过程控制系统课程设计(锅炉汽包温度控制系统论文)[1]

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1、红河学院过程控制系统课程设计题目：水塔温度控制系统辽宁工业大学课程设计说明书（论文）目录第1章水塔温度控制系统设计方案11.1系统设计方案概述11.2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32.1系统对象特性设计32.2系统检测回路设计32.3控制器设计52.4执行器选择82.5参数整定………………………………………………………………………9第3章水塔温度控制系统软件设计103.1程序设计113.2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

2、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。12辽宁工业大学课程设计说明书（论文）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

3、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12辽宁工业大学课程设计说明书（论文）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。输入信号和扰动信号

4、皆为单位阶跃信号。扰动作用时间F1为steptime=50s，仿真波形如图1.2所示。12辽宁工业大学课程设计说明书（论文）图1.2串级控制系统仿真波形第2章水塔温度控制系统硬件设计2.1系统对象特性设计水塔温度串级控制系统选择水塔温度为主被控对象，副被控对象为上水流量。当水塔温度变化的时候，通过控制上水流量改变水塔温度，并最终使其恒定。主被控对象：水塔温度=（2—1）副被控对象：上水流量=（2—2）2.2系统检测回路设计2.2.1主控、副控回路检测环节传感器选择主控对象检测元件选择为温度传感器AD590。AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要

5、特性如下：1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：12辽宁工业大学课程设计说明书（论文）mA/K式中：—流过器件（AD590）的电流，单位为mA；T—热力学温度，单位为K。2、AD590的测温范围为-55℃～+150℃。3、AD590的电源电压范围为4V～30V。电源电压可在4V~6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。4、输出电阻为710MW。5、精度高。副控回路检测元件选择电磁式流量传感器。导电性的液体在流动时切割磁力线，也会产生感生电动势。因此可应

6、用电磁感应定律来测定流速，电磁流量传感器就是根据这一原理制成的。虽然电磁流量传感器的使用条件是要求流体是导电的，但它还是有许多优点。由于电极的距离正好为导管的内径，因此没有妨碍流体流动的障碍，压力损失极小。能够得到与容积流量成正比的输出信号。测量结果不受流体粘度的影响。由于电动势是在包含电极的导管的断面处作为平均流速测得的，因此受流速分布影响较小。测量范围宽，测量精度高。2.2.2采样检测电路设计为了达到测量高精度的要求,选用温度传感器AD590,AD590具有较高精度和重复性，超低温漂移高精度运算放大器0P07将温度一电压信号进行放大,便于A/D进行转换,以提高温度采集

7、电路的可靠性。采样检测电路如图2.1示。12辽宁工业大学课程设计说明书（论文）图2.1采样检测电路2.2.3A/D转换电路A/D转换电路采用ADC0809转换器。将采集来的模拟信号转换成数字信号输出转换完成的信号EOC经反相器接单片机的P3.2口，A/D转换电路如图2.2所示。图2.2A/D转换电路2.3控制器设计选用单片机作为控制器，对水塔温度进行控制。单片机以其功能强、体积小、可靠性高、造价低和开发周期短等优点，称为自动化和各个测控领域中广泛应用的器件，在工业生产中称为必不可少的器件，尤其是在日常生活中发挥的作用也越来越大