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液位定值PID资料
湖南工程学院
课 程 设 计
课程名称 过程控制
课题名称 贮槽液位控制系统设计


自动化


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指导教师
2013年09月15日
液位定值PID资料
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湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称 过程控制
课 题 贮槽液位控制系统设计
专业班级
学生姓名
学 号
指导老师
审 批
任务书下达日期
2013年09月02日
任务达成日期
2013年09月15日
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设计内容与设计要求
设计内容:
在工业生产过程中,液体贮槽设施如进料罐、成品罐、
中间缓冲容器、水箱等应用十分广泛,为保证生产正常进行,
物料出入需均衡,以保证过程的物料均衡,所以工艺要求贮
槽内的液位需保持在某个给定值上下,或在某一小范围内变
化,并保证物料不产生溢出,要求设计一个液位控制系统。
设计要求:
1)确立系统设计方案;
)选择相应的仪器设施;
3)MCGS软件组态相应的监控画面;
4)达成控制算法程序设计;
5)在DDC控制装置中进行调试;
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主 要 设 计 条 件
假定贮槽设施是一水箱,生产工艺要求水箱液位应保持在
,设计控制系统知足该要求。
说 明 书 格 式
课程设计任务书
目录
系统整体方案选择与说明
系统结构框图与工作原理
各单元硬件设计说明及计算方法
软件设计与说明(包含流程图)
调试结果与必需的调试说明
使用说明
程序清单
10、总结
11、参照文件
附录
附录A 系统原理图
附录B 程序清单
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进 度 安 排
设计时间为两周
第一周
礼拜一、上午:部署课题任务,授课及课题介绍
下午:借阅有关资料,整体方案议论礼拜二、确立整体设计方案
礼拜三、选择相应的仪器设施,进行控制算法设计礼拜四、控制算法编程
礼拜五、控制算法编程
第二周
礼拜一、MCGS组态监控画面
礼拜二、MCGS组态监控画面,在DDC装置长进行调试礼拜三、在DDC装置长进行调试
礼拜四、写说明书
礼拜五、上午:写说明书,整理资料
下午:交设计资料,辩论
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目录
第1章
系统整体方案选择与说明.......................................................................................
1
第2章
系统结构框图与工作原理.......................................................................................
2

系统框图..................................................................................................................
2

工作原理..................................................................................................................
3
第3章
各单元硬件设计说明及计算方法...........................................................................
4

各单元硬件设计......................................................................................................
4
控制器..........................................................................................................
4
履行器...........................................................................................................
5
检测变送器...................................................................................................
5

系统计算方法..........................................................................................................
6
第4章
软件设计与说明.......................................................................................................
7

及时数据库..............................................................................................................
8

用户窗口..................................................................................................................
9

设施窗口................................................................................................................
10

策略窗口................................................................................................................
10
第5章调试结果和必需的说明.........................................................................................
11
第6章使用说明.................................................................................................................
15
第7章程序清单.................................................................................................................
16
第8章总结.........................................................................................................................
19
参照文件...............................................................................................................................
20
电气信息学院课程设计评分表...........................................................................................
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第1章系统整体方案选择与说明
本次设计是以一单容水箱为研究对象 ,要求经过必定的控制手段使
水箱液位保持在20 。从系统的靠谱性出发,应采纳 PID控制方法。
比率控制(P),控制及时、反响敏捷、误差越大控制力度越大,能够增添
系统的响应速度。在比率控制中加入积分控制( I),能够除去比率控制所
不可以除去的余差,再加入微分控制能够起到超前控制的作用。经过 PID控
制既能快速控制,又能除去余差,拥有较好的控制性能。比率积分微分控
制规律以下:
y
1e
1
edtT
de
p
TI
D
dt
关于该课题,能够采纳两套方案实现控制要求:
①以可编程逻辑控制器(PLC)为下位机,经过PLC的PID控制面板实现液位的定值控制
图1-1PID框图
②直接计算机控制。计算机收集经过A/D变换的液位信号,经过在MCGS组态软件中编写PID控制脚本程序计算出输出信号,经D/A变换控制阀的开度。
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本课题采纳第二套方案,尽量经过软件设计实现硬件功能,节俭成本,
简化手续。
第2章系统结构框图与工作原理

过程控制系一致般有调理器、履行器、被控对象、检测变送器四个环节,
此中调理器、履行器、和丈量变送器都属于检测控制仪表,其液位过程图和系统框图分别以下
图2-1液位过程图
进水阀
Q1
水箱
出水阀
Q2
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图2-2控制系统框图

本系统中的对应关系以下 :
被控对象:水箱
被控变量:水箱液位
控制变量:水流量
控制器:计算机
履行器:调理阀
检测变送:液位传感器
单回路上水箱液位控制系统。单回路调理系一致般指在一个调理对象上用一个调理器来保持一个参数的恒定,而调理器只接受一个丈量信号,其输出也只控制一个履行机构。本系统所要保持的参数是液位的给定高度,即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。依据控制框图,
本系统属于是一个闭环反应单回路液位控制,采纳DDC控制。当调理方案确立以后,接下来就是整定调理器的参数,一个单回路系统设计安装就绪
以后,控制质量的利害与控制器参数选择有着很大的关系。适合的控制参数,能够带来满意的控制成效。反之,控制器参数选择得不适合,则会使控制质量变坏,达不到预期成效。一个控制系统设计好此后,系统的投运
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和参数整定是十分重要的工作。
液位传感器检测出水箱水位,水位的实质值经过 7017模块进行A/D转
换,变为数字信号后输入计算机中;在计算机中,依据水位给定值与实质
输出值之差,利用PID程序算法获得输出值,再将输出值传到7024模块中,
由7024将数字信号变换成模拟信号;最后,实现水位的计算机自动控制。
第3章各单元硬件设计说明及计算方法


直接数字控制系统 DDC(Direct Digital Control)系统,就是用一台
工业计算机配以适合的输入、输出设施,从输入通道获得生产过程的信息,
依据早先规定的控制算法计算出控制量,并经过输出通道直接作用于履行
器,实现对整个生产过程的控制。因为计算机运算速度快,经过分时办理,
一台计算机能够对多个回路进行控制。一个DDC系统可实现多个回路PID调理及其余协助控制。DDC系统能知足不一样生产过程的控制要求。当系统控制要求发生变化时,能够经过从头编制程序来适应控制要求的改变,而不用进行大批硬件结构变动。
经过在计算机上安装 MCGS组态软件,构成了本设计的控制器。系统收集
外面设施的输入信号,经过必定的算法获得一个输出信号,经过必定的转
换来控制履行器。
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