贮槽液位控制系统设计报告过程控制

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1、目录第一章系统总体方案选择与说明1第二章系统结构框图与工作原理3第三章各单元硬件设计说明及计算方法5第四章软件设计与说明16第五章调试结果与必要的调试说明22第六章使用说明24第七章总结25第七章总结25第八章参考文献27附录程序清单2831第一章系统总体方案选择与说明贮槽设备是一水箱，生产工艺要求水箱液位应保持在20±0.5cm,设计控制系统满足该要求。对系统要求进行分析，生产工艺简单并且要求不高，因此采用单回路控制系统进行设计。所谓单回路控制系统，通常是指一个测量变送器、一个控制器、一个执行器和一个被控对象所构成的闭环系统，也称为简单控制系统。

2、单回路控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，操作维护也比较方便，因此在化工自动化中使用很普遍，这类系统占控制回路的绝大多数。单回路过程控制系统虽然简单，但它的分析、设计方法是其它各种复杂过程控制系统分析、设计的基础。因此，学习和掌握单回路控制系统的工程设计方法是非常重要的。31单回路系统结构简单，投资少，易于调整和投运，又能满足不少工业生产过程的控制要求，因此应用十分广泛。尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者对被控质量要求不高的场合。简单、可靠、经济与保证效果是方案设计的基本准则。单回路控制系统是复杂控制系统的

3、基础，学会了单回路控制系统的工程分析、设计的处理方法，认识到系统中各个环节对控制质量的影响，并了解系统设计的一般原则以后，就可以联系实际，处理其他更复杂的系统设计问题。Wm(S)—测量变送器的传递图1-1单回路控制系统方框图从结构图我们可以看出：单回路控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。单回路控制系统根据被控量的类型可分为：温度单回路控制系统、压力单回路控制系统、流量单回路控制系统等。单回路控制系统方框图的一般形式如下：图1－1是一个单回路反馈控制系统31第二章系统结构框图与工作原理2.1、系统结构框图图2－1贮槽液位控制系统2.2、工

4、作原理单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控对象、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。图1-1是一个单回路反馈控制系统，控制的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。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31以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。单回路过程控制系统亦称单回路调节系统简称单回路

5、系统，一般是指针对一个被控过程（调节对象），采用一个测量变送器监测被控过程，采用一个控制(调节)器来保持一个被控参数恒定（或在很小范围变化），其输出也只控制一个执行机构（调节阀）。从系统的框图（图2-1）看，只有一个闭环回路。单回路过程控制系统虽然简单，但它的分析、设计方法是其它各种复杂过程控制系统分析、设计的基础。因此，学习和掌握单回路控制系统的工程设计方法是非常重要的。单回路系统结构简单，投资少，易于调整和投运，又能满足不少工业生产过程的控制要求，因此应用十分广泛。尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者对被控质量要求不

6、高的场合。31第三章各单元硬件设计说明及计算方法3.1数字PID控制算法在模拟控制系统中，PID控制算法的模拟表达式为：式中为控制器的输出信号；为偏差信号，它等于给定量与反馈量之差；KP为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。在实际应用中，数字PID控制的各种算式形式的选择视执行器的形式、被控对象的特性而定。若执行机构不带积分部件，其位置和计算机输出的数字量是一一对应的话(如电液伺服阀)，就要采用位置式算式。若执行机构带积分部件(如步进电动机或步进电动机带动阀门或带动多圈电位器)，就可用增量式算法。若执行机构要求速度设定就选用速度式算式

7、。3.2、 控制系统装置说明3.2.1．模拟控制对象系统31模拟控制对象系统由上、中、下三个水箱、热交换器及相应管路（含管路上手动阀、转换阀）组成，上、中水箱由水泵供水。上、中两个水箱装有液位传感器；上水箱是一个复合式水箱，其中水箱内装有电加热器、电动搅拌器和PT100温度传感器。下水箱内置潜水泵。热交换器冷热流体管路上均装有涡轮流量计、温度传感器、阀门和水泵。水箱中的水位、水温以及供水的流量和热交换器冷热流体管路上温度、流量、压力都可以用于构成控制系统的被控参量。管路任一个手动阀都可作为干扰源，用以产生干扰信号，整个被控对象组成了一个复杂控制系统

8、。单回路控制系统主要包括实验台的上水箱、中水箱、回水泵、循环泵、电子比例阀以及相对应的管路和阀门。3.2.2．模块的功能介