1、 过程控制仪表过程控制仪表 课程设计课程设计报告报告 设计题目设计题目 流量控制系统设计流量控制系统设计 指导老师指导老师 设 计 者设 计 者 专业班级专业班级 学号学号 设计日期设计日期 20132013 年年 6 6 月月 目录 第一章 过程控制仪表设计的目的意义 2 1.1 设计目的 . 1 1.2 课程在教学计划中的地位和作用 . 1 第二章 流量控制系统设计 2 .1 流量控制系统设计思想. 2 2.2 流量控制控制系统的控制要求 . 2 2. 流量控制系统工艺流程 . 2 . 流量控制系统总体设计方案 . 4 .1 流量控制系统总体设计框图 . 4 流量单闭环控制系统. 5 流量
2、比值控制. 5 .2 流量控制系统硬件设计 . 6 第三章 系统的实验调试. 9 3.1 PID 控制方式简介. 9 3.2 数字 PID 位置型控制算法(差分处理). 9 3.3 PID 参数整定方法 10 3.4 本实验调试过程 . 10 3.5 调试中遇到的具体问题及解决办法 12 第四章 收获、体会、建议 14 参考文献. 15 第一章 过程控制仪表设计的目的意义 1.1 设计目的 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 、 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
3、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，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，进而提高学生解决实际工程问题的能力。 1.2 课程在教学计划中的地位和作用 控制仪表与装置是实现生产自动化的重要工具。在自动控制系统中，
4、由检测 仪表将生产工艺参数变为电信号或气压信号后，不仅要由仪表显示或记录，让人 们了解生产过程的情况，还需将信号传送给控制仪表和装置，对生产过程进行自 动控制，使工艺参数符合预期要求。 本课程在教学计划中的目的和作用是培养学生单元操作原理的工程概念。 通 过本课程的学习，学生能够掌握流量控制系统的设计与基本原理，让学生理论与 实践能力相结合，更好地加深对过程控制这门课程的理解。更好的锻炼学生的动 手实践能力。 第二章 流量控制系统设计 .1 流量控制系统设计思想 工业生产过程中，对于生产装置的温度、压力、流量、液位等工艺变量常常 要求维持在一定的数值上，或按一定的规律变化，以满足生产工艺的要求
5、。PID 控制器是根据 PID 控制原理对整个控制系统进行偏差调节， 从而使被控变量的实 际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须合 理选择相应的控制规律，否则 PID 控制器将达不到预期的控制效果。 流量控制系统不包含影响调节过程快速性的大滞后效应和大惯性特性， 所以 系统响应快，通频带宽；系统中普遍存在外扰，如负载流量的波动和泵的脉动造 成的压力脉动等。因此应综合考虑系统的快速性、稳定性、稳态误差、抗干扰能 力等进行综合设计。 2.2 流量控制控制系统的控制要求 流量控制系统的被控变量可以选择内容器或外容器的流量， 操作变量则可以 选择进内容器调节阀或外容器调节
6、阀控制容器进水流量。 要求通过比较反馈，再 经 PID 调节器运算，最后调节电子阀的阀门开度，改变流入水箱的水流量以达到 控制的目的。 流量控制系统不包含影响调节过程快速性的大滞后效应和大惯性特 性，所以系统响应快，通频带宽；系统中普遍存在外扰，如负载流量的波动和泵 的脉动造成的压力脉动等。因此控制要求系统的快速性、稳定性、稳态误差、抗 干扰能力等都能达到预期的目的。 2. 流量控制系统工艺流程 该装置由嵌套的两个容器、 流体输送装置及相关的检测、变送、执行仪表 组成。配套的仪表屏上安装了控制、 显示、记录等仪表和水泵的启动、停止按 钮，并配有带连接信号插座孔的工艺模拟流程图。工艺过程模拟流程图如图 2.1 所示。 图 2.1 带连接信号插座孔的流量装置工艺模拟流程图 上图 2
