过程控制系统课程设计指导书.docx

过程控制系统课程设计指南 目录 TOC \o 1-5 \h \z \u 第一部分课程设计的目的和要求 1 第二部分课程设计的一般描述 3 实验装置说明 3 2 被控对象特性测试示例10 第三部分课程设计题目13 主题1 锅炉夹套和被加热介质的温度控制13 话题2双闭环流量比控制20 话题 3 温度的滞后控制27 话题 4 流的滞后控制30 第一部分课程设计的目的和要求 前言 过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续或按一定循环程序对生产过程进行自动控制。自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产过程中，过程控制技术在实现各项最优技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、改善劳动条件、保护生态环境等方面发挥着越来越重要的作用。 课程设计的目的 在本课程的设计中，通过设计一套完整的生产过程控制系统，在进一步加深对《过程控制系统》课程内容的理解和掌握的基础上，重点培养学生使用《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》等课程综合运用所学知识。锻炼学生综合知识应用能力，让学生了解设计方法、步骤、通用工程系统的系统集成和运行。 课程设计要求 根据课程设计指南中提供的主题，根据给定的设计任务，自行设计系统结构，分析系统的特点和系统特性，根据“可选”的受控对象设计相应的控制系统，并连接实验室中的系统组件，构建硬件系统。您可以自己跳线、连接和连接对象、控制器和计算机。通过控制器、监控计算机和实验对象的在线调试、执行和观察结果，达到预期的应用功能和控制目的，比较不同方案的应用效果，完成设计任务书. 访问与流程相关的信息。 根据工艺要求分析、比较和设计方案（说明其合理性、工作原理和工作流程）。 受控对象用仪表来描述。 控制方案的选择及其讨论，控制系统框图及其描述。 完成了物体特性曲线的测试，建立了物体的数学模型。 Matlab仿真，记录调节器参数值与仿真结果成曲线。 画出控制系统连接示意图和说明，记录调节器参数和结果曲线，以获得最佳控制效果。 说明仿真结果与实际运行调试结果的比较。 设计经验。 编写标准化手册。 第二部分课程设计的一般描述 实验装置的描述 (1) 系统介绍 “ THJ-2先进过程控制系统实验装置”是基于工业过程的物理仿真对象。它集自动化仪器技术、计算机技术、通讯技术和自动控制技术于一体的多功能实验装置。系统包括流量、温度、液位、压力等热参数，可实现系统参数辨识、单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、比例控制、解耦控制等多种控制形式。 (2) 系统组成 实验装置由被控对象和控制仪器两部分组成。系统动力支路分为两路：一是由三台（380V交流）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计和手动调节阀组成；另一种由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计和手动调节阀组成。 1.被控对象 它由一个不锈钢储水箱、三个串联的上、中、下有机玻璃圆柱形水箱、一个4.5kw电加热锅炉（由一个不锈钢锅胆加热筒和一个封闭的外循环不锈钢冷却锅炉夹套组成）组成。 )、冷热水由交换盘管和涂塑不锈钢管组成。 水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上、中、下水箱均采用优质浅蓝色圆柱形有机玻璃。上、中水箱尺寸为： d=25 cm ，h=20 cm；下水箱尺寸为： d=35 cm ，h=20 cm。水箱的结构非常独特，三个凹槽，分别是缓冲水箱、工作水箱和出水口。上、中、下水箱可组合成一、二、三级液位单回路控制实验和双闭环、三闭环液位串级控制实验。储水箱采用不锈钢板制作，尺寸为：长×宽×高=68cm×52cm×43cm，完全可以满足上、中、下水箱的实验需要。 模拟锅炉：本装置采用模拟锅炉进行温度实验。锅炉由不锈钢制成，由两层组成：加热层（胆）和冷却层（夹套）。在做温度单回路实验时，冷却层中的循环水可以快速散发加热层的热量，使加热层的温度迅速下降。冷却层和加热层都有温度传感器来检测它们的温度。 线圈：37米长（43匝），可做温度纯滞后实验，线圈上有3个不同的温度检测点，它们的滞后时间常数不同，在实验过程中，根据不同的实验需要选择不同的滞后时间常数.从盘管出来的水既可以返回锅炉，也可以通过涡轮流量计完成流量滞后实验。 2、检测装置 压力传感器和变送器：采用工业扩散硅压力变送器，包括不锈钢隔离膜片，采用信号隔离技术补偿传感器温度漂移。压力传感器用于检测上、中、下水箱的液位，精度为0.5。因为是两线制，需要串联24V直流电源。 温度传感器：本装置采用6个P t 100传感器，分别用于检测上水箱出水口、锅胆、锅套、盘管的水温。通过稳压器的温度变送器，可以将温度信号转换成4～20mADC的电流信号。 Pt100传感器具有高精度和良好的热补偿。 流量传感器