本科生课程设计（论文）工业生产过程控制课程设计（论文）题目：液位闭环反馈控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化093学号： 0学生姓名：指导教师：（签字）起止时间： 12.6.25--12.7.6本科生课程设计（论文）1课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 学 号090302091 学生姓名 专业班级 自动化093 设计题目 液位闭环反馈控制系统设计 课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能设计一个液位闭环反馈控制系统 。
在工业生产中经常要对储罐、反应器等密闭容器的液位进行控制，为了能够精确控制液位高度，保证正常生产，要求设计液位闭环反馈控制系统，能抑制流量波动，且系统无余差。
设计任务及要求1、确定控制方案并绘制工艺P&ID 图、系统框图；2、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号和参数；3、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式；4、若设计由计算机实现的数字控制系统应给出系统硬件电气连接图及程序流程图；5、按规定的书写格式，撰写、打印设计说明书一份；设计说明书应在4000字以上。
技术参数测量范围：20～100cm ；控制精度：±0.5cm ；控制液位：80cm ；最大偏差：1cm ；工作计划1、布置任务，查阅资料，理解掌握系统的控制要求。
（2天，分散完成）2、确定系统的控制方案，绘制P&ID 图、系统框图。
（1天，实验室完成）3、选择传感器、变送器、控制器、执行器，给出具体型号。
（2天，分散完成）4、确定控制器的控制规律以及控制器正反作用方式。
（实验室1天）5、仿真分析或实验测试、答辩。
（3天，实验室完成）6、撰写、打印设计说明书（1天，分散完成） 指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 指导教师签字： 总成绩： 年 月 日摘要锅炉汽包水位高度，是确保安全生产和提供优质蒸汽的重要参数，对现代工业生产来说尤其是这样。
因为现代锅炉的特点之一就是蒸发量显著提高，汽包容积相对变小，水位变化速度很快，稍不注意就容易造成汽包满水或者烧成干锅。
在现代锅炉操作中，即使是缺水事故，也是非常危险的，这是因为水位过低，严重时会使个别上水管形成自由水面，产生流动停滞。
无论满水或缺水都会造成事故，因此，必须严格控制水位在规定范围之内。
汽包水位的控制中，主要的目的是以汽包水位为被控变量，以调节给水流量为控制手段。
同时，由于汽包水位不仅受锅炉侧的影响，也受到汽轮机侧的影响，当锅炉负荷变化或汽轮机用汽量变化时，给水控制都应能限制汽包水位只在给定的范围内变化。
对汽包水位控制大多采用常规PID控制方式,常用的汽包水位控制方式有单冲量、双冲量及三冲量控制。
本文将引入锅炉汽包水位双冲量控制。
关键词：汽包水位；三冲量；PID控制Boiler drum water level, is to ensure the safe production and delivery of high quality steam parameters of modern industrial production, especially. Because modern boiler is one of the characteristics of evaporation increased significantly, drum volume is small, the water level changes very fast, little attention it is easy to cause the drum with water or burning pot. In the modern boiler operation, even the water shortage, but also very dangerous, this is because the water level is too low, serious when can make individual pipes on the formation of free water surface, generating flow stagnation. Both full of water or water can cause accident, therefore, must strictly control the water level in the specified range.Boiler water level control, the main purpose is to steam drum water level as the controlled variables, to regulate the water flow to the control means. At the same time, because the steam drum water level is not only influenced by the boiler side effects, also by turbine side effect, when the boiler load change or turbine steam volume, water supply control should be able to limit the steam drum water level in a given range only. Commonly used drum water level control method includes single impulse, double impulse and three impulse control.This paper will introduce the drum water level of boiler Double Impulse control.Keywords: drum water level; three impulse; PID control目录第1章绪论 (4)第2章课程设计的方案及论证 (5)2.1提出方案 (5)2.2总体方案论述 (7)第3章系统设计及器件组成 (9)3.1 三冲量控制系统原理 (9)3.2硬件设计 (9)3.2.1 液位变送器的选择 (9)3.2.2 压力传感器与变送器选择 (11)3.2.3 执行器的选择 (11)3.2.4 控制器的选择 (11)3.2.5 控制器的作用方式 (12)3.2.6阀的开闭选择形式 (12)3.3 软件设计 (12)3.3.1 PID对控制的影响 (12)3.3.2 PID控制器的参数调整 (13)3.4给水调节对象的动态特性 (14)第4章系统仿真及设计 (14)第5章课程设计总结 (19)参考文献 (19)第1章绪论“控制”是一种很常见的概念，人们生活中也随处可见。
事实上，自然界中的万事万物都相互支配，相互制约，彼此之间都受到不同程度的控制。
在自动控制中，“控制”是为了克服各种扰动的操作，达到预期目标，对生产过程（或系统）中的某一个或一些物理量进行的操作。
如：生活中对空调、电视；工业上对电机、水箱等的控制。
所谓自动控制系统就是在无人直接参与情况下，通过外加的设备或装置（控制器），使机器、设备或过程（被控量）自动按照规定的要求进行。
与其他自动控制系统比较，工业生产过程有许多特点，过程控制系统由过程检测，变送和控制仪表，执行装置等组成。
过程控制是通过各种类型的仪表完成对过程变量的检测，变送和控制，并经执行装置作用于生产过程。
它也具有非线性、时变、时滞及不确定性等特点。
工业生产过程的控制方案有多样性。
由于工业过程多样性，为适应被控过程的特点，控制方案也具有多样性。
除去控制方案多样性，实施过程控制的手段也具有多样性，尤其在开放系统互操作性和互连性等问题得到解决后，实现过程控制目标的手段丰富。
工业生产过程控制的发展有两个明显的特点：一、同步性。
控制理论的开拓、技术工具手段的进展、工程应用的实现三者相互推动，相互促进，现实了一幅交错复杂，但又轮廓分明的画卷，三者间明显明晰的同步性；二、综合性。
自动化技术是一门综合性的技术，控制论更是一门广义的学科，在自动化的各个领域，移植借鉴，交流汇合，表现强烈的交流性。
典型的工业过程可分为三种：连续控制（continuous process）、离散过程（discrete process）和批量过程（batch process）。
然而，锅炉汽包水位控制系统设计采集的是实时的液位和流量值，所以属于连续控制。
锅炉是工业生产中重要的供暖设备，而汽包水位又是锅炉安全运行的重要参数。
同时，它还是衡量锅炉汽水系统物质是否平衡的标志。
因此，锅炉汽包水位一直受到重视。
保持锅炉汽包水位在一定的范围内是锅炉稳定安全运行的主要指标。
水位过高造成饱和蒸汽带水过多，汽水分离差，使后续的过热器关闭结垢，传热效率下降，过热温度下降，而汽包内水的全部汽化导致水冷壁的损坏，严重时会发生锅炉爆炸。
液位的控制技术是通过控制进水或出水阀门的开度，改变水流量来实现的，而水温的控制是通过调节加热的功率来实现的。
锅炉液位的控制是锅炉控制系统较为重要和比较难于控制的一项。
第2章 课程设计的方案及论证2.1提出方案方案一：单冲量水位控制系统额直接用水位信号与给定值信号相比较，控制器根据该偏差的正负与大小，输出开关给水调节阀门的信号，这种系统称为单冲量水位控制系统。
直接用水位信号与给定值信号相比较，控制器根据该偏差的正负与大小，输出开关给水调节阀门的信号，在蒸汽流量忽然增加时，给水流量小于蒸发量，水位应当下降。
但由于炉筒内的贮汽减少，内部压力忽降，从而使水面下的炉筒容积扩大，并加速汽化，由于水面下容积扩大，使水位迅速上升，产生“虚假水位”现象。
而控制器根据偏差信号改变给水流量与需求相反，必然会加剧水位的大幅度波动，所以在负荷变化频繁情况下，不能采用单冲量水位控制系统。
单冲量水位控制系统原理图如图2.1所示：图2.1 单冲量水位控制系统原理图方案二：双冲量水位控制系统将蒸汽负荷的作为前馈信号，与汽包水位组成前馈-反馈控制系统。
在水位上升与蒸汽流量增加时，控制阀门动作反向，因此可节省仪汽包LC 省煤器过热器表。
但由于水位控制器的测量信号是水位信号与蒸汽流量信号之差，因此采用前馈时，不能保证水位无余差。
双冲量水位控制系统考虑了蒸汽流量扰动对汽包水位存在影响，但对给水量扰动为加考虑，因此，适用与给水流量波动较小的场合。