過程控制系統(tǒng)實(shí)習(xí)報(bào)告

目錄TOC\o"1-3"\h\z\u154291.單容水箱設(shè)備組成及其工藝 單容水箱設(shè)備組成及其工藝單容水箱設(shè)備的組成單水水箱設(shè)備的基本組成有：控制器，調(diào)節(jié)器，被控對(duì)象，測(cè)量變送?；酒骷袃?chǔ)水箱，下水箱，水泵，電磁流量計(jì)，閥門，管道等,電磁調(diào)節(jié)閥。單容水箱設(shè)備的工作原理（a）機(jī)構(gòu)圖（b）方框圖本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如上圖所示。被控量為上小水箱的液位高度，實(shí)驗(yàn)要求中水箱的液位穩(wěn)定在給定值。將壓力傳感器LT1檢測(cè)到的上小水箱液位信號(hào)作為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，以達(dá)到控制水箱液位的目的。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動(dòng)作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應(yīng)為PID控制。采用計(jì)算機(jī)PID算法控制。首先由差壓傳感器檢測(cè)出水箱水位，水位實(shí)際值通過A/D轉(zhuǎn)換，變成數(shù)字信號(hào)后，被輸入計(jì)算機(jī)中，最后，在計(jì)算機(jī)中，根據(jù)水位給定值與實(shí)際輸出值之差，利用PID程序算法得到輸出值，再將輸出值經(jīng)過D/A模塊轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而形成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)水位的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制。

單容水箱控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)電氣原理圖的設(shè)計(jì)1.根據(jù)選定的拖動(dòng)方案及控制方式設(shè)計(jì)系統(tǒng)的原理框圖，擬訂出各部分的主要技術(shù)要求和主要技術(shù)參數(shù)。2.根據(jù)各部分的要求，設(shè)計(jì)出原理框圖中各個(gè)部分的具體電路。對(duì)于每一部分的設(shè)計(jì)總是按主電路、控制電路、輔助電路、聯(lián)鎖與保護(hù)、總體檢查，反復(fù)修改與完善的步驟進(jìn)行。3.繪制總原理圖。按系統(tǒng)框圖結(jié)構(gòu)將各部分聯(lián)成一個(gè)整體。4.正確選用原理線路中每一個(gè)電器元件，并制訂元器件目錄清單。本組對(duì)完整的電路圖有明確的分工，本人組要設(shè)計(jì)加熱器調(diào)壓模塊的電路圖設(shè)計(jì)如下圖所示。

單容水箱控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 通信組態(tài)新建工程項(xiàng)目，然后選擇設(shè)備，COM1。然后再工作區(qū)選擇“新建”。雙擊，在設(shè)備配置向?qū)Аa(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式窗口中，選擇“智能模塊”。選擇“串行”，邏輯名“下水箱”，如圖3.1所示。圖3.1邏輯名稱選擇“下一步”。然后設(shè)置串口號(hào)，依據(jù)計(jì)算機(jī)的通訊端口來選擇。這個(gè)端口可以以后按照同樣的步驟來更改。如圖3.2所示。圖3.2選著串口號(hào)單擊“下一步”，然后設(shè)置地址，首先設(shè)置內(nèi)給定儀表，所以設(shè)定地址0，如圖3.3。單擊“下一步”，設(shè)置通訊參數(shù)，不需要改變?nèi)魏螀?shù)。單擊“完成”，就可以看到整個(gè)設(shè)置的參數(shù)。變量組態(tài)選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫\數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屬性”對(duì)話框。此對(duì)話框可以對(duì)數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫的管理工作。在“變量名”處輸入變量名pv。如圖3.4所示。如上述所做的步驟分別對(duì)SV，MV，p，i，d，等參數(shù)定義。PV是測(cè)量值，SV是設(shè)定值，MV是輸出值。P是比例帶，i是比例積分，d是比例微分。畫面組態(tài)建立新工程項(xiàng)目：在運(yùn)行組態(tài)王程序時(shí)，彈出組態(tài)王工程管理器畫面，此時(shí)建立一個(gè)新工程，執(zhí)行以下的操作步驟：（1）在工程管理器中選擇菜單“文件/新建工程”，彈出“新建工程向?qū)б粴g迎使用本向?qū)А睂?duì)話框。（2）點(diǎn)擊“下一步”，彈出“新建工程向?qū)Фx擇工程所在路徑”對(duì)話框。從對(duì)話框中選擇或指定工程所在路徑，倘若用戶需要更改工程路徑，請(qǐng)單擊“瀏覽”按鈕；如果路徑或文件夾不存在，請(qǐng)選擇創(chuàng)建。（3）點(diǎn)擊“下一步”，彈出“新建工程向?qū)こ堂Q和描述”對(duì)話框。往對(duì)話框中輸入工程名稱：水箱液位控制界面。（4）點(diǎn)擊“完成”，再點(diǎn)擊“是”，將新建的工程設(shè)為組態(tài)王當(dāng)前工程，此時(shí)組態(tài)王工程管理器中出現(xiàn)新建的工程。（5）制作動(dòng)態(tài)畫面：按照實(shí)際工程的要求繪制監(jiān)控畫面，并使靜態(tài)畫面隨著過程控制對(duì)象產(chǎn)生動(dòng)態(tài)效果。（6）新建畫面命名：單容水箱液位控制，選擇畫面風(fēng)格“大小可變”和“覆蓋式”。單擊確定后進(jìn)入開發(fā)系統(tǒng)新畫面進(jìn)行設(shè)計(jì)。點(diǎn)擊工具欄中的“打開圖庫”，選擇需要的圖素。從而的到如圖3.5所示。圖3.5畫面組態(tài)

調(diào)試單容水箱控制系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)由模擬PID控制器和被控對(duì)象組成。PID控制器是一種線性控制器，它是根據(jù)給定值r(t)與實(shí)際輸出值c(t)構(gòu)成控制偏差(4-1)將偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）通過線性組合可以構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制，故稱PID控制器。它的控制規(guī)律為(4-2)寫成傳遞函數(shù)形式為(4-3)式中——比例系數(shù)；——積分時(shí)間常數(shù)；——微分時(shí)間常數(shù)；輸入p=300.00，i=20.00，d=0.0調(diào)試可得到下圖。液位、流量串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)試水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)，它是由主控、副控兩會(huì)路組成，主控回路的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，控制對(duì)象為水箱，水箱的液位為系統(tǒng)的主控制量，副控制回路中的調(diào)節(jié)器稱副調(diào)節(jié)器，流入水箱的流量作為副控制量，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定，副調(diào)節(jié)器的輸出直接調(diào)節(jié)電磁閥的轉(zhuǎn)速，改變進(jìn)入水箱的泵的流量，從而達(dá)到控制水箱液位的目的；在該控制系統(tǒng)中，由于水箱存在容積延遲，從而導(dǎo)致該過程的難以控制。串級(jí)控制是改善調(diào)節(jié)過程動(dòng)態(tài)性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系統(tǒng)的容積延遲。通過組態(tài)軟件對(duì)整定過程及液位的平衡過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，直至達(dá)到主、副回路的最佳整定參數(shù)。在p=30.0，i=20.0，d=0.0在按自動(dòng)調(diào)節(jié)可得到如下圖所示。

技術(shù)小結(jié)兩周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，在這次的課程設(shè)計(jì)中不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。

課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，著是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義．我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此感謝我們的老師.，老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；老師循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪；這次模具設(shè)計(jì)的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開老師您的細(xì)心指導(dǎo)。而您開朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設(shè)計(jì)。同時(shí)感謝對(duì)我?guī)椭^的同學(xué)們，謝謝你們對(duì)我的幫助和支持，讓我感受到同學(xué)的友誼。由于本人的設(shè)計(jì)能力有限，在設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師們多多指教,我十分樂意接受你們的批評(píng)與指正，本人將