分散控制课程设计-双容水箱模型系统

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1、科技学院课程设计报告(2014--2015年度第1学期)名称：题目：DCS程序控制应用方案分析设计院系：班级：学号：学生姓名：指导老师：李大中设计周数：1成绩：日期：《分散控制系统与现场总线技术》课程设计任务书《分散控制系统与现场总线技术》课程设计任务书一、目的与要求1．通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握；2．结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力；3．培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力；4．要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估；5．报告原则上要求依

2、据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。二、主要内容1．每个学生依据个人情况选择课程设计题目；2．分散控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施综述；3．分散控制系统工程应用方案设计分析；4．现场总线技术发展应用综述；5．基于现场总线技术的工程应用方案设计分析；6．分散控制系统差错、容错控制技术设计分析；7．工程师站、操作员站功能应用综述；8．现场控制站工程应用控制方案设计分析；8．SOE、事故追忆技术分析综述；9．分散控制系统接地系统设计与可靠性分析；10．分散控制系统电源安全供电系统配置方案综述。三、进度计划序号设计内容完成时间备注1选择课程设计题目，查阅相关文献资料2015年1月1

3、9日2文献资料的学习根据所选题目进行方案设计2015年1月20日3与指导教师讨论设计内容、修改设计方案2015年1月21日4撰写课程设计报告2015年1月22日5课程设计答辩2015年1月23日《分散控制系统与现场总线技术》课程设计任务书四、设计成果要求1．针对所选题目的国内外应用发展概述；2．课程设计正文内容，包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等；3．课程设计总结或结论以及参考文献；4．要求设计报告规范完整按照《华北电力大学课程设计标准格式》撰写。五、考核方式《分散控制系统与现场总线技术》课程设计成绩评定依据如下：1．课程设计报告；2．独立工作能力及设计过程的表现；3．答

4、辩时回答问题情况。成绩综合评定分为优、良、中、及格、不及格五个等级。学生姓名：吴娜指导教师：李大中2015年1月21日3《分散控制系统与现场总线技术》课程设计任务书一．课程设计的目的与要求分散控制系统与现场总线技术是目前国内外工程领域应用非常广泛而有效的计算机控制技术，作为自动化类本科学生应当具备和掌握与此相关的基础知识、概念和设计方法。本课程设计是在分散控制系统与现场总线技术课程结束之后进行的一个综合性实践环节，主要目的是使学生在课程内容学习的基础上，运用所学的基础理论知识和设计方法，针对工程应用问题能够进行有关计算机监控系统等内容的综合分析设计以及仿真，通过该教学环节使学生进一步加深

5、对分散控制系统与现场总线技术的认识和理解，同时也给学生提供了一个实践和增加感性认识的机会，为今后从事实际工作打下一定的基础。二．课程设计的要求和内容1.总体要求要求：1、能够运用所学分散控制系统与现场总线技术的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案等的要求，进行DCS程序应用方案的总体设计和分析。2、设计报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写报告等。2.内容概述1.双容水箱液位控制系统是采用先进的控制算法完成对过程液位的控制的控制系统，它在饮料、食品加工、溶液过滤、化工生产等多种行业的生产加工过程中均有广泛应用。在本设计中充分利用计算机技术，过程控制技术，分

6、散控制技术和自动控制技术，以实现对水箱液位的串级控制。2.设计过程如下：（1）.制定设计方案；（2）.根据被控对象模型和被控过程特性设计串级控制系统；（3）.设计出串级控制系统硬件部分和软件部分；（4）.采用MATLAB进行仿真实验并对控制系统的性能进行分析；（5）.完成控制系统实验和结果分析。三．设计正文1.设计控制方案为保持下水箱液位的稳定，设计中采用闭环系统，将下水箱液位信号经水位检测器送至控制器（PID），控制器将实际水位与设定值相比较，产生输出信号作用于执行器（控制阀），从而改变流量调节水位。当对象是单水箱时，通过不断调整PID参数，单闭环控制系统理论上可以达到比较好的效果，系

7、统也将有较好的抗干扰能力。该设计对象属于双水箱系统，整个对象控制通道相对较长，如果采用单闭环控制系统，当上水箱有干扰时，此干扰经过控制通路传递到下水箱，会有很大的延迟，进而使控制器响应滞后，影响控制效果，在实际生产中，如果干扰频繁出现，无论如何调整PID参数，都将无法得到满意的效果。考虑到串级控制可以使某些主要干扰提前被发现，及早控制，在内环引入负反馈，检测上水箱液位，将液位信号送至副控制器，然后直接作用于控制阀，以此得到较好的控制