【精品】流量比值控制系统课程设计

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1、工业过程控制课程设计任务书主要内容通过组态王软件，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温度单回路控制系统。任务要求1.根据流量比值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.根据流量比值控制系统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，正确设计流量比值控制系统的组态图、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

2、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：机械工业岀版社2000[3]过程控制教材[4]辅导资料目录1设计内容和要求1・1设计目的运用组态软件“组态王KingView6.05”，结合工业过程实验室己有设备，按照定值系统的控制要求，应用PID控制算法，自行设计，构成单回路温度控制系统，并整定相关的PID控制参数以使系统稳定运行，最终得到一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的温度单回路控制系统。1・2控制要求利用电阻丝加热器对流经加热罐中的水进行加热，使用组态软件实现控制监控，采用合理的控制规律，使管道中流动的水的温度稳定在设定值附近，以达到整体

3、系统稳定运行的效果。水温的测量范围为o-ioooc,测量精度〈1%。2系统结构设计2.1系统控制方案为了取得较好的控制效果，基于组态软件的温度单回路过程控制系统在系统设计时，采用PID控制规律。通过温度传感器将检测到的实时温度值与温度设定值的差值送入计算机，计算机运用P1D算法得到相应的控制信号，并将其输岀给执行器，然后执行器调节加热器，以达到调节温度的控制目的。2.2系统结构框图根据控制要求，温度单回路控制系统的控制参数是水的温度，测量便送采用温度传感器，被控参数是加热器的功率，控制器是计算机，执行机构是加热器，所以温度单冋路控制系统的结构框图如图1所示。流量比值控制系统结

4、构图双闭环流量比值控制系统方框图3过程仪表的选择3.1温度传感器检测水温的传感器采用热电阻Cu50o热电阻Cu50在-50~150°C测温范围内电阻值和温度之间呈线性关系，温度系数大，测量精度高，热补偿性好在过程控制领域使用广泛。系统采用三线制Cu50,温度信号经过变送单元转换成4~20mADC电流信号，便于计算机采集。3.2加热器采用电阻丝作为加热器件，采用可控硅移相触发单元调节电阻丝的发热功率，输入控制信号为4-20mA标准电流信号，其移相触发与输入控制电流成正比。输出交流电压来控制加热器电阻丝的两端电压，从而控制加热罐的温度。输入4mA电流时，加热器电阻丝的两端电压时0

5、V,输入20mA电流时，加热器电阻丝的两端的电压时220Vo2.3过程模块采用牛顿7000系列远程数据采集模块作为计算机控制系统的数据采集通讯过程模块。牛顿7000系列模块体积小，安装方便，可靠性高。D/A模块釆用牛顿7024,四通道模拟输出模块。电流输出4〜20mADC,电压输出1〜5VDC,精度14位。使用7024模块的1通道101作为可控硅的电压控制通道。A/D模块采用牛顿7017,八通道模拟输入模块。电压输入1〜5VDCO使用7017模块的4通道TN4作为温度信号检测输入通道。通信模块釆用牛顿7520,RS232转换485通讯模块。使用RS-232/RS-485双向协

6、议转换，速度为300〜115200BPS,可长距离传输。控制回路中电磁阀的开关量输出模块采用牛顿7043,16通道非隔离集电极开路输出模块。最大集电极开路电压30V,每通道输出电流100mA,可直接驱动电磁阀设备。3.4电动调节阀采用电动调节阀对控制回路的水的流量进行调节。采用徳国PS公司进口的PSL202型智能电动调节阀，无需配伺服放大器，驱动电机采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机，运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高。控制单元与电动执行机构一体化，可靠性高、操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。有输入控制信号4-20mA及单相电源即可控制运转实现对压

7、力流量温度液位等参数的调节，具有体积小，重量轻，连线简单，泄漏量少的优点。采用PS电子式直行程执行机构，4-20屈阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯，流量具有等百分比特性，直线特性和快开特性，•阀门采用柔性弹簧连接，可预置阀门关断力，保证阀门的可靠关断，防止泄露。性能稳定可靠，控制精度高,使用寿命长等优点。3.5其他设备在控制系统回路屮所涉及到的设备还用水泵，变频器，电磁阀，开关电源等。水泵采用丹麦格兰富循环水泵。噪音低，寿命长，扬程可达10米，功耗小,220V供电即可，在水泵岀水口装有压力变送器，与