流量比值过程控制设计

0工业过程控制课程设计题目:基于组态软件的流量比值过程控制系统设计院系名称：电气工程学院专业班级：自动化1304学生姓名：丰鹏学号：201323020413指导教师：张杰设计地点：31520设计时间：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。I工业过程控制课程设计任务书之十二学生姓名丰鹏专业班级自动化1304学号201323020413题目基于组态软件的流量比值过程控制系统设计课题性质工程设计课题来源自拟题目指导教师张杰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流量比值单回路过程控制系统。任务要求1.根据流量比值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[4]辅导资料审查意见指导教师签字：年月日II摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是流量比值过程控制系统。流量测量是比值控制的基础。各种流量计都有一定的适用范围（一般正常流量选在满量程的70%左右），必须正确选择使用。在工程上，具体实施比值控制时，通常有比值器、乘法器或除法器等单元仪表可供选择，相当方便。若采用计算机控制来实现，只要进行乘法或除法运算即可，我们这次就主要使用计算机及组态王软件进行设计。关键字：组态王流量比值控制系统III目录1绪论..........................................................................................................................12设计目的与要求......................................................................................................12.1设计目的.......................................................................................................12.2控制要求.......................................................................................................13系统结构设计..........................................................................................................23.1控制方案.......................................................................................................23.2控制规律..........................................................................................................34过程仪表选择..........................................................................................................44.1液位变送器...................................................................................................44.2电动调节阀...................................................................................................54.3变频器...........................................................................................................64.4水泵...............................................................................................................74.5模拟量采集模块...........................................................................................84.6模拟量输出模块...........................................................................................84.7通信转换模块..................................................................................................84.8开关电源..........................................................................................................95系统组态设计..........................................................................................................95.1组态软件介绍...............................................................................................95.2系统组态图.................................................................................................105.3历史曲线.....................................................................................................115.3数据字典.....................................................................................................126结论........................................................................................................................14设计心得......................................................................................................................15参考文献................................................................................................................1611绪论在石油炼制，化工及其他工业生产过程中，要求两种或两种以上的物料按照一定的比例混合或参加反应，一旦物料的配比失调，就会严重影响产品的产量和质量，有时还会引起事故。在工业生产上实现两个或两个以上物料符合一定比例关系的控制叫做比值控制系统，通常把保持两种或几种物料流量为一定比例关系的系统称为流量比值控制系统。在需要保持比值关系的两种物料中，必有一种物料处于主导地位，该物料一般为贵重或者流量不可控制的，这种物料称之为主物料，表示这种物料的变量称为主动量，在流量比值控制系统中主动量也称主流量，用G1表示；另一种物料按照主流量进行配比，在控制过程中随主流量而变化，因而称为从物料，表征其特征的变量称之为从动量，用G2表示，在流量比值控制系统中也称之为副流量。一般情况下，总以生产中的主要物料为主流量，或者以不可控物料作为主流量，用改变可控物料及副流量来实现它们之间的比值关系。2设计目的与要求2.1设计目的通过组态王软件，结合实验设备，按照定制系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制结构程序的流量比值单回路过控制系统。2.2控制要求1.根据流量比值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.根据流量比值单回路过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正2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，正确设计流量比值单回路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控制方案单闭环流量比值控制系统，图2.1为单闭环流量比值控制方案，由副流量的控制部分看，是一个随动的闭环控制回路，而主流量的控制则是开环的。主流量G1经过比值运算后使输出信号与输入信号成一定比例，并作为副流量调节器的设定信号值。变送器1变送器2对象调节阀控制器KG1G2I2I1KI1-图3.1单闭环流量比值控制方案在稳定状态下，主流量和副流量满足工艺要求的比值，即K=G2/G1为一常数，当主流量负荷发生变化时，其流量信号经过变送器到比值器，比值器则按预先设定好的比值使输出成比例的变化，即成比例的改变了副流量调节器的设定值，则G2经过调节作用自动跟随G1变化，使得在新稳态下比值K保持不变，当副流量由于扰动作用而改变时，因为主流量不变，即FC调节器的设定值不变，这样，对于副流量的扰动，闭合回路相当于一个定值系统加以克服，使工艺要求的流量比值不变。3FTFT上水箱下水箱储水箱水泵计算机KP-1图3.2流量单闭环比值控制系统流程图单闭环比值控制系统的优点是不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，而且可以克服副流量本身干扰对比值的影响，因此得到广泛的使用，尤其适用于主流量在工艺上不允许进行控制的场合。3.2控制规律流量比值控制系统采用的为PID控制规律，PID控制是比例－积分－微分的简称。在工业生产工程自动控制的发展历史中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。PID算法具有如下优点：（1)原理简单，使用方便；（2)适应性强；（3)鲁棒性强，即其控制品质对被控对象特性的变化不大敏感。由于PI