水泵流量控制系统课程设计 - 好的

学号：

课程设计

题目水泵流量控制系统设计

学院自动化学院

专业自动化

班级皇马

姓名皇马

指导教师

2013 年 1 月15 日

课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：自动化学院

题目: 水泵流量控制系统设计

初始条件：

1.课程设计辅导资料：“过程控制系统和应用”、“过程控制系统与仪表”、“过程控制仪表

及控制系统”、“过程控制系统及仪表”等；

2.先修课程：仪表与过程控制系统等。

3.主要涉及的知识点：

过程控制仪表、控制系统、被控过程等

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1.课程设计时间：1.5周；

2.课程设计内容：根据指导老师给定的题目，按规定选择其中1套完成；

本课程设计统一技术要求：研读辅导资料对应章节，对选定的设计题目所涉及的生产工艺和控制原理进行介绍，针对具体设计选择相应的控制参数、被控参数以及过程检测控制仪表，并画出控制流程图及控制系统方框图。

3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写，具体包括：

①目录；

②摘要；

③生产工艺和控制原理介绍；

④控制参数和被控参数选择；

⑤控制仪表及技术参数；

⑥控制流程图及控制系统方框图；

⑦总结与展望；（设计过程的总结，还有没有改进和完善的地方）；

⑧课程设计的心得体会（至少500字）；

⑨参考文献（不少于5篇）；

⑩其它必要内容等。

时间安排：

具体时间设计内容

1月2日指导老师就课程设计内容、设计要求、进度安排、评分标

准等做具体介绍。学生确定选题，明确设计要求1月3日开始查阅资料，了解系统生产工艺和控制原理。

1月4日确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数1月7日—1月8日确定控制流程图及控制系统方框图

1月9日—1月10日撰写课程设计说明书

1月11日答辩并上交课程设计说明书

指导教师签名： 2012 年 12 月 27 日

系主任（或责任教师）签名：年月日

目录

摘要 (5)

1 设计目的与要求 (6)

1.1 设计目的 (6)

1.2 设计的意义 (6)

1.3 要求完成的主要任务 (7)

2 自来水厂生产工艺 (7)

2.1 生产工艺 (7)

2.2 生产工艺流程图 (8)

3 系统结构设计 (9)

3.1 控制方案 (9)

3.2 系统结构 (9)

4被控变量与控制变量选择 (10)

4.1被控变量选择原则 (10)

4.2控制变量选择原则 (10)

4.3本系统被控变量与控制变量的选择 (11)

5检测环节设计 (11)

5.1检测环节设计原则 (11)

5.2本系统检测环节设计 (12)

6执行器设计 (13)

6.1执行器设计原则 (13)

6.2本系统执行器设计 (14)

7调节器设计 (14)

7.1调节器正反作用选取 (14)

7.2调节器规律的选择 (14)

7.3调节器参数整定 (17)

总结与展望 (19)

课程设计心得体会 (21)

参考文献 (22)

摘要

随着科学技术的迅猛发展，自动化技术在工业，农业，科技及人们日常生活中发挥着重要的作用。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。其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、纺织、建材、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有极其重要事务地位。过程控制的主要任务是对生产过程的有关的参数进行控制。使其保持恒定或按一定规律变化，在保证总质量和生产的前提下，使连续型生产过程自动地进行下去。连续生产过程中，流量是一个很重要的参数。

在连续生产过程中，有各种物料在工艺设备间传送。为了有效地进行生产操作和工艺控制，经常需要测量介质（液体、气体和蒸汽等）的流量。同时，为了进行经济核算，也需要知道在一段时间内流过的介质总量。所以，流量监测是控制生产和进行经济核算所必需的一个重要手段。按照控制任务要求，流量控制系统一般是定值的，根据较快较准较稳得性能要求，采用单闭环控制系统，控制规律是PID控制规律。闭环相比开环可以减小误差，满足需要。流量控制系统一般有四部分组成，控制器、执行器、被控对象以及流量检测传感变送器。控制器的输入由给定与反馈的偏差决定，控制器的输出控制调节阀，从而控制被控对象。传感变送器将被控变量检测并变送到输入端与给定进行比较，得到的偏差作为控制器的输入，闭环控制系统是按偏差控制的，因而性能比较优越。

我本次进行的课程设计是仪表与过程控制系统的设计，题目是水泵流量控制系统设计，设计一个闭环流量控制系统，使流量能满足要求，从而保证总质量和生产的前提下，使连续型生产过程自动地进行下去。

关键词：过程控制流量控制闭环控制系统

水泵流量控制系统的设计

1 设计目的与要求

1.1 设计目的

本次课程设计的目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，使学生加深对仪表控制及其理论与设计的进一步认识。课程设计的主要任务是设计工业生产过程经常遇到的压力、流量、液位及温度控制系统，使学生将理论与实践有机地结合起来，有效的巩固与提高理论教学效果。如图1所示，这是一个流量控制系统原理图，按照生产的要求，一般设计成定值控制系统，要求流量稳定在某个值，根据较快较稳较准和抗干扰的性能要求下，采用单闭环控制结构和PID 控制规律，闭环控制系统相比开环系统，性能更加优越。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，以满足生产要求。

1.2 设计的意义

本次课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对以前学

给定量Qs

偏差Qi

调节器

D/A

电子阀

流量对象内容器

扰动f

流量变送器 无纸记录仪

A/D

反馈Qf

-

+ 图1 水泵流量控制系统原理图

PID 智能调节器