过程控制液位控制系统

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1、中南大学《过程控制仪表》课程设计报告设计题目锅炉液位控制系统指导老师王莉吴同茂设计者专业班级自动化0710设计日期2010年6月26目录第一章过程控制仪表课程设计的目的意义11.1设计目的11.2课程在教学计划中的地位和作用1第二章液位控制系统（实验部分）22.1控制系统工艺流程22.2控制系统的控制要求42.3系统的实验调试5第三章锅炉液位控制系统工艺流程及控制要求73.1控制系统工艺流程73.2设计内容及要求8第四章总体设计方案94.1设计思想94.2总体设计流程图10第五章硬件设计115.1硬件设计概要

2、115.2硬件选型125.3硬件电路设计系统原理图及其说明14第六章软件设计166.1软件设计流程图及其说明166.2源程序及其说明17第七章系统调试及使用说明23第八章收获、体会24参考文献2526第一章过程控制仪表课程设计的目的意义1.1设计目的本课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而

3、提高学生解决实际工程问题的能力。基本要求如下:1.掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号；2.掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；3.掌握PID调节器的功能原理，完成相应的压力、流量、液位及温度控制系统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。4．通过对一个典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）进行分析，并对其中的一个参数（如温度、压力、流量、液位）设计其控制系统。1.2课程设计的基本要求本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、

4、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。其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，促进学生对仪表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。课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、

5、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。基本要求如下:1.掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号；2.掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；3.掌握PID调节器的功能原理，完成相应的压力、流量、液位及温度控制系统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。4．通过对一个典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）进行分析，并对其中的一个参数（如温度、压

6、力、流量、液位）设计其控制系统。26第二章液位控制系统2.1控制系统工艺流程在复杂的工业过程控制系统中，简单的单回路过程控制系统不能满足性能指标要求时，就要采用复杂的过程控制系统和智能控制策略。液位串级是复杂的过程控制系统，由主、副两个回路组成，每个回路中有各自的调节器和被控对象，即主回路中的调节器称主调节器，被控象为下水槽，作为系统的主被控对象，下水槽的液位为主控制量。副回路中的调节器称副调节器，被控对象为上水槽，为系统副被控对象，上水槽液位为副被控量。图2-1带连接信号插孔的液位装置工艺模拟流程图26串级

7、控制系统的目的是使系统具有良好的动态性能和稳态性能，确保主被控量的控制质量，实现无差调节。当有扰动出现于副回路时，由于主被控对象的时间常数大于副被控对象的时间常数，因而当主被控量未作出反映时，副回路已作出快速响应，及时地消除了扰动对主被控量的影响。此外，如果扰动作用于主被控对象，由于副回路的存在，使副被控对象的时间常数大大减小，从而加快了系统的响应速度，改善了动态性能。图2-2液位串级过控系统方框图H2H12#水箱U1主给定Hs副调节器2液位压力变送其送器21#水箱智能调节器1控制器E111-YH2扰动1扰动

8、2U2压力变送器1-YH1电子阀主回路副回路262.2控制系统的控制要求2.2.1双回路串级控制目的在试验中有主副两个控制回路，主，副调节器相串联工作，其中主调节器有自己独立的给定值Hs，它的U1作为副调节器的给定值，副调节器的输出u控制执行器，以改变主参数H1。被控对象是两级串联水箱，被控量是水箱的液位Hs，调节参数是流入水箱量Q，水箱液位由液位变送器检测得到也未反馈信号Hf，它和液位设定信号H