基于组态软件的前馈反馈过程控制系统设计

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1、工业过程控制课程设计设计课题:基于组态软件的前馈反馈过程控制系统设计学院名称:专业班级:电气工程学院自动化F0702学生姓名:指导教师:设计地点:设计时间:中2-2102010.6.28-2010.7.2课程设计成绩：指导教师签名：年月日工业过程控制课程设计任务书之八学生姓名专业班级自动化F0702学号题目基于组态软件的前馈反馈过程控制系统设计课题性质工程设计课题来源自拟题目指导教师主要内容通过某种组态软件，结合实验室已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的

2、前馈反馈过程控制系统。任务要求1.根据前馈反馈过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。2•根据前馈反馈过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用过程模块。3.根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。4.运用组态软件，正确设计前馈反馈过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。5.提交包括上述内容的课程设计报告。主要参考资料[1]组态王软件及其说明文件[2]邵裕森.过程控制工程.北京：机械工业出版社2000

3、3

4、过程控制教材[4]辅导资料审查意见指导教师签字：年月日1设计目的与要求-

5、4-1.1设计目的1.2设计要求-4-2系统结构设计-4-2」控制方案-4-2.2系统结构流程图-7-3过程仪表选择-7-3.1水箱-7-3.2调节阀-8-3.37K泵3.4流量传感器、变送器-8-3.5液位传感器-9-4系统组态设计-9-4.1组态图-10-4.2组态画面-10-4.3数据字典-11-4.4应用程序-12-4.5动画连接-13-5结论-13-6参考文献・14-7致谢・14・8附录-15-1设计目的与要求1・1设计目的该课程设计采用组态王软件设计具有PID控制规律和前馈控制算法的虚拟控制器的过程，以PLC过程控制实验系统双容液位为受控对象构建

6、一个前馈一反馈控制系统，并可通过计算机网络实现远程测控主要学习前馈调节规律，了解前馈-反馈控制规律在液位单回路水箱屮的控制。1.2设计要求1.根据前馈反馈单冋路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。2.根据前馈反馈单回路过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，止确选用过程模块。3.根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。4.运用组态软件，正确设计前馈反馈单冋路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制稈序。2系统结构设计2.1控制方案前馈控制是在企业牛产经营活动开始之前进行的控制，是一种开

7、环控制。尤其适用于那些扰动可测但不可控的系统。管理过程理论认为，只有当管理者能够对即将出现的偏差有所觉察并及时预先提出某些措施时，才能进行有效的控制，因此前馈控制具有重要的意义。前馈控制采用的普遍方式，是利用所能得到的最新信息，进行认真、反复的预测，把计划所要达到的目标同预测相比较，并采取措施修改计划，以使预测与计划目标相吻合。在反馈控制系统中，控制装置对被控对象施加的控制作用，是取自被控量的反馈信息，用来不断修正被控量与输入量之间的偏差，从而实现对被控对象进行控制的任务，这就是反馈控制的原理。前馈控制又称扰动补偿，它与反馈调节原理完全不同，是按照引起被调参

8、数变化的干扰大小进行调节的。在这种调节系统中要直接测量负载干扰量的变化，当干扰刚刚出现而能测出时，调节器就能发出调节信号使调节量作相应的变化，使两者抵消与被调量发生偏差之前。因此，前馈调节对干扰的克服比反馈调节快。但是前馈控制是开环控制。其控制效果需要通过反馈加以检验。前馈控制器在测出扰动之后，按过程的某种物质或能量平衡条件计算出校止值。如果没有反馈控制，则这种校正作用只能在稳态下补偿扰动作用。如图1所示，系统使用两个水泵注水，设法保持下水箱液位。▼上水箱图2.1前馈一反馈控制系统原理图前馈控制的基本概念是测取进入过程的干扰(包括外界干扰和设定值变化),按信

9、号产生合适的作用去改变操纵变量，使受控变量维持在设定值上。前馈控制一般可表达为：Gfc(s)二-空¥G'e)式中：Gg(s)——前馈控制器的传递函数Gy(5)——干扰通道的传递函数G〃(s)——对象通道的传递函数。前馈控制只选择一个主要的扰动进行补偿，而其余的扰动仍会使被调量发生偏差。前馈一反馈控制系统将前馈与反馈结合起来，选择对象中主要的一些干扰作为前馈信号，对其它引起被调参数变化的各种干扰则采用反馈调节系统来克服，从而充分利用了这两种调节作用的优点，使调节质量进一步提高。系统的前馈一反馈控制系统框图如下图2.2图2.2系统的前馈一反馈控制系统框图2.2系

10、统结构流程图扰动进水管道主进水管道液位测址电磁调节阀