单溶水箱液位控制系统设计.doc

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1、 目录绪论3第一章课程设计内容与要求分析41.1课程设计内容41.2课程设计要求分析5第二章 Protel原理图绘制62.1单容水箱液位恒值控制系统绘制图62.2 震荡72.3 关于PI调节72.3.1 PI调节前72.3.2 PI调节后82.4 关于PID调节92.4.1 PID调节前92.4.2 PID调节后10第三章 过程控制系统课程设计总结11参考文献12附录13 16绪论绪论一 过程控制的发展 进入90年代以来，自动化技术发展很快，并取得了惊人的成就，已成为国家高科技的重要分支。过程控制是自动化技术的重要组成部分。现代化工业生产自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标，

2、提高经济效益和劳动生产率，节约能源，改善劳动条件，保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。 在70年代以来，随着现代工业生产的迅猛发展，仪表与硬件的开发，微型计算机的开发应用，使生产过程自动化的发展达到了一个新的水平。对全工厂或整个工艺流程的集中控制，应用计算机系统进行多参数综合控制，或者用多计算机对生产过程进行控制的新阶段，是这一阶段的主要特征。过程控制发展到现代过程控制的新阶段，这是过程控制发展的第三阶段。在新型的自动化技术工具方面，开始采用微处理器为核心的智能但愿组合仪表：在测量变送器方面，较为突出的成分在线检测与数据处理的应用日益广泛；在模拟式调节仪表方面，不仅三型仪表产品品种增加，可靠

3、性提高，而且是本质安全防暴，适应了各种复杂控制系统的要求。二 本文研究的目地，意义 为了解决人工控制的控制准度低，控制速度慢，灵敏度低的一系列问题。从而我们将引进了工业生产的自动化控制。在自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数就是液位。一个系统的液位是否稳定，直接影响了工业生产事是否安全，生产效率的高低，能源是否能够得到合理的利用的一系列重要问题。随着现代工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经不能满足工业生产控制要求，所以我们又引入了可编程逻辑控制（PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中，有效和及时。 在我国随着社会的发展，很早就实行了自动化控制。而在我国液位控制系统也得到了

4、广泛应用，特别在锅炉液位控制，水箱液位控制还在黄河治水中也得到了利用，通过液位控制系统检测黄河的水位的高低，以免黄河的水位的过高而在不了解的情况下，给我们人民带来生命危险和财产损失。第一章 课程设计内容与要求分析第一章 课程设计内容与要求分析1.1 课程设计内容 针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。具体设计内容是利用西门子S7-200PLC作为控制器，实现对单容水箱液位高度的定值控制，同时利用MCGS组态软件建立单容水箱液位控制系统的监控界面，实现实时监控的目的。本文研究的主要内容：1， 一个系

5、统是否能达到预期的控制效果，其系统的数学模型相当的重要，直接关系到控制结果的正确与否。2， 在液位控制系统中调节阀是否与所控制的液体发生化学反应等，直接影响到控制结果。3， 控制、方案的选取，一个好的方案会让系统更加的完美，所以方案的选取也非常的重要。4， 调节器参数的整定，一个系统有了好的方案，但是如果参数的整定错误也将会功亏一篑！1.2 课程设计要求分析1、以RTGK-2型过程控制实验装置中的单个水箱作为被控对象、PLC作为控制器、静压式压力表作为检测元件、电动调节阀作为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。2、PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超

6、调量20%，稳态误差0.1；调节时间ts60s；3、组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线；4、选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数；5、通过S7-200PLC编程软件Step7实现PLC程序设计与调试；6、分析系统基本控制特性，并得出相应的结论；7、设计完成后，提交打印设计报告。第二章 PROTLE原理图绘制第二章 Protel原理图绘制2.1单容水箱液位恒值控制系统绘制图 2.2 震荡设KC=400,SP=25时 产生震荡2.3 关于PI调节2.3.1 PI调节

7、前 经计算 KC=181.80 SP=20 TI=1.82.3.2 PI调节后经调节 KC=100 SP=25 TI=102.4 关于PID调节2.4.1 PID调节前经计算 KC=250 SP=20 TI=3 TD=0.01 2.4.2 PID调节后经调节 KC=100 SP=25 TI=3 TD=0.01 第三章 过程控制系统课程设计总结第三章 过程控制系统课程设计总结经过一周的的程设计结束了，作为一名自动化大四的学生，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义。在已度过的大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种设计？如何把我们所

8、学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的大作业就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅设计书是十分必要的，同时也是必不可少的。我们做的是课程设计，而不是艺术家的设计。艺术家可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，我们是工程师，一切都要有据可依.有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，永远无法升级为设计。 作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，虽然本次课程设计要求用Protel制图，但我却在整个设计过程中都用到了它，易修改，速度快。另外，课堂上也有部分知识不

9、太清楚，于是我又不得不边学边用，时刻巩固所学知识，这也是我作本次课程设计的第二大收获。整个设计我基本上还满意，由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。希望答辩时，老师多提些问题，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便课后加以弥补。参考文献参考文献 1邵裕森,戴先中主编.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.20032崔亚嵩主编.过程控制实验指导书（校内）3廖常初主编.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.20074吴作明主编.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.2007附录附录单容水箱液位恒值控制系统设计程序（PLC梯形图）偏移地址功能描述0PVn过程变量测量值（实数）0.01.04设定值0.01.08输出值0.01.012增益KC16采样时间20积分时间TI24微分时间TD28积分前项值32过程变量前值