东北大学过程控制系统课设
过程控制课程设计
过程控制 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，掌握其原理和分类。
2. 使学生掌握过程控制系统中常用的数学模型及其应用。
3. 引导学生了解过程控制系统的设计方法和步骤。
技能目标：1. 培养学生运用数学模型分析和解决过程控制问题的能力。
2. 培养学生设计简单过程控制系统的能力，能根据实际需求选择合适的控制策略。
3. 提高学生运用现代工具（如计算机软件）进行过程控制系统仿真的技能。
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，激发他们探索未知、勇于创新的科学精神。
2. 培养学生具备良好的团队合作意识，学会与他人共同分析问题、解决问题。
3. 引导学生认识到过程控制在工业生产、环境保护等领域的重要作用，增强他们的社会责任感和使命感。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在让学生掌握过程控制的基本知识和技能，培养他们解决实际问题的能力。
通过课程学习，学生将能够：1. 理论联系实际，运用所学知识分析、解决过程控制问题。
2. 掌握过程控制系统的设计方法和步骤，具备一定的控制系统设计能力。
3. 提高自身的科学素养，培养良好的团队合作精神和创新意识。
4. 关注过程控制在社会生产中的应用，为我国工业发展和环境保护做出贡献。
二、教学内容1. 过程控制基本概念：包括过程控制定义、分类、发展历程及其在工业中的应用。
教材章节：第一章 绪论2. 过程控制系统数学模型：介绍控制系统的传递函数、状态空间表达式、方块图及其相互转换。
教材章节：第二章 数学模型3. 过程控制策略：讲解比例、积分、微分控制规律，以及串级、比值、前馈等复合控制策略。
教材章节：第三章 控制策略4. 过程控制系统设计方法：阐述控制系统的设计原则、步骤和方法，包括稳定性分析、性能指标和控制器设计。
教材章节：第四章 系统设计与分析5. 过程控制系统仿真：介绍过程控制系统仿真软件及其应用，通过实例演示仿真过程。
教材章节：第五章 系统仿真与实现6. 过程控制案例分析：分析典型过程控制系统的实际问题，探讨解决方案。
东北大学过程控制系统课设
炉温的单闭环控制系统设计作者姓名：学号：指导教师：学院名称：专业名称：东北大学2016年12月过程控制系统课程设计课程设计（论文）任务书课程设计（论文）任务书炉温的单闭环控制系统设计摘要炉温控制系统是工业控制中比较典型的控制系统，但是温度系统惯性大、滞后现象严重，难以建立精确的数学模型，给控制过程带来很大难题。
因此，针对每个不同的系统需要单独研究一种最佳的控制方案，以达到系统稳定、调节时间短且超调量小的性能指标。
本次课程设计是以电烤箱为控制对象，利用PID控制算法实现电烤箱的恒温控制。
通过组态王软件编写PID控制程序以及实际调节PID参数，深刻理解控制系统的构建与调试以及PID各项参数的意义。
本次设计是基于组态王的软件平台进行的，借此熟悉组态软件的使用。
关键词：电烤箱温度控制系统，组态王，PID整定，温度曲线目录课程设计（论文）任务书 (I)摘要 (II)第一章绪论 (1)1.1 课题的提出与意义 (1)1.2 设计目的 (1)1.3 课程设计任务和要求 (2)第二章炉温控制系统工作原理 (3)2.1 炉温控制系统原理图 (3)2.2 实验操作方法与步骤 (4)2.2.1 连线 (4)2.2.2 设置仪表 (4)第三章炉温控制系统的硬件组成 (5)3.1 炉温控制系统 (5)3.2 智能控制仪表CD901 (5)3.2.1 智能控制仪表CD901简介 (5)3.2.2 智能控制仪表CD901的规格型号说明 (6)3.2.3 CD901工作原理 (8)3.3 热电阻pt100 (8)3.4 固态继电器 (9)3.4.1 固态继电器简介 (9)3.4.2 固态继电器工作原理 (9)3.4.3 固态继电器特点及用途 (10)3.5 RS-232/RS-485转换器 (10)3.5.1 RS-232 (11)3.5.2 RS-485 (12)3.6 电烤箱 (13)第四章人机界面制作 (14)4.1 软件设计目标 (14)4.2 人机界面制作 (14)4.2.1 建立新工程 (14)4.2.2 画面的制作 (16)4.2.3 建立数据词典 (16)4.2.4 建立动画连接 (17)第五章PID控制算法 (18)5.1 PID控制器的参数整定 (18)5.2 一般PID控制算法 (18)第六章参数整定 (21)6.1 浅谈参数整定 (21)6.2 PID参数整定调试过程 (21)参考文献 (25)心得体会 (26)第一章绪论1.1课题的提出与意义在工业生产过程中，控制对象各种各样，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。
过程控制系统课程设计（最终提交版）
*****大学《过程控制系统》课程设计文件设计小组名称：设计小组班级：设计小组成员：2016年6月20日一、方案设计依据、范围及相关标准设计依据一个典型的化工生产过程大致有三个组成部分：（1）原料预处理（2）化学反应（3）产物分离很显然，化学反应是化工生产过程的核心，化学反应器是化工生产装置中的关键设备。
反应器各部分控制的选择、设计与操作，涉及如何在工业规模上实现反应过程，以及最有效地把化工原料转化为尽可能多的目的产品，实现经济效益，以满足国民经济需要。
设计范围本设计包括：1、系统分析（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等）2、基础控制系统及开车顺序控制系统的设计（包括控制回路、控制算法、被控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性、顺序逻辑、安全保障等功能设计）3、安全系统的设计（包括声光报警、安全联锁、紧急停车、安全仪表等功能设计）4、绿色生产、节能减排降耗方面的考虑设计遵循的标准及规范HG/T20505-2000《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》GB/T21109-2007《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》HG20505-2000《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》HG20559-1993《管道仪表流程图设计规定》GB/Z18718-2002《热处理节能技术导则》GB12241-89《安全阀一般要求》HG/T20511-2014《信号报警及联锁系统设计规范》二、系统分析（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等）一、需求分析1、进料流量及比例控制反应器共有两股连续进料。
要求选手设计控制系统克服每股进料的流量扰动。
同时，需要保证两股物料以一定比例进料。
2、反应器液位控制要求选手设计液位控制系统，保证液位处于80％，以获得较大的反应停留时间，保证反应充分进行。
3、反应器压力安全控制为保证反应安全，需要对压力进行安全控制系统的设计。
4、反应器组份控制为得到一定的转化率的产品，要求选手对反应器最终产物的组份进行控制。
东北大学秦皇岛分校课程设计
一．《过程控制系统》课程设计要求1. 设计题目：智能化液位测量仪设计2. 设计任务：利用压力传感器和可编程控制器设计智能液位测量仪1)采用压力传感器，硬件控制采用西门子300PLC2)写出压力测量过程，绘制压力测量仪组成框图3)设计系统硬件电路4)编制液位测量程序二．前言1.液位传感器的类型：1）静压式液位计：当变送器投入到被测液体中某一深度时，迎液面受到的压力P=，。
采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，将静压转成电信号。
转换成4-20mADC标准电流信号输出。
2）硅压阻式液位变送器：把与液位深度成正比的液体静压力测量出来，经过放大电路转换成标准电流电压信号输出，建立起输出电信号与液位深度的线性对比关系，实现对液体深度的测量。
3）磁致伸缩液位计：电子仓内产生起始脉冲，在波导丝中传输时，同时产生一沿波导丝方向前进的旋转磁场，当磁场与磁环或浮球中的永久磁场相遇时，产生磁致伸缩效应，使波导丝发生扭动，扭动被安装在电子仓内的拾能机构所感知并转换成相应的电流脉冲，通过电子电路计算出两个脉冲之间的时间差，即可精确测出被测的位移和液位。
4）超声波液位计：探头向被测介质表面发射超声波脉冲信号，超声波在传输过程中遇到被测介质（障碍物）后反射，反射回来的超声波信号通过电子模块检测，通过专用软件加以处理，分析发射超声波和回波的时间差，结合超声波的传播速度，可以精确计算出超声波传播的路程，进而反映出液位。
5）电容式液位传感器：把一根涂有绝缘层的金属棒，插入装有导电介质的金属容器中，在金属棒和容器壁间形成电容，当被测介质物位变化时，传感器电容量发生相应变化，电容量的变体△Cx 转换成与物位成比例的直流标准信号。
6）浮球式液位传感器：当浮子随着液位（界面）上下浮动，浮子内永磁体的磁力作用于导管内的干簧管，使相应高度的干簧管闭合，得到正比于液位的电压信号，经转换器转换成4~20mA.DC的标准信号。
2.利用压力传感器测量液位的优点: 1）测量原理简单2）仪器设计简便3）所用器件熟悉4）元件数目少且便宜3.可编程控制器：PLC因具有抗干扰能力强，可靠性好，控制结构简单，通用性强，编程方便，易于使用，体积小，操作维护方便，设计、调试、施工的周期短，易于实现网络化，可完成三电一体化的优点，已经成为应用广泛的的工业也控制装置。
过程控制系统教案
过程控制系统教案一、教学目标1. 理解过程控制系统的概念及其重要性。
2. 掌握过程控制系统的分类和基本组成。
3. 了解过程控制系统的性能指标和应用领域。
4. 学会使用过程控制系统的基本工具和软件。
二、教学内容1. 过程控制系统的概念及其重要性1.1 定义及作用1.2 过程控制系统与自动控制系统的区别2. 过程控制系统的分类和基本组成2.1 连续过程控制系统2.2 离散过程控制系统2.3 开环控制系统与闭环控制系统2.4 过程控制系统的硬件和软件组成三、教学方法1. 讲授法：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。
2. 案例分析法：分析实际应用中的过程控制系统案例，加深学生对过程控制系统的理解。
3. 实验法：安排实验室实践，让学生动手操作过程控制系统。
4. 小组讨论法：分组讨论过程控制系统的设计和应用，提高学生的团队协作能力。
四、教学资源1. 教材：过程控制系统相关教材。
2. 课件：制作精美的课件，辅助讲解过程控制系统相关知识。
3. 实验室设备：供学生进行实验操作的过程控制系统设备。
4. 网络资源：查找与过程控制系统相关的视频、案例等资源，用于课堂拓展。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、发言和作业完成情况。
2. 实验报告：评估学生在实验室实践过程中的操作能力和分析问题能力。
4. 期末考试：设置相关试题，测试学生对过程控制系统的理解和掌握程度。
六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括理论讲授16课时，实验操作16课时。
2. 授课计划：第1-8课时：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。
第9-16课时：分析过程控制系统的性能指标和应用领域。
第17-24课时：学习过程控制系统的设计方法和工具。
第25-32课时：实验室实践和案例分析。
七、教学注意事项1. 确保学生掌握基本概念和原理，避免过于深入的技术细节。
2. 注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中巩固知识。
3. 鼓励学生提问和参与讨论，提高课堂互动性。
过程控制系统课程设计
过程控制系统课程设计过程控制系统课程设计引言：过程控制系统是工程技术中的重要组成部分，它负责对工业过程进行监控与控制，以确保工艺的稳定性和高效性。
在过程控制系统课程设计中，学生将探讨过程控制系统的原理与应用，并通过实践设计一个实际的过程控制系统。
一、绪论过程控制系统又称作工业控制系统，它广泛应用于化工、电力、机械制造等领域。
过程控制系统的主要目标是监控和控制工业过程，以确保产品质量、提高生产效率和降低能源消耗。
通过对传感器的采集和执行器的控制，过程控制系统可以实现自动化的生产。
二、过程控制系统的组成1.传感器与执行器：传感器负责采集工业过程中的各项参数，如温度、压力、流量等。
执行器则负责根据控制系统的指令，对工艺过程进行调节和控制。
2.控制器：控制器是过程控制系统的核心，它根据传感器采集到的数据，通过算法和控制策略进行分析和判断，产生相应的控制信号送往执行器。
3.人机界面：人机界面是人与过程控制系统之间的桥梁，它提供了一个直观、友好的操作界面，使操作人员可以实时地监控和控制生产过程。
三、过程控制系统的设计步骤1.确定系统的目标：在设计过程控制系统前，首先需要明确系统的目标，即要控制的工艺过程中所需达到的标准和要求。
2.收集和分析数据：通过传感器采集工艺过程中的数据，并进行数据分析，了解工艺过程的变化规律和特点。
3.建立模型：根据收集到的数据，建立工艺过程的数学模型，用于后续的控制系统设计。
4.选择控制策略：根据工艺过程的性质和目标要求，选择合适的控制策略，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等。
5.设计控制算法：根据选择的控制策略，设计相应的控制算法，并将其实现在控制器中。
6.仿真和优化：使用仿真工具对设计好的控制系统进行仿真，并进行调整和优化，以使系统的性能符合要求。
7.实现与调试：根据控制器的设计方案，采购和安装相应的硬件设备，并进行调试和验证。
8.监控与维护：设计好的过程控制系统需要持续地进行监控和维护，以确保系统的稳定性和可靠性。
过程控制系统课程设计
过程控制系统课程设计在过程控制系统课程设计中，学生需要综合运用所学的理论和技能，设计一个能够有效控制和监控工业过程的系统。
本文将介绍一个典型的过程控制系统课程设计流程，并着重介绍设计中需要考虑的关键要素和实施步骤。
一、引言过程控制系统是现代工业中必不可少的一部分，它能够监测和控制工业过程中的各种参数，保证生产的高效性和安全性。
因此，对于学习过程控制系统的专业学生而言，掌握设计过程控制系统的能力非常重要。
本课程设计旨在帮助学生深入了解过程控制系统，并通过实践提高他们的设计能力。
二、设计要素在进行过程控制系统的课程设计时，需要考虑以下关键要素：1. 系统需求分析：了解工业过程的特点和需求，明确系统的功能、性能和稳定性要求。
2. 控制策略选择：根据系统需求分析，选择适合的控制策略，如PID控制、最优控制等。
3. 传感器选择与布置：根据需求确定需要监测的参数，并选择合适的传感器进行测量，并合理布置传感器。
4. 控制器选择与配置：选择合适的控制器，并通过配置参数来实现所需的控制策略。
5. 人机界面设计：设计一个直观、易用的人机界面，以方便操作人员实时监测和控制过程。
6. 安全性考虑：确保系统具备安全性，采取相应的防护措施，防止事故的发生。
三、课程设计步骤以下是一个典型的过程控制系统课程设计步骤，供学生参考：1. 系统需求分析：对于一个给定的工业过程，分析其特性和需求，确定系统的功能、性能和稳定性要求。
2. 控制策略选择：根据需求分析，选择适合的控制策略，如PID控制、模糊控制等，并解释其原理和适用范围。
3. 传感器选择与布置：根据需求确定需要监测的参数，选择合适的传感器进行测量，并合理布置传感器，以保证测量的准确性和可靠性。
4. 控制器选择与配置：根据选择的控制策略，选择合适的控制器，并通过配置参数来实现所需的控制策略。
5. 人机界面设计：设计一个直观、易用的人机界面，以方便操作人员实时监测和控制过程。
界面应包括实时数据显示、报警功能等。
东北大学秦皇岛分校自动化工程系
东北大学秦皇岛分校自动化工程系《过程控制系统》课程设计任务书专业测控技术与仪器班级姓名设计题目：智能化压力测量仪设计一、设计实验条件过程控制系统实验室实验系统二、设计任务1压力传感器采用美国ICSensors公司生产的ICSI220型硅压力传感器，单片机为核心流量控制系统。
系统主要由压力传感器，单片机控制系统、对象、执行器（查找资料自行选择）等组成•2、写出压力测量过程，绘制压力测量仪组成框图3、（1）系统硬件电路设计单片机采用89S52;键盘显示电路采用8279方案，矩阵键盘，共阴极数码管，A/D 采用ADL7315，测量温度的三极管9013作为温度补偿器件。
（2 ）编制压力测量程序：软件米用模块化程序结构设计，由压力米集程序、压力校准程序、与测量程序三部分组成。
三、设计说明书的内容1、设计题目与设计任务（设计任务书）2、前言（绪论）（设计的目的、意义等）3、主体设计部分4、参考文献5、结束语四、设计时间与设计时间安排1、设计时间：2周2、设计时间安排：熟悉实验设备、实验、收集资料：4天\ 设计计算、绘制技术图纸：4天\/ 编写课程设计说明书：5天答辩：1天东北大学秦皇岛分校自动化工程系/《过程控制系统》课程设计设计题目：智能化压力测量仪设计学生：/\ 专业：测控技术与仪器\ 班级学号：/指导教师：宋爱娟设计时间：课程设计任务书在课程设计开始时由指导教师发放给学生，学生按任务书要求进行课程设计。
课程设计说明书在专用课程设计用纸上撰写，其内容包括：1、题名页2、前言3、任务书4、主体部分（各部分设计内容、总结分析、结论等）5、参考文献6、结束语7、附图附表第1页为课程设计任务书，由指导教师填写。
第2页为课程设计说明书题名页，学生填写。
东北大学秦皇岛分校自动化工程系《过程控制系统》课程设计任务书专业测控技术与仪器班级姓名设计题目：智能化温度测量仪设计一、设计实验条件过程控制系统实验室实验系统二、设计任务1温度传感器采用AD590，单片机为核心温度控制系统。
过程控制系统教学大纲精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版教学大纲英文课程名称：Process Control课程编号：0201508总学时：48 （其中理论课学时：44 实验学时：4）总学分：3先修课程：微机原理与接口技术、自动控制理论Ⅰ、检测仪表及检测技术适用专业：自动化开课单位：电子信息与控制工程学院自动化教研室执笔人：张新荣审校人：刘星萍一、课程教学内容第一章绪论第一节过程控制系统的组成及其分类简单控制系统的组成；控制系统按照给定信号分类；按照控制结构分类。
第二节过程控制系统的特点第三节过程控制系统的质量指标第四节过程控制系统的发展概况自动化控制系统的几个发展时期的时间。
第二章被控过程的数学模型第一节概述建立被控过程数学模型的目的；被控过程数学模型的类型。
第二节解析法建立过程的数学模型单容水槽过程、双容水槽过程数学模型机理建模方法；液阻、液容的概念；阶跃响应曲线特点；有时延单容水槽过程、有时延双容水槽过程数学模型；多容过程数学模型。
第三节响应曲线辨识过程的数学模型由对象阶跃响应曲线用作图法及两点法确定对象的传递函数。
第三章变送单元第一节概述变送的基本概念。
各种差压变送器结构、原理、特点。
第三节温度变送器温度变送器组成、工作原理及线性化原理。
第七节微型化、数字化和智能化变送器变送器的发展趋势；各种微型化、数字化和智能化变送器的结构、原理。
第四章调节单元概述调节器基本概念；PID控制规律；各控制规律的特点；参数改变对控制质量的影响。
第一节 DDZ—Ⅲ型调节器DDZ-Ⅲ型调节器输入部分；PI部分；PD部分；硬手动；软手动电路；输出部分工作原理。
第二节改进型调节器抗积分饱和调节器；微分先行PID调节器；比例微分先行PID调节器。
第三节数字式调节器数字式调节器组成、特点、应用。
第五章执行单元第一节概述执行器的作用；执行器的分类。
第二节电动执行机构电动执行机构结构、工作原理。
第三节气动执行机构气动执行机构结构、工作原理、作用形式。
第四节气动薄膜调节阀调节阀的工作原理；调节阀的分类；调节阀的选择。
《过程控制系统课程设计》任务书
《过程控制系统》任务书一、课程设计目的及基本任务通过本课程设计将了解自动控制工程设计的基本概念、基本方法、设计原则及设计思想的表达。
通过该课程设计的学习，应能达到：（1）熟悉自控工程初步设计及施工图设计的基本内容及深度要求。
（2）能读懂自控工程初步设计及施工图设计的各种文件、图纸，并能根据这些设计资料进行工程实施。
（3）熟悉自控元件的工程表达，会查阅相关的标准和手册，能完成简单的自控工程设计。
二、课程设计学习内容（1）了解工程设计的内容（2）熟悉管道仪表流程图的画法（3）了解自控设备的选型原则（4）了解工程设计的深度要求及各设计环节的基本设计方法三、课程设计基本要求及意义要求：根据指定的工艺背景及物理模拟装置的具体情况，自行确定工艺要求及工艺参数，包括：正常工作流量、液位、温度、报警限值、启停工作顺序等。
意义：使学生建立起过程控制工程设计的概念，对过程控制工程设计有一整体的连接。
四．课程设计题目1、35吨过热蒸汽锅炉给水系统自控工程设计（常规仪表控制方案）2、35吨过热蒸汽锅炉给水系统自控工程设计（DCS方案）3、35吨过热蒸汽锅炉燃烧系统自控工程设计（常规仪表控制方案）4、35吨过热蒸汽锅炉燃烧系统自控工程设计（DCS方案）5、35吨过热蒸汽锅炉过热蒸汽系统自控工程设计（常规仪表控制方案）6、35吨过热蒸汽锅炉过热蒸汽系统自控工程设计（DCS方案）7、35吨过热蒸汽锅炉给水调节阀选型，蒸汽流量测量孔板计算。
（常规仪表控制方案）8、35吨过热蒸汽锅炉给水调节阀选型，蒸汽流量测量孔板计算。
（DCS方案）五．学生应交出的设计文件1．初步设计说明，包括：1）总体设计思路、自动化水平；2）自动检测、调节项目设计及选型依据；3）控制方式、自动控制系统方块图。
2．原理方框图3．仪表、自动化设备选型表4．绘制管道仪表流程图（P&ID）5．控制盘盘前布置图6．仪表、自动化设备接线图7．仪表数据表8．自控设备表9．截流元件计算书及流量仪表选型10．阀门选型计算书及阀门选型11．自控设计预算书系统组态应包括：至少两个以上工艺画面、所有测量参数的显示、手动及自动操作界面、主要参数的记录及趋势图、调节及显示仪表的设置及整定界面和现场运行及整定。
过程控制系统课程设计题目和要求自动化1102
过程控制系统课程设计题目和要求自动化1102过程控制系统是自动化专业的一门重要课程，旨在培养学生对工业过程自动化控制的理论知识和实践能力。
在学习这门课程的过程中，学生需要完成一些课程设计题目，以检验对知识的掌握和应用能力。
本文将分享一些关于过程控制系统课程设计题目和要求的内容。
一、概述在过程控制系统课程设计中，学生需要完成一系列的实践任务，以应用所学知识解决实际问题。
这些任务通常结合了实验室实践和实际案例分析，旨在培养学生的实践能力和创新思维。
二、基本要求1. 深入理解过程控制系统的原理和方法，掌握控制系统的建模、分析和设计技术。
2. 熟悉常见的传感器、执行器和控制器，并能正确选择和使用它们。
3. 掌握过程控制系统的调试和优化技术，能够解决控制过程中的常见问题。
4. 具备团队合作和沟通能力，能够与他人合作完成复杂的课程设计任务。
三、课程设计题目举例1. 温度控制系统设计要求：设计一个温度控制系统，能够实时监测和调节给定温度和实际温度之间的误差。
使用合适的传感器和执行器进行温度测量和调节，并采用合适的控制算法实现闭环控制。
2. 液位控制系统设计要求：设计一个液位控制系统，能够稳定控制液位在给定范围内波动。
选用合适的传感器和执行器进行液位测量和调节，采用适当的控制策略实现对液位的控制。
3. 压力控制系统设计要求：设计一个压力控制系统，能够实时监测和调节给定压力和实际压力之间的误差。
选用合适的传感器和执行器进行压力测量和调节，并采用适当的控制算法实现对压力的控制。
4. 流量控制系统设计要求：设计一个流量控制系统，能够实时监测和调节给定流量和实际流量之间的误差。
使用合适的传感器和执行器进行流量测量和调节，并采用合适的控制算法实现对流量的控制。
四、课程设计流程1. 确定课程设计题目，并与指导教师进行讨论和确认。
2. 进行课程设计的理论准备，包括相关的知识学习和文献阅读。
3. 进行实验室实践，完成所设计的过程控制系统的搭建和调试工作。
过程控制系统课程设计
过程控制系统课程设计过程控制系统是现代工程中不可或缺的一部分，它在工业生产中起着至关重要的作用。
在过程控制系统的课程设计中，我们需要根据实际情况选择合适的设计方案，并进行详细的设计和实施。
本文将介绍过程控制系统课程设计的相关要点和步骤。
一、设计目标和要求在进行过程控制系统课程设计之前，首先要明确设计的目标和要求。
这包括所要控制的过程、控制系统的性能要求、安全要求等。
只有明确了设计目标和要求，才能有针对性地进行设计。
二、系统建模和仿真在过程控制系统课程设计中，系统建模和仿真是非常重要的步骤。
通过对待控对象进行建模，可以更好地理解和描述系统的动态特性。
然后，可以使用仿真软件进行仿真实验，验证设计的有效性。
三、控制系统设计在控制系统设计过程中，需要选择合适的控制策略和控制器参数。
控制策略可以根据具体情况选择，如比例-积分-微分（PID）控制、模糊控制、自适应控制等。
同时，要根据系统的动态特性和性能要求，调整控制器的参数以实现良好的控制效果。
四、硬件和软件实现在过程控制系统课程设计中，需要选择合适的硬件设备和软件工具进行实现。
硬件方面包括传感器、执行器和控制器等设备的选择和搭建。
软件方面可以采用各种编程语言或软件平台进行开发和编码。
五、系统调试和优化在实施和实施过程中，需要进行系统调试和优化。
这包括对传感器和执行器的校准、控制器参数的优化调整以及整个系统的调试和测试。
通过优化和调试，可以提高系统的控制性能和稳定性。
六、结果分析与总结在过程控制系统课程设计完成后，需要对设计结果进行分析和总结。
对系统的控制性能进行评价，分析系统存在的问题，并提出改进的建议。
同时，总结设计的经验和教训，为今后的工程实践提供参考。
总结：过程控制系统课程设计是一个综合性的实践性项目，要求学生在理论和实践中相结合，从实际出发，进行系统性的设计和实现。
通过这个设计项目，可以提高学生的工程实践能力和解决问题的能力。
希望本文所介绍的过程控制系统课程设计的要点和步骤，能对读者有所帮助。
过程控制系统教学大纲
《过程控制系统》课程教学和考试大纲一、教学基本要求本课程主要包括三个方面的内容：实验方法对过程控制系统建模、过程检测控制仪表选型和工业过程控制系统工程设计的基本原理和基本设计方法。
通过对本课程的学习，具体要求如下：1、了解过程控制发展概况、特点和过程控制系统的组成及分类。
2、掌握用实验方法（阶跃响应和脉冲响应）建立过程数学模型的基本思路和方法；理解自平衡能力和无自平衡能力对象的有关概念，掌握阶跃响应曲线法和脉冲响应曲线实验建模方法，了解最小二乘建模方法。
3、了解检测仪表的分类、选型和过程控制仪表基本原理。
理解过程变量检测和过程控制仪表的基本概念，掌握五大类参数检测与变送的传感器特性与选型的基本方法；了解PID调节器基本原理和构成。
4、掌握过程控制系统的各种工程设计方法，重点掌握单回路控制系统和串级控制系统的工程设计方法；掌握其它复杂控制系统的设计方法；了解先进过程控制系统。
二、教学内容及要求1、过程控制系统的基本概况（一）教学内容1)过程控制发展概况2)过程控制的特点3)过程控制系统的组成及其分类（二）教学要求教学要求是：本章简要介绍过程控制系统发展概况、组成、分类和特点，使学生在学习后续各章内容之前，先对过程控制系统的总体情况有一个概要了解。
达到了解过程控制发展经历的几个阶段的特点、理论基础、主要仪表和系统的基本结构；了解过程控制的特点；了解过程控制系统的组成及其分类；了解“过程控制工程”课程的性质和任务。
重点是：过程控制系统的组成；过程控制系统的分类方法；过程控制系统的主要性能指标。
2、过程控制系统建模（一）教学内容1)被控过程的数学模型类型和表示方法2)有自平衡过程和无自平衡过程3)机理分析法建模4)试验法建模（阶跃响应曲线法和矩形脉冲响应曲线法）5)最小二乘法建模6)试验法建模的计算机编程实践（二）教学要求教学要求是：了解过程建模的基本概念和被控过程的数学模型类型和表示方法；理解有自平衡过程和无自平衡过程的物理意义；掌握有自平衡能力和无自平衡能力对象的机理分析建模方法；理解并熟练掌握阶跃响应曲线法和脉冲响应曲线实验建模方法的各种基本算法和验证条件；理解掌握最小二乘建模方法；能够利用MatLab或者其它编程语言实现单容或多容对象试验法建模中的几种算法（计算法、两点法、面积求系数方法）的计算机仿真实践。
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1. 概述过程控制系统是一种以电子数字技术为基础的实时控制系统。
它通过对工业生产中液体、气体、固体等物质的流量、压力、温度等关键指标进行监测、控制与调节，以保证生产的连续和质量稳定。
本课程设计旨在通过设计模拟一个火车站的过程控制系统，帮助同学们深入理解过程控制系统的原理和实现。
2. 课程设计要求2.1 设计目标•设计一个火车站的过程控制系统。
•该火车站包括两个车站和一个铁路交叉口，车站间的距离为4公里，交叉口处的距离为2公里。
•设计程序模拟通过该火车站的10列火车的运行。
•每列火车的速度、装载量、卸载量等参数是随机设定的。
•设计程序可实现对火车的自动安排、安全检测等操作。
2.2 设计内容设计包括以下内容：2.2.1 程序框架•程序应具有图形用户界面。
•程序应能自动调度尚未到站的列车，同时需要考虑铁路交叉口的坐标情况。
•程序应根据实际情况，计算每列火车到站时间，并做好相应的停车、装卸货物等操作。
2.2.2 火车数据模拟设计程序能够随机生成10辆火车的相关数据，包括每列火车的速度、装载量、卸载量、到站时间等参数，并将这些数据保存至文件中。
2.2.3 数据读入与处理设计程序能够从文件中读取数据，并对数据进行处理，计算出每列火车到站时间和停留时间，并输出到图形化界面中。
2.2.4 实时监测与控制•设计程序应具有实时监测功能，能即时反馈各列火车的运行状态。
•程序应实现对火车的自动控制功能，及时识别并处理出问题的列车。
2.3 额外要求•设计程序应具有良好的用户体验，如界面友好、操作便捷等。
•设计程序应具有较好的稳定性和安全性。
3. 思路设计3.1 数据模拟由于火车数据是随机生成的，因此可使用Python中random库中的randint函数生成随机数。
将每列火车的数据保存至文本文档中，便于读取。
3.2 数据读入使用Python中的pandas库读入文本文档，将数据存储于Pandas数据框架中。
《过程控制系统》课程教学大纲
过程控制系统课程教学大纲（ProcessContro1System）学时数：40学时其中：实验学时：课外学时：学分数：2.5适用专业：电气工程与自动化一、课程的性质、目的和任务《过程控制系统》课程是电气工程与自动化专业的一门专业主干课程，具有很强的实践性。
通过本课程的学习，要使学生在掌握自动控制理论和过程检测与控制仪表等知识的基础上，用工程处理的方法去解决控制系统的分析、设计与研究方面的问题。
二、课程教学的基本要求（一）单回路控制系统特点、适用场合及分析设计方法：（二）深刻理解、牢固掌握各种复杂控制系统的特点、适用场合及分析设计方法；（≡）通过对典型案例的学习，掌握对各典型单元操作静、动态特性的分析方法，和与之相匹配的典型控制方案的设计，了解其发展动态。
本课程总学时为40学时，2.5学分，设置在第七学期。
其中相关实验安排在综合实验中。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章单回路控制系统（10学时）一、基本内容本章是过程控制系统课程的基础。
主要有单回路控制系统的方案设计、调节参数整定以及控制系统的投运等内容。
二、基本要求1、了解过程控制系统工程设计概要；2、了解和掌握单回路控制系统方案设计；3、了解和掌握测量变送器选型；4、了解和掌握执行器（调节阀）选型；5、了解和掌握控制器（调节器）控制规律选取；6、了解和掌握单回路控制系统参数整定和系统投运方法。
第二章复杂过程控制系统（16学时）一、基本内容主要介绍为提高控制品质或满足特殊操作要求的过程控制系统及应用中的有关问题。
包括串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、分程控制、选择性、阀位控制和推断控制等系统结构及分析。
二、基本要求1、了解和掌握串级控制系统；2、了解和掌握比值控制系统；3、了解和掌握均匀控制系统；4、了解和掌握前馈控制系统；5、了解和掌握分程控制系统；6、了解和掌握选择性控制系统；7、了解和掌握阀位控制方案；8、了解和掌握推断控制系统。
第三章流体传送设备的控制（2学时）一、基本内容流体传送设备（泵及压缩机）及其运行特点，控制方案及特殊控制方案。
过程控制系统课程设计讲解
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 (2)1.1课程设计题目 (2)1.2 课程设计内容 (3)1.2.1 设计前期工作 (3)1.2.2 设计工作 (4)第二章设计过程 (4)2.1符号介绍 (4)2.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析 (6)2.3压力定制控制系统被控对象动态分析 (7)2.4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 (8)3.1 压力定值控制系统原理图 (8)3.2 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 (9)4.1 水箱液位控制系统原理图 (9)4.2 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 (10)5.1串级控制系统原理图 (10)5.2串级控制系统工艺流程图 (11)第六章控制仪表的选型 (12)6.1 仪表选型表 (12)6.2现场仪表说明 (13)6.3 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 (16)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。
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炉温的单闭环控制系统设计作者姓名：学号：指导教师：学院名称：专业名称：页脚内容I东北大学2016年12月页脚内容II课程设计（论文）任务书页脚内容I页脚内容II炉温的单闭环控制系统设计摘要炉温控制系统是工业控制中比较典型的控制系统，但是温度系统惯性大、滞后现象严重，难以建立精确的数学模型，给控制过程带来很大难题。
因此，针对每个不同的系统需要单独研究一种最佳的控制方案，以达到系统稳定、调节时间短且超调量小的性能指标。
本次课程设计是以电烤箱为控制对象，利用PID控制算法实现电烤箱的恒温控制。
通过组态王软件编写PID控制程序以及实际调节PID参数，深刻理解控制系统的构建与调试以及PID各项参数的意义。
本次设计是基于组态王的软件平台进行的，借此熟悉组态软件的使用。
关键词：电烤箱温度控制系统，组态王，PID整定，温度曲线页脚内容III目录课程设计（论文）任务书 (I)摘要.............................................................................................................................. I II 第一章绪论. (1)1.1 课题的提出与意义 (1)1.2 设计目的 (2)1.3 课程设计任务和要求 (2)第二章炉温控制系统工作原理 (3)2.1 炉温控制系统原理图 (3)2.2 实验操作方法与步骤 (4)2.2.1 连线 (4)2.2.2 设置仪表 (5)第三章炉温控制系统的硬件组成 (6)3.1 炉温控制系统 (6)3.2 智能控制仪表CD901 (7)3.2.1 智能控制仪表CD901简介 (7)3.2.2 智能控制仪表CD901的规格型号说明 (7)页脚内容IV3.2.3 CD901工作原理 (11)3.3 热电阻pt100 (11)3.4 固态继电器 (12)3.4.1 固态继电器简介 (12)3.4.2 固态继电器工作原理 (13)3.4.3 固态继电器特点及用途 (14)3.5 RS-232/RS-485转换器 (14)3.5.1 RS-232 (15)3.5.2 RS-485 (16)3.6 电烤箱 (17)第四章人机界面制作 (19)4.1 软件设计目标 (19)4.2 人机界面制作 (19)4.2.1 建立新工程 (19)4.2.2 画面的制作 (21)4.2.3 建立数据词典 (22)4.2.4 建立动画连接 (23)页脚内容V第五章PID控制算法 (25)5.1 PID控制器的参数整定 (25)5.2 一般PID控制算法 (26)第六章参数整定 (29)6.1 浅谈参数整定 (29)6.2 PID参数整定调试过程 (30)参考文献 (34)心得体会 (35)页脚内容VI第一章绪论1.1课题的提出与意义在工业生产过程中，控制对象各种各样，温度是生产过程和科学实验中普遍而且重要的物理参数之一。
在生产过程中，为了高效地进行生产，必须对它的主要参数，如温度、压力、流量等进行有效的控制。
温度控制在生产过程中占有相当大的比例，其关键在于测温和控温两方面。
温度测量是温度控制的基础，技术已经比较成熟。
由于控制对象越来越复杂，在温度控制方面，还存在着许多问题。
如何更好地提高控制性能，满足不同系统的控制要求，是目前科学研究领域的一个重要课题。
温度控制一般指对某一特定空间的温度进行控制调节，使其达到工艺过程的要求。
本文主要研究电烤箱温度控制的方法。
炉温控制是指根据炉温对给定温度的偏差，接通或断开供给炉子的热源能量，或连续改变热源能量的大小，使炉温稳定有给定温度范围，以满足热处理工艺的需要。
应用传统的模拟电路控制方法，由于电路复杂、器件太多、无法用精确的数学方法来建立模型并确定参数，往往很难达到理想的控制效果。
本设计采用PID控制。
PID控制器问世至今已有近70年历史，PID控制是比例、积分、微分控制的简称，PID控制器是工业过程控制中最常见的一种过程控制器。
由于PID 控制器算法简单、效果好，因而被广泛应用于化工、冶金、机械、热工和轻工等工业过程控制系统中。
目前，PID算法一般是在顺序程序结构的微处理器上实现。
由于PID算法有一定的并行性，顺序程序结构的微处理器限制了它的速度，对于实时性要求比较高的系统来说，是不太适合的。
通过硬件描述语言VHDL在FPGA上实现的硬件电路具有强大的并行运算能力，可以解决这个问题，从而实现高速的PID控制。
页脚内容1本文以电烤箱为研究对象，研究一种最佳的控制方案，以达到系统稳定、调节时间短且超调量小的性能指标。
1.2设计目的本课程是隶属于实践性教学环节。
通过过程控制系统课程设计这一教学实践环节，使学生能在学完自动检测技术及仪表、过程控制仪表、过程控制系统等课程以后，能够灵活运用相关基本知识和基本理论模拟设计一个过程控制系统，以期培养学生解决实际问题的能力。
1.3课程设计任务和要求在基本掌握过程控制常规控制方案的工作原理及参数整定步骤的基础上，针对一个电烤箱设计炉温控制系统。
具体要求：(1) 电烤箱控制系统的工作方案设计、设备选型及其连线；(2) 炉温控制系统的对象-传递函数确定；(3) 单回路PID炉温控制的实现；(4) 利用组态王软件编制上位机监控软件；(5) 撰写规范化的说明书一份。
页脚内容2第二章炉温控制系统工作原理2.1炉温控制系统原理图计算机控制系统一般由控制计算机、A/D与D/A接口、执行机构、被控对象、检测元件和变送器组成。
本炉温控制系统的控制计算机采用普通奔腾PC机，A/D与D/A转换由理化智能控制仪表CD901来实现，执行功能由可控硅模块来完成，检测元件为热电阻Pt100，温度变送器为XMZ数字显示仪。
系统原理图如图2.1所示图2.1 炉温控制系统原理图监控计算机通过串行通讯与温度控制器（单回路控制器）连接，实现数据采集、操作和记录的功能。
温度对象由烤箱改造而成，增设风扇冷却装置，加热由烤箱原加热部件实现。
由温度控制器输出一路控制信号连接至固态继电器，驱动电烤箱加热单元；另一路控制信号连接至风扇用于冷却。
设计热电阻检测烤箱内温度，检测输入热电阻信号连接至温度控制器反馈端。
其原理结构如图2.2 所示。
页脚内容3图2.2 温度实验系统功能结构框图2.2实验操作方法与步骤2.2.1连线图2.3面板上的连线原理图硬手动（手动给定）连线：硬手动时分别连接至调压模块接线柱③、④；页脚内容4OUT1连线：非硬手动时分别连接至调压模块接线柱③、④；OUT2连线：当使用风扇制冷时使用。
TC连线：当使用检测元件作为反馈值时使用。
2.2.2设置仪表当系统给电后，各个仪表开始工作，首先进行仪表的设置工作。
(1)硬手动控制当仪表处于正常显示时，将接线柱③、④与手动的③、④连接起来，使控制系统处于手动状态。
然后调整电位器按钮，给定一个电压值（顺时针增大，逆时针减小），打开电烤箱，使之升温，观察各个仪表的数值。
(2)软手动控制（手动控制）控制器选择手动模式时，将接线柱③、④与控制器OUT1的③、④连接起来，使控制系统处于软手动－控制器手动状态。
然后调整控制器输出值，打开电烤箱，使之升温，观察各个仪表的数值。
(3)自动控制控制器选择手动模式时，将接线柱③、④与控制器OUT1的③、④连接起来，使控制系统处于软手动－控制器手动状态。
然后调整好控制器给定值，打开电烤箱，将控制器选择自动模式，控制器将自动调整温度。
页脚内容5第三章炉温控制系统的硬件组成3.1炉温控制系统实验控制系统主要由计算机、电烤箱、智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表等构成，其中智能控制仪表、固态继电器、通讯模块、电压数显表安装于控制箱上。
监控计算机通过串行通讯与温度控制器连接，实现数据采集、操作和记录的功能。
温度对象由烤箱改造而成，增设风扇冷却装置，加热由烤箱原加热部件实现。
由温度控制器输出一路控制信号连接至固态继电器，驱动电烤箱加热单元；另一路控制信号连接至风扇用于冷却。
设计热电阻检测烤箱内温度，检测输入热电阻信号连接至温度控制器反馈端。
控制箱面板布置图如图3.1所示。
图3.1 控制箱面板布置图页脚内容63.2智能控制仪表CD9013.2.1智能控制仪表CD901简介RKC温控器，也叫RKC温控表，是日本理化株式会社的核心产品，广泛应用于塑胶、电炉等行业，是一种工业温度控制器，是目前中国大陆工业温控表的主流品牌，其精度高，质量可靠耐用等特点赢得广大用户的口碑。
温控器的核心控制算法为PID控制，P(Proportional)比例+I(Integral)积分+D(Differential)微分控制。
工业温度控制器所控制的工业设备温度范围一般在-199℃--3000℃。
加热机构一般采用继电器或者固体继电器的形式来进行，温控器根据热电偶发回来的信号读取实际温度，然后把这个实际温度值跟设定温度值进行比较，产生温度偏差，调节的方向朝着温度偏差减少的方向进行，然后RKC温控器输出一个模拟量或者开关量驱动继电器或者可控硅等执行机构实现加热或者冷却控制。
3.2.2智能控制仪表CD901的规格型号说明智能控制仪表CD901的面板如下图3.2所示：页脚内容7图3.2智能控制仪表CD901的面板表上面各符号简介：PV：输入值（如：读入烤箱的温度值）SV：设定值（如：手动给定或程序给定值）AT：自整定（绿）OUT1：第一控制输出（加热侧）页脚内容8OUT2：第二控制输出（冷却侧）ALM1：第一报警端ALM2：第二报警端SET：设置各种命令<R/S：位移及运行/停止∨：下移减小数字∧：上移减大数字CD901背面接线柱如图3.3所示：图3.3 CD901 背面接线图CD901的技术数据说明：热电阻：Pt100或JPt100页脚内容9电压：0~5V，1~5V电流：0~20mA，4~20mA通讯：RS-232/RS-485转换器控制类型：4种F：PID动作及自动演算（逆）D：PID动作及自动演算（正）W：加热/冷却动作及自动演算（水冷）A：加热/冷却动作及自动演算（风冷）设定数据：测定值（PV）：来自被控对象的当前值设定值（SV）：与输入范围同样加热侧比例带（P）：1~99999全距0.1~全距冷却侧比例带（Pc）：为P的1~1000%积分时间（I）：1~3600秒微分时间（D）：1~3600秒加热侧比例周期（T）：1~100秒冷却侧比例周期（t）：1~100秒页脚内容10限制积分动作生效范围（ARW）：加热侧比例带（P）的1~100%3.2.3CD901工作原理CD901系列仪表可配置数字通讯接口，其接口为RS485，仪表与上位机通讯为被动方式。