流量单回路过程控制系统课程设计

工业过程控制

课程设计

院系名称：专业班级：

学生姓名：

学

号：

指导教师：

设计地点： 31-517 题 目: 基于组态软件的流量单回路过程控制系统

设计时间： 2012.06.23-2012.06.30

工业过程控制课程设计任务

摘 要

对水流量的控制在社会生产中有着广泛的应用，本文给出了一种基于PID控制算法的流量单回路控制系统。根据对水箱内液位的要求与下水管道的流量，从而得到流量的给定值。通过计算机处理，输出给执行机构，再由执行机构也就是调节阀控制抽水管道的流量。电动调节阀采用丹麦兰富循环水泵。噪音低，寿命长，功耗小，220V供电即可，流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测。采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量0~.03m3/h,压力1.6Mpmax,4-20mA标准信号输出。这些环节组成的控制系统，可以很好的满足需求。

关键词 流量 单回路 控制系统

目 录

1 引言 ..................................................... 1

2 设计目的与要求 ............................................. 1

2.1 设计目的 ............................................................ 1

2.2设计要求 ............................................................. 1

3系统结构设计 ............................................... 2

3.1 系统总体结构 ........................................................ 2

3.2 系统控制方案 ........................................................ 2

4过程仪表选择 ............................................... 3

4.1 电磁流量传感器 ...................................................... 3

4.2电动调节阀 ........................................................... 4

4.3液位传感器 ........................................................... 5

4.4抽水泵 ............................................................... 5

4.5 变频器 .............................................................. 5

4.6 模块选择 ............................................................ 5

5系统组态设计 ............................................... 6

5.1系统组态图与工艺流程图设计 ........................................... 7

5.2组态画面 ............................................................. 8

5.3数据词典 ............................................................. 9

5.4应用程序 ............................................................ 10

5.5动画连接 ............................................................ 11

设计心得 ................................................... 11

参考文献 ................................................... 12

附录A ...................................................... 12

附录B ...................................................... 13

1 引言

流量单回路系统是近十年来伴随着自动控制、系统控制设备以及数据库等相关技术的飞速发展而应运而生的。随着这些技术的发展和电脑的普及，流量单回路系统高效、可靠、操作方便的优点为越来越多的使用者接受，应用也日益广泛。 流量单回路系统自产生以来，给生产行业带来了新鲜的活力。在科学技术迅猛发展的今天，流量也越来越被人们所重视，流量单回路系统就是人们常见到的一种生产设施。实现流量单回路系统的控制方法很多，可以用PID控制算法，最少拍有纹波或者最少拍无纹波算法等方案来实现。但是这些控制方法的功能修改及调试都需要一定硬件设备的支持，设计的仿真效果也不是很令人满意。本实验在实验室做了模拟仿真，运用流量单回路控制系统模拟器，对设计进行了模拟。

随着社会的发展，流量单回路控制系统也必将成为工业生产过程的不可或缺的控制系统。它将慢慢走入人们的生活，给我们的生活带来意想不到的效果。改变我们的生活，证明科技改变生活。

2 设计目的与要求

2.1 设计目的

通过某种组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的流量单回路过程控制系统。

2.2设计要求

(1) 根据流量单回路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) 根据流量单回路过程控制系统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，正确设计流量但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。

(5) 提交包括上述内容的课程设计报告。

3系统结构设计

3.1 系统总体结构

过程控制系统由四大部分组成，分别为控制器、执行器、被控对象、测量变送单元。本次设计为流量单回路控制，即为闭环控制系统，如下图3-1

SP图3-1 系统总体框图

3.2 系统控制方案

整个流量单回路过程控制系统由控制器、调节器、检测变送单元、被控对象组成。在本次控制系统中控制器为计算机，采用算法为PID控制规律（见附录A和附录B），调节器为电磁调节阀阀，测量变送FT组成，被控对象为流量PV。结构组成如下图2-2所示。

当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道分别将水送到存水箱，通过对流量的控制，保持存水箱内水位恒定(水位值是人为设定好的值)，而被控量也就是抽水管的流量设定值，由水位及下水管的流量共同决定（人为设定的值）。由HB返回信号，是否还需要加大抽水量到存水箱。若还需要（即水位达不到要求），则通过电磁调节阀控制流量的大小，加大流量，从而使下水箱水位达到合适位置；若不需要（即水位过高或刚好合适），则通过电磁阀使流量保持或减小。其整个流程图如图3-2所示。

图3-2流量单回路控制系统流程图

4过程仪表选择

4.1 电磁流量传感器

流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测。根据本试验装置的特点，采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量0~.03m3/h,压力1.6Mpmax,4-20mA标准信号输出。可与显示，记录仪表，积算器或调节器配套。避免了涡轮流量计非线性与死区大的致命缺点，确保实验效果能达到教学要求。主要优点：

1）采用整体焊接结构，密封性好；

2）结构简单可靠，内部无活动部件，几乎无压力损失；

3）采用低频矩形波励磁，抗干扰性能好，零点稳定；

4）仪表反映灵敏，输出信号与流量呈线性关系,量程比宽；

5）流量转换器采用LDZ-4型电磁流量传感器配套使用，输入信号：0~0.4mV输出信号：4~20mA DC, 许负载电阻为0~750欧姆，基本误差：输出信号量程的0.5%。

4.2电动调节阀

(1)调节阀工作区间的选择。在过程控制过程中，确定控制阀的口径尺寸是 …… 此处隐藏：5310字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……