過程控制實(shí)訓(xùn)報(bào)告

重慶科技學(xué)院

學(xué)生實(shí)習(xí)（實(shí)訓(xùn)）總結(jié)報(bào)告學(xué)院:_電氣與信息工程學(xué)院_專業(yè)班級(jí):測(cè)控學(xué)生姓名:學(xué)號(hào):設(shè)計(jì)地點(diǎn)（單位）:_____逸夫科技大樓_______

設(shè)計(jì)題目:__單容水箱液位控制系統(tǒng)___完成日期：2015年01月9日指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________成績(jī)（五級(jí)記分制）:________________

指導(dǎo)教師（簽字）:_______________目錄TOC\o"1-3"\h\u190881.前言 .前言1.1實(shí)訓(xùn)的目的及要求《過程控制系統(tǒng)綜合訓(xùn)練》是測(cè)控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門綜合訓(xùn)練性必修非實(shí)驗(yàn)課。通過本次實(shí)訓(xùn)，學(xué)生能理解過程控制系統(tǒng)的基本組成，PID參數(shù)的整定方法，檢測(cè)控制儀表使用，學(xué)習(xí)過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬軟件設(shè)計(jì)方法，具有一定的技術(shù)實(shí)現(xiàn)能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的控制系統(tǒng)應(yīng)用水平。1.2實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容1.2.1單容水箱液位定值控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)通過實(shí)驗(yàn)，使用智能儀表、調(diào)節(jié)閥構(gòu)成控制系統(tǒng)，熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理，繪制單容水箱液位定值控制系統(tǒng)P&ID圖（管道儀表流程圖）和儀表回路接線圖，使用組態(tài)王（Kingview）軟件設(shè)計(jì)單容水箱液位定值控制系統(tǒng)軟件，分析分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)時(shí)的過渡過程曲線，定性研究P、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。1.2.2液位、流量串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)了解串級(jí)控制系統(tǒng)的原理，掌握主、副干擾的確定，串級(jí)控制系統(tǒng)的組成，繪制液位、流量串級(jí)控制系統(tǒng)P&ID圖（管道儀表流程圖）和儀表回路接線圖，使用組態(tài)王（Kingview）軟件設(shè)計(jì)液位、流量串級(jí)控制系統(tǒng)軟件，學(xué)習(xí)主、副控制器的參數(shù)整定；在不同的擾動(dòng)幅度下，分析響應(yīng)曲線，比較控制質(zhì)量。1.2.3撰寫實(shí)訓(xùn)報(bào)告實(shí)訓(xùn)報(bào)告包括前言、正文、結(jié)尾。2.實(shí)訓(xùn)內(nèi)容及做法2.1單容水箱控制系統(tǒng)2.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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。本系統(tǒng)中控制器是計(jì)算機(jī)，采用PID算法，控制ADAM-4017。執(zhí)行器是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由ADAM-4024的輸出信號(hào)控制。傳感變送器由液位傳感器與流量傳感器兩部分組成，被控對(duì)象為液位。主要接的是ADAM-4017的0通道和ADAM-4024的0通道2.1.2流程圖系統(tǒng)啟動(dòng)后，水泵開始抽水，由OUT返回信號(hào)給ADAM-4017。若水位過低，則控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，加大流量，從而使中水箱水位達(dá)到合適位置；若水位過高或剛好則通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使流量保持或減小，使液位降低。流程圖如下圖。圖1流程圖2.1.3儀器選擇2.1.3.1液位傳感器液位傳感器用來(lái)對(duì)中水箱液位的壓力進(jìn)行檢測(cè)，采用工業(yè)的DBYG擴(kuò)散硅壓力變送器，本變送器按標(biāo)準(zhǔn)的二線制傳輸。校驗(yàn)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，使輸出電流為4mA，在滿量程壓力下調(diào)整，使輸出電流為20mA，本傳感器作時(shí)需串24V直流電源。壓力傳感器用來(lái)對(duì)中水位水箱和下水位水箱的壓力進(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。2.1.3.2電磁流量傳感器根據(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，公稱直徑10mm，流量0~.03m3/h,壓力1.6Mpmax,4-20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出流量轉(zhuǎn)換器采用LDZ-4型電磁流量傳感器配套使用，輸入信號(hào)：0~0.4mV輸出信號(hào)：4~20mADC,允許負(fù)載電阻為0~750歐姆，基本誤差：輸出信號(hào)量程的0.5%。2.1.3.3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，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，連線簡(jiǎn)單，泄漏量少的優(yōu)點(diǎn)。2.1.3.4水泵采用丹麥蘭富循環(huán)水泵。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)。2.1.3.5ADAM-4000模塊主要用到ADAM-4017和ADAM-4024，ADAM-4017主要采集電壓信號(hào)，電壓信號(hào)為1-5V，ADAM-4024主要輸出4-20MA的電流信號(hào)，ADAM-4017有8個(gè)通道，依次為AI0-AI7，ADAM-4024有4個(gè)通道，依次為AO0-AO3。2.1.4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。2.1.4.1組態(tài)畫面組態(tài)畫面如圖2所示。圖2組態(tài)畫面2.1.4.2運(yùn)行界面理想的調(diào)解結(jié)果是調(diào)節(jié)PID使得運(yùn)行界面能出來(lái)4：1的衰減曲線圖，運(yùn)行圖形如圖3。圖3運(yùn)行畫面2.1.4.3程序程序如下:SPU=0.0780*YeWeiSet+1.0175;SP=(SPU-1.0)*100/4.0;PV=(Iu-1.0)*100/4.0;YeWeiMeasure=12.8114*Iu-13.0345;if(Auto==1){Kp=100/P;q0=Kp*(1+Ts/Ti+Td/Ts);q1=-Kp*(1+2*Td/Ts);q2=Kp*Td/Ts;ek=SP-PV;out1=out;dout=(q0*ek+q1*ek1+q2*ek2);out=out1+dout;if(out>100)out=100;if(out<0)out=0;ek2=ek1;ek1=ek;}Oi=out*16.0/100+4.0;2.1.5PID流程圖本實(shí)驗(yàn)主要是通過純微分PID算法進(jìn)行控制，主要控制中水箱的液位，調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，控制器為計(jì)算機(jī)。流程圖如圖4。圖42.1.6CAD圖2.2串級(jí)控制系統(tǒng)2.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串級(jí)的被控對(duì)象有液位和流量，串級(jí)控制系統(tǒng)主要接的是ADAM-4017的1通道和2通道，ADAM-4024的0通道。2.2.2流程圖串級(jí)控制系統(tǒng)流程圖如下2.2.3系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)2.2.3.1組態(tài)畫面2.2.3.2運(yùn)行界面理想的調(diào)解結(jié)果是調(diào)節(jié)PID使得運(yùn)行界面能出來(lái)4：1的衰減曲線圖。2.2.3.3程序程序如下:SP1=(0.0780*YeWeiSet+1.0175-1.0)*100.0/4.0;PV1=(Iu1-1.0)*100.0/4.0;PV2=(Iu2-1.0)*100.0/4.0;YeWeiMeasure=12.8114*Iu1-13.0345;liuliangMeasure=0.7474*Iu2-0.7424;if(Iu2<=1){liuliangMeasure=0;}if(Auto2==1){SP2=out1;//主控制器的輸出是副控制器的設(shè)定植Kp2=100.0/P2;//純微分系數(shù)q20=Kp2*(1+Ts/Ti2+Td2/Ts);q21=-Kp2*(1+2*Td2/Ts);q22=Kp2*Td2/Ts;ek2=SP2-PV2;out21=out2;dout2=(q20*ek2+q22*ek21+q21*ek22);//純微分PID算法增量式out2=out21+dout2;if(out2>100.0)out2=100.0;if(out2<0)out2=0;MV2=out2;ek22=ek21;ek21=ek2;if(Auto1==1){Kp1=100.0/P1;//純微分系數(shù)q10=Kp1*(1+Ts/Ti1+Td1/Ts);q11=-Kp1*(1+2*Td1/Ts);q12=Kp1*Td1/Ts;ek1=SP1-PV1;out11=out1;dout1=(q10*ek1+q11*ek11+q12*ek12);//純微分PID算法增量式out1=out11+dout1;if(out1>100.0)out1=100.0;if(out1<0)out1=0;MV1=out1;ek12=ek11;ek11=ek1;}else{SP2=(1.3379*liuliangSet+0.9934-1.0)*100.0/4.0;}}Oi=out2*16.0/100.0+4.0;2.2.4PID流程圖如下圖所示。2.2.5CAD圖3.總結(jié)在這為期兩周的課程設(shè)計(jì)中，我學(xué)習(xí)并理解了單容水箱控制系統(tǒng)的構(gòu)成和串級(jí)控制系統(tǒng)。掌握了ADAM-4000的連線，了解了控制裝置的各個(gè)設(shè)備，比如電磁流量計(jì)，壓力傳感器的工作原理，學(xué)會(huì)了如何去設(shè)計(jì)一個(gè)過程控制系統(tǒng)，掌握了基本的設(shè)計(jì)步驟。我認(rèn)為，在這學(xué)期的課程設(shè)計(jì)中，不僅培養(yǎng)了獨(dú)立思考、動(dòng)手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，我們學(xué)會(huì)了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實(shí)用的，真的是受益匪淺。要面對(duì)社會(huì)的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實(shí)踐，再學(xué)習(xí)、再實(shí)踐。這對(duì)于我們的將來(lái)也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國(guó)提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在實(shí)驗(yàn)結(jié)束之后變的更加成熟，會(huì)面對(duì)需要面對(duì)的事情。在這兩周的課程設(shè)計(jì)里，也對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察，讓我們?cè)诤献髌饋?lái)更加默契，在成功后一起體會(huì)喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來(lái)最終完美的結(jié)果。此次設(shè)計(jì)也讓我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及時(shí)請(qǐng)教或上網(wǎng)查詢，只要認(rèn)真鉆研，動(dòng)腦思考，動(dòng)手實(shí)踐，就沒有弄不懂的知識(shí)，收獲頗豐。最后要感謝兩位老師的悉心指導(dǎo)，沒有你們的監(jiān)督與指教，我們也不會(huì)這么快速與順利的完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并掌握運(yùn)用所需的工具，在此表示最誠(chéng)摯的感謝與敬意。4.參考文獻(xiàn)1.陳夕松，華成英．過程控制系統(tǒng)[M]．北京：科學(xué)出版社，20062.熊新民．工業(yè)過程控制課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，2