文档介绍：红河学院
过程控制系统课程设计
题目：水塔温度控制系统
目录
第1章水塔温度控制系统设计方案 1
1。 1系统设计方案概述 1
1。2 水塔温度串级控制系统仿真 2
第2章水塔温度控制系统硬件设计 3
2。1系统对象特性设计 3
3
5
8
2。5参数整定……………………………………………………………………… 9
第3章水塔温度控制系统软件设计 10
程序设计 11
3。2 温度控制算法程序设计 10
第4章设计结论 13
参考文献 14
第1章水塔温度控制系统设计方案
1. 1系统设计方案概述
本次设计采用串级控制系统对水塔温度进行控制。
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，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.
串级控制系统是两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。此系统改善了过程的动态特性,提高了系统控制质量,能迅速克服进入副回路的二次扰动，提高了系统的工作频率，对负荷变化的适应性较强。
串级控制系统工程应用场合如下：
(1）应用于容量滞后较大的过程。
（2）应用于纯时延较大的过程.
（3）应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程。
(4）应用于参数互相关联的过程.
（5）应用于非线性过程。
正因为串级控制系统具有上述特点，所以本次设计采用串级控制系统对锅炉汽包温度进行控制。
采用单片机作为主控制器，水塔温度为主被控对象，上水的流量为副被控对象，电磁阀为执行器,利用AD590传感器检测水塔温度,利用流量传感器检测上水流量。,系统原理图如图1。2所示。
图1。1水塔温度串级控制系统框图
水塔温度串级控制系统原理图
1。2 水塔温度串级控制系统仿真
水塔温度串级控制系统仿真，积分环节 Initial=0，两个检测变送环节参数设定时间常数T=，扰动通道传函为时间常数T=2s。输入信号和扰动信号皆为单位阶跃信号。扰动作用时间F1为step time=50s，
仿真波形如图1。2所示。
图1。2 串级控制系统仿真波形
第2章水塔温度控制系统硬件设计

水塔温度串级控制系统选择水塔温度为主被控对象，副被控对象为上水流量。当水塔温度变化的时候,通过控制上水流量改变水塔温度，并最终使其恒定。
主被控对象：水塔温度
W主s=Kp1e-ϑsTP1S+1 （2-1)
副被控对象：上水流量
W副s=Kp2TP2S+1 （2—2)

2。2。1主控、副控回路检测环节传感器选择
主控对象检测元件选择为温度传感器AD590。
AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下:
1、流过器件的电流(mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： mA/K式中：-流过器件（AD590）的电流，单位为mA； T—热力学温度,单位为K。
2、AD590的测温范围为—55℃～+150℃。
3、AD590的电源电压范围为4V~30V。电源电压可在4V~6V范围变化，电流变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏.
4、输出电阻为710MW。
5、精度高。
副控回路检测元件选择电磁式流量传感器.
导电性的液体在流动时切割磁力线，也会产生感生电动势。因此可应用电磁感应定律来测定流速，电磁流量传感器就是根据这一原理制成的。虽然电磁流量传感器的使用条件是要求流体是导电的,但它还是有许多优点。
由于电极的距离正好为导管的内径，因此没有妨碍流体流动的障碍，压力损失极小。能够得到与容积流量成正比的输出信号。测量结果不受流体粘度的影响。由于电动势是在包含电极的导管的断面处作为平均流速测得的，因此受流速分布影响较小。测量范围宽,测量精度高。
2。2。2采样检测电路设计
为了达到测量高精度的要求，选用温度传感器AD590，AD590具有较高精度和重复性，超低温漂移高精度运算放大器0P07将温度一电压信号进行放大,便于A/D进行转换,以提高温度采集电路的可靠性。.