文档介绍：过程控制系统课程设计
——基于组态王液位—流量串级过程控制系统设计

姓名:张静娜
班级:自11-2
学号:**********
一、设计意义:
,比如多级水箱,其液位和流量都是不定的。在此,通过一定的控制方式,选择一定的控制策略,使其液位和流量实现控制,达到一定的限制。并通过实时、历史曲线,显示当前和一段时间内的液位和流量变化趋势以及变化值,实现系统监控。同时,通过报警信息的显示及提示,实现实时监控和及时给出相应的操作。液位和流量是工业生产过程中最常用的两个参数,对液位和流量进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍。液位的时间常数T一般很大,因此有很大的容积迟延,如果用单回路控制系统来控制,可能无法达到较好的控制质量。而串级控制系统可以用一般常规仪表来实现,成本增加也不大,却可以起到十分明显的提高控制质量的效果,因此往往采用串级控制系统对液位进行控制。一般情况下,流量是影响液位的主要因素,其时间常数较小,将它纳入副回路进行控制,不仅有效地克服了流量对液位造成的干扰,而且使系统工作频率提高,能够对液位实行较快的控制
:
(1) 改善了过程的动态特性;
(2) 能及时克服进入副回路的各种二次扰动,提高了系统抗扰动能力; (3) 提高了系统的鲁棒性;
(4) 具有一定的自适应能力。
二、实验设备
PCSK过程自动化控制系统、PC上位监控计算机、组态王组态软件
三、设计方案
在本系统中被控参量有两个,上水箱液位和管道流量,这两个参量具有相关联系,流量的大小可以影响上水箱液位,根据流量与液位的关系,故系统采用串级控制,内环为流量控制,外环为液位控制。内环与外环的控制算法均采用PID算法,PID算法实现简单,控制效果好,系统稳定性好。外环液位控制器的输出作为内环流量控制器的设定值,流量控制器的输出来控制调节阀的大小,来控制管道流量的大小,进而控制上水箱液位
四、控制规律
。主回路与副回路的控制算法均采用PID算法。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。
(1)比列环节对过程的影响:比例度δ越大,放大倍数Kc越小,最大偏差增大,调节周期增长,稳定性增加。
(2)积分环节对过程的影响:Ti越小,克服余差的能力提高,最大偏差减小,调节周期缩短,但是过渡过程震振荡加剧,稳定性降低,积分时间越短,振荡倾向就越强烈,甚至会成为不稳定的发散振荡。
(3)微分环节对过程的影响:主要是对控制系统的振荡的抑制,改善调节过程中的动态特性,克服滞后,通常和比例、比例微分配合使用。比例度越大,放大倍数越小,积分时间越长,积分作用越弱微分时间越长,微分作用越强。

根据液位—流量串级控制系统的原理,在“命令语言”中选择“应用程序命令语言”,运用组态王所提供的类似于C语言的程序编写环境实现PID控制算法。
本设计采用PID位置式算法,其控制算式为
在上述算式中,PK为比例系数,IT为积分时间,DT为微分时间。在流程中,以u(k)做为计算机当前的输出值,SV做为设定值,PV做为反馈值,e(k)做为偏差
五、控制原理
本系统的主控量为上水箱的液位高度H,副控量为气动调节阀支路流量Q,它是一个辅助的控制变量。系统由主、