力控课程设计——流量监控系统设计.doc

河南机电高等专科学校 课程设计论文 论文题目：流量监控系统设计 系 部 自动控制系 专 业 电气自动化 班 级 自093 学生姓名 学 号 091415319 2011年12月23日 1 总括 1.1 设计目的 运用组态软件“力控6.0”，结合工业过程实验室已有的设备，按照定值系统的控制要求，应用PID控制算法，自行设计，构成流量监控系统设计系统，并整定相关的PID控制参数使系统能够稳定运行，最终能够得到一个具有较美观的组态画面和较完善的组态控制程序的流量监控系统。 控制要求 利用液位传感器对水桶进行实时的液位监控，使用组态软件实现控制监控，采用合理的控制规律，是水桶内的水位稳定在设定值附近，已达到整体系统稳定运行的效果。同时要求系统实现与下位机(智能仪表)的通讯，动态显示现场变量与设备工作状态，显示水位并进行PID控制，水位超过10%时进行报警。 2系统结构设计 2.1 控制方案 整个过程控制系统由控制器、调节器、测量变送、被控对象组成，在本次控制系统中控制器为计算机，采用算法为PID控制规律，调节器为电磁阀，侧狼变送为HB、FT两个组成，被控对象为流量PV。结构组成如下图2.2所示。 当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道分别将水送到上水箱和下水箱，有HB返回信号，是否还需要放水达到下水箱。若还需要（即水位过低），则通过电磁控制流量的大小，加大流量，从而使下水箱水位达到合适的水位；如不需要（即水位过高或刚好合适），则通过电磁阀使流量保持或减小，其整个过程如图2.1所示。 图2.1 流量单回路控制系统流程图 2.2 系统结构 过程控制系统由四大部分组成，分别为控制器、调节器、被控对象、测量变送。本次设计流量回路控制，即为闭环控制系统，如下图2.2所示： 图2.2 流量单回路控制系统框图 2.3 PID控制算法 PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为 u(t)=kp(e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt) 式中积分的上下限分别是0和因此它的传递函数为：G(s)=U(s)/E(s)=kp(1+1/(TI*s)+TD*s) 其中kp为比例系数； TI为积分时间常数； TD为微分时间常数PID控制器内各环节作用如下所述 图2.3 PID控制器的结构原理图 本设计中的PID控制算法的流程如图2.4示: 图2.4 PID控制算法流程图 3 过程控制中的仪器选择 3.1 液位传感器 液位传感器是一种测量液位的压力传感器．静压投入式液位变送器（液位计）是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为4～20mA/1～5VDC）。电磁流量传感器是根据法拉第电磁感应定律设计的，在测量管轴线和磁场磁力线相互垂直的管壁上安装一对检测电极，当导电液体沿测量管在交变磁场中，与磁力线成垂直方向运动时，导电液体切割磁力线产生感应电动势 传感器采用整体焊接结构，密封性能良好。 结构简单可靠，无可运动部件，几乎无压力损失，工作寿命长。 传感器无截流部件，不存在堵塞现象，因而适用于测量有悬浮物、固体颗粒和纤维等两相流，另外由于清洗和灭菌消毒方便，故特别适用于食品和制药工业。 测量精度不受被测介质压力、温度、密度（包括固液比）、粘度等物理参数变化的影响。 采用低频二值矩形波励磁及采样放大技术，抗干扰能力强，零点稳定，工作可靠。 仪表灵敏，输出信号与流量成正比，量程比宽。 耗电量小，成套仪表耗电量小于30VA，与传感器的口径大小无关。 传感器可提供防爆型（混合隔爆型），防爆等级mdⅡBT4。 传感器与转换器配套，可测正/反两个方向的流电动调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表。是专业从事自主知识产权的企业信息化与自动化监控平台研发与服务的高新技术软件企业，是中国知名的工业IT软件厂商，力控科技的系列自动化软件可以为企业生产信息化提供“管控一体化”的整体解决方案，为企业MES系统提供核心实时和历史数据“引擎”平台 图4.1工艺流程图 图4.2 系统组态图 4.2 组态画面的组建及数据库的建立 系统主界面如图4.3所示： 图4.3系统的主界面 数据库的建立，详见下表： 变量名 变量类型 ID 连接设备 寄存器 S年 内存实型 1 S月 内存实型 2 S日 内存实型 3 S时 内存实型 4 S分 内存实