贮槽液位控制系统设计报告（过程控制）.doc

目 录 第一章 系统总体方案选择与说明 1 第二章 系统结构框图与工作原理 3 第三章 各单元硬件设计说明及计算方法 5 第四章 软件设计与说明 16 第五章 调试结果与必要的调试说明 22 第六章 使用说明 24 第七章 总结 25 第七章 总结 25 第八章 参考文献 27 附录 程序清单 28 第一章 系统总体方案选择与说明 贮槽设备是一水箱，生产工艺要求水箱液位应保持在20±0.5cm,设计控制系统满足该要求。 系统要求分析，采用单回路控制系统进行设计。 从结构图我们可以看出：单回路控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。单回路控制系统根据被控量的类型可分为：温度单回路控制系统、压力单回路控制系统、流量单回路控制系统等。单回路控制系统方框图的一般形式如下： 第二章 系统结构框图与工作原理 、系统结构框图 、工作原理 单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控对象、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。图1-1是一个单回路反馈控制系统，控制的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。 单回路过程控制系统亦称单回路调节系统简称单回路系统，一般是指针对一个被控过程（调节对象），采用一个测量变送器监测被控过程，采用一个控制(调节)器来保持一个被控参数恒定（或在很小范围变化），其输出也只控制一个执行机构（调节阀）。从系统的框图（图2-1）看，只有一个闭环回路。 单回路过程控制系统虽然简单，但它的分析、设计方法是其它各种复杂过程控制系统分析、设计的基础。因此，学习和掌握单回路控制系统的工程设计方法是非常重要的。 单回路系统结构简单，投资少，易于调整和投运，又能满足不少工业生产过程的控制要求，因此应用十分广泛。尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者对被控质量要求不高的场合。 第三章 各单元硬件设计说明及计算方法PID控制算法 在模拟控制系统中，PID式中为控制器的输出信号；为偏差信号，它等于给定量与反馈量之差；KP 在实际应用中，数字PID控制的各种算式形式的选择视执行器的形式、被控对象的特性而定。 若执行机构不带积分部件，其位置和计算机输出的数字量是一一对应的话(如电液伺服阀)，就要采用位置式算式。 若执行机构带积分部件(如步进电动机或步进电动机带动阀门或带动多圈电位器)，就可用增量式算法。若执行机构要求速度设定就选用速度式算式。 3.2、? 装置．模拟控制对象系统 模拟控制对象系统由上、中、下三个水箱、热交换器及相应管路（含管路上手动阀、转换阀）组成，上、中水箱由水泵供水。上、中两个水箱装有液位传感器；上水箱是一个复合式水箱，其中水箱内装有电加热器、电动搅拌器和PT100温度传感器。下水箱内置潜水泵。热交换器冷热流体管路上均装有涡轮流量计、温度传感器、阀门和水泵。水箱中的水位、水温以及供水的流量和热交换器冷热流体管路上温度、流量、压力都可以用于构成控制系统的被控参量。管路任一个手动阀都可作为干扰源，用以产生干扰信号，整个被控对象组成了一个复杂控制系统。 单回路控制系统主要包括实验台的上水箱、中水箱、回水泵、循环泵、电子比例阀以及相对应的管路和阀门。 2． ICP7024模块：4路电压型模拟量输出，4路电流型模拟量输出。 工作电源：直流24V 电流输出范围：0~20mA,4~20mA 电压输出范围：-10v~10v,0~10v,-5~5v,0~5v 通讯方式：485通讯 ICP7024模块外部接线图：任一通道接线方式： 图3-1 ICP7024接线图 ICP7017模块：8通道模拟量输入模块。 工作电源：直流24V 输入类型：电压、电流。 输入范围：150~150mv,-500~500mv,-1~1v,-5~5v,-10~10v,-2~20mA 通讯方式：485通讯 ICP7017模块外部接线图： 图3-2 ICP7017某一通道接线图 图3-3 ICP7017接线图 图3-4 ICP7024接线图 3.2.3．上位机及控制软件系统 TDGK-1型过程控制综合实验台上位计算机可以根据用户的要求配置不同的组件。模拟对象系统的控制软件系统是基于MCGS（Monitor and Control Generated System）工控软件的实验控制软件系统。MCGS是一套基于Windows平台的，用于快速结构和生成上位机监控系统的组态软件系统