基于組態(tài)王雙容水箱控制

1、下載可編輯集散控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)基于組態(tài)軟件雙容水箱過(guò)程控制系統(tǒng)姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：專(zhuān)業(yè)：.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯指導(dǎo)教師 ：.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯目錄1 設(shè)計(jì)目的與要求11.1 設(shè)計(jì)目的11.2 設(shè)計(jì)要求12 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)12.1 控制方案12.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23 過(guò)程儀表選擇23.1 液位傳感器23.2 電磁流量傳感器錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。3.3 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥33.4 水泵33.5 變頻器33.6 模塊選擇44 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)44.1 工藝流程圖與系統(tǒng)組態(tài)圖設(shè)計(jì)54.2 組態(tài)畫(huà)面54.3 數(shù)據(jù)字典64.4 應(yīng)用程序64.5 動(dòng)畫(huà)連接錯(cuò)誤！未定義書(shū)簽。總結(jié)11參考文獻(xiàn)11附錄 A 單回路控制系統(tǒng)

2、 PID 控制算法12.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯附錄 B PID 控制算法流程圖16.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯1. 設(shè)計(jì)目的與要求1.1 設(shè)計(jì)目的通過(guò)組態(tài)軟件 ，結(jié)合實(shí)驗(yàn)已有設(shè)備 ，按照定值系統(tǒng)的控制要求，根據(jù)較快較穩(wěn)的性能要求 ，采用但閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)和PID 控制規(guī)律 ，設(shè)計(jì)一個(gè)具有美觀組態(tài)畫(huà)面和較完善組態(tài)控制程序的液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)。1.2 設(shè)計(jì)要求(1) 根據(jù)液位回路過(guò)程控制系統(tǒng)的具體對(duì)象和控制要求，獨(dú)立設(shè)計(jì)控制方案，正確選用過(guò)程儀表 。(2) 根據(jù)液位回路過(guò)程控制系統(tǒng) A/D 、 D/A 和開(kāi)關(guān) I/O 的需要，正確選用過(guò)程模塊。(3) 根據(jù)與計(jì)算機(jī)串行通訊的需要 ，正確選用 R

3、S485/RS232 轉(zhuǎn)換與通訊模塊。(4) 運(yùn)用組態(tài)軟件 ，正確設(shè)計(jì)液位但回路過(guò)程控制系統(tǒng)的組態(tài)圖 、組態(tài)畫(huà)面和組態(tài)控制程序 。(5) 提交包括上述內(nèi)容的課程設(shè)計(jì)報(bào)告 。2. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 控制方案整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)由控制器、調(diào)節(jié)器 、測(cè)量變送 、被控對(duì)象組成 。 在本次控制系統(tǒng)中控制器為計(jì)算機(jī)，采用算法為 PID 控制規(guī)律 （見(jiàn)附錄 A 和附錄 B），調(diào)節(jié)器為電磁閥 ，測(cè)量變送為 HB、 FT 兩個(gè)組成 ，被控對(duì)象為流量PV。 結(jié)構(gòu)組成如下圖 2.2 所示 。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后 ，水泵開(kāi)始抽水 ，通過(guò)管道將水送到上水箱，由 HB 返回信.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯號(hào)，是否還需要抽水到水箱。若

4、還需要 （即水位過(guò)低 ），則通過(guò)電磁閥控制流量的大小 ，加大流量 ，從而使下水箱水位達(dá)到合適位置；若不需要 （即水位過(guò)高或剛好合適 ），則通過(guò)電磁閥使流量保持或減小。其整個(gè)流程圖如圖2.1 所示。圖 2.1液位回路控制系統(tǒng)圖2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)程控制系統(tǒng)由四大部分組成，分別為控制器 、調(diào)節(jié)器 、被控對(duì)象 、測(cè)量變送 。本次設(shè)計(jì)為流量回路控制，即為閉環(huán)控制系統(tǒng) ，如下圖 2.2.SPPV計(jì)算機(jī)電動(dòng)_管道控制器調(diào)節(jié)閥PV1流量檢測(cè)傳感器圖 2.2液位回路控制系統(tǒng)框圖3.過(guò)程儀表選擇.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯3.1 液位傳感器液位傳感器用來(lái)對(duì)上水箱液位的壓力進(jìn)行檢測(cè)，采用工業(yè)的DBYG 擴(kuò)散硅壓力變

5、送器 ，本變送器按標(biāo)準(zhǔn)的二線制傳輸，喜愛(ài)用高品質(zhì)低耗精密器件，穩(wěn)定性、可靠性大大提高 。 可方便的與其他 DDZ 3X 型儀表互換配置 ，并能直接替換進(jìn)口同類(lèi)儀表 。校驗(yàn)的方法是通電預(yù)熱15 分鐘后，分別在零壓力和滿程壓力下檢查輸出電流值 。在零壓力下調(diào)整量程電位器，使輸出電流為4mA ，在滿量程壓力下調(diào)整量程電位器，使輸出電流為 20mA 。本傳感器精度為0.5 級(jí)，因?yàn)闉槎€制 ，故工作時(shí)需串24V 直流電源 。壓力傳感器用來(lái)對(duì)上水位水箱和中水位水箱的壓力進(jìn)行檢測(cè)，采用工業(yè)用的DBYG 擴(kuò)散硅壓力變送器 ， 0.5 級(jí)精度，二線制 4-20mA 標(biāo)志信號(hào)輸出 。3.2 電磁流量傳感器（1）

6、流量傳感器用來(lái)對(duì)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的主流量和干擾回路的干擾流量進(jìn)行檢測(cè) 。根據(jù)本試驗(yàn)裝置的特點(diǎn) ，采用工業(yè)用的LDS-10S 型電磁流量傳感器 ，公稱(chēng)直徑 10mm ，流量 0.03m3/h, 壓力 1.6Mpmax,4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出 。 可與顯示，記錄儀表 ，積算器或調(diào)節(jié)器配套。避免了渦輪流量計(jì)非線性與死區(qū)大的致命缺點(diǎn)，確保實(shí)驗(yàn)效果能達(dá)到教學(xué)要求。主要優(yōu)點(diǎn) ：1）采用整體焊接結(jié)構(gòu) ，密封性好 ；2）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠 ，內(nèi)部無(wú)活動(dòng)部件 ，幾乎無(wú)壓力損失 ；3）采用低頻矩形波勵(lì)磁 ，抗干擾性能好 ，零點(diǎn)穩(wěn)定 ；4）儀表反映靈敏 ，輸出信號(hào)與流量呈線性關(guān)系,量程比寬 ；（2 ）流量轉(zhuǎn)換器采用LDZ-4

7、 型電磁流量傳感器配套使用，輸入信號(hào) ：00.4mV 輸出信號(hào) ： 420mA DC,許負(fù)載電阻為 0750 歐姆，基本誤差 ：輸.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯出信號(hào)量程的 0.5%。3.3 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥電動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)控制回路流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。 采用德國(guó)PSL202 型智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，無(wú)需配伺服放大器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用高性能稀土磁性材料制造的同步電機(jī)，運(yùn)行平穩(wěn) ，體積小 ，力矩大 ，抗堵轉(zhuǎn) ，控制精度高 ?？刂茊卧c電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化 ，可靠性高 ，操作方便 ，并可與計(jì)算機(jī)配套使用，組成最佳調(diào)節(jié)回路 。有輸入控制信號(hào)4-20mA及單相電源即可控制與轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力流量溫度壓力等參數(shù)的調(diào)節(jié) ，具有體積小 ，重量輕

8、，連線簡(jiǎn)單 ，泄漏量少的優(yōu)點(diǎn) 。采用 PS 電子式直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu) ，4-20mA閥位反饋信號(hào)輸出雙導(dǎo)向單座柱塞式閥芯，流量具有等百分比特性 ，直線特性和快開(kāi)特性，閥門(mén)采用彈簧連接 ，可預(yù)置閥門(mén)關(guān)斷力，保證閥門(mén)的可靠關(guān)斷，防止泄露 。性能穩(wěn)定可靠 ，控制精度高 ，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn) 。3.4 水泵采用丹麥蘭富循環(huán)水泵。噪音低 ，壽命長(zhǎng) ，不會(huì)影響教師授課減少使用麻煩 。功耗小 ，220V 供電即可 ，在水泵出水口裝有壓力變送器，與變送器一起可構(gòu)成恒壓供水系統(tǒng) 。3.5 變頻器三菱 FR-S520 變頻器 ，4-20mA控制信號(hào)輸入 ，可對(duì)流量或壓力進(jìn)行控制，該變頻器體積小，功率小 ，功能非常強(qiáng)大，

9、運(yùn)行穩(wěn)定安全可靠，操作方便，壽命長(zhǎng) ，可外加電流控制 ，也可通過(guò)本身旋鈕控制頻率?？蓡蜗嗷蛉喙╇姡l率可高達(dá) 200Hz 。3.6 模塊選擇.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯當(dāng)需要構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)時(shí)，過(guò)程控制裝置的數(shù)據(jù)采集和控制采用目前最新的牛頓 7000 系列遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊和組態(tài)軟件組成，完全模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，先進(jìn)性與實(shí)用性并舉。有效的拉近了實(shí)驗(yàn)室與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的距離。它體積小，安裝方便 ，可靠性極高 。1) D/A 模塊：采用牛頓 7024 模塊 。4 路模擬輸出 ，電流（4-20mA ）電壓（ 15V ）信號(hào)均可 。2) A/D 模塊：采用牛頓 7017 模塊 。8 路模擬電壓 （15V ）

10、輸入 。3) DO 模塊：采用牛頓 7043 模塊 。4)通訊模塊 ：采用牛頓 7520 轉(zhuǎn)換模塊 。485/232 轉(zhuǎn)換模塊 ，轉(zhuǎn)換速度極高（ 300115KHz ）， 232 口可長(zhǎng)距離 。4. 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)組態(tài)王是運(yùn)行在Windows98/NT/2000上的一種組態(tài)軟件 。 使用組態(tài)王 ，用戶可以方便地構(gòu)造適應(yīng)自己需要的“數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)”，在任何需要的時(shí)候把生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息處理和判斷決策的控制信號(hào)傳向現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施有效的生產(chǎn)控制。組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò)功能使企業(yè)的基層和其它部門(mén)建立起聯(lián)系，現(xiàn)場(chǎng)操作人員和工廠管理人員都可以看到各種數(shù)據(jù)。管理人員不需要深入生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，就可以獲得實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù) ，優(yōu)化控制現(xiàn)場(chǎng)

11、作業(yè) ，提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量 。組態(tài)網(wǎng)易于學(xué)習(xí)和使用，擁有豐富的工具箱 、圖庫(kù)和操作向?qū)?，既可以節(jié)省您的大量時(shí)間 ，又能提高系統(tǒng)性能 。組態(tài)王可用于電力 、制冷、化工、機(jī)械制造 、交通管理等多種工程領(lǐng)域。無(wú)論您的應(yīng)用場(chǎng)合如何，您都可以使用組態(tài)王構(gòu)造有效的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯統(tǒng)。4.1 工藝流程圖與系統(tǒng)組態(tài)圖設(shè)計(jì)LSPPV(IN2)A/D計(jì)算機(jī)FTD/A自手動(dòng)動(dòng)U(k)-IO0圖 4.1.1 工藝流程圖圖 4.1.2 系統(tǒng)組態(tài)圖設(shè)計(jì).專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯4.2 組態(tài)畫(huà)面.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯4.3 數(shù)據(jù)字典4.4 應(yīng)用程序本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換 =1)本站點(diǎn) Ti=

12、8;本站點(diǎn) Kp=15;本站點(diǎn) Td=10;本站點(diǎn)電機(jī) =1)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)下水箱液位 ;.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯本站點(diǎn)微分液位差本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn) ek1;本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)微分液位差本站點(diǎn)水流 2;本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)本站點(diǎn)水流 1;本站點(diǎn)液位傳遞值本站點(diǎn) ek1;本站點(diǎn)本站點(diǎn) ek0;本站點(diǎn)本站點(diǎn) 液位傳遞值 ;本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)上水箱液位 /50;本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)下水箱液位 /50;本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)水流2;本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位本站點(diǎn) 上水箱液位本站點(diǎn) 下水箱液位 ;本站點(diǎn)電機(jī) =0)本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)上水箱

13、液位 /50;本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)下水箱液位 /50;本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)水流 1;本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)水流2;本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位本站點(diǎn) 上水箱液位本站點(diǎn) 下水箱液位 ;.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換 =0)本站點(diǎn)電機(jī) =1)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)下水箱液位 ;本站點(diǎn)微分液位差本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn) ek1;本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)本站點(diǎn)微分液位差本站點(diǎn)水流 2;本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)本站點(diǎn)水流 1;本站點(diǎn)液位傳遞值本站點(diǎn) ek1;本站點(diǎn)本站點(diǎn) ek0;本站點(diǎn)本站點(diǎn)液位傳遞值 ;本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)上水箱液位 /50;本

14、站點(diǎn)水流本站點(diǎn)下水箱液位 /50;本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)水流2;本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)下水箱液位 ;本站點(diǎn)電機(jī) =0)本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)上水箱液位 /50;本站點(diǎn)水流本站點(diǎn)下水箱液位 /50;本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)水流 1;本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)水流 2;.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位本站點(diǎn)上水箱液位本站點(diǎn)下水箱液位 ;本站點(diǎn) Uk=1)本站點(diǎn)本站點(diǎn) Uk*100;else本站點(diǎn) uk=100;本站點(diǎn)電機(jī) =0)本站點(diǎn) Uk=0;本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn) Sp)本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)下水箱液位本站點(diǎn)下水箱液位本

15、站點(diǎn) Sp);4.5 動(dòng)畫(huà)連接.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯(1)自動(dòng)控制(2)手動(dòng)控制.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯(3)實(shí)時(shí)曲線(4)歷史曲線.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯總 結(jié)通過(guò)此次設(shè)計(jì) ，我掌握了流量單回路控制系統(tǒng)的構(gòu)成。知道它最基本的部分有控制器 、調(diào)節(jié)器、被控對(duì)象和測(cè)量變松組成。并且學(xué)會(huì)了如何去設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，掌握了基本的設(shè)計(jì)步驟。了解到，一般情況下 ，它都要經(jīng)過(guò)一下幾個(gè)步驟：認(rèn)知被控對(duì)象 、設(shè)計(jì)控制方案 、選擇控制規(guī)律 、選擇過(guò)程儀表 、選擇過(guò)程模塊 、設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖和組態(tài)圖、設(shè)計(jì)組態(tài)畫(huà)面 、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)詞典等 ，直到最后的動(dòng)畫(huà)鏈接成功，并達(dá)到控制要求 。經(jīng)過(guò)以上步驟 ，我對(duì)整個(gè)過(guò)

16、程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了很深的體會(huì)，也學(xué)會(huì)了很多與設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí) 。對(duì)組態(tài)王軟件也有了很大的了解，學(xué)會(huì)了初步的應(yīng)用。認(rèn)識(shí)到了組態(tài)王的一些應(yīng)用情況 ，組態(tài)王軟件的組成與功能，其應(yīng)用程序項(xiàng)目如何建立，數(shù)據(jù)詞.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯典如何建立 ，動(dòng)畫(huà)如何進(jìn)行鏈接，命令語(yǔ)言程序如何編寫(xiě)，趨勢(shì)曲線如何建立，還有 I/O設(shè)備的配置和組態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建立等等一系列與組態(tài)王軟件應(yīng)用相關(guān)的知識(shí)。在這次課程設(shè)計(jì)中也遇到了不少麻煩，不過(guò)經(jīng)過(guò)老師的輔導(dǎo)大部分問(wèn)題都得到了解決 ，總的來(lái)說(shuō) ，這次設(shè)計(jì)是一次收獲很大的設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多教學(xué)中學(xué)不到的東西 ，對(duì)我的動(dòng)手能力有了很大的幫助。同時(shí)也要感謝老師對(duì)我們這次課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo) ，

17、讓我們獲益匪淺 ！參考文獻(xiàn)1.陳夕松，華成英 過(guò)程控制系統(tǒng) M 北京 ：科學(xué)出版社 ， 20062.熊新民 工業(yè)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)，20083.邵裕森 過(guò)程控制工程 M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，20004.姜重然 工控軟件組態(tài)王簡(jiǎn)明教程M 哈爾濱 ：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20075.方康玲 .過(guò)程控制系統(tǒng) .武漢：武漢理工大學(xué)出版社 ， 2002.66.蔣慰孫，俞金壽 .過(guò)程控制工程 .上海：中國(guó)石化出版社 ，1999.97.何衍慶，蔣慰孫，俞金壽 .工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ，2004.28.邵裕森，戴先中 .過(guò)程控制工程 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ，2000.59.劉巨良

18、 .過(guò)程控制儀表 .北京：化學(xué)工業(yè)出版社 ，1998.專(zhuān)業(yè) .整理 .下載可編輯附錄 A 單回路控制系統(tǒng)PID 控制算法根據(jù)流量單回路控制系統(tǒng)的原理 ，運(yùn)用組態(tài)王所提供的類(lèi)似于 C 語(yǔ)言的程序編寫(xiě)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn) PID 控制算法 。本系統(tǒng)采用 PID 位置控制算法 ，其控制算式如下 ：u(k)u(ku(k1)a0K P (11)KP (1TTD )e(k )K P(12TD )e(k1) KPTD e(k 2)TITTTa0 e(k) a1e(k1) a2 e( k2)TTD )TITaKP(1 2TD )1Ta2K PTDT上述算式中 ， KP 為比例系數(shù) ， TI 為積分時(shí)間 ， TD 為微分時(shí)間 ，以u(píng)(k) 作為計(jì)算機(jī)的當(dāng)前輸出值 ，