基于组态软件的流量比值过程控制系统过程控制课程设计

基于组态软件的流量比值过程控制系统过程控制课程设计内容摘要：

3。 14 设计心得 16 参 考 文 献 17 4 1 引言 主要内容 本课程设计是学完《工业过 程控制》课程后的一个应用性实践环节。 通过本课程设计的训练，对过程控制工程设计的概念有完整地了解，同时培养综合应用基础课、专业课所学知识与工程实际知识的能力。 通过对过程控制系统的分析与设计，获得面向工业生产过程系统分析与设计的实践知识，初步掌握过程控制系统开发和应用的技能。 基于组态软件的流量比值过程控制系统通过某种组态软件，结合实验室已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID 控制规律， 通过流量传感器将检测到的流量与设定值送入计算机，计算机运用PID 算法得到相应的控制 信号，并将其输出给执行器，然后执行器调节调节阀，以达到调节流量的控制目的。 设计一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的流量比值单回路过程控制系统。 流量比值控制系统在实际生产中应用十分广泛，它能使系统稳定，精确地输出，更能实现自动化控制，是过程控制系统的一个典型。 本设计针对生产中两种液体的流量的控制，对其设计了单闭环流量比值控制系统，将液体 A 作为主流量，液体 B为副流量进行设计，设计中用到了多个硬件设备，并基于计算机实现过程的自动控制。 任务要求 根据要求自己设计系统结构，分析系统的特点和系统特性 ，在实验室连接系统部件、构造硬件系统。 可以自己跳线、连线，并连好对象、控制器、计算机，但是打开电源之前必须经过指导教师检查。 在过程监控计算机上编制相应监控组态程序。 通过对控制器、监控计算机和实验对象的联机调试、执行、观察结果，达到预期应用功能和控制目的，比较不同方案的应用效果。 （ 1） 根据流量比值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） 根据流量比值单回路过程控制系统 A/D、 D/A 和开关 I/O 的需要，正确选 5 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，正确设计流量比值单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。 2 设计方案 控制方案 根据设计要求，系统采用单闭环比值控制。 在控制两种物料的比值系统中，起主导作用的物料流量称为主动量，跟随主动量而变化的物料流量称为从动量。 设本系统中液体 A 为主动量，液体 B 为从动量。 将从动量用一个闭环包括进去，而主动量开环。 将液体 A 的流量 y1通过比值控制器 k 作为闭环回路的输入量。 所以从动量B的给定是 ky1，因 为 y1开环，故 y2要随着 y1的变化而变化，即从动量 B是一个随动控制系统。 单闭环比值控制系统的特点： 单闭环比值控制系统的优点是它不但能实现副流量跟随主流量的变化而变化，而且可以克服副流量本身干扰对比值的影响，因此主副流量的比值较为精确。 它结构形式较简单，实施起来亦较方便，所以得到广泛的应用，尤其适用于主物料在工艺上不允许进行控制的场合。 单闭环比值控制系统虽然两物料比值一定，但由于主流量是不受控制的，所以总物料是不固定的，这对于负荷变化幅度大，物料又直接去化学反应器的场合是不适合的。 此外，这种方案对于严格要 求动态比值的场合也是不适应的。 系统结构 图 图 系统结构图 6 上图为系统结构图。 当打开液体 A 的阀门，流量检测传感器测出其流量值，经变送单元送至比值器，比值器的输出与液体 B 流量测量变送送出的流量值相减，其偏差作为液体 B 流量控制器的输入值，控制器的输出用来控制调节阀，从而使液体B 的流量得到了控制。 这就使液体 B 的流量随液体 A 的流量变化而变化。 其中液体A 的电动调节阀是为了方便设置 A 的流量。 系统结构原理图 和流程图 如下 图 ，图 所示： 图 系统流程图 图 系统结构原理图 3 硬件部分设计 电动调节阀的选择 采用电动调节阀对控制回路的液体的流量进行调节。 采 用德国 PS 公司进口的 PSL202 型智能电动调节阀， 如图 所示， 无需配伺服放大器，驱动电路采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高。 控制单元与执行机构一体化，可靠性高、操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。 由输入控制信号 4~20mA 及单相电源即可控制运转实现对压力流量温度液位等参数的调节，具有体积小，重量轻，连线简单，泄漏量少的优点。 采用 PS 电子式直行程执行机构， 4~20mA 7 阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯，流量具有等百分 图 电动调节阀 比特性，直线特性和快开 特性，阀门采用柔性弹簧连接， 可预置阀门关断力，保证阀门的可靠关断防止泄漏。 性能稳定可靠，控制精度高，使用寿命长等优点。 电磁流量传感器的选择 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。 根据本实验装置的特点，采用工业用的 LDS10S 型电磁流量传感器， 如右图 ， 公称直 径 10mm，流量 0~，压力， 420mA 标准信号输出。 可与显示，纪录仪表，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：。