB1、子程序SBR_0和中断程序INT_0。
②流量给定700升。
③采用定时中断SMB35，来调用流量采样定时中断程序INT_0，把实时检测的管路流量反馈到S7-200PLC的模拟量输入口，与流量给定量进行比较算出误差e。
④采用指令系统中的PID控制算法，整定好PID参数，计算出的实时控制量通过S7-200PLC的模拟量输出口输出，来控制电动执行器和阀门的开度。
⑤所有信号要转换为4-20mACD信号，并与流量物理量0-2500升建立对应关系。
⑥采用状态表进行各变量的监视与修改，系统有启动、停止按钮操作功能。
（3）S7-300PLC主站程序设计①要求采用SFC14和SFC15指令进行主-从站的数据交换，通过S7-300PLC 主站进行写操作（如系统启动/停止等），并能读取S7-200PLC从站的参数；S7-200PLC能接受S7-300PLC主站的指令；实现主-从站读/写（接收/发送）操作。
（4）性能指标要求无超调量，稳态误差为3%，加随机扰动能克服掉。
（5）上位监控要求：采用WINCC上位监控软件，设计出单回路流量一阶的上位监控系统，包括建立通讯，数据变库组态、工艺图形组态、数据组态与显示、趋势组态与显示、报表组态与显示等功能。
2.S7-300PLC与200PLC主-从站单回路流量系统硬件设计方案2.1主-从站单回路流量过程控制系统硬件组成原理该实验过程控制系统的控制器选用S7—300PLC作为主站控制器，由电源模块307—1BA00—00AA00、CPU模块315—2AG10—0AB0、模拟量输入模块331—5HF02—0AB0、模拟量输出模块332—5HF02—0AB0、数字量输入/输出模块323—1BH01—0AA0组成，PC机与300PLC采用MPI(CP5611)通讯。
过程控制理论课程设计
过程控制理论课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握过程控制理论的基本概念、原理和方法，能够运用这些知识分析和解决实际过程控制问题。
具体来说，知识目标包括了解过程控制的基本概念、熟悉过程控制的原理和方法、掌握过程控制的数学模型和仿真技术；技能目标包括能够运用过程控制理论进行简单的系统分析和设计、能够使用相关的软件工具进行过程控制仿真和实验；情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识、团队合作精神和对过程控制理论的兴趣。
二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括过程控制的基本概念、原理和方法，以及相关的数学模型和仿真技术。
具体来说，包括以下几个方面：1. 过程控制的基本概念，如过程、控制、反馈等；2. 过程控制的原理和方法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等；3. 过程控制的数学模型，如连续时间系统模型、离散时间系统模型等；4. 过程控制仿真技术，如MATLAB/Simulink等。
三、教学方法为了达到课程目标，我们将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
讲授法用于传授基本概念和原理，讨论法用于探讨和解决实际问题，案例分析法用于分析和研究具体案例，实验法用于验证和应用所学知识。
通过多样化的教学方法，我们将激发学生的学习兴趣和主动性，提高他们的学习效果。
四、教学资源我们将选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。
教材和参考书将用于提供基础知识和扩展内容，多媒体资料将用于辅助讲解和演示，实验设备将用于进行实际操作和验证。
教学资源将支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。
五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等。
平时表现主要评估学生的课堂参与和讨论，作业评估学生的知识理解和应用能力，考试评估学生的综合运用和分析能力。
我们将采用定量和定性相结合的方式进行评估，确保评估的客观性和公正性。
评估结果将全面反映学生的学习成果，用于指导和调整教学。
过程控制课程设计报告
过程控制与自动化仪表课程设计报告实验名称：调节规律对单容液位控制系统的影响班级：生产过程1101姓名：徐开放学号：0402110110指导老师：张娓娓目录目录 (2)一、设计目的 (3)二、设计原理 (3)三、设计过程 (4)四、设计数据 (5)五、设计数据分析： (8)六、设计总结 (9)一、设计目的1、通过实验熟悉过程控课程实验方法以及单回路反馈控制系统的组成和工作原理。
2、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。
3定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。
二、设计原理2.1单容液位控制系统原理单容液位控制系统是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。
单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。
当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的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，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。
因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。
2.2 PID控制调节在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要和可靠的技术工具。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它设计技术难以使用，系统的控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
比例调节(P) 一种简单控制方式，，其输入与输出偏差信号的积分成比例关系。
系统一旦出现了偏差，比例环节就立即进行反应来减少偏差。
比例调节的作用设置的越大，调节的速度就越快；但比例作用过大时，会使系统的稳定性下降。
过程控制系统课程设计报告.doc
目录第一章概述 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 具体任务 (1)1.3 氧化铝生产的意义 (2)第二章氧化铝高压溶出工序介绍 (3)2.1 铝工业的国内外现状 (3)2.2 氧化铝生产过程 (4)2.3 高压溶出工序 (9)第三章氧化铝高压溶出工序生产设备及控制要求 (12)3.1 双程预热器 (12)3.2 溶出器 (12)3.3 自蒸发器 (13)3.4 蒸汽缓冲器 (14)第四章氧化铝高压溶出工序3#溶出器温度控制系统设计 (16)4.1 方案论证 (16)4.2 硬件设计 (17)4.3 控制算法 (20)4.4 软件设计 (21)第五章总结 (24)5.1 方案评价及改进方向 (24)5.2 收获及体会 (24)参考文献 (26)第一章概述现代工业生产过程，随着生产规模的不断扩大，生产过程的强化，对产品质量的严格要求，以及各公司的激烈竞争，人工操作与控制已远远不能满足现代化生产的要求，工业过程控制系统已成为工业生产过程必不可少的设备，因为，它是保证现代企业安全、优化、低功耗和高效益生产的主要技术手段。
由于工业生产过程各种各样而且非常复杂，工业生产过程可分连续的生产过程和离散的生产过程。
因此，在设计工业生产过程控制系统时，必须花大量的时间和精力了解该工业生产过程的基本原理、操作过程和过程特性，这是设计和实现一个工业生产过程控制系统的首要条件。
工业生产过程由简单到复杂，规模由小到大。
至今，已有各种各样的生产工业过程，生产出各种各样的产品满足人们的生活需要。
作为工业生产过程的一部分的工业过程控制系统也在不断发展和提高。
在工业生产过程中，通常需要测量和控制变量有：温度、压力、流量、物位（液位）、物质成分和物性（PH值）等。
1.1 设计目的经过一个学期的过程控制系统课程的学习，对过程控制有了一个基本的了解。
然而仅仅在理论方面是远远不够的，需要将所学的应用于实际生产过程中，只有这样才能真正的对过程控制有一个比较深入的认识，为以后的学习和工作打下一个良好的基础。
过程控制系统课程设计报告书
过程控制系统课程设计报告书过程控制系统课程设计报告书课设小组:第四小组目录摘要 1第一章课程设计任务及说明 21.1课程设计题目 21.2 课程设计内容 31.2.1 设计前期工作 31.2.2 设计工作 4第二章设计过程 42.1符号介绍 42.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析 62.3压力定制控制系统被控对象动态分析72.4串级控制系统被控对象动态分析7第三章压力 P2 定值调节83.1 压力定值控制系统原理图83.2 压力定值控制系统工艺流程图 8第四章水箱液位L1定值调节94.1 水箱液位控制系统原理图94.2 水箱液位控制系统工艺流程图 9第五章锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节的流程图105.1串级控制系统原理图105.2串级控制系统工艺流程图11第六章控制仪表的选型126.1 仪表选型表126.2现场仪表说明136.3 DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表14 第七章控制回路方框图15总结15参考文献16摘要过程控制课程设计是过程控制课程的一个重要组成部分。
通过实际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习,培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力,完成工程师基本技能训练。
使学生在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统设计方法、系统设计原则的基础上,结合联系实际的课程设计题目,使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法,初步掌握控制系统的工程性设计步骤,进一步增强解决实际工程问题的能力。
关键词:过程控制设计 DCS第一章课程设计任务及说明1.1课程设计题目:附图为某过程控制实验装置的P&ID图,该图为一示意图,并不完全符合规范。
根据该图,请完成以下任务:不完全符合规范的P&ID图1、指出该图不符合“自控专业工程设计用图形符号和文字代号(HG/T20637.2)”的地方。
过程控制结课设计报告
过程控制结课设计报告（公交自动找零系统）班级：组员：指导老师：设计日期：一、课题名称：公交自动找零系统。
二、设计构想随着人们生活节奏的加快，公交已经成为广大人们的重要代步工具之一。
然而，公交在给人们带来便利的同时，也使人们长期面临一个因缺少零钱而影响坐车的问题。
这就使我们想到可不可以在公交上安装一个自动找零装置呢？这样人们就不会为了没有零钱坐公交而烦恼了。
朝着这个方向设想的过程中，我们想到了平时生活中常见的自动售饮机，它的工作方式和流程比较符合我们心中设想的公交自动找零系统。
于是，我们便朝着这个方向进行深入构思。
三、设计内容及要求1、设计一个自动找零装置，具有货币识别和自动找零功能。
2、要求用到过程控制。
3、画出控制原理框图，并说出其控制原理。
四、控制原理框图公交自动找零系统原理框图五、系统组成及各部分原理分析1、本系统主要由两个模块组成——货币识别模块和找零模块。
2、货币识别器原理货币识别器主要包括硬币识别与纸币识别两部分。
1)、硬币识别原理我国目前发行的1 元、5 角和1 角硬币的金属原材料是为造币而专门使用的特殊合金, 因此在它通过投币入口进入由电感和电容组成的特定高频振荡线路所产生的磁场时, 金属材质和体积的差异对电感量的影响大小也出现微弱差异,电感量的变化引起振荡频率的变化, 再通过检测频率的变化, 与设定值进行比较, 确定某种硬币种类后, 经窄带选频电路将频率信号变成电压信号输出, 完成对金属硬币的识别。
2)、纸币识别原理纸币识别器由主控部分、传感器部件、驱灯组件、A /D 转换器、外部存储、电机、模式选择、电源板等组成一个单片机控制的系统, 通过多个接口把紫光、磁性、红外穿透引入主控器。
把正常钞票在各传感器接收到的信号进行统计取样、识别, 并寄存起来,作为检测的依据。
当识别纸币时, 把在各通道接口接收到的信号参数与原寄存起来的信号参数进行比较、判断, 若有明显差异时、但立即送出报警信号并截停电机, 同时送出对应的信号提示。
过程控制课设报告
目录1.总体设计方案 (3)1.1 关于组态王的概述 (3)1.2 组态王与 I/O 设备 (3)1.3 组态王的开放性 (4)2.设备工艺 (4)3.PLC端子与组态王I/O寄存器设定 (5)4.组态王设计 (8)4.1新建工程 (8)4.2新建主画面 (9)4.3 PID画面 (9)4.4报警界面 (10)4.5实时曲线与历史曲线 (10)4.6数据报表 (11)4.7数据词典设置 (12)4.8页面切换按钮设置 (12)4.9程序编写 (13)4.10调试 (15)5.课设体会 (17)参考文献 (19)单容水槽液位控制摘要：采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。
它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。
组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统三部分构成。
工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数据词典的导入和导出等功能。
工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。
运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通讯数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。
关键词：上水箱液位水槽组态王 PLC1.总体设计方案1.1 关于组态王的概述组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。
它基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。
采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。
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前言过程控制系统课程设计是测控技术与仪器专业的实践教学环节。
其教学目的是:运用所学专业知识，结合工业生产实际，以仪表控制系统的工程设计为核心,是学生初步了解生产过程检测与控制系统的设计方法、设计规范和设计步骤,并通过实践设计、绘图等环节,培养学生的工程意识，掌握一定的工程设计技能，初步具备独立承接科研课题或工程设计的能力，受到一次工程师的基本训练。
本次过程控制系统课程设计主题为均热炉仪表检测控制系统，要求同学们选用DDZ-III型仪表,实现均热炉温度控制。
整个设计过程大概分为五部分。
首先,查阅资料,整理笔记,了解均热炉的生产工艺及控制要求。
第二步，根据设计要求,初步设计均热炉温度检测控制系统，并绘制系统原则图。
第三步,按要求通过计算选择仪表类型,并绘制系统框图。
第四步，绘制系统接线图。
第五,撰写设计报告。
目录1．概述 (4)1.１均热炉的结构与生产工艺ﻩ41.2均热炉检测控制系统概述 (4)２.均热炉的生产工艺参数与检测控制系统分析ﻩ52.1均热炉工艺参数与检测控制系统分析 (5)２.2仪表选型 ...................................................................................... ６2．3均热炉控制系统分析 . (7)2.3．１双交叉限幅燃烧控制系统ﻩ错误!未定义书签。
２.3．２炉膛压力控制系统ﻩ错误!未定义书签。
2．3.３换热器保护控制系统ﻩ7２.3.４热风超温放散控制系统 (7)２．3.5煤气压力低限报警、切断控制 (8)３.空燃比控制用比值器比值系数的计算及气体流量的温差修正 (8)3.１空燃比控制用比值器比值系数的计算ﻩ83.2热风流量的温度压力修正及乘除器运算系数的计算ﻩ83.３煤气流量的压力修正及乘除器运算系数的计算 (8)4．结束语ﻩ95.参考文献ﻩ错误!未定义书签。
6.指导教师评语………………………………………………………………………………..１０ﻩﻩ1．概述初轧是钢铁工业的一个重要环节。
炼钢浇注的钢锭大部分经初轧、开坯后才能轧制成材，而钢锭必须经过均热炉按照特定的工艺曲线加热后才能送往初轧机进行轧制,它在间歇性的炼钢生产变为连续性初轧生产之间起缓冲、平衡作用。
均热炉是初轧厂中钢锭加热用的设备，它将冷、热钢锭加热到轧制要求的温度，并使其温度均匀。
均热炉操作直接影响到钢坯的产量、质量和成本。
为了充分发挥初轧机的生产能力，有必要增强对均热炉的控制。
1.1均热炉的结构与生产工艺在初轧前把钢锭加热或保温一定时间,通过热扩散使钢均热炉锭内部温度均匀而适于金属塑性加工用的坑式炉。
炉膛为长方体形，钢锭在炉内竖放。
通常由几个炉坑组成一组,共用一套控制系统。
多数使用气体燃料加热，也可用重油。
均热炉是周期性工作的，其温度制度和供热制度随时间变化。
均热炉主要用于均热脱模后的热钢锭，也可加热冷钢锭。
在充分利用钢锭潜热的情况下，单位热耗可为(0.０５~0.07)×１0６千卡／吨。
均热炉可分为蓄热式、换热式(有中心供热的、四角供热的和上部双侧或均热炉单侧供热的)和电均热炉（见冶金炉)。
蓄热式均热炉炉坑两端有蓄热室,预热空气和煤气，缺点是来回换向、温度不均匀,影响加热质量;特别是炉坑长度受温度差容许范围的限制，不能适应大钢锭、大轧机的要求。
上部单侧供热的换热式均热炉，烧嘴在长方形炉坑一个端墙上,火焰呈U形,均热炉烟气由供热端烧嘴下面的排烟口排出,进入换热器。
如图1-1所示。
图１－11．2均热炉检测控制系统概述均热炉上使用的仪表应满足下列要求：(１)自动燃烧控制用的调节器，应满足间歇操作与调节功能;(2)燃料流量与空气流量的调节装置,要求在很宽的范围内都能满足要求;（3）为了保持炉内温度稳定，要尽量减少炉内压力变化带来的影响;（4)燃料流量与空气流量天揭发的驱动速度不同，应该考虑当流量突然变化时，要防止冒黑烟;（5）流量测量的孔板设计，要考虑较宽的测量范围;（６)为保持良好的燃烧控制，可以采用废弃中含氧量的测量与控制。
均热炉参数检测与控制系统如图1－2所示。
它主要包括炉内温度控制、煤气空气燃料配比控制、炉内压力控制系统、换热器保护系统。
图１-22.均热炉的生产工艺参数与检测控制系统分析２．1均热炉工艺参数与检测控制系统分析为了满足工艺要求，必须对均热炉生产过程的参数进行控制：(1)炉温控制。
按工艺要求对炉温进行控制。
使被加热的钢锭达到温度值,且内外均匀。
(2)燃料流量控制。
根据要求控制煤气流量,并对煤气压力的变化进行修正。
(３)空气流量控制。
按给定的空燃比控制空气流量。
当使用预热空气时,应对预热空气的温度压力进行补正。
(4)空燃比控制。
要求空燃比达一定值,可以保证燃料的合理燃烧和所要求的炉内气氛。
(5)炉膛压力控制。
保证炉膛压力稳定在正常范围内，一保证良好的热传导，降低损耗能源，同时还能减少污染和保持良好的生产环境。
(6）换热器保护控制。
它能防止因换热器过热的烧毁事故发生。
(7)废气含氧控制。
目的使燃料充分燃烧,提高燃料效力，降低能耗。
给定条件及参数数据１．炉膛温度检测与控制温度量程,0～１60０℃，1～５VDC,４~20mAD Ｃ炉温13８０℃,钢坯均热温度13４０℃2.均热炉燃烧的空燃体控制空燃比5.2%100maxmin =⨯=Q Q k 比值系数,自动校正功能,残氧修正３.煤气流量，检测与控制，压力补正(温补）h m Q MAX /40003=常用量35２０h m /3，管径D=219ｍm ⨯6,6指的是厚度６m ｍ Pa 1500h 20=4.空气(热风）流量测量与控制h Nm Q /110003max =,常用=8800h m /3,管径：450mm ⨯95．炉膛压力P=１０~３0Pa ，微正压,上下线报警６．空气预热器保护热风温度(400℃）控制,上限60０℃，报警放散预热器前,温度检测,上限报警,稀释（鼓入冷风)，温度控制700~9０0℃后，温度检测报警,4０0～500℃，上限报警7.延期含氧量检测1.5~２．5%８.空气压力:３0０0~5０00Ｐa,下限报警9．煤气压力：30０0～5０0０Ｐa,下限报警10.烟道负压检测与显示：Ｐ=-4０00～6000Pa1１.烟道温度检测与显示:300℃2.2仪表选型以统一的标准信号，将对参数的测量、变送、显示及控制等各种能够独立工作的单元仪表（简称单元,例如变送单元、显示单元、控制单元等）相互联系而组合起来的一种仪表。
根据不同功能和使用要求加以组合,单元仪表可构成各种单参数或多参数的自动控制系统。
该均热炉仪表检测控制系统包括的主要仪表有变送器、调节器、执行器与调节阀、比值器、乘除器、开方器等,按照设计要求仪表型号如下：检测元件:热电偶ＴＥ-101、热电阻Pt －100变送器:差压变送器 ＣＥC Ｃ-22０、 热电偶温度变送器ＤB Ｗ－1130、热电阻温度变送器 DB Ｗ-1240 、压力变送器 CE ＣY-120、负压变送器 ＤBY-0100调节器：ＤTZ-２1０0电动执行器：DKZ-1100伺服放大器:ＦC－01电动操作器:ＤＦD-200０乘除器:DJS-1000——乘法器：ＤJS-4000、除法器：DＪS－20０0开方器：DJK-１000选择器：高选DFＣ-１2０0 低选ＤFC-２200配电器：DＦP－2１00阻尼器：ＤFZ-1000显示仪：DXZ-１011带指示的报警器:ＤXB－110０（单上)DＸB-１20０(单下）ＤXB-1３00（单上下限报警)恒流给定器：DＧＡ-１001积算器:DXS-120０比值器:DGB-２3０02．3均热炉控制系统分析2.３．１双交叉限幅燃烧控制系统双交叉限幅控制方式是在串级平行控制的基础上，再加上交叉限幅控制功能。
燃料流量和空气流量与炉温调节构成串级平行控制系统,则温度调节器的输出同时作为燃料调节器和空气调节器的设定值。
在燃料流量控制回路中,温度调节器的输出(SV)与空气流量测量值（赋予负向偏置-a1)一起送到低值选择器。
低选器输出值与空气流量测量值再一起送到高选器。
高选器的输出作为煤气燃料调节器的设定值（SV３)。
２.３.2炉膛压力控制系统炉膛压力控制系统。
炉膛压力会直接影响钢锭的加热质量、炉温的分布情况、燃料的消耗量及炉体寿命的长短。
通常均热炉的炉膛压力多控制在微正压的情况下,这样可以得到良好的热传导，使气体燃烧所产生的大量热能被钢坯所吸收,提高钢坯加热时的热能利用。
可通过控制烟道闸板的开度及改变烟道吸引力的大小来改变炉膛的压力。
2.３.３换热器保护控制系统换热器保护控制系统见图２-1.换热器的保护控制能防止因换热器过热的烧毁事发生。
检测热风温度,如果温度过高,向换热器里鼓入冷风，达到保护换热器放入作用。
图2-12.3．４热风超温排散控制系统热风超温放散控制系统见图２－2。
图２-2２.3.5煤气压力低限报警、切断控制煤气压力低限报警、切断控制见图2-5.当燃烧过程使用的燃料是煤气时,为了保证各段烧嘴的稳定燃烧,对煤气管道压力必须控制，这样可以使各烧嘴的火焰长度维持不变,以保证炉内温度场分布均匀。
同时,保证一定的压力，不能过低,防止在与空气接触时,由于煤气压力过低而混入一定量的空气，从而发生爆炸的危险。
3.空燃比控制用比值器比值系数的计算及气体流量的温差修正3.1空燃比控制用比值器比值系数的计算均热炉燃烧的空燃体控制 空燃比5.2%100max min =⨯=Q Q k即系统原则图上比值器a=２.5。
所以原则图上的两个比值器比值分别为2.5和0．４。
3.2热风流量的温度压力修正及乘除器运算系数的计算空气（热风）温压补正 h Nm Q /110003max =，常用=88０0h m /3,管径:450ｍm ⨯9热风流量的温度修正系数k1=8800/400^2=0.055热风流量的压力修正系数ｋ２＝88０0/(5000-３０00)=4．４3.3煤气流量的压力修正及乘除器运算系数的计算煤气流量,检测与控制,压力补正（温补)h m Q MAX /40003=常用量3５20h m /3，管径Ｄ=219ｍm ⨯6,6指的是厚度６mm煤气流量的压力修正系数k3＝3５20／(5000-300０)=１.764.结束语过程控制系统课程设计教会了我们如何设计一个完整的工业控制系统,从手绘图到C ＡD 的绘制再到最终设计报告的完成,在这充实的三周里，让我们学会了细致与耐心。
在整个的设计过程中了解到一些仪表选型的规则,系统图以及方框图的绘制方法和注意事项，培养了一定的工程意识。
特别是在绘制框图前的选型工作,让我真真切切的感觉到本次课程设计的意义。
虽然本次设计与真正的工程项目有区别(控制系统设计完成后不会投入生产，很多细节问题没有考虑），但是通过本次设计我已经掌握了基本的设计流程与要素，并巩固了理论知识。