課程設(shè)計(jì)--基于組態(tài)軟件的液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　工業(yè)過(guò)程控制</b></p><p>　　課 程 設(shè) 計(jì)</p><p><b>　　成績(jī)?cè)u(píng)定表</b></p><p>　　設(shè)計(jì)課題 ： 基于組態(tài)軟件的液位單 </p><p>　　回路過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p>&l

2、t;p>　　學(xué)院名稱 ： 電氣工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) ： 自動(dòng)化F0601 </p><p>　　學(xué)生姓名 ： </p><p>　　學(xué) 號(hào) ： </

3、p><p>　　指導(dǎo)教師 ： </p><p>　　設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 2010.1.11～2010.1.17 </p><p>　　工業(yè)過(guò)程控制 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p>&l

4、t;p><b>　　1、設(shè)計(jì)目的與要求</b></p><p><b>　　1.1、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　在綜合應(yīng)用《自動(dòng)控制理論》、《自動(dòng)化儀表》、《工業(yè)工程控制》多門(mén)科學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上，運(yùn)用組態(tài)軟件和過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)并調(diào)試一個(gè)液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)，整個(gè)設(shè)計(jì)從組態(tài)軟件選用開(kāi)始，進(jìn)而涉及儀表選型，組態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)，

5、實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接，和調(diào)試運(yùn)行多方面的工作，通過(guò)該設(shè)計(jì)，提高培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)的過(guò)程控制和組態(tài)軟件等方面的知識(shí)解決時(shí)間問(wèn)題的能力，同時(shí)黑鞥使學(xué)生加深對(duì)新技術(shù)的認(rèn)知和理解，既有利于進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)科的興趣，同時(shí)也為必要設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，還能增強(qiáng)就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，具體目的包括：</p><p>　　1、提高學(xué)生對(duì)過(guò)程參數(shù)系統(tǒng)控制原理的掌握程度和對(duì)過(guò)程儀表的實(shí)際應(yīng)用能力。</p><p>　　2、提高

6、學(xué)生運(yùn)用組態(tài)燃機(jī)和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)的實(shí)際水平。</p><p>　　3、提高學(xué)生按照、投運(yùn)和調(diào)試過(guò)程控制系統(tǒng)的實(shí)際水平。</p><p><b>　　1.2、設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　根據(jù)液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)的具體對(duì)象和控制要求，獨(dú)立設(shè)計(jì)控制方案正確選用過(guò)程儀表。根據(jù)液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)A/D、D/A和開(kāi)關(guān)I/O的需要，正

7、確選用過(guò)程儀表。根據(jù)與計(jì)算機(jī)串行通信的需要正確選用RS485/RS232轉(zhuǎn)換與通信模塊。運(yùn)用組態(tài)軟件，正確設(shè)計(jì)液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)的組態(tài)圖、組態(tài)畫(huà)面和組態(tài)控制程序。完成系統(tǒng)連線，分步投運(yùn)系統(tǒng)，正確調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的性能。</p><p><b>　　2、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1控制方案</b><

8、/p><p>　　這里選擇的控制方案為增量式數(shù)字PID控制策略，水箱中的液位經(jīng)測(cè)量變速器轉(zhuǎn)換成電平信號(hào)經(jīng)A/D傳送的計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中與設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，將所得的差值按照數(shù)字PID算法得到控制量，再經(jīng)過(guò)D/A發(fā)送到調(diào)節(jié)閥，從而達(dá)到調(diào)節(jié)水箱中的液位的目的。</p><p><b>　　系統(tǒng)方案圖：</b></p><p><b>　　2.

9、2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，水泵、液位變送器，以及一些電磁閥組成。其機(jī)構(gòu)圖如下：</p><p><b>　　3、過(guò)程儀表選擇</b></p><p>　　測(cè)量范圍要求：液位0~450cm 測(cè)量精度：<2%</p><p><b

10、>　　3.1控制器：</b></p><p><b>　　計(jì)算機(jī)。</b></p><p><b>　　3.2液位變送器：</b></p><p><b>　　壓力變送器</b></p><p>　　采用工業(yè)用的DBYG擴(kuò)散硅壓力變送器0.5級(jí)精度，二線制4-

11、20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。</p><p><b>　　3.3電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：</b></p><p>　　電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)控制系統(tǒng)回來(lái)流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制水箱中液位的目的。采用德國(guó)PS公司進(jìn)口的PSL202型智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，無(wú)需配伺服放大器，控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化，輸入控制信號(hào)4-20mA及單相電源即可控制運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p><b&

12、gt;　　3.4水泵：</b></p><p>　　采用丹麥格蘭富循環(huán)水泵，噪音低，壽命長(zhǎng)，功耗小，220V供電即可，在水泵的出水口裝有壓力變送器，與變頻器一起克構(gòu)成恒壓供水系統(tǒng)。</p><p><b>　　3.5開(kāi)關(guān)電源</b></p><p>　　DC24V的開(kāi)關(guān)電源，最大電流為2A，滿足設(shè)計(jì)要求。</p>&l

13、t;p>　　3.6A/D和D/A模塊</p><p>　　牛頓7000系列模塊</p><p>　　此過(guò)程控制裝置的數(shù)據(jù)采集和控制采用目前最新的牛頓7000系列遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊和組態(tài)軟件組成，完全模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，先進(jìn)性與實(shí)用性并舉，有效的拉近了實(shí)驗(yàn)室與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的距離，它體積小，安裝方便，可靠性極高。</p><p>　　D/A模塊：nudan7024模塊，接

14、收計(jì)算機(jī)的數(shù)字量，轉(zhuǎn)換成4路模擬電路（4~20mA）或電壓（1~5v）信號(hào)輸出均可。用于控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。</p><p>　　A/D模塊：nudan7043模塊，8路模擬電壓（1~5V）輸入，然后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。</p><p><b>　　4、系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　4.1流程圖與組態(tài)圖</p><

15、p>　　控制系統(tǒng)如的流程圖為：</p><p>　　控制系統(tǒng)的組態(tài)圖為：</p><p><b>　　4.2組態(tài)畫(huà)面</b></p><p><b>　　4.3數(shù)據(jù)詞典</b></p><p><b>　　4.4應(yīng)用程序</b></p><p>&

16、lt;b>　　啟動(dòng)時(shí)的程序?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　閥門(mén)開(kāi)度=0;</b></p><p><b>　　此次誤差=0;</b></p><p><b>　　上一次誤差=0;</b></p><p><b>　　上二次誤差=0;<

17、/b></p><p>　　自動(dòng)進(jìn)行PID運(yùn)算=0;</p><p><b>　　運(yùn)行期間的程序?yàn)椋?lt;/b></p><p>　　if(自動(dòng)進(jìn)行PID運(yùn)算)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　此次誤差=設(shè)定液位高度-液位測(cè)量值;</p&g

18、t;<p>　　A=P參數(shù)*(1+采樣周期/I參數(shù)+D參數(shù)/采樣周期);</p><p>　　B=P參數(shù)*(1+2*D參數(shù)/采樣周期);</p><p>　　C=P參數(shù)*D參數(shù)/采樣周期;</p><p>　　閥門(mén)開(kāi)度=A*此次誤差+B*上一次誤差+C*上二次誤差;</p><p>　　上二次誤差=上一次誤差;</p>

19、;<p>　　上一次誤差=此次誤差;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　關(guān)閉時(shí)的程序?yàn)椋?lt;/b></p><p><b>　　閥門(mén)開(kāi)度=0;</b></p><p><b>　　此次誤差=0;</b><

20、/p><p><b>　　上一次誤差=0;</b></p><p><b>　　上二次誤差=0;</b></p><p>　　自動(dòng)進(jìn)行PID運(yùn)算=0;</p><p><b>　　5、結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)這次工業(yè)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)，我知道了如

21、何應(yīng)用組態(tài)王等組態(tài)軟件完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的組態(tài)工作，從一個(gè)組態(tài)王的初學(xué)者到一個(gè)能用初步組態(tài)王完成工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的組態(tài)工作。在整個(gè)課程設(shè)計(jì)中，從組態(tài)軟件選用開(kāi)始，到儀表選型，組態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接，和調(diào)試運(yùn)行多方面的工作，我走過(guò)了一個(gè)實(shí)際項(xiàng)目工程所應(yīng)該具備的所有步驟，在這一過(guò)程中，我將課本的理論，同實(shí)際的應(yīng)用結(jié)合了起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了知識(shí)，技能的大增長(zhǎng)。一些上課時(shí)沒(méi)有講到或者沒(méi)有注意到的地方，在課程設(shè)計(jì)中都變成各種各樣的困難，在解決這些困難時(shí)我

22、相當(dāng)於重新把工業(yè)過(guò)程控制這門(mén)課已經(jīng)其他幾門(mén)相關(guān)的課程又重新復(fù)習(xí)了一遍。以前本以為很簡(jiǎn)單的增量式PID算法，真正使用的時(shí)候還是發(fā)現(xiàn)會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的問(wèn)題，盡管最后的增量式PID算法已經(jīng)成功了，但是，它還有再提高的可能，當(dāng)算法中加入PID的改進(jìn)算法，無(wú)疑會(huì)使控制更優(yōu)，以前聽(tīng)人說(shuō)過(guò)，算法沒(méi)有最好，只有更好，我相信在未來(lái)的使用中我會(huì)設(shè)計(jì)出比這次更好的算法。在這次課程設(shè)計(jì)中我得到的最大的經(jīng)驗(yàn)是不能忽視細(xì)節(jié)，我是先進(jìn)行組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)的，等設(shè)計(jì)好后又