单容液位控制系统方案设计书(10机电班李壮).docVIP

目录 1系统设计认识……………………………………………………………………………………1 1.1前言…………………………………………………………………………………………1 2系统方案确定、系统建模和原理介绍…………………………………………………………1 2.1控制方案确定………………………………………………………………………………1 2.2控制系统建模………………………………………………………………………………1 2.2.1被控对象………………………………………………………………………………1 2.2.2系统建模………………………………………………………………………………2 3系统构成…………………………………………………………………………………………4 3.1控制系统结构………………………………………………………………………………4 3.2控制系统方框图……………………………………………………………………………4 4系统各环节分析…………………………………………………………………………………5 4.1调节器PID控制……………………………………………………………………………5 4.2执行器分析…………………………………………………………………………………6 4.3检测变送环节分析…………………………………………………………………………6 4.4被控对象分析………………………………………………………………………………6 5系统仿真…………………………………………………………………………………………7 5.1系统结构图以及参数整定…………………………………………………………………7 6仪器仪表选型……………………………………………………………………………………10 6.1 PID调节器选择……………………………………………………………………………10 6.2执行器选择…………………………………………………………………………………11 6.2.1变频器的选择…………………………………………………………………………11 6.2.2电机的选择……………………………………………………………………………11 6.2.3泵的选择………………………………………………………………………………12 6.3差压变送器的选择…………………………………………………………………………12 7课程设计结束语…………………………………………………………………………………14 参考文献……………………………………………………………………………………………15 一、系统设计认识 1.1前言 过程控制早已在矿业、冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。在液位控制方面，比如:水塔供水、工矿企业排给水、锅炉汽包液位控制、精馏塔液位控制等更是发挥着重要作用。在这些生产领域里，基本上都是劳动强度大或者操作有一定危险性的工作，极易出现操作失误引起事故，造成厂家的经济损失。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响着工厂的生产成本、经济效益以及设备的安全系数。所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。 本设计以单容水箱的液位控制系统为研究对象。由于单回路反馈控制系统结构简单、投资少、操作方便，且能满足一般的生产过程要求，在液位控制中得到了广泛的应用，所以本设计单容水箱的液位控制系统采用的就是单回路反馈控制。它的控制任务就是使水箱液位保持在给定值所要求的高度，并且减少或消除来自系统内部和外部扰动的影响。通过系统方案的选择，完成系统的工艺流程图设计和方框图的确定，各环节仪表仪器的选型，控制算法的选取，系统的仿真以及控制参数的整定等工作。 二、系统方案确定、系统建模和原理介绍 2.1控制方案确定 如前言所介绍，由于单回路反馈控制系统结构简单、投资少、操作方便，且能满足一般的生产过程要求，在液位控制中得到了广泛的应用，故采用单回路反馈控制。 液位控制的实现除模拟PID调节器外，还可以采用计算机PID算法控制。由差压传感器检测出水箱水位；水位实际值通过单片机进行A/D转换，变成数字信号后输入计算机中；在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值传送到单片机中，由单片机将数字信号转换成模拟信号；最后，由单片机的输出模拟信号控制交流变频器，进而控制电机转速，从而形成一个闭环系统，实现水位的计算机自动控制。 2.2控制系统建模 2.2.1被控对象 本设计探讨的是单容水箱液位控制问题，所以有必要了解被控对象——上水箱的结构和特性。如图2-1所示，水箱的出水量与