液位控制设计

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1、自动控制系统课程设计设计题目：单回路控制系统前馈反馈系统的设计班级：学号：姓名：指导教师：设计时间：2013年7月1号—2013年7月19号摘要本文阐述了水位单回路控制系统与前馈反馈控制系统的工作原理与设计方法，并详细介绍了两种控制方案各自的优缺点与适用场合。针对两种水位控制系统的设计，从软硬件两方面介绍其实现方法，最终在西门子S7300上利用step7编程设计完成了水位控制。本文首先介绍了国内外控制技术的发展现状，向读者展现了过程控制技术对于国民生产的重要性，接着介绍了过程控制领域尚未解决的难题。而后针对要解决的

2、问题设计了两种方案并得到了其可行性结论，在此基础上进行系统设计、原理分析、设备选型、设备接线等工作，在此期间，本文既采用文字描述又通过绘制原理图与方框图进行描述。最后，在西门子PLC上编程进行实际操作。经验证后，证明所设计的控制系统可以达到预期目的。关键词：水位控制、西门子PLC、控制系统1.1设计目的1.进一步熟悉西门子PLC的工作原理及使用方法。2.掌握水位控制系统的设计与调试方法。1.2设计内容本课程设计是以自动化专业《过程控制系统》课程为背景，充分利用过程控制实验室的现有实验条件，针对水位这一过程控制中非常

3、普遍的控制对象（被控参数）进行控制系统设计。1.3设计要求1.控制系统可行性分析。通过进行背景调查最终得出控制系统可行的结论，给以下设计提供肯定的支持。2.控制原理分析与设计。得到可行结论后，开始对控制系统原理方案进行详细的分析与设计，根据所设计系统的特点，参考实例、对水位控制系统进行设计。3.控制系统设备选型。根据系统需要确定设备数量和功能等要求，在多种设备中选择性能最适合设计需要的仪表设备型号，最后根据设备型号与设备说明书、端子说明进行接线图的绘制。4.控制系统检测控制原理图。包括：控制系统检测控制原理图与控制

4、系统方框图。5.控制系统接线图。目录摘要21.1设计目的31.2设计内容31.3设计要求32.1控制系统可行性分析52.1.1国内外控制水平发展及现状52.1.2过程控制难点及目前解决程度62.1.3拟采用控制方案的特点及概述72.1.4所设计系统的可行性结论82.2控制原理分析与设计92.2.1水位单回路控制系统92.2.2水位单回路控制过程描述102.2.3水位前馈反馈控制系统112.2.4水位前馈反馈控制过程描述122.2.5检测参数选择和控制参数选择132.3控制系统设备选型132.3.1实验装置132.3

5、.2CPU152.3.3模拟量输入模块182.3.4模拟输出模块192.3.5QS智能型电动调节阀212.3.6电磁流量计222.3.7设备清单222.3.8软件选型232.4控制系统接线图24心得体会25参考文献272.1控制系统可行性分析2.1.1国内外控制水平发展及现状20世纪40年代以后，工业生产过程自动化技术发展很快，尤其是近些年来，在IT技术的带动下，过程控制技术发展十分迅猛。过程控制装置与系统的发展大致分为以下几个阶段：（1）局部自动化阶段（20世纪50--60年代）这个阶段的过程控制系统大多数是单输

6、入-单输出系统；被控参数主要有温度、压力、流量和物位；控制的目的是保持这些工艺参数的稳定，确保安全生产。生产的规模比较小，多用气动仪表实现就地的简单控制。到20世纪50年代后期至60年代，先后出现了气动和电动单元组合仪表，采用了集中监控与集中操作的控制系统，实现了工厂仪表化和局部自动化。（2）集中控制阶段（20世纪60--70年代）这时的过程控制系统大量采用单元组合仪表和组装式仪表，生产过程实现了车间范围和大型系统的集中监控。为了提高控制质量和满足特殊工艺的控制要求，开发使用了多种复杂控制系统方案。特别是前馈控制、

7、选择控制的实现，使过程控制品质、安全性大为提高。（3）集散控制阶段（20世纪70年代中期至今）此时的大型生产过程一般都是分散系统，这样可以使生产过程控制分散进行，将发生故障和危险的风险分散。基于“集中管理，分散控制”理念，在数字仪表和计算机与网络技术基础上开发的集散型控制系统在大型生产过程控制中得到广泛应用。过程控制系统的结构也由单变量控制系统发展到多变量系统，由生产过程的定值控制发展到最优控制、自适应控制等。到了20世纪90年代以后，过程控制系统的开放性、兼容性和现场仪表与装置的智能化水平发生了质的飞跃。工厂自动

8、化、计算机集成过程控制、计算机集成制造系统、和企业资源综合规划、等方案的规章和实施，正在成为提高工业生产过程经济效益的关键手段。2.1.2过程控制难点及目前解决程度过程参数的未知性、时变性、随机性、分散性；过程时滞未知性和时变性；系统严重的非线性；各变量间的关联性；环境干扰的未知性、多样性和随机性。上述特性，因其属于不确定性过程控制，其控制难度是非常大的。目