基于组态软件的液位—流量串级过程控制系统设计[1]

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1、工业过程控制课程设计题目:基于组态软件的液位—流量串级过程控制系统设计指导教师评语：签名：年月日工业过程控制课程设计任务书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，采用双闭环控制结构和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液位—流量串级过程控制系统。任务要求1.根据液位-流量串级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.根据液位-流量串级过程控制系统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

2、/RS232转换与通讯模块。4.运用组态软件，正确设计液位-流量串级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]过程控制教材[4]辅导资料审查意见系（教研室）主任签字：年月日目录1设计目的与要求11.1设计目的11.2设计要求12系统结构设计12.1控制方案12.2系统结构23过程仪表的选择23.1液位传感器23.2电磁流量传感器、电磁流量转换器23.3电动调节阀33.4变频器33.5水泵43.6模拟量采集模块43.7模

3、拟量输出模块43.8通信转换模块43.9开关电源44系统组态设计44.1流程图与组态图44.2组态画面64.3数据字典64.4应用程序74.5动画连接84.6PID控制算法8结论10参考文献11附录121设计目的与要求1.1设计目的（1）加深对过程控制系统基本原理的理解和对过程仪表的实际应用能力。（2）培养运用组态软件和计算机设计过程控制系统的实际能力。1.2设计要求（1）根据液位-流量串级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）根据液位-流量串级过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用过程模块。（3）根据与

4、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，正确设计液位-流量串级过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。2系统结构设计2.1控制方案在本系统中被控参量有两个，上水箱液位和管道流量，这两个参量具有相关联系，流量的大小可以影响上水箱液位，根据流量与液位的关系，故系统采用串级控制，内环为流量控制，外环为液位控制。内环与外环的控制算法均采用PID算法，PID算法实现简单，控制效果好，系统稳定性好。外环液位控制器的输出作为内环流量控制器的设定值，流量控制器的输出来控制调节阀的大小，来控制管道流量的大小，进而控制上水箱

5、液位。2.2系统结构系统框图如图2.1所示。图2.1计算机控制上水箱液位和流量串级系统控制框图3过程仪表的选择3.1液位传感器液位传感器用来对上位水箱和下位水箱的液位进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，本变送器按标准的二线制传输，采用高品质、低功耗精密器件，稳定性、可靠性大大提高。可方便地与其它DDZ—X型仪表互换配置，并能直接替换进口同类仪表。效验的方法时通电预热15分钟后，分别在零压力和满量程压力下检查输出电流。在零压力下调整零电位器，使输出电流为4mA，在满量程压力下调整量程电位器，使输出电流为20mA。本传感器精度为0.5级，因为为二线制

6、，故工作时需串24V直流电源。液位传感器用来对上水箱和中位水箱的液位进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，0.5级精度，二线制4-20mA标准信号输出。3.2电磁流量传感器、电磁流量转换器流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测。根据本系统装置的特点，采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量0—0.3/h，压力1.6Mpmax，4-20mA标准信号输出。可与显示，记录仪表，计算器或调节器配套。避免了涡轮流量计非线性与死区大的致命缺点，确保实验效果能达到系统的要求。主要优点：(1)采用整体焊接结构，密封

7、性能好；(2)结构简单可靠，内部无活动部件，几乎无压力损坏；(3)采用低频矩形波励磁，抗干扰性能好，零点稳定；(4)仪表反应灵敏，输出信号与流量成线性关系，量程比宽；流量转换器采用LDZ-4型电磁流量转换器，与LDS-10S型电磁流量传感器配套使用，输入信号：0—0.4mV输出信号:4—20mADC，允许负载电阻为0—750欧姆，基本误差：输出信号量程的3.3电动调节阀电动调节阀对控制回路流量进行调节。采用德国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

8、高。控制单元与电动执行机构一体化，可靠性高，操作方便