單溶水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

PAGE16目錄緒論 3第一章 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析 41.1 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容 41.2 課程設(shè)計(jì)要求分析 5第二章Protel原理圖繪制 62.1單容水箱液位恒值控制系統(tǒng)繪制圖 62.2震蕩 72.3關(guān)于PI調(diào)節(jié) 72.3.1PI調(diào)節(jié)前 72.3.2PI調(diào)節(jié)后 82.4關(guān)于PID調(diào)節(jié) 92.4.1PID調(diào)節(jié)前 92.4.2PID調(diào)節(jié)后 10第三章過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)總結(jié) 11參考文獻(xiàn) 12附錄 13緒論緒論一過程控制的發(fā)展進(jìn)入90年代以來，自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，并取得了驚人的成就，已成為國(guó)家高科技的重要分支。過程控制是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中，過程控制技術(shù)正在為實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率，節(jié)約能源，改善勞動(dòng)條件，保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生等方面起著越來越大的作用。在70年代以來，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，儀表與硬件的開發(fā)，微型計(jì)算機(jī)的開發(fā)應(yīng)用，使生產(chǎn)過程自動(dòng)化的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)新的水平。對(duì)全工廠或整個(gè)工藝流程的集中控制，應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行多參數(shù)綜合控制，或者用多計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制的新階段，是這一階段的主要特征。過程控制發(fā)展到現(xiàn)代過程控制的新階段，這是過程控制發(fā)展的第三階段。在新型的自動(dòng)化技術(shù)工具方面，開始采用微處理器為核心的智能但愿組合儀表：在測(cè)量變送器方面，較為突出的成分在線檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用日益廣泛；在模擬式調(diào)節(jié)儀表方面，不僅三型儀表產(chǎn)品品種增加，可靠性提高，而且是本質(zhì)安全防暴，適應(yīng)了各種復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。二本文研究的目地，意義為了解決人工控制的控制準(zhǔn)度低，控制速度慢，靈敏度低的一系列問題。從而我們將引進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化控制。在自動(dòng)化控制的工業(yè)生產(chǎn)過程中，一個(gè)很重要的控制參數(shù)就是液位。一個(gè)系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響了工業(yè)生產(chǎn)事是否安全，生產(chǎn)效率的高低，能源是否能夠得到合理的利用的一系列重要問題。隨著現(xiàn)代工業(yè)控制的要求越來越高，一般的自動(dòng)化控制已經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)控制要求，所以我們又引入了可編程邏輯控制（PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中，有效和及時(shí)。在我國(guó)隨著社會(huì)的發(fā)展，很早就實(shí)行了自動(dòng)化控制。而在我國(guó)液位控制系統(tǒng)也得到了廣泛應(yīng)用，特別在鍋爐液位控制，水箱液位控制還在黃河治水中也得到了利用，通過液位控制系統(tǒng)檢測(cè)黃河的水位的高低，以免黃河的水位的過高而在不了解的情況下，給我們?nèi)嗣駧砩ｋU(xiǎn)和財(cái)產(chǎn)損失。第一章課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求分析課程設(shè)計(jì)內(nèi)容針對(duì)某廠的液位控制過程與要求實(shí)現(xiàn)模擬控制，其工藝過程如下：用泵作為原動(dòng)力，把水從低液位池抽到高液位池，實(shí)現(xiàn)對(duì)高液位池液位高度的自動(dòng)控制。具體設(shè)計(jì)內(nèi)容是利用西門子S7-200PLC作為控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)單容水箱液位高度的定值控制，同時(shí)利用MCGS組態(tài)軟件建立單容水箱液位控制系統(tǒng)的監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。本文研究的主要內(nèi)容：一個(gè)系統(tǒng)是否能達(dá)到預(yù)期的控制效果，其系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型相當(dāng)?shù)闹匾苯雨P(guān)系到控制結(jié)果的正確與否。在液位控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)閥是否與所控制的液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等，直接影響到控制結(jié)果?？刂啤⒎桨傅倪x取，一個(gè)好的方案會(huì)讓系統(tǒng)更加的完美，所以方案的選取也非常的重要。調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定，一個(gè)系統(tǒng)有了好的方案，但是如果參數(shù)的整定錯(cuò)誤也將會(huì)功虧一簣！課程設(shè)計(jì)要求分析1、以RTGK-2型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置中的單個(gè)水箱作為被控對(duì)象、PLC作為控制器、靜壓式壓力表作為檢測(cè)元件、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行器構(gòu)成一個(gè)單容水箱單閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱液位的恒值控制。2、PLC控制器采用PID算法，各項(xiàng)控制性能滿足要求：超調(diào)量20%，穩(wěn)態(tài)誤差≤±0.1；調(diào)節(jié)時(shí)間ts≤60s；3、組態(tài)測(cè)控界面上，實(shí)時(shí)設(shè)定并顯示液位給定值、測(cè)量值及控制器輸出值；實(shí)時(shí)顯示液位給定值實(shí)時(shí)曲線、液位測(cè)量值實(shí)時(shí)曲線和PID輸出值實(shí)時(shí)曲線；4、選擇合適的整定方法確定PID參數(shù)，并能在組態(tài)測(cè)控界面上實(shí)時(shí)改變PID參數(shù)；5、通過S7-200PLC編程軟件Step7實(shí)現(xiàn)PLC程序設(shè)計(jì)與調(diào)試；6、分析系統(tǒng)基本控制特性，并得出相應(yīng)的結(jié)論；7、設(shè)計(jì)完成后，提交打印設(shè)計(jì)報(bào)告。第二章PROTLE原理圖繪制第二章Protel原理圖繪制2.1單容水箱液位恒值控制系統(tǒng)繪制圖2.2震蕩設(shè)KC=400,SP=25時(shí)產(chǎn)生震蕩2.3關(guān)于PI調(diào)節(jié)2.3.1PI調(diào)節(jié)前經(jīng)計(jì)算KC=181.80SP=20TI=1.82.3.2PI調(diào)節(jié)后經(jīng)調(diào)節(jié)KC=100SP=25TI=102.4關(guān)于PID調(diào)節(jié)2.4.1PID調(diào)節(jié)前經(jīng)計(jì)算KC=250SP=20TI=3TD=0.012.4.2PID調(diào)節(jié)后經(jīng)調(diào)節(jié)KC=100SP=25TI=3TD=0.01第三章過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)總結(jié)第三章過程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過一周的的程設(shè)計(jì)結(jié)束了，作為一名自動(dòng)化大四的學(xué)生，我覺得能做這樣的課程設(shè)計(jì)是十分有意義。在已度過的大學(xué)生活里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們?cè)谡n堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去面對(duì)現(xiàn)實(shí)中的各種設(shè)計(jì)？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識(shí)用到實(shí)踐中去呢？我想做類似的大作業(yè)就為我們提供了良好的實(shí)踐平臺(tái)。在做本次課程設(shè)計(jì)的過程中，我感觸最深的當(dāng)屬查閱了很多次設(shè)計(jì)書和指導(dǎo)書。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱設(shè)計(jì)書是十分必要的，同時(shí)也是必不可少的。我們做的是課程設(shè)計(jì)，而不是藝術(shù)家的設(shè)計(jì)。藝術(shù)家可以拋開實(shí)際，盡情在幻想的世界里翱翔，我們是工程師，一切都要有據(jù)可依.有理可尋，不切實(shí)際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無法升級(jí)為設(shè)計(jì)。作為一名專業(yè)學(xué)生掌握一門或幾門制圖軟件同樣是必不可少的，雖然本次課程設(shè)計(jì)要求用Protel制圖，但我卻在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中都用到了它，易修改，速度快。另外，課堂上也有部分知識(shí)不太清楚，于是我又不得不邊學(xué)邊用，時(shí)刻鞏固所學(xué)知識(shí)，這也是我作本次課程設(shè)計(jì)的第二大收獲。整個(gè)設(shè)計(jì)我基本上還滿意，由于水平有限，難免會(huì)有錯(cuò)誤，還望老師批評(píng)指正。希望答辯時(shí)，老師多提些問題，由此我可用更好地了解到自己的不足，以便課后加以彌補(bǔ)。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]邵裕森,戴先中主編.過程控制工程(第2版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2003[2]崔亞嵩主編.過程控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（校內(nèi)）[3]廖常初主編.PLC編程及應(yīng)用