基于組態(tài)軟件的雙容液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于組態(tài)軟件的雙容液位單回計(jì)題目:基于組態(tài)軟件的雙容液位單回路控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)號(hào)2011239108011題目基于組態(tài)軟件的雙容液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題來(lái)源自擬題目4.運(yùn)用組態(tài)軟件，正確設(shè)計(jì)雙容液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)的組態(tài)圖、5.提交包括上述內(nèi)容的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。[1]組態(tài)王軟件及其說(shuō)明文件[3]過(guò)程控制教材[4]輔導(dǎo)資料年月日過(guò)程控制就是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，它采用測(cè)量?jī)x表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和計(jì)算機(jī)等自動(dòng)化工具設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。流量單回路控制系統(tǒng)就是采用計(jì)算機(jī)、傳感器等設(shè)備對(duì)水箱的水位進(jìn)行控制使其帶到預(yù)期的狀態(tài)。組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算關(guān)鍵詞：過(guò)程控制工業(yè)流量組態(tài)王 (1)加深對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)基本原理的理解和對(duì)過(guò)程儀表的實(shí)際應(yīng)用能力。(2)培養(yǎng)運(yùn)用組態(tài)軟件和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)的實(shí)際能力。2控制要求(1)能根據(jù)具體對(duì)象及控制要求，獨(dú)立設(shè)計(jì)控制方案，正確選用過(guò)程儀表。系統(tǒng)A/D、D/A和開關(guān)I/O的需要，正確選用模塊。(3)能根據(jù)與計(jì)算機(jī)串行通訊的需要，正確選用RS485/RS232轉(zhuǎn)換與通訊模(4)能運(yùn)用組態(tài)軟件，正確設(shè)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)的組態(tài)圖、組態(tài)畫面和組態(tài)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1控制方案基本原理：它是由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的控制器串聯(lián)而成的，一個(gè)控制器的輸出是另一個(gè)控制器的的給定值。二、結(jié)構(gòu)：整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)控制回路，即主回路和副回路。主回路有主控制器、副回路、主對(duì)象和主變送器構(gòu)成；而副回路特點(diǎn)：與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)可以按照主回路的需要更精確地控制操縱變量的質(zhì)量流和能量流。四、應(yīng)用場(chǎng)本控制系統(tǒng)中，被控參量有兩個(gè)，上水箱的液位和下水箱的液位，這兩個(gè)參量具有相關(guān)關(guān)系。上水箱的液位可以影響下水箱的液位，根據(jù)上下水箱的液位相關(guān)關(guān)系，故系統(tǒng)采用的串級(jí)控制。其中，內(nèi)環(huán)控制上水箱的液位，外環(huán)控制下水箱的液位，系統(tǒng)遠(yuǎn)行使下水箱的液位跟隨給定值，系統(tǒng)框圖如下圖3.1x1e(3.2控制規(guī)律出作為內(nèi)環(huán)的輸入，內(nèi)環(huán)跟隨外環(huán)的輸出。在工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)易于調(diào)整，在長(zhǎng)期的應(yīng)用中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。越來(lái)越快，因此用數(shù)字PID完全可代替模擬調(diào)節(jié)器，并且能得到比較滿意的效3.3過(guò)程儀表及過(guò)程模塊液位傳感器是用來(lái)上位水箱和下位水箱的液位進(jìn)行檢測(cè)，采用工業(yè)用的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，采用高品質(zhì)，低功耗精密器件，穩(wěn)定性和可靠性大大提高?？煞奖愕呐c其他DDZ—IIIX型儀表互換配置，并能直接交換同類儀表。校驗(yàn)的方法是通電預(yù)熱十五分鐘后，分不在零壓力和滿程壓力下檢測(cè)輸出電流值。在零壓力下調(diào)整零電位器。使輸出電流為，故工作時(shí)需串聯(lián)24V直流電源。液位傳感器用來(lái)上水位箱和中水調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)介質(zhì)的流量、壓力和液位。根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號(hào)，自動(dòng)控制閥門的開度，從而達(dá)到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥分電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和液動(dòng)調(diào)節(jié)閥等。調(diào)節(jié)閥由電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。調(diào)節(jié)并通常分為直通單座式和直通雙座式兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以通常特別適用于大流量、高壓降和執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以用于對(duì)管道的閥門和風(fēng)門的調(diào)節(jié)及開與關(guān)的控制，其主要特點(diǎn)如一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，位置變送器和伺服放大器作為兩個(gè)獨(dú)立部件均可直接裝能，使用和調(diào)校十分方便。功能模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，重量輕，便于安裝和維護(hù)，機(jī)械零件全部采用CNC加工部件，工藝精湛。傳動(dòng)全部采用小齒隙密封齒輪，具有效率高，噪聲低，壽命長(zhǎng)和穩(wěn)定可靠，無(wú)需再加油等特點(diǎn)。具有多種運(yùn)行速度，可以滿足各種控制系統(tǒng)的要求，以保證系統(tǒng)的快速響應(yīng)及穩(wěn)定性。PSL系列同閥門的連接采用柔軟盤黃連接，可避免閥桿與輸出軸不同軸給列有轉(zhuǎn)矩開關(guān)保護(hù)，可防止因閥門產(chǎn)生過(guò)大轉(zhuǎn)矩而損壞閥桿。驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用高性能稀土磁性材料制作的高速度同步電機(jī)，運(yùn)行平穩(wěn)，具有體積小、轉(zhuǎn)矩大、抗堵轉(zhuǎn)、控制精度高等特點(diǎn)?？稍O(shè)置分段調(diào)節(jié)，即由一臺(tái)調(diào)節(jié)器輸出的雙時(shí)間的全開全閉)閥位反饋元件全密封高精度多圈電位器，具有體積小、精度高、死區(qū)小、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。行程可調(diào)，便于與閥門連接。全部電器元件均采3.3.3變頻器變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器實(shí)際上就是一個(gè)逆變器.它首先是將交流電變?yōu)橹绷麟?然后用電子元件對(duì)直流電進(jìn)行開關(guān).變?yōu)榻涣麟?一般功率較大的變頻器用可控硅.并設(shè)一個(gè)可調(diào)頻率的裝置.使頻率在一定范圍內(nèi)可調(diào).用來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù).使轉(zhuǎn)數(shù)在一定的范圍內(nèi)可調(diào).變頻器廣泛用于交流電機(jī)的調(diào)速中.變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)流小，運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯，所以應(yīng)用越來(lái)越廣泛。命長(zhǎng)，可外加電流控制，也可通過(guò)本身旋鈕控制頻率?？蓡蜗嗷蛘呷喙╇姡檬且环N利用大氣壓強(qiáng)將低處的水汲往高處的機(jī)器,多半是以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。抽水的電動(dòng)機(jī)泵通常把提升液體、輸送液體或使液體增加壓力,即把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能變?yōu)橐后w能量從而達(dá)到抽送液體目的的機(jī)器統(tǒng)稱為泵。這里采壓供水系統(tǒng)。3.3.5模擬量采集模塊3.3.6模擬量輸出模塊3.3.7通信轉(zhuǎn)換模塊3.4硬件連接壓力信號(hào)的檢測(cè)。在D/A模塊中，由于模塊本身不能提供電源，所以在控制時(shí)應(yīng)系統(tǒng)采用的液位變送器，壓力變送器都是二線制的，在檢測(cè)液位工作時(shí)要接線要求：(I/O對(duì)應(yīng)關(guān)系表)(1)上水箱液位的檢測(cè)輸出----A/D模塊中，IN0通道輸入(2)下水箱液位的檢測(cè)輸出----A/D模塊中，IN1通道輸入(3)主流量的檢測(cè)輸出----A/D模塊中，IN2通道輸入(4)副流量的檢測(cè)輸出----A/D模塊中，IN3通道輸入(5)溫度信號(hào)的檢測(cè)輸出----A/D模塊中，IN4通道輸入(6)閥位反饋信號(hào)的檢測(cè)輸出----A/D模塊中，IN5通道輸入(7)水泵出口壓力信號(hào)檢測(cè)輸出----A/D模塊中，IN6通道輸入(8)主調(diào)節(jié)閥開度的控制輸入----D/A模塊中的IO0通道輸出(9)可控硅的電壓控制輸入----D/A模塊中的IO1通道輸出系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)4.1組態(tài)軟件介紹隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的迅速提高，計(jì)算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求越來(lái)越高，種類繁多的控制設(shè)備和過(guò)程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無(wú)法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時(shí)，當(dāng)工業(yè)被控對(duì)象一旦有變動(dòng)，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長(zhǎng)；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個(gè)控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價(jià)格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時(shí)，倘若原來(lái)的編程人員因工作變動(dòng)而離去時(shí)，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。通用工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實(shí)際工程問(wèn)題提供了一種嶄新的方法，因?yàn)樗軌蚝芎玫亟鉀Q傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問(wèn)題，使用戶能根據(jù)自己的控制對(duì)象和控制目的的任意組態(tài)，完成組態(tài)(Configuration)為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)有(1)延續(xù)性和可擴(kuò)充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)(包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu))或用戶需求發(fā)生改變時(shí)，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級(jí)；(2)封裝性(易學(xué)易用)，通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來(lái)，對(duì)于用戶，不需掌握太多的編程語(yǔ)言技術(shù)(甚面制作工具，就能完成一個(gè)具有動(dòng)畫效果、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。最早開發(fā)的通用組態(tài)軟件是DOS環(huán)境下的組態(tài)軟件，其特點(diǎn)是具有簡(jiǎn)單的人機(jī)界面(MMI)、圖庫(kù)、繪圖工具箱等基本功能。隨著Windows的廣泛應(yīng)用，Windows環(huán)境下的組態(tài)軟件成為主流。與DOS環(huán)境下的組態(tài)軟件成為主流。與許多優(yōu)秀通用組態(tài)軟件是在英文狀態(tài)下開發(fā)的，它具有應(yīng)用時(shí)間長(zhǎng)、用戶界面不理想、不支持或不免費(fèi)支持國(guó)內(nèi)普遍使用的硬件設(shè)備、組態(tài)軟件本身費(fèi)用和組態(tài)軟件培訓(xùn)費(fèi)用高昂等因素，這些也正是國(guó)內(nèi)通用組態(tài)軟件在國(guó)內(nèi)不能廣泛應(yīng)用的原因。隨著國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)水平和工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，通用組態(tài)軟件的市場(chǎng)需求日益增大。近年來(lái)，一些技術(shù)力量雄厚的高科技公司相繼開發(fā)出4.2系統(tǒng)流程圖計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)閥HB貯水池4.3數(shù)據(jù)詞典4.4組態(tài)畫面是測(cè)量對(duì)象的液位并對(duì)其進(jìn)行歸一化等處理；PID控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它根據(jù)設(shè)定值和測(cè)量值的偏差信號(hào)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制雙容水箱的液位單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以滿足大多數(shù)工業(yè)生產(chǎn)的要求，只有在單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)1系統(tǒng)流程圖。4.5動(dòng)畫連接首先根據(jù)系統(tǒng)流程圖在系統(tǒng)開發(fā)界面畫好組態(tài)圖面，然后對(duì)各個(gè)器件逐一成了動(dòng)畫。果和曲線。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先設(shè)定PID調(diào)節(jié)參數(shù)，根據(jù)要求設(shè)定給定值，觀察連接4.6PID控制算法流程圖取取取取做圖做做輸出數(shù)據(jù)傳送：結(jié)論經(jīng)過(guò)一個(gè)多星期的努力，終于結(jié)束了課程設(shè)計(jì),學(xué)會(huì)了好多東西，尤其是對(duì)組態(tài)王軟件的認(rèn)識(shí)與了解及應(yīng)用,又會(huì)了一種功能強(qiáng)大的軟件，在此我非常感謝一般情況下，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)畫面、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)詞典等，直到最后的動(dòng)畫鏈接成功，并達(dá)到控制要求。經(jīng)過(guò)以上步驟，我對(duì)整個(gè)過(guò)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)參考文獻(xiàn)M京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000M北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007M化學(xué)工業(yè)出版社,2001M業(yè)出版社,1995M版社,2005M5錄程序代碼if(\\本站點(diǎn)\主控開關(guān)==1){\\本站點(diǎn)\水泵開關(guān)=1;\\本站點(diǎn)\水流量大小=\\本站點(diǎn)\電動(dòng)閥開度;\\本站點(diǎn)\主水箱液位=\\本站點(diǎn)\副水箱液位*0.7*\\本站點(diǎn)\時(shí)間\\本站點(diǎn)\時(shí)間=\\本站點(diǎn)\時(shí)間+1;\\本站點(diǎn)\主回路偏差0=\\本站點(diǎn)\主水箱設(shè)定水位-\\本站點(diǎn)\主水箱液位;\\本站點(diǎn)\主回路