单容水箱特性测试.doc

沈阳理工大学课程设计论文 PAGE 1 课 程 设 计 任 务 书 分院（系） 信息科学与工程 专业 自动化 学生姓名 耿爽 学号 0703010605 设计题目 单容水箱特性测试 设计内容及要求： 内容： 进行单容水箱阶跃响应测试，并记录相应液位的响应曲线。 根据实验得到的液位阶跃响应曲线，分别用作图法和两点法确定被测对 象的特征参数，得到传递函数。 要求: 画出单容水箱特性测试实验的结构框图。 根据实验测得的数据和曲线，分析并计算出单容水箱液位对象时的参数及传递函数。 进度安排: 1.查资料 2.设计 3.调试 4.写报告 指导教师（签字）： 年 月 日 分院院长（签字）： 年 月 日 摘要 通过对单容水箱液位控制系统特性的测试掌握单容水箱阶跃响应测试方法，并记录相应液位的响应曲线。根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相关的方法确定被测对象的特征参数T和传递函数。 研究实际的单水箱实验系统的模糊推理建模问题, 首先依据不同的实际背景, 利用单容水箱模拟实际生产系统中的蓄液容器设计了几种典型实验, 然后利用模糊推理建模方法, 对于单水箱液位控制实验系统的被控对象建立了数学模型, 最后通过仿真实验得到新模型的数据曲线, 验证了模糊推理建模方法在实际系统中的可行性。　　 关键字：单容水箱、液位控制、模糊控制、数字模型 目录 TOC \o 1-3 \h \u 24900 1.系统介绍 4 8807 1.1 现场总线控制系统（FCS）介绍 4 10182 1.1.1 系统简介 4 23875 1.1.2 系统组成 6 19502 1.1.3系统特点 8 28858 1.1.4 系统软件 8 4319 1.2 组态软件WINCC介绍 9 8708 2 单容水箱特性测试 9 2318 2.1 工作原理图 10 30450 2.2 系统工作原理分析 10 11503 2.3 控制系统流程图 12 4590 2.4实验内容与步骤 13 31806 2.5 结果分析 15 9938 2.6实验曲线所得的结果 19 2620 3.总结 20 6019 4.参考文献 21 1.系统介绍 1.1 现场总线控制系统（FCS）介绍 1.1.1 系统简介 本现场总线控制系统是基于PROFIBUS和工业以太网通讯协议、在传统过程控制实验装置的基础上升级而成的新一代过程控制系统。 整个实验装置分为上位控制系统和控制对象两部分，上位控制系统流程图如图1.1所示： 图1.1 上位控制系统流程图 控制对象总貌图如图1.2所示： 图1.2 控制对象总貌图 1.1.2 系统组成 本实验装置由被控对象和上位控制系统两部分组成。系统动力支路分两路：一路由三相（380V交流）磁力驱动泵、气动调节阀、直流电磁阀、PA电磁流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计及手动调节阀组成。 被控对象 被控对象由不锈钢储水箱、圆筒形有机玻璃水箱和敷塑不锈钢管路组成。 水箱：包括上水箱和储水箱。 上水箱采用淡蓝色圆筒型有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直能接观察到液位的变化和记录结果。上水箱尺寸为：d=25cm,h=20 cm；?水箱有三个槽，分别是缓冲槽，工作槽，出水槽。储水箱尺寸为：长×宽×高=68cm×52㎝×43㎝。储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网罩，防止两套动力支路进水时有杂物进入泵中。 管道：整个系统管道采用敷塑不锈钢管组成，所有的水阀采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱底有一个出水阀，当水箱需要更换水时，将球阀打开让水直接排出。 2、检测装置 压力传感器、变送器：采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯协议的压力传感器和工业用的扩散硅压力变送器，扩散硅压力变送器含不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。压力传感器用来对上水箱的液位进行检测，其精度为0.5级，因为为二线制，故工作时需串接24V直流电源。 3．执行机构 调节阀：采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯协议的气动调节阀，用来进行控制回路流量的调节。它具有精度高、体积小、重量轻、推动力大、耗气量少、可靠性高、操作方便等优点。由CPU直接发送的数字信号控制阀门的开度，本气动调节阀自动进行零点校正，使用