课程设计---液位—流量串级过程控制系统

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1、 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/RS232 转换与通 讯模块。 4. 运用

2、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 系（教研室）主任签字： 年 月 日 2 设计目的与要求设计目的与要求 1.1 设计目的设计目的 （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

3、 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/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 系统结构设计系统结构设计 2.1 控制方案控制方案 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

4、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，进而控制上水箱液位。 3 2.2 系统结构系统结构 系统框图如图 2.1 所示。 计算机计算机调节阀流量液位 流量变送器 液位变送器 x1(t) x2(t) e(t) u(t) f1(t) g(t) q(t) f2(t) y(t) - z2(t) - z1(t) 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 过程仪表的选择过程仪表的选择 3.1 液位传感器液位传感器 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 DDZX 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