西安石油大学
课程设计
题目储罐保温计量监控系统设计----储罐液位控制
学院电子工程学院
班级自动化1002班
学号
学生
指导老师阮岩
二零一三年六月
目录
一.课程设计任务书 (3)
二.基本工艺流程 (4)
三.组态软件及发展历史 (4)
四.仪表选型 (5)
五.系统分析和方框流程图 (6)
六.PID参数的整定 (6)
七.组态软件运行画面............................................ . (7)
八.设计体会 (10)
九.参考资料 (10)
《自动化仪表和过程控制》
课程设计任务书
题目储罐保温计量监控系统设计----储罐液位控制
学生姓名学号314 专业班级自1002
设计内容和要求
本次课程设计的目的是熟悉过程控制系统的组态和调试，掌握自动化仪表和过程控制的基本使用，加深和巩固本课程及相关课程的知识，要求完成如下内容:
1.熟悉储罐保温系统的工艺流程,并在其工艺流程图上标注储
罐液位控制，液位高报警（SP=2.85m）
2.依据工艺流程和基本数据, 对所用仪表作出选型；
3.对控制回路画出方框图，写出所选控制规律，及参数整定方法；
4.了解组态软件的历史、发展及国内外现状，熟悉组态软件的使用，利用力控组态软件做出储罐保温计量监控系统的组态设计，并在报告中写出组态过程如：I/O端口分配、I/O点组态参数说明、控制回路组态说明等。
最终要求做出工艺流程画面、趋势画面、报警画面，并利用软件提供的模拟对象，实现系统的自动控制。
5．完成课程设计报告。
起止时间2013年 6 月17 日至2013 年 6 月23 日指导教师签名2013年6月26日系（教研室）主任签名2013年6月28日
学生签名2013年6月22日二.基本工艺流程
中间产品需要保存在温度稳定的中间储罐中。
为防止产品被空气氧化，罐顶采用低压氮气作氮封处理。
为防止产品的结晶和反应，采用温水换热方式对储罐进行保温。
三. 组态软件的概念和产生背景,发展
组态英文是“Configuration”，是用“使用软件”中提供的工具、方法、完成工程中某一具体任务的过程。
组态软件指一些数据采集和过程控制的专用软件，是面向监控和数据采集(Supervisory Control and Date Acquisition,SCADA)的自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式(而不是编程方式)提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法，其预设置的各种软件模块可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，并能同时支持各种硬件厂家的计算机和I/O产品，和高可的工控计算机和网络系统结合，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系统集成。
在“组态”概念出现之前，是通过编写程序(如使用BASIC、C、FORTRAN等)来实现某一任务的，编写程序不但工作量大、周期长，而且容易犯错误，不能保证工期。
组态软件的出现，解决了这个问题。
“组态”的概念是伴随集散型控制系统(Distributed Control Systems简称DCS)的使用产生的，如DCS组态，PLC梯形图
组态。
在其他行业也有组态的概念，如
AutoCAD，Photoshop，办公软件(powerpoint)都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。
组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才一能识别。
由于个人计算机的普及和技术的逐渐成熟,如何利用PC进行工业监控，成为工业控制领域的重要研究方向，市场的发展使很多DSC和PLC
厂家主动公开通信协议，向“PC”监控完全开放，这不仅降低了监控成本，也使市场空间得以扩大，智能仪器、嵌入式系统和现场总线的出现，更使组态软件成为工业自动化系统中的灵魂。
组态软件是工业使用软件的一个组成部分，其发展受到很多因素的制约，但使用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。
未来，组态软件的发展将主要表现为如下一些特征：(1)
开放性技术组态软件正逐渐成为协作生产制造过程中不同阶段的核心系统，无论是用户
还是硬件供应商都将组态软件作为制造范围内信息收集和集成的工具，这就要求组态软件大量采用“标准化技术”这便于将局部的功能进行互连，如OPC.DDE、A以ActiveX控件、COM/DCOM等，这样使得组态软件演变成软件平台，由单一的人机界面朝数据处理机方向发展，管理的数据量越来越大。
当软件功能不能满足用户特殊需要时，用户可以根据自己的需要进行二次开发。
现在大部分自动化系统的硬件和软件不是由同一个厂商提供，软件部分和硬件发生分离，不同厂家的软件也需要实现互连，这样就为组态软件的发展提供了可以充分发挥作用的舞台。
(2)构造信息平台生产实时数据库存储和检索是连续变化的过程数据，现在越来越多的用户通过实时数据库来分析生产情况、汇总和统计生产数据，作为指挥、决策的依据，如何使实时历史数据能够进入企业信息管理系统，是现代信息工厂迫在眉睫的需求。
四.仪器仪表的选择
1、温度传感器：
JWB一体化温度变送器
主要技术指标：
供电电压：24VDC
输出形式：4—20MA，0—10MA，0—5V，1---5V
量程：根据所选用传感器不同而有所不同
引线：引线可分为二线或三线，引线的阻值不得超过50欧
精度：1级，0.5级、0.25级
储存环境：-20---200℃
2、压力传感器：
RL-P-Y压力传感器/压力变送器
主要技术指标：
测量范围：-0.1－250 Mpa内各量程任选
输出：mv信号；4—20MA.，0-5V，1-5V，0-10V
测量介质：对不锈钢无腐蚀的气、液体，浆状介质使用平膜无腔型接嘴
工作方式：绝压、表压、负压、
工作温度：-20－85 ℃
精度：±0.1%FS，±0.25%FS，±0.5%FS
供电：24VDC
过载能力：150 % F·S
振动影响：对于10HZ-1HZ的机械振动，输出变化小于±0.1%FS
温度补偿：0--70℃，补偿值≤0.02% F·S/℃
3、液位仪表
RL-YW液位变送器
全封闭式电路，具有防潮、防结露、防渗漏功能
量程：0～10m
可选不锈钢管(软、硬两种)液位变送器，适应恶劣环境，性能更优。
可选分体式、一体式
精度：±0.1%FS、0.25%FS、0.5%F
供电：24VDC
输出：4～20mA、0～5VDC、1～5VD
工作温度：-20℃～+60℃
适用于液位测量（有腐蚀性的介质请指出）
密封级别：高等级IP68
五.系统分析和方框流程图
中间产品需要保存在温度稳定的中间储罐中。
为防止产品被空气氧化，罐顶采用低压氮气作氮封处理。
为防止产品的结晶和反应，采用温水换热方式对储罐进行保温。
当来料量增加时，主罐内的液位会上涨。
当液位高于2.85米时，超过警戒液位线，系统会进行报警，并开始进行液位调节。
直到液位下降到安全液位时系统恢复正常。
液位控制器液位控制阀门液位
液位测量器
六.PID 参数的整定
在选择了调节规律和调节器之后，下一步的问题就是整定参数，以得到某种意义上的最佳过渡过程，和最佳过渡过程相对应的调节器参数值称为最佳整定参数。
一般较通用的标准是上面所述的典型最佳过程，即要求在阶跃扰动下被调量得波动具有衰减率在0.75左右，在这前提下尽量满足准确性和快速性，即绝对误差的积分时间最小。
在这里我们选用衰减曲线法进行参数的整定，衰减曲线法是在总结“稳定边界法”和其他一些基础方法的基础上，经过反复试验得出来的。
这种方法不需要得到临界振荡过程即可求得比例度，步骤简单，比较安全。
假定是要求衰减率达到0.75的过程，先把调节器改成比例作用（Ti=∞，Td=0），放在某一比例度，由手动投入自动，在达到稳定状态后，适当改变给定值，观察调节过程的衰减比，如果达不到衰减比1/4，则相应改变比例度，直到达到规定衰减比为止，记下此时的比例度Ps 以及周期Ts1,然后根据相应的经验值公式选取参数。
在采用PID 调节规律时，为了避免在切换时由微分作用引起初始振荡，可先将比例度放在稍大的数值，然后放积分时间，再慢慢放上微分时间，最后再把比例度减小到计算值。
PID 调节规律下的公式如下
'0.8S P P
= 10.3I S T T = 10.1d s T T = 经整定后的参数为 1.5P =，8.0i T =, 0.5d T =
七.组态软件运行画面
1、工艺画面
2、趋势画面
3、报警画面
4、策略图
八.设计体会
通过本次课程设计，让我对工业流程以及工业控制有了初步的了解。
在实验室是，我认真听取了老师的讲解，跟着老师的思路一步一步的做，课下通过收集相关资料最终独立完成任务。
在完成任务的同时，我还收获了知识，收获了阅历，收获了成熟，在此过程中，我通过查找大量资料文献，请教老师，以及不懈的努力，不仅培养了独立思考动手操作的能力，还学会了很多学习的方法和技巧，让我在今后的学习生活中受益匪浅，勇于接受挑战。
九.参考资料
《自动化仪表及过程控制》课程设计指导书阮岩
《自动化仪表及过程控制》施仁刘文江郑辑光
其他资料来自网络。