组态软件是应用软件中提供的工具、方法来完成工程中某一具体任务的软件。组态软件提供了监控层的软件平台和开发环境,通过灵活的组态方式,可以快速构建工业自动控制系统监控功能。同时,组态软件具有实时性和多任务性,可以在一台计算机上同时完成数据采集、信号数据处理,数据图像显示、人机对话、历史数据查询等多个任务。
任务要求1.根据液位-流量串级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.根据液位-流量串级过程控制系统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,正确设计液位-流量串级过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。
学生姓名金星宇专业班级自动化1105学号201123910807题目基于组态软件的液位—流量串级控制系统设计
课题性质课题来源自拟题目
指导教师马利冯肖亮
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,采用双闭环控制结构和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液位—流量串级过程控制系统。
过程控制系统
课程设计
题目:基于组态软件的液位—流量串级控制系统设计
院系名称:电气工程学院
专业班级:自动化1105
学生姓名:金星宇
学号:201123910807
指导教师:马利冯肖亮
设计地点: 31520
设计时间: 2014.7
设计成绩:指导教师:
本栏由指导教师根据大要求审核后,填报成绩并签名。
工业过程控制课程设计任务书之
。
关键词:控制系统单回路串级控制
1引言(1
2系统结构设计(1
2.1控制方案(1
2.2控制规律(2
3过程控制仪表的选择(2
3.1液位传感器(2
3.2电磁流量传感器电磁流量转换器(3
3.3电动调节阀(3
3.4变频器(4
3.5水泵(5
3.6模拟量采集模块(5
3.7模拟量输出模块(6
3.8通信转换模块(6
4系统组态设计(6
PID控制的技术成熟,结构灵活,不仅可以实现常规的PID调节,而且还可以根据系统要求,采用PI、PD、带死区的PID控制等。PID控制不需要求出系统的数学模型,控制效果好。虽然计算机控制是非连续的,但由于计算机的运算速度越来越快,因此用数字PID完全可以代替模拟调节器,并且能够取得比较满意的效果。3过程控制仪表的选择
本设计利用过程仪表和计算机,结合组态王6.53软件设计人机交互界面,设计实现水箱液位—流量串级控制系统。同时,在组态软件中实现动画显示、实时曲线显示等功能。
2系统结构设计
2.1控制方案
在本系统中,被控参量有两个,上水箱液位和管道流量,这两个参量具有联系,流量的大小可以影响上水箱的液位,根据流量与液位之间的关系,采用液位—流量串级控制,系统框图如图2.1所示。
3.1液位传感器
传感器用来对水箱液位进行测量检测,采用工业用的DBYG扩散硅压力传感器。DBYG扩散硅压力传感器按标准的二线制传输,采用高品质、低功耗的精密器件,稳定性和可靠性高,可以方便的与其他DDZ —X型仪表互换配置。DBYG扩散硅压力传
感器如图3.1所示。
图3.1 DBYG扩散硅压力传感器
使用时,要对其进行校验。校验的方法是通电预热15分钟后,分别在零压力和满量程压力下检测输出电流。在零压力下调整零电位器,使输出电流为4mA;在满量程压力下调整量程电位器,使输出电流为20mA。本传感器精度为0.5级,因为采用二线制,因此工作时需要串接24V直流电源。
2.2控制规律
本设计采用工业过程控制中最常用的PID控制规律。在工程实际中,应用最广泛的调节器控制规律为比例、积分和微分控制,即PID控制,其结构简单,参数易于调整,在长期的应用中积累了大量丰富的经验。主回路与副回路的控制算法均采用PID算法。PID算法实现简单,控制效果好,系统稳定性好。主回路PID的输出做为副回路的输入,副回路跟随主回路的输出。
4.1系统工艺流程图(6
4.2组态画面(7
4.3数据字典(8
4.4 PID控制算法(8
设计心得(10
参考文献(12
附录A系统脚本程序(13
1引言
制是根据工业生产过程的特点,采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具,应用控制理论,设计工业生产过程控制系统,实现工业生产过程的自动化。过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送环节等组成。在工业过程控制系统中,单回路控制系统约占一半以上,但是单回路控制系统适用于控制要求不高的场合。对于某些控制要求比较高的场合,单回路控制系统却远远不能满足控制要求,因此就提出了串级控制系统。
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
摘要
随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展,对控制系统的控制品质提出了越来越高的要求。在这种情况下,简单的单回路控制系统已经难以满足一些复杂的控制要求,因此就提出了串级控制方案。串级控制具有单回路控制系统的全部功能,而且还具有很多单回路控制系统所没有的优点。因此,串级控制系统的控制质量一般都比单回路控制系统好,而且串级控制系统利用一般常规仪表就能够实现,所以,串级控制是一种易于实现且效果又极好的控制方法。
计算机计算机调节阀流量液位流量变送器
液位变送器
x1(t x2(t
e(tu(t f1(tg(t q(tf2(ty(t-
z2(t-
z1(t
图2.1
在图2.1中,副回路为流量控制回路,主回路为液位控制回路。主回路液位控制器的输出作为副回路流量控制器的设定值,副回路流量控制器的输出来控制调节阀的大小,控制管道流量的大小,进而控制上水箱液位。
串级控制系统是采用两个控制器串联工作,主控制器的输出作为副控制器的设定值,由副控制器的输出去操纵调节阀,从而对主被控变量具有更好的控制效果。与单回路控制系统相比,串级控制系统在结构上增加了一个副回路,对进入副回路的扰动有很强的抑制作用;同时由于副回路的存在,改善了系统的动态性能,提高了系统的工作频率,并且使系统具有一定的自适应能力。