典型过程控制系统设计

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过程控制系统方案设计

过程控制系统方案设计(总7页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--过程控制仪表与系统题目：工业含硫废气控制系统方案设计学院：信息科学与工程学院专业班级：测控技术与仪器1503班学号： 7学生姓名：王哲教师：李飞工业含硫废气控制系统方案设计摘要：许多化工厂在厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中都会产生各种含有污染的有害气体，其中含硫的气体对环境造成的污染尤为严重。

因此对含硫废气正确合理的处理至关重要。

在我国工业含硫废气一般多采用焚烧工艺，经焚烧炉焚烧，使污染性气体转换成安全物质。

经方案论证后，本设计采用双闭环串级控制系统，控制目标温度在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。

该控制系统中运用PID算法，传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。

将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。

关键词：双闭环串级控制系统；炉温控制；流量控制；变送器1 引言含硫废气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。

加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。

废气在冷凝塔中利用循环机冷水来降温。

70℃冷凝水自冷凝塔底部流出，经济冷泵加压后经急冷水冷却器用循环水冷却至40℃，循环至冷却塔顶。

部分急冷水经急冷水过滤器过滤后返回急冷水泵入口。

尾气中的水蒸气被冷凝，产生的酸性水由急冷水泵送至酸性水处理处。

为防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注入氨根据ph值大小决定注入氨的量。

冷凝后的尾气离开冷凝塔进入回收塔，用30%的甲基二乙醇胺溶液吸收废气中的硫化氢，同时吸收部分二氧化碳。

吸收塔底富液用富液泵送至溶剂再生部分统一处理。

从塔顶出来的净化气经尾气分液罐分液后进入焚烧炉燃烧，有燃料气流量控制炉膛温度；废气中残留的硫化氢几乎全转化成二氧化硫，最后再对二氧化硫进行处理。

过程控制系统课程设计

…过程控制系统课程设计{班级：本组成员：、2012年01月12日设计报告目录【1】内容一：过程控制课程设计的相关资料 (1),【2】内容二：过程控制课程设计 (6)（1）过程控制系统设计及其主要内容 (6)（2）被控对象特性分析 (6)（3）控制系统控制结构原理图 (7)（4）控制系统工艺流程图 (8)（5）一次仪表选型表 (10)（6）课程设计总结 (11)（7）参考文献 (12)..内容一：过程控制课程设计的相关资料一．液位控制系统中PID控制数字PID控制是在实验研究和生产过程中采用最普遍的一种控制方法，在水箱控制系统中有着极其重要的控制作用。

常用的PID控制系统原理框图如下所示：#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)构成偏差PID控制规律为：写成传递函数形式为：-PID是比例,积分,微分的缩写形式：比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。

比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。

积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。

因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。

积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。

反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。

积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。

微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。

因此,可以改善系统的动态性能。

在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。

微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。

此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。

过程控制过程控制过程控制过程控制系统设计系统设计系统设计系统设计

搅拌釜式反应器（基于 PCS7 的带搅拌釜式反应器（CSTR）系统的）系统的过程控制系统设计过程控制系统设计摘要：摘要：带搅拌釜式反应器（CSTR）系统是一种常见的化工设备，工业生产时，一些很重要的过程参数如进料流量、反应温度、反应物液位、反应压力等都需要加以控制。

本文针对釜式反应器的工艺特点和控制要求，给出了一套基于 PCS 7 的控制方案。

在控制算法上，综合应用了串级控制、前馈控制、变比值控制等多种控制方式。

尤其是对反应器升温曲线控制，考虑到常规 PID 控制器的控制效果不佳，本文给出了模糊 PID 控制器的控制方案。

MATLAB 仿真结果表明，模糊 PID 控制器较传统 PID 有更好的控制效果。

此外，本文还给出了控制系统相应的硬件配置、网络拓扑结构，以及各控制回路在西门子 PCS7 环境下的实施框图。

关键词：关键词：CSTR，PCS7，过程控制，，Design of Process Control System Based on PCS7 of Continuous Stirred-Tank Reactor SystemAbstract：CSTR system is widely used in chemical production and some crucial parameters as ： feed flow, reaction temperature, reactant liquid level must be controlled. In this paper, an integrated control system based on Siemens PCS7 is designed according to the system characteristic and control requirement, which synthetically uses cascade control, feed-forward control, changing ratio control. Especially considering PID control may not be effective as object is reaction temperature with notable delay, fuzzy PID control is proposed and then simulated by MATLAB. The result demonstrates that it really improved the control effect. Then specific hardware configuration, network structure and software configuration is also given in order to carry out the system by Siemens PCS7. Keywords: CSTR，PCS7，process control ，，1 引言反应器是任何化学品生产过程中的关键设备，决定了化工产品的品质、品种和生产能力。

过程控制系统课程设计题目

(一)采用 MATLAB 仿真；所有仿真，都需要做出以下结果：( 1 ) 超调量( 2 ) 峰值时间( 3 ) 过渡过程时间(4) 余差( 5 ) 第一个波峰值( 6 ) 第二个波峰值( 7 ) 衰减比( 8 ) 衰减率( 9 ) 振荡频率( 10 ) 全部 P 、I 、 D 的参数( 11 ) PID 的模型(二)每人一个题目，自己完成课程设计报告，报告的格式如图论文格式一．液氨的水温控制系统设计液氨蒸发器主、副对象的传递函数分别为：G (s) = 1 ，G (s) = 1 e 一0.1s 01 (20s +1)(30s +1) 02 0.2s +1主、副扰动通道的传递函数分别为：G (s) = 1 ，G (s) = 1 f 1 0.2s +1 f 2试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：( 1 ) 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭环系统原理图；( 2 ) 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能(包括一次扰动和二次扰动)；( 3 ) 说明不同控制方案对系统的影响。

二．炉温控制系统设计设计任务：某加热炉的数学模型为G(s) = e一150s ，试设计大时延控制系统，具体要求如下：( 1 ) 仿真分析以下控制方案对系统性能的影响： PID 、微分先行、中间微分、Smith 预估、增益自适应预估；给出相应的闭环控制系统原理图；( 2 ) 在不同控制方式下进行仿真实验，比较系统的跟踪性能和抗干扰性能；选择一种较为理想的控制方案进行设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定。

三．锅炉夹套与被加热介质的温度控制1.设计任务(可 2 人选此题)了解、熟悉锅炉夹套与内胆温度控制系统的工艺流程和生产过程的静态、动态特性，根据生产过程对控制系统所提出的安全性、经济性和稳定性要求，结合所学知识实现温度的控制。

2.设计要求( 1 ) 从组成、工作原理上对工业型传感器、执行机构有一定的了解和认识。

典型过程控制系统设计

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图10－4 过热蒸汽温度串级控制
该控制系统是将减温器后的汽温信号
烟道气）而偏离给定值时，主汽温信
经测量、变送反馈至主调节器，
器随之动作，控制调节阀,从而使主汽
作为副被控参数构成副回路，当减
温水自身出现波动时，
比主汽温
能提前感受到它的影响，并使副调节
器及时动作，使减温水的干扰能够及
时动作，使减温水的干扰能够及时得
单元机组生产流程示意图（各单元说明。。。）
重点以锅炉汽包水位控制、过热蒸汽温度控制、锅炉燃烧控制为例讨论它们的控制方案。
1－汽轮机高压缸；2－汽轮机中、低压缸；3－汽包；4－炉膛；5－烟道；6－发电机；7－冷凝器；8－补充水；9－凝结水泵；10－循环水泵；11－低压加热器；12－除氧器；13－给水泵；14－高压加热器；15－给水调节机构；16－省媒器；17－过热器；18－减温器；
02
1．控制目标
精馏塔的过程控制
精馏过程的目的是利用混合液中各组分挥发度的不同，将各组分进行分离以达到规定的纯度。 1.2.1 精馏塔的控制目标及变量分析精馏塔的控制目标通常表现在产品质量、产品产量及能量消耗三个方面。产品质量精馏操作的目的是将混合液中各组分分离为产品，产品质量必须符合规定的要求。产品产量与经济效益任何产品都要求在确保质量的前提下，尽可能提高产品的产量和降低成本、最大限度地提高经济效益。
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第10章典型生产过程控制与工程设计
单击此处添加正文具体内容
了解电厂锅炉的各种控制要求，熟悉它们的控制方案；
01
掌握锅炉燃烧过程控制系统的设计方法；
了解精馏塔的控制任务, 熟悉各变量之间的关系；

过程控制系统课程设计(锅炉汽包温度控制系统论文)

洛阳理工学院过程控制系统课程设计题目：水塔温度控制系统目录第1章水塔温度控制系统设计方案 (1)1. 1系统设计方案概述 (1)1.2 水塔温度串级控制系统仿真 (2)第2章水塔温度控制系统硬件设计 (3)2.1系统对象特性设计 (3)2.2系统检测回路设计 (3)2.3控制器设计 (5)2.4执行器选择 (8)2.5参数整定 (9)第3章水塔温度控制系统软件设计 (10)3.1 程序设计 (11)3.2 温度控制算法程序设计 (10)第4章设计结论 (13)参考文献 (14)第1章水塔温度控制系统设计方案1. 1系统设计方案概述本次设计采用串级控制系统对水塔温度进行控制。

过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成，通过各种类型的仪表完成对过程变量的检测、变送和控制，并经执行装置作用于生产过程。

串级控制系统是两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。

此系统改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量，能迅速克服进入副回路的二次扰动，提高了系统的工作频率，对负荷变化的适应性较强。

串级控制系统工程应用场合如下：（1）应用于容量滞后较大的过程。

（2）应用于纯时延较大的过程。

（3）应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程。

（4）应用于参数互相关联的过程。

（5）应用于非线性过程。

正因为串级控制系统具有上述特点，所以本次设计采用串级控制系统对锅炉汽包温度进行控制。

采用单片机作为主控制器，水塔温度为主被控对象，上水的流量为副被控对象，电磁阀为执行器，利用AD590传感器检测水塔温度，利用流量传感器检测上水流量。

水塔温度串级控制系统框图如图1.1所示，系统原理图如图1.2所示。

图1.1水塔温度串级控制系统框图图1.2 水塔温度串级控制系统原理图1.2 水塔温度串级控制系统仿真水塔温度串级控制系统仿真，积分环节Initial=0，两个检测变送环节参数设定时间常数T=0.01s，扰动通道传函为时间常数T=2s。

过程控制系统设计

❖ 具体步骤:
1．根据工艺要求和控制目标确定系统变量 2．建立数学模型 3．确定控制方案 4．选择硬件设备 5．选择控制算法，进行控制器设计 6．软件设计
设备安装、调试与整定、运行
❖ 3-2 确定控制变量与控制方案根据稳定性、安全性和经济性原则确定控制目标
❖ 1．被控变量在定性地确定目标以后，需要用工业过程的被控变量来定量地表示控制目标被控变量也是工业过程的输出变量
❖ 检测部件一般宜采用定型产品，设计过程控制系统时，根据控制方案选择测量仪表和传感器选型原则：
❖ （1）可靠性原则可靠性是指产品在一定的条件下，能长期而稳定地完成规定功能的能力。是测量仪表和传感器的最重要选型原则。
❖ （2）实用性原则完成具体功能要求的能力和水平。根据工艺要求
考虑实用性，既要保证功能的实现，又应考虑经济性，并非功能越强越好。
❖
模拟量控制回路较少，开关量较多的过程控制系统宜采用PLC控制。
❖ 测量仪表和传感器的选型原则
一个简单的控制系统就是由被控对象、检测部件（测量仪表和传感器）和执行机构组成
❖ 自动控制系统中检测部件的作用相当于人的感觉器官，它直接感受被测参数的变化，提取被测信息，转换成标准信号供显示和作为控制的依据
2．输入变量
有两类：
控制（或操作）变量，扰动变量。
研究调节阀的流量特性对于选用调节阀有重要意义。
研究调节阀的流量特性对于选用调节阀有重要意义。
②旁路阀逐渐开启，旁路流量增加，则B值减小，可调比下降；
（2）实际可调比
在实际使用中，调节阀前后的压降是随管道阻力的变化而改的。
把控制器比喻为自动调节系统中的“头脑”,则调节阀就是自动调节系统的“手脚”。

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。

过程控制系统的设计

1※※温度闭环PID 控制※※3.1.1 控制目的：3.1.2 控制内容：3.1.3 系统构成：主要介绍一个恒温盒的温度控制，在恒温盒内装有一个电加热元件和一温度传感器，电加热元件的工作状态只有OFF 和ON ，即不能自行调节。

现要控制恒温箱的温度恒度，且能在50~150℃范围内可调。

1、了解温度的采样方法及其换算公式。

2、观察恒温控制系统的PID 系统特性。

1）、将恒温盒的温度控制在100℃； 2）、精度为 ±0.1℃； 3）、PLC 作为控制器4）、文本显示器TD400C 作为人机界面。

通过人机界面，可设定温度参数。

1）、1套STEP7 –Micro/WIN V 4.0。

2）、1台CPU224CN PLC。

3）、1台EM235。

4）、1台温度变送器。

5）、1根编程电缆(或者CP5611卡)。

6）、1根加热管。

温度输出、 0℃50100150200250测量范围制范23.1.4 开机流程 1、开机前准备工作1)、将S7-200系统平台左上角的空气开关向下拨动，处于断开状态2)、将空气开关右侧的急停按钮按下3)、将CPU224XP 开关向下拨动，处于断开状态。

4)、检查S7-200系统平台的接线是否正确，使用万用表测量220V 电源、24V 电源是否有短路情况。

5)、将TD400C 的连接线与PLC 连接。

6)、将编程电缆线与PLC 连接。

7)、将S7-200系统平台的电源接入外部AC220V 电源。

8)、检查IPC—810B 工控计算机的硬件接线是否正确，然后接入AC 220V 外部电源。

2、开机步骤：1)、找到工控计算机，使用钥匙顺时针旋转打开工控计算机。

2)、按下电源按钮和显示器开机按钮，计算机会自动开机。

3)、闭合S7-200系统平台的空气开关。

34)、顺时针旋起急停按钮。

5)、将CPU224XP 开关处于闭合状态。

6)、在工控计算机的桌面上找到双击打开STEP7 MICROWIN 软件。

过程控制系统课程设计崔同响

过程控制系统课程设计论文题目：转炉氧压检测与控制系统设计专业：电气工程及其自动化班级： 2011电气3三班姓名：崔同响学号： 201101030143 教师：牛林2013年6月 28日摘要 (1)第一章转炉氧枪的供氧制度 (2)1.1转炉炼钢工艺简介 (3)1.2 供氧制度的主要内容 (4)1.3 供氧制度中的工艺参数 (5)本章小结 (6)第二章转炉氧枪供氧系统参数 (7)2.1 转炉氧枪氧气流量 (8)2.2 转炉氧枪冷却水 (9)2.3 转炉氧枪枪位 (10)本章小结 (11)第三章转炉氧枪氧压检测与控制 (12)3.1转炉氧枪氧压控制意义 (13)3.2转炉氧枪氧压检测与控制设计 (14)3.2.1氧枪氧压检测与控制参数 (15)3.2.2设计的具体方案 (16)3.2.3仪表选型 (17)3.2.4氧枪氧压控制设计图 (18)总结 (19)参考文献 (20)氧枪是转炉炼钢的关键设备。

在转炉顶吹炼中,氧枪的主要作用是向熔池供氧和传氧,吹炼氧压及氧枪枪位的高低对熔池的脱碳速度和炉渣中FeO含量以及熔池温度有重大影响。

因此,氧压和氧枪枪位的控制是关系到炼钢生产质量好坏的至关重要的环节。

在本课程设计中首先是对转炉氧枪中通氧管道进行取压，具体实施办法是将节流装置安装在氧气管道中通过安装在氧气管道上的取压管获得差压，然后将差压引入弹簧管，此时弹簧管会有形变，将霍尔片固定在弹簧管的自由端，在霍尔片的上、下方垂直安放两对磁极，当被测压力引入后，弹簧管的自由端会产生位移，即改变了霍尔片在非均匀磁场中的位置。

这样就将压力信号转为电信号可取得4～20mA DC的氧气压力信号，将它送至调节器与给定值相比较，根据偏差情况，调节器给出调节信号，驱动执行机构改变氧气管道阀门开度，从而控制氧气压力为规定值。

关键词：转炉氧枪、氧枪氧压、氧枪枪位第一章转炉氧枪的供氧制度1.1转炉炼钢工艺简介：炼钢的基本任务是脱碳、脱磷、脱硫、脱氧，去除有害气体和非金属夹杂物，调整成分。

生产过程控制系统设计

生产过程控制系统设计前言 (2)1课题设计的背景 (2)2造纸废液处理的意义 (3)3过程操纵的进展概况 (3)4可编程逻辑操纵器（PLC ）的进展 (4)5 PLC 生产过程操纵系统 (5)第二章过程操纵方案比较、设计 (5)1工艺过程分析 (5)2配料（混料）反应系统 (7)3干燥处理系统 (7)4操纵原理图（见附录） (9)5调节阀流通能力的计算 (9)5.1调节阀 (9)5.2 PID 操纵算法 (10)6数字PID 参数的选择 (17)6.1采样周期的选择 (17)6.2数字PID 操纵的参数选择 (18).6.3数字PID 操纵的工程实现 (19)第三章操纵系统的硬件设计 (23)1可编程操纵器 (23)1.1可编程操纵器（PLC ） (23)1.2可编程操纵器的基本原理 (24)1.3001482--MR FX N 可编程操纵器 (26)1.4AD FX N 42-模拟量输入模块 (27)1.5DA FX N 42-模拟量输出模块 (27)2液位计 (28)3温度变送器 (28)3.1概述 (28)3.2要紧特点 (29)3.3工作原理 (29)4压力变送器 (30)5电动执行机构 (31)第四章操纵系统软件设计 (34)1操纵系统整体分析 (34)1.1系统设计基本原则 (34)1.2逻辑操纵要求 (35)1.3系统主电路图 (35)1.4输入/输出点数统计 (35)1.5PLC最终选型 (37)总结 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (41)前言1课题设计的背景本设计的背景是利用造纸工业产生的废液生产颗粒状复合肥料,要求为该生产过程设计相应的操纵系统。

造纸企业污染排放是我国水污染的一个要紧原因。

将造纸厂的废水直接排放会导致生态环境严重恶化，而废水污染治理不仅技术复杂，而且投资很大，因此造纸废液治理成为企业与社会日益关注的问题。

另一方面，造纸黑液也含有大量的可利用成分，其中含氮、钾（硫酸钾）、磷、硅及有机物等因此。

过程控制系统课程设计

课程设计任务书学生姓名：专业班级：自动化0905班指导教师：傅剑工作单位：自动化学院题目: 锅炉汽包水位单冲量控制系统的设计初始条件锅炉汽包水位自动调节的任务是给水量与锅炉蒸发量相平衡，并维持汽包水位在工艺规定的范围内。

汽包水位过高会影响汽水分离效果，水位过低则损坏锅炉。

以汽包水位为控制量，以给水量为被控量。

该对象的只要蒸汽负荷为扰动量，试设计一控制系统，使汽包水位维持在120㎝，稳态误差±0.4㎝，以满足生产要求。

要求完成的主要任务:1、了解锅炉生产蒸汽工艺设备及其工作流程2、基于对象特点分析，绘制液位控制系统方案图3、确定系统所需检测元件、执行元件、控制器技术参数4、撰写系统调节原理及调节过程说明书5、锅炉汽包水位单冲量控制系统进行数值仿真6、总结课程设计的经验和收获时间安排1月14日选题、理解课题任务、要求1月15日方案设计1月16日-17日参数计算、撰写说明书1月18日答辩指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日摘要锅炉是工业过程中不可缺少的动力设备，为确保安全，稳定生产，对锅炉的自动控制十分重要，其中汽包水位是一个非常重要的被控变量。

锅炉是一个较为复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要。

汽包水位是锅炉运行的主要指标。

保持的水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件。

因为水位过高，会影响汽包内汽水分离，饱和水蒸气带水过多，使过热器管壁结垢并损坏，同时使过热蒸汽的温度急剧下降。

如果该带液蒸汽被用户用来带汽轮机，将会损坏汽轮机的叶片。

水位过低，由于汽包内的水量较少，而负荷很大时，水的汽化速度加快，来不及时加以控制，将使汽包内的水全部汽化，导致水冷壁烧坏，甚至引起爆炸。

因此必须对锅炉汽包水位进行严格控制.汽包水位自动调节的任务是给水量与锅炉蒸发量相平衡，并维持汽包水位在工艺规定的范围内。

保持锅炉汽包水位在一定范围是锅炉稳定安全运行的主要指标。

过程控制系统课程设计

一、设计目的与要求：了解并掌握单回路控制系统的构成和控制原理。

了解PID 参数整定的基本方法，如Ziegler-Nichols 整定方法、临界比例度法或衰减曲线法。

学会用matlab 中的Simulink 仿真系统进行PID 参数整定。

二、设计正文：在热工生产过程中，最简单、最基本且应用最广泛的就是单回路控制系统，其他各种复杂系统都是以单回路控制系统为基础发展起来的。

单回路控制系统的组成方框原理图如图1所示，它是由一个测量变送器、一个控制器和一个执行器（包括调节阀），连同被控对象组成的闭环负反馈控制系统。

干扰图1、单回路控制系统组成原理方框图控制器的参数整定可分为理论计算法和工程整定法。

理论计算方法是基于一定的性能指标，结合组成系统各环节的动态特性，通过理论计算求得控制器的动态参数设定值。

这种方法较为复杂繁琐，使用不方便，计算也不是很可靠，因此一般仅作为参考；而工程整定法，则是源于理论分析、结合实验、工程实际经验的一套工程上的方法，较为简单，易掌握，而且实用。

常用的工程整定法有经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法等等，本设计中主要是应用Ziegler-Nichols 整定方法来整定控制器的参数。

参数整定的基本要求如下所述：1、通过整定选择合适的参数，首先要保证系统的稳定，这是最基本的要求。

2、在热工生产过程中，通常要求控制系统有一定的稳定裕度，即要求过程有一定的衰减比，一般要求4：1~10：1。

3、在保证稳定的前提下，要求控制过程有一定的快速性和准确性。

所谓准确性就是要求控制过程的动态偏差和稳态偏差尽量地小，而快速性就是要求控制时间尽可能地短。

总之，以稳定性、快速性、准确性去选择合适的参数。

目前工程上应用最广泛的控制是PID 控制，这种控制原理简单，使用方便；适应性强；鲁棒性强，其控制品质对被控对象的变化不太敏感。

（1）比例控制（P 控制）：G c (s)=K p =1/δ；（2）比例积分控制（PI 控制）：G c (s)=K p (1+1/T I s)=1/δ(1+1/T I s)；（3）比例积分微分控制（PID 控制）：G c (s)=K p (1+1/T I s+T D s)。

过程控制系统课程设计

熟悉常用的控制算法、控制器设计和优化方法。
了解过程控制系统的性能指标评价方法，能够对所设计的系统进行性能分析和优化。
课程设计流程
01 02 03 04 05
确定设计任务和要求，明确设计目标。
进行系统分析和设计，包括被控对象特性分析、控制算法选择、控制器设计等。
完成系统实现，包括硬件选型、软件编程、系统调试等。
通过参加科研项目、实践实习等方式，加强实践能力培养，提高解决实际问题的能力。
谢谢聆听
01
实验注意事项
02
确保数学模型的准确性；
03
合理选择控制器参数；
04
注意仿真实验的边界条件。
实验结果分析与讨论
实验结果展示
通过图表等形式展示实验结果，包括系统响应曲线、误差曲线等。
结果分析
对实验结果进行分析，包括系统性能评估、控制器性能评估等。
结果讨论
根据实验结果，讨论控制策略的有效性、可行性以及改进方向等。
过程控制分类
根据控制对象的不同，过程控制可分为温度控制、压力控制、流量控制、液位控制等；根据控制策略的不同，过程控制可分为开环控制和闭环控制。
过程控制系统组成
A
被控对象
被控对象是过程控制系统中需要调节的工艺参数，如温度、压力、流量等。
测量变送器
测量变送器用于将被控对象的参数转换为标准信号，以便控制器进行处理。
针对特定应用场合进行流量控制系统的优化设计，如减少管道阻力、提高阀门调节性能等，以提高系统的控制精度和稳定性。
06 过程控制系统仿真与实验
MATLAB/Simulink仿真工具介绍
MATLAB概述
MATLAB是一款由MathWorks公司开发的高级编程语言和交互式环境，广泛应用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算等领域。

过程控制系统课程设计

过程控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解过程控制系统的基本概念、原理及分类；2. 掌握过程控制系统中各组成部分的作用及其相互关系；3. 学会分析简单过程控制系统的工作原理和性能指标；4. 了解过程控制系统在实际工程中的应用。

技能目标：1. 能够运用所学知识设计简单的过程控制系统；2. 能够分析过程控制系统存在的问题，并提出相应的优化方案；3. 能够熟练运用相关软件工具对过程控制系统进行模拟与仿真；4. 能够撰写过程控制系统相关报告，并进行展示和交流。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制系统相关领域的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，提高其解决实际问题的能力；3. 培养学生关注过程控制系统在工程实践中的应用，认识到其在社会发展中的重要性；4. 培养学生遵循工程伦理，具备良好的社会责任感和职业道德。

课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在帮助学生掌握过程控制系统的基本知识和技能，提高解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的物理、数学和工程基础，具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求：结合学生特点和课程性质，通过案例分析、实验操作、小组讨论等形式，引导学生主动参与教学过程，提高其理论联系实际的能力。

在教学过程中，注重培养学生的创新意识和团队协作精神，使学生在掌握基本知识的同时，提升自身综合素质。

最终实现课程目标的分解和落实，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 过程控制系统的基本概念与原理- 控制系统的定义、分类及特点- 控制系统的数学模型- 控制系统的性能指标2. 过程控制系统的组成与设计- 控制器的设计与选择- 执行器的类型与特性- 测量变送器的原理与应用- 控制系统的工程设计与实现3. 过程控制系统的分析方法- 稳态分析及稳态误差- 动态分析及系统稳定性- 频率响应分析及应用4. 过程控制系统的先进控制策略- 模糊控制原理及应用- 神经网络控制原理及应用- 预测控制原理及应用5. 过程控制系统的实际应用案例分析- 工业生产过程中的控制系统案例分析- 环境监测过程中的控制系统案例分析- 机器人控制系统案例分析6. 过程控制系统实验与仿真- 控制系统的模拟实验- 控制系统的仿真软件应用- 实验数据分析和报告撰写教学内容安排与进度：第1-2周：过程控制系统的基本概念与原理第3-4周：过程控制系统的组成与设计第5-6周：过程控制系统的分析方法第7-8周：过程控制系统的先进控制策略第9-10周：过程控制系统的实际应用案例分析第11-12周：过程控制系统实验与仿真教学内容与教材关联性：本教学内容紧密结合教材，涵盖过程控制系统的基础知识、设计方法、先进控制策略及实际应用等方面，确保学生能够系统地掌握过程控制系统的相关理论和技术。

过程控制系统课程设计

2 目录一、设计目的 2二、设计要求 3三、实现过程3 1、系统概述 (3)1.1加热炉 (3)1.2加热炉工艺过程 ...................................................... 4 13控制参数的选择及控制燃烧方案的确定 . (5)1.4加热炉的工艺结构及其设备组成 (6)1.5生产线的特点 ........................................................ 6 2、设计与分析 .. (7)2.1加热炉生产工艺和控制要求 (7)2.2燃烧控制系统及仿真 (7)四、总结 11五、附录 12六、参考文献12 一、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，惟独这样才干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。

通过这次课程设计，我们可以了解具体生产工业过程控制系统设计的基本步骤和方法。

同时也对氧化铝的生产工艺有一个大概的认识，惟独弄清晰生产工艺对控制的具体要求，才干去设计一个过程控制系统。

同时：1、提高对所学自动化仪表和过程控制的原理、结构、特性的认识和理解，加深对所学知识的巩固和融会贯通。

2、针对一个小型课题的设计开辟，培养查阅参考书籍资料的自学能力，通过独立思量，学会分析问题的方法。

3、综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。

4、培养学生严谨的工作作风，相互合作的团队精神，提髙其综合素质，获得初级工程应用经验，为将来从事专业工作建立基础。

二、设计要求燃烧量对蒸汽母线压力：G(s)= —?——r+ 100^+11、査阅资料，深入掌握钢铁工业过程的工作原理及控制要求，绘制出钢铁工业生产过程工艺流程图。

2、设计控制方案。

(1)根据燃烧对象特性及控制要求，完成燃烧量的选择、执行器、变送器的选择、控制仪表选择等方案设计。

第3章过程控制系统设计ppt课件

◆按式(3-17)，求 1
◆按式(3-11)(3-9)，分别求 1和 C1 ，则
A2 X1C11
◆求差值 1 ，则 1 A2 A2
◆作第二次假定，用
重复上述步骤，直到
1、nC小1作于为某第规二定个的假值定为值止，
A2 XC 10n
A2
◆以在后冶的金迭工代业值，，常可取用具有1，快n速＝收4。敛对的于弦X截3 法和公 3
※标准节流装置的取压方式
★径距取压：其取压口与孔板的间距是取压口中心线与孔板某一规定端面之间的距离。
★法兰取压：须用专门带钻孔的法兰。上下游取压管中心位于距孔板两侧相应端面25.4mm处
★角接取压：取压口的位置紧贴孔板的端面。有环室取压、钻孔式夹持环取压、环管取压
•
具有径距取压或法兰取压的孔板取压口间距
★实际可调比：调节阀实际控制的最大和最小流量的比值
☆串联管道：在管道系统的总压降一定时，随着流量的增加，串联管路的阻力损失增大，调节阀上的压降减小，使调节阀的最大流量减小。即串联管道调节阀的实际可调比降低。
◆串联管道的实际可调比为：
Rs
Qmax Qmin
Cmax Cmin
pmin R pmax
◆旁路程度 ◆可调比
B Q1max QT max
R Q1max Q1min
Q1min
QT max B R
Q2 QT max Q1max (1 B)QT max
Rp
1
1 BR
1
1 1 B
QT max Q2
R
调节阀的流量特性
★流量特性 ★理想流量特性 ★工作流量特性
※调节阀的流量特性
★指流体流过阀门的相对流量和相对开度之间的函数关系。