过程控制仪表课程设计蒸汽

1、查阅资料 八总结 一课程设计任务说明 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。
通过实际题目、 控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习，培养学生理论与实 践相结合能力、工程设计能力、创新能力，完成工程师基本技能训练。
（一) 查阅资料，综述近几年工业生产中，PID 控制以及自适应控制、神经网络控 制、模糊控制等智能控制系统的设计与实现，并具体例举 PID 和先进控制技术 的结合。
（约 2000 字、题目自选） （二）（二）过程控制系统设计过程控制系统设计要求要求 （a）设计题目）设计题目 1）水箱液位L1定值调节之二（VC1作出水量执行器） 2）压力P2定值调节之四（用水泵作水源、VC2作执行器的并联式压力调节） 3）锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节 （b）设计）设计内容内容 过程控制系统设计是为实现生产过程自动化， 应用图纸资料和文字资料来表 达设计思想和工程实现方法。
设计分为两个阶段： 1.1.设计前期工作设计前期工作 1）查阅资料，对被控对象动态特性进行分析，确定控制系统的被调量和调节 量； 2） 确定自动化水平，包括确定自动。

2、计日期 20122012 年年 5 5 月月 1 目目 录录 第一章第一章 过程控制仪表设计的目的意义过程控制仪表设计的目的意义 1 1.1 设计目的1 1.2 课程在教学计划中的地位和作用.2 第二章第二章 液位液位控制系统实验控制设计与调试控制系统实验控制设计与调试.3 2.1 液位控制系统的工艺及控制要求 .3 2.2 液位系统控制实验方案设计 .5 2.3 系统调试与控制效果 7 第三章第三章 火力发电气泡水位控制火力发电气泡水位控制系统设计系统设计 .8 3.1 火力发电厂生产工艺及控制要求 8 3.2 系统总体方案设计 9 3.3 系统硬件设计11 3.4 系统软件设计14 第四章第四章 收获、体会和建议收获、体会和建议16 参考文献参考文献 1 第一章第一章 过程控制仪表设计的目的过程控制仪表设计的目的意义意义 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。

3、计， 使我们进一步加深对 过程控制系统课程中所学内容的理解和掌握，提高我们将过程检测与 控制仪表 、 自动控制原理 、 微机控制技术和过程工程基础等课程 中所学到知识综合应用的能力。
锻炼学生的综合知识应用能力， 让学生了解 一般工程系统的设计方法、步骤，系统的集成和投运。
从而培养学生分析问 题和解决问题的能力。
1.31.3 设计的要求设计的要求 1.从组成、 工作原理上对工业型流量传感器、 执行机构有一深刻的了解 和认识。
2.分析控制系统各个环节的动态特性，从实验中获得各环节的特性曲 线，建立被控对象的数学模型。
3.根据其数学模型，选择被控规律和整定调节器参数。
4.在 Matlab 上进行仿真，调节控制器参数，获得最佳控制效果。
5.了解和掌握自动控制系统设计与实现方法， 并在 THJ-2 型高级过程控 制系统平台上完成本控制系统线路连接和参数调试，得到最佳控制效果。
6.分析仿真结果与实际系统调试结果的差异，巩固所学的知识。
1.41.4 本本次设计的具体要求次设计的具体要求 1.控制电磁阀的开度实现流量的单闭环的 PI 调节。
2 2.通过变频器控。

4、计， 使我们进一步加深对 过程控制系统课程中所学内容的理解和掌握，提高我们将过程检测与 控制仪表 、 自动控制原理 、 微机控制技术和过程工程基础等课程 中所学到知识综合应用的能力。
锻炼学生的综合知识应用能力， 让学生了解 一般工程系统的设计方法、步骤，系统的集成和投运。
从而培养学生分析问 题和解决问题的能力。
1.31.3 设计的要求设计的要求 1.从组成、 工作原理上对工业型流量传感器、 执行机构有一深刻的了解 和认识。
2.分析控制系统各个环节的动态特性，从实验中获得各环节的特性曲 线，建立被控对象的数学模型。
3.根据其数学模型，选择被控规律和整定调节器参数。
4.在 Matlab 上进行仿真，调节控制器参数，获得最佳控制效果。
5.了解和掌握自动控制系统设计与实现方法， 并在 THJ-2 型高级过程控 制系统平台上完成本控制系统线路连接和参数调试，得到最佳控制效果。
6.分析仿真结果与实际系统调试结果的差异，巩固所学的知识。
1.41.4 本本次设计的具体要求次设计的具体要求 1.控制电磁阀的开度实现流量的单闭环的 PI 调节。
2 2.通过变频器控。

5、稳态误差减小。
p 偏大， 振荡次数加多，调节时间加长。
p 太大时，系统会趋于不稳定。
p 太小，又 会使系统的动作缓慢。
p 可以选负数，这主要是由执行机构、传感器以控制对 象的特性决定的。
如果的符号选择不当对象状态(pv 值)就会离控制目标的 状态(sv 值)越来越远，如果出现这样的情况p 的符号就一定要取反。
积分作用 使系统的稳定性下降，小（积分作用强）会使系统不稳定，但能消除稳态误 差，提高系统的控制精度。
微分作用可以改善动态特性，偏大时，超调量较 大，调节时间较短。
偏小时，超调量也较大，调节时间也较长。
只有合 适，才能使超调量较小，减短调节时间。
关键词关键词：过程建模，单回路控制系统，串级控制系统，前馈控制系统 目录目录 摘要摘要 1.1.概述概述 ·。

6、 教师职称：教师职称： 指导教师评语： 签名： 年 月 日 I 工业过程控制课程设计任务书工业过程控制课程设计任务书 学生姓名学生姓名 专业专业班级班级 自动 0504 学号学号 题题 目目 基于组态软件的流量比值过程控制系统设计 课题性质课题性质 工程设计 课题来源课题来源 自拟题目 指导教师指导教师 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流量比值 单回路过程控制系统。
任务要求任务要求 1. 根据流量比值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. 根据流量比值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， 正确设计流量比值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。

7、量跟踪锅炉的蒸发量并维持汽包中的水位在工艺 允许的范围内。
维持汽包水位在给定范围内是保证锅炉和汽轮机安全运行的必要条件，也是锅炉正常运 行的主要指标之一。
水位过高，会影响汽包内汽水分离效果，使汽包出口的饱和蒸汽带水增 多，蒸汽带水会使饱和蒸汽中含盐量增高，降低过热蒸汽品质，增加在过热器管壁和汽轮机 叶片上的结垢。
水位过低，则可能破坏自然循环锅炉汽水循环系统中某些薄弱环节，以致局 部水冷管壁被烧坏，严重时会造成爆炸事故。
这些后果都是十分严重的。
随着锅炉容量的增 加，水位变化速度愈来愈快，人工操作愈来愈繁重，因此对汽包水位实现自动调节提出了迫 切的要求。
二、汽包水位调节对象的特性 锅炉给水调节对象如附图 1 所示，给水调节机构控制给水量 W。
汽轮机耗气量 D 是由汽 轮机调节气门来控制的。
B 为投入的原料量。
水冷壁与汽包存水部分构成了水循环系统。
初看起来，汽包水位的动态特性似乎与单容水箱一样，但是实际情况要复杂得多。
其中 最突出的一点就是水循环系统中充满了夹带着大量蒸汽气泡的水，而蒸汽气泡的总体积 V 是随着汽包压力和炉膛热负荷的变化而改变的， 即使水循环系统的总水量没有改变， 汽包。

8、分析。
II 目目 录录 摘摘 要要 . I 1 引言引言 - 1 - 1.1 控制系统的的目的. - 1 - 1.2 控制系统的意义 - 2 - 1.3 实验内容. - 2 - 1.4 主要任务. - 2 - 2 正文正文 - 4 - 2.1 除氧器液位控制 . - 4 - 2.1.1 实验目的及工艺背景 - 4 - 2.1.2 实验过程 . - 4 - 2.1.2 控制系统投运和控制器参数整定 - 8 - 2.2 除氧器出口流量控制 - 12 - 2.2.1 控制系统组态 .- 12 - 2.2.2 控制系统投运及参数整定- 13 - 2.2.3 施加扰动测试控制器性能- 15 - 2.2.4 实验结果分析 .- 16 - 2.3 除氧器压力控制 .- 17 - 2.3.1 PI 控制器特点 .- 17 - 2.3.2 为什么要控制除氧器的压力 - 17 - 2.3.3 控制系统组态 .- 18 - 2.3.4 控制系统投运及参数整定- 19 - 2.3.5 实验结果分析 .- 20 - 3 结论结论 .- 21 - 4 收获、体验和建议收获、体验和建议.- 22 - 参考文献参考。

9、2 2.1 符号介绍 . 2 2.2 控制系统设计 . 3 2.2.1 单回路液位控制系统 3 2.2.2 锅炉液位串级控制系统原理 5 2.3 仪表的选择 . 6 2.3.1 调节器的选择 6 2.3.2 液位变送器的选择 7 2.3.3 执行器的选择 8 2.3.4 调节阀的选择 9 第 3 章 仪表选型. 9 第 4 章 现场仪表说明. 10 第 5 章 总结. 11 参考文献 11 - 1 - 第1章 题目要求 附图为某过程控制实验装置的 P0.5%F.S 电源电压：24V5%DC,(1236VDC) 工作温度：-20+80（介质无结晶）超出此范围可采用螺纹或法兰式底部取压， 中间加隔离器。
贮存温度：-40+125 零点温度系数：0.015%量程/ 量程温度系数：0.015%量程/ 长期稳定性：0.1%量程/年 输出信号：420mA,15V;连接：M272 允许过载：标准量程的 3 倍 限流保护：在过载情况下，电源限制标称为 26mA 2.3.3 执行器的选择 设计选用 ZKJ-610 型电动执。

10、别 采用 单回 路控制 和串 级控制 设计 主、副 PID 控 制 器的 参数，并给出 整定 后系统 的阶 跃响 应曲线 和阶 跃扰 动 的 响 应 曲 线， 并说 明不 同控制 方案 对系统 的影 响。
2 目目 录录 第 1 章 概述. 1 第 2 章 系统总体方案. 2 2.1 隧道窑的结构 2 2.2 方案比较 2 2.3 方案选择 . 4 第 3 章 系统控制参数的选择. 5 3.1 串级控制系统选择. 5 3.1.1 主变量的选择. 5 3.1.2 副变量的选择. 5 3.1.3 操纵变量的选择. 5 3.2 调节阀开关形式的选择 6 3.3 传感器、变送器的选择 6 3.4 控制器的选择 7 3.4.1 控制器控制规律的选择. 7 3.4.2 控制器正、反作用选择. 7 3.4.3 控制器选型. 8 第 4 章 系统调试 10 4.1 系统参数的整定 10 4.2 系统仿真 . 10 第 5 章 心得体会 14 参考文献. 15 1 第第 1 1 章章 概述概述 随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈， 产品的质量和功能也向更高的 档次发展，制造产品的工艺过程。

11、管理。
近年来， 管式炉的发展很快， 它已成为近代炼油和石油化工工业中必不可少的工艺设备之一。
1.2 课题重要性 在生产中，为延长炉子的寿命，保证下一道工序精馏分离的质量，控制炉出 口温度 t 的稳定是十分重要的。
而目前， 在国内仍有相当部分工业企业所用的窑、 炉干生产线存在着控制精度不高，炉内温度均匀性差等问题，达不到工艺要求， 造成装备运行成本费用高，产品的品质低下，严重影响企业经济效益。
其主要原 因是温度控制具有工况复杂、 参数多变、 控制滞后等特点， 所以在实际的控制中， 温度的准确性和精度很难控制。
由此可以看出，准确地测量和控制温度，对于新 材料的研究与生产、获得正确的科研数据和保证产品质量都是十分重要的。
管式 加热炉工艺上要求炉出口温度在2内波动，而影响加热炉出口温度的干扰因 素主要有管式加热炉的扰动，包括被加热流体的进料量、进料温度、燃料压力、 燃料的热值、雾化状况、空气量助燃风量、烟道抽力等。
同时，温度控制的大滞 后特点增加了控制的困难性。
因此，研究管式加热炉的温度控制是十分重要的。
1.3 通常控制策略 长期以来，国内外科技工作者对温度控制进行了广。

12、制、计算机综 合集成控制等。
在学习了这些理论知识的同时，我们做了 8 次实验，学习理论的同时与实践 相结合，达到融会贯通的目的。
但是，课程实验都是针对课程某个部分的，工作量较小，所 以在整个课程学习结束之后，进行一次课程设计，做一个较大较全面的系统，对整个课程知 识做一个全面的复习，很有必要。
二、二、 设计任务及要求：设计任务及要求： 某隧道窑炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变量，烧成温度作为主变量，主、副对象的 传递函数分别为： 3 01 8 ( ) 61 s Gse s ， 02 10 ( ) (2)(21) Gs ss 试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下： （1） 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭 环系统原理图； （2） 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次 扰动） ； （3） 说明不同控制方案对系统的影响。
采用 MATLAB 仿真,需要做出以下结果： （1） 超调量 （2） 峰值时间 （3） 过渡过程时间 （4） 余差 （5） 第一个波峰值 （6） 第二个波峰。

13、控制模型。
图 1-1 废液中和过程示意图 为此要求设计一自动控制系统来完成该生产工艺。
废液中和过程的分程控制系统的设计 2 二 废液中和分程控制系统的方案确定 对于简单控制系统，控制方案的确定主要包括系统被控参数的选择、测量信息的获取 及变送、控制参数的选择、调节规律的选取、调节阀（执行器）的选择和调节器正、反作 用的确定等内容。
在工程实际中，控制方案的确定是一件涉及多方面因素的复杂工作。
它 既要考虑到生产工艺过程控制的实际要求，又要满足技术指标的要求，同时还要顾及客观 环境以及经济条件的约束。
一个好的控制方案的确定，一方面要依赖于有关理论分析和计 算，另一方面还要借鉴许多实际工程经验。
因此，我这里的设计仅仅是从书本的角度出发， 联系一点点的实际。
1、被控参数的选取 根据工业中废液处理的要求，废液为中性，可直接取废液 PH 值做为直接被控参数。
2、控制参数的选择 从该废液处理过程可以看出，液体槽的输入量有三个，废液、酸液和碱液。
其中废液 中的 PH 值是生产的工序过程决定的，不可变的，为使液体槽中的废液成中性，必须控制 酸液和碱液流量，以调节 PH 值。
因此，要求分别控制酸液和。

14、目的意义 3 1.1 连续槽反应器简介3 1.2 目的及意义4 第二章第二章 连续槽反应器温度控制系统工艺流程及控制要求连续槽反应器温度控制系统工艺流程及控制要求4 第三章第三章 总体设计方案总体设计方案5 3.1 方案比较5 3.1.1 简单控制系统5 5 3.1.2 串级控制系统6 6 3.2 方案选择。

15、产物， 我国现有中、 小型锅炉30多万台， 每年耗煤量占我国原煤产量的1/3， 目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。
提高 热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。
本课题利用智能仪表控制系统，结合组态王监控软件设计人机对话界面，实 现锅炉温度定值智能仪表控制系统设计。
通过对现场系统数据的采集处理，在组 态王中实现动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线和报表输出等功能。
同时 利用智能仪表控制系统，在所设计的组态王监控界面中，进行相关仪表调校和控 制器参数整定。
最后向用户提供锅炉温度控制系统的动态运行结果。
关键词：关键词：锅炉；锅炉；温度定值温度定值；智能仪表；组态王；智能仪表；组态王 2 目目 录录 1.绪论 3 2. 系统方案设计. 3 2.1 锅炉的工作原理及过程. 3 2.2.设计方案选择 4 2.2.1 串级控制系统. 4 2.2.2. 单回路控制系统 6 3.硬件选型 7 3.1 智能仪表选型. 8 3.2 温度传感器选型. 9 3.3 变送器概述及选型 10 3.4 执行器选型 10 4 锅炉温度智能仪表控制系统设计 . 。

16、1了解发电厂单元机组的生产过程及其对控制的要求。
2 设计单元机组的协调控制系统，给出控制系统的功能模块，对每个模 块的功能进行详细的阐述。
3设计蒸汽温度控制系统。
列出仪器仪表的选型；在 Matlab 下对控制系统 进行仿真研究。
基于仿真结果，分析控制系统的性能。
目前资料收集情况（含指定参考资料） ： 1. 何离庆 主编。
过程控制系统与装置。
重庆大学出版社。
2. Pao C. Chau, Process Control: A First Course with MATLAB, Cambridge University Press, 1 edition, 2002. 课程设计的工作计划： 1课堂讲授一次课，布置设计任务，为学生讲解电厂单元机组的生产过程。
2课程设计时间为一周。
任务下达日期 2011 年 9 月 26 日 完成日期 2011 年 10 月 7 日 指导教师 （签名） 学 生 （签 名） 说明：1、学院、专业、年级均填全称，如：光电工程学院、测控技术、200 2、本表除签名外均可采用计算机打印。
本表不够，可另附页，但。

17、系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。
燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧， 生成的热量传递给蒸汽发生系统， 产生 饱和蒸汽，经过过热器形成过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。
过热蒸汽经负荷设备控制，供 给负荷设备用，于此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省 煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱排空。
锅炉设备主要工艺流程图 锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要， 供应一定压力或温度的蒸汽， 同时要使锅 炉在安全、经济的条件下运行。
按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系统： 供给蒸汽量适应负荷变化需要或保持给定负荷。
锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。
过热蒸汽温度保持在一定范围。
汽包水位保持在一定范围内。
保持锅炉燃料的经济性和安全性。
炉膛负压保持在一定范围。
1.2 1.2 蒸汽过热系统的控制蒸汽过热系统的控制 2 蒸汽过热系统则是锅炉系统安垒正常运行，确保蒸汽品质的重要部分。
本设计主要考 虑的部分是锅炉过热蒸汽系统的控制。
过热蒸汽温度的控制任务是维持过热器出口汽温在允许范围内， 。

18、过程控制”课程的一个重要组成部分。
通过实际工业 过程对象控制方案的选择、 控制功能的设置、 工程图纸的绘制等基础设计和设计 说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本 技能训练。
二、二、 主要内容主要内容 1根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图； 2根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID 图） ； 3 根据确定的自动化水平和系统功能， 选择控制仪表， 完成控制系统 SAMA 图 （包 括系统功能图和系统逻辑图） ； 4对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定； 5编写设计说明书。
三、三、 进度计划进度计划 序号序号 设计设计( (实实验验) )内容内容 完成时间完成时间 备注备注 1 下达任务，查找资料 周一、周二 2 制定控制方案，绘制控制系统 SAMA 图 周二、周三 3 仿真试验、撰写设计说明 周三、周四 4 答辩 周五 四、四、 设计（实验）成果要求设计（实验）成果要求 1 绘制所设计热工控制系统的的 SAMA 图； 2 根据已给对象，用 MATABL 进行控。

19、 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。

20、绍3 1.2 蒸汽过热系统的控制4 第二章第二章 控制原理简介控制原理简介5 2.1 过热蒸汽温度的动态特性5 2.1.1 蒸汽量扰动5 2.1.2 烟气侧扰动6 2.1.3 减温水量扰动6 2.2 控制方案选择9 2.2.1 单回路控制方案9 2.2.2 串级控制方案10 2.3 串级控制方案特点11 第三章第三章 控制系统设计控制系统设计12 3.1 系统控制参数确定12 3.1.1 主变量的选择12 3.1。