温度单回路过程控制系统课程设计

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1、 工业过程控制课程工业过程控制课程设计任务书设计任务书 主要内容主要内容 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 路过程控制系统。 任务要求任务要求 1. 根据温度单回路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. 根据温度单回路过程控制系统 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/RS232 转换与通 讯模块。 4. 运用组态软件，正

2、确设计温度单回路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。 主要参主要参 考资料考资料 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 审查意见审查意见 指导教师签字： 年 月 日 1 引言引言 温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要的地位。单片机系统的开发应 用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片 机的应用。将单片机控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中 存在的严重滞后现象， 同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效 果和控

3、制精度。 温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。 本文以它为例进行介 绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。 现代自动控制越来越朝着智能化发展， 在很多自动控制系统中都用到了工控 机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就 是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成 本。在很多的小型系统中，处理机的成本占系统成本的比例高达 20%，而对于 这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系 统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小 型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统

4、中是非常适合的。 随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高 集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的 发展，电子技术有了更高的飞跃，我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感 器对某处进行温度检测，而且我们可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此 原理图稍加改进，我们还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。 1 设设计目的计目的 运用组态软件“组态王 King View6.05” ，结合工业过程实验室已有设备，按 照定值系统的控制要求，应用 PID 算法，自行设计，构成单回路温度控制系统， 并整定现相关的 PID 参数以使系统稳定运行， 最终

5、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。 2 2 控制要求控制要求 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，是管道中流动水的温度稳定在设定值附近，以达到整 体系统稳定运行的效果。水温的测量范围为 0100，测量精度1%。 3 系统结构设计系统结构设计 3.1 系统结构框图系统结构框图 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，执行器是加热器，所以 温度单回路控制系统的结构框图如图 1 所示。 3.2 仪表选择 3.2.1 温度传感器 测量

6、水温的传感器采用电热阻 Cu50。 热电阻 Cu50 在50150测量范围内 电热阻和温度之间呈线性关系，温度系数越大，测量精度越高，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 420mADC 电流信号，便于计算机采集。 计算机 控制器 电阻丝加 热器 加热罐水 温 水温检测 传感器 一一 SP P T PT1 图 1 温度单回路系统结构框图 3 3.2.2 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 420mA 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温度为 0V，输入为 20mA 电流时，加热器电阻 丝的两端温度为 220V。 3.2.3 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 模块采用牛顿 7