基于组态软件的双容液位单回路过程控制系统设计

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1、过程控制系统课程设计题目:基于组态软件的双容液位单回路控制系统设计院系名称：电气工程专业班级：自动化1105学生姓名：李郡波学号：201123910811指导教师：马利冯肖亮设计地点：31520设计时间：6月26日-7月6日设计成绩：指导教师：本栏由指导教师根据大纲要求审核后，填报成绩并签名。过程控制课程设计任务书学生姓名李郡波专业班级自动化1105学号2011239108011题目基于组态软件的双容液位单回路过程控制系统设计课题性质课题来源自拟题目指导教师主要内容通过某种组态软件，结合实验室已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID控

2、制规律，设计一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的双容液位单回路过程控制系统。任务要求1.根据双容液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。2.根据双容液位单回路过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用过程模块。3.根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。4.运用组态软件，正确设计双容液位单回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。5.提交包括上述内容的课程设计报告。主要参考资料[1]组态王软件及其说明文件[2]邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社2000[3]过程控制教材

3、[4]辅导资料审查意见指导教师签字：年月日摘要过程控制就是对工业生产过程的自动控制，它采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具设计控制系统实现生产过程自动化。流量单回路控制系统就是采用计算机、传感器等设备对水箱的水位进行控制使其带到预期的状态。组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。关键词：过程控制工业流量组态王目录1设计目的12控制要求13系统结构设计13.1控制方案13.2控制规律23.3过程仪表及过程模块23.3.1液位变送器33.3.2电动调节阀43.3.3变频器53.3.4水泵63.3.5

4、模拟量采集模块73.3.6模拟量输出模块73.3.7通信转换模块73.3.8开关电源83.4硬件连接84系统组态设计104.1组态软件介绍104.2系统流程图114.3数据词典124.4组态画面124.5动画连接134.6PID控制算法流程图14结论15参考文献16附录程序代码171设计目的（1）加深对过程控制系统基本原理的理解和对过程仪表的实际应用能力。（2）培养运用组态软件和计算机设计过程控制系统的实际能力。2控制要求（1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。（2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。（3）能根据与计

5、算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。（4）能运用组态软件，正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。3系统结构设计3.1控制方案串级控制系统是一种常见的复杂控制系统，它是根据系统结构命名的。一、基本原理：它是由两个或者两个以上的控制器串联而成的，一个控制器的输出是另一个控制器的的给定值。二、结构：整个系统包括两个控制回路，即主回路和副回路。主回路有主控制器、副回路、主对象和主变送器构成；而副回路由副控制器、控制阀、副对象和副变送器构成。三、 特点：与简单控制系统相比，串级控制系统由于在结构上增加了一个副回路，所以有以下特点(1)、对于进

6、入副回路的扰动具有较快、较强的克服能力。(2)、改善主控制器的广义对象的特性。(3)、对符合和操作条件的变化有一定的自适应能力。(4)、副回路可以按照主回路的需要更精确地控制操纵变量的质量流和能量流。四、应用场合：(1)、用于克服变化剧烈的和幅值大的干扰。(2)、用于时滞较大的对象。(3)、用于容量之后较大的对象。(4)、用于克服对象的非线性。本控制系统中，被控参量有两个，上水箱的液位和下水箱的液位，这两个参量具有相关关系。上水箱的液位可以影响下水箱的液位，根据上下水箱的液位相关关系，故系统采用的串级控制。其中，内环控制上水箱的液位，外环控制下水箱的液位，系统远行使下水箱的液位

7、跟随给定值，系统框图如下图3.1所示计算机计算机调节阀液位液位液位变送器液位变送器x1(t)z1(t)z2(t)x1(t)e(t)u(t)g(t)f1(t)f2(t)q(t)y(t)－－图3.1　双容液位单回路控制系统框图3.2控制规律本设计采用的是工业控制中最常用的PID控制规律，内环与外环的控制算法采用PID算法，PID算法实现简单，控制效果好，系统稳定性好，外环PID的输出作为内环的输入，内环跟随外环的输出。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控