過程控制系統(tǒng)課程設計報告報告試驗報告

1、成都理工大學工程技術學院過程控制系統(tǒng)課程設計實驗報告名稱：單容水箱液位過程控制班級：2011級自動化過程控制方向姓名：學號：word范文目錄前言 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document .過程控制概述2 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document .THJ-2型高級過程控制實驗裝置3 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document .系統(tǒng)組成與工作原理5（）夕卜部組成 5（二）輸入模塊ICP-7033和ICP-7024模塊 5（三）其它模塊和功能 8

2、HYPERLINK l bookmark12 o Current Document .調試過程 9（一）P調節(jié) 9（二）PI 調節(jié) 10（三）PID調節(jié) 11 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document .心得體會 13word范文前言現(xiàn)代高等教育對高校大學生的實際動手能力、創(chuàng)新能力以及專業(yè)技能等方 面提出了很高的要求，工程實訓中心的建設應緊緊圍繞這一思想進行。首先工程實訓首先應面向學生主體群，建設一個有較寬適應面的基礎訓練基地。通過對基礎訓練設施的集中投入，面向全校相關專業(yè)，形成一定的規(guī)模優(yōu)勢，建立科學規(guī)范的訓練和 管理方法，使訓練對象獲得機械、電子基

3、本生產過程和生產工藝的認識，并具備一定的實踐動手能力。其次，工程實訓的內容應一定程度地體現(xiàn)技術發(fā)展的時代特征。為了適應現(xiàn)代化工業(yè)技術綜合性和多學科交叉的特點， 工程實訓的內容應充分體現(xiàn)機與 電結合、技術與非技術因素結合，貫穿計算機技術應用，以適應科學技術高速 發(fā)展的要求。應以一定的專項投入，建設多層次的 綜合訓練基地，使不同的 訓練對象在獲得對現(xiàn)代工業(yè)生產方式認識的同時， 熟悉綜合技術內容，初步建 立起“大工程”的意識，受到工業(yè)工程和環(huán)境保護方面的訓練， 并具備一定的 實用技能。第三，以創(chuàng)新訓練計劃為主線，依靠必要的軟硬件環(huán)境，建設創(chuàng)新教育基地。以產品的設計、制造、控制乃至管理為載體，把對學生

4、的創(chuàng)新意識和 創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，貫穿于問題的觀測和判斷、創(chuàng)造和評價、建模和設計、仿真 和建造的整個過程中。word范文本次工程實踐就是針對單容水箱液位進行包高度控制通過調試，來熟悉 THJ-2型高級過程控制實驗裝置。通過本次工程實踐，來熟悉工業(yè)過程控制的 工作流程以及其控制原理。一過程控制概述在工業(yè)生產中，有一類按照一定的工藝流程（或程序）進行連續(xù)不間斷的 生產的工業(yè)生產過程，例如電力、石油、化工、冶金等，這些工業(yè)在經濟發(fā)展 中占有舉足輕重的地位，我們稱之為連續(xù)過程工業(yè)。與其他工業(yè)（稱為離散過 程工業(yè)或間斷過程工業(yè)）相比，連續(xù)過程工業(yè)的控制問題有其完全不同的特點， 形成了控制技術中的一個分支，稱

5、為生產過程控制或過程控制。過程控制的任務，就是要經過自動化技術，提高產品的質量和產量，節(jié)能降耗, 降低成本，減少污染，提高勞動生產率，增強企業(yè)對市場需求的適應性。過程控制主要有以下幾個特點：（1）連續(xù)工業(yè)生產過程是與化學反應、生化反應、物理反應、相變過程、能word范文這些過程或反應量的轉換過程、傳熱傳質過程等復雜的反應或過程相伴隨的 的進行，必須滿足一定的內部和外部條件。 滿足這些條件，并且使這些條件保 持穩(wěn)定，生產過程就能正常、穩(wěn)定地進行，產品的產量和質量就能得到保證。所以，過程控制主要是對決定生產過程是否正常進行控制，以保證整個生產過程的正常進行。過程控制中最常見的就是壓力控制、流量控制

6、、溫度控制、液 位或料位控制、成分控制、PH值控制等，這些控制多數(shù)都是定值調節(jié)。隨著 大規(guī)模生產的需求及科學技術的發(fā)展，更多的參數(shù)將被納入到控制的范圍之 內。過程控制在生產中的地位將變得更加重要。(2)連續(xù)生產過程工業(yè)是一個龐大的工業(yè)系統(tǒng)，設備多樣化，工作機理各不 相同，因而被控對象形式復雜多變，具有慣性大、延時大、時變、非線性、多 變量相互耦合等特點，很難得出其精確的動態(tài)數(shù)學模型，因而控制難度較大。(3)由于生產過程工藝復雜，要求高，過程控制的監(jiān)測系統(tǒng)多，控制系統(tǒng)多， 控制方案多，控制系統(tǒng)間既獨立又相互影響。所以必須合理協(xié)調各控制系統(tǒng)問 相互關聯(lián)、相互制約的關系，從整個生產過程的全局出發(fā)，求

7、得整個生產過程 的最優(yōu)。(4)連續(xù)生產過程的生產條件和環(huán)境往往比較特殊，如高溫高壓、低溫真空、易燃易爆、有毒、存在放射性等。因而必須依靠自動化技術，在正常生產、非正常工況、事故工況下，都能確保人員安全以及部隊環(huán)境造成污染。(5)連續(xù)過程工業(yè)設備多，結果復雜，所以干擾因素也多，干擾的形式較復雜。這就要求過程控制的各個控制系統(tǒng)具有較強的抗干擾能力，快去克服擾動因素對生產的影響。二THJ-2型高級過程控制實驗裝置word范文這次工程實訓我們要 用到的裝置THJ-2型高級 過程控制實驗裝置該類型 實驗裝置包括不銹鋼水箱、 冷熱水交換有機玻璃圓筒 型大水箱、上下串接的有機 玻璃雙容上下小水箱、帶有 機玻

8、璃冷卻水循環(huán)夾套的 小加溫箱、三相電加熱鍋爐 等，適用于控制系統(tǒng)組成認識實驗、對象數(shù)學模型的測試實驗、調節(jié)閥流量特 性測試實驗、位式控制實驗、單回路調節(jié)實驗、用級控制實驗等其相似實驗。實驗對象系統(tǒng)包含有：不銹鋼儲水箱；上、中、下三個用接有機玻璃圓筒型水箱；三相4.5KW電加熱鍋爐（由不銹鋼鍋爐內膽加溫筒和封閉式外循環(huán)不 銹鋼冷卻鍋爐夾套構成）和鋁塑盤管組成。對象系統(tǒng)中的各類檢測變送及執(zhí)行裝置包含有：擴散硅壓力變送器三只，渦輪流量計三只，Pt100熱電阻溫度傳感器六只。控制模塊：包含三相可控硅移相 調壓裝置、電磁閥、電動調節(jié)閥、三菱變頻器各一個；接觸器位式控制裝置、 三相380V不銹鋼磁力驅動泵

9、、三相220V不銹鋼磁力驅動泵。上位監(jiān)控PCM包含有：一臺上位監(jiān)控 PC機，PC機上安裝有工控組態(tài)軟件 （MCGS組態(tài)王可選），通過RS232/485轉換器、儀表控制臺側面的RS485總線 接口與所有的儀表進行通訊。我們可對下位儀表各參數(shù)進行設定、修改PIDword范文控制參數(shù)，并能觀察被控參數(shù)的實時曲線、歷史曲線，SV設定值、PV測量值、OP輸出值，各實驗都設有動態(tài)變化棒圖顯示和實驗指導三系統(tǒng)組成與工作原理（一）外部組成word范文根據(jù)控制要求，將信號經過PID整定后，輸出420mA勺電流信號控制單相SCR調壓裝置輸出電壓，達到對加熱管電壓大小調節(jié)，從而達到控制鍋爐內膽水溫的作用。（二）輸入

10、模塊ICP-7033和ICP-7024模塊8通道模擬量輸入模塊。表1為ICP-7033的技術指標。面板如圖3所示，ICP-7033模塊24V供電，面板上提供了 3通道的輸入端口每一通道根據(jù)功能表可輸入允許范圍的熱電阻。支持485通訊。表1 ICP-7033的技術指標word范文功能一一一一模擬量輸入分辨率16bit輸入通道8路差動采樣率10HzPt100-100 100 C、0 100 c0200C、0600 cPt1000-2000 600 cNi-80 100 C、0100 c將溫度變送 器的電壓信 號通過ICP-7033 模塊轉換為數(shù) 字信號通過RS485接口送入計算機處KP-7033近

11、程數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊圖1 ICP-7033面板上圖中，a：電源開關；b: RS485接口； c： ICP-7017模塊；d:4通道的輸入word范文接口ICP-7024是4通道模擬量輸出模塊，24V供電，提供了 4通道的輸出端口。每一通道根據(jù)功能表可輸入允許范圍的電壓或電流，支持485通訊。ICP-7024的技術指標見下表：功能型號I-7024分辨率14bit輸入通道4路差值模+/-10V擬電壓輸出+/-5V量010V輸05V入電流輸出0 20mAICP-7024模塊將從計算4 20mA出的信號加到三相SCFRM塊420mA4流控制信號機輸壓模輸入端c電源ICP-7024遠程數(shù)據(jù)采集模擬量

12、 輸出模塊bRS485. I ,word范文a：電源開關；b: RS485接口； c： ICP-7014模塊；d: 4通道的輸出接口。圖2 ICP-7024面板（三）其它模塊和功能三相SCRM壓模塊本系統(tǒng)通過計算機中的組態(tài)軟件 MCGSS彳T PID整定后輸出 控制信號通過遠程數(shù)據(jù)輸出模塊加到單相 SCRS壓裝置的輸入端，以此來控制 加熱管電流的大小MCGS （Monitor and Control Generated System ,通用監(jiān)控系統(tǒng)）是一套用于 快速構造和生成計算機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件，它能夠在基于Microsoft的各種 32位Windows平臺上運行，通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理

13、，以動畫顯示、報警 處理、流程控制和報表輸出等多種方式向用戶提供解決實際工程問題的方案， 在工業(yè)控制領域有著廣泛的應用。MCGSfi態(tài)軟件功能強大，操作簡單，易學易用，普通工程人員經過短時間的培訓就能迅速掌握多數(shù)工程項目的設計和運 行操作四調試過程在此次訓練中，我們針對單容水箱液位進行包高度控制。有三種控制包括比例控制，積分控制，和微分控制。單容水箱是個比較簡單的控制系統(tǒng)，我們 采用PID控制?？刂埔粋€液位的高度，整個過程為采用水泵恒定抽水，改變電 動調節(jié)閥的開度來控制水的流量從而控制水箱液位的高度。并選用壓力傳感器對液位高度進行測量，將測量的值與系統(tǒng)的給定值進行比較，來確定閥的開度。word

14、范文單容水箱液位PID整定的系統(tǒng)方框圖如下1.比例控制比例控制作用為傳遞函數(shù)為word范文式中稱為比例放大系數(shù)。比例控制簡稱 P 控制(Proportional).比例控制的輸出與輸入是同步變化的， 沒有慣性和時間上的延遲。響應快，與 輸入成比例的變化，只是比例控制最突出的優(yōu)點，正是由于這一特點，使比例 控制成為一種最重要的基本控制規(guī)律。所有的工業(yè)控制器都包含有比例控制比 例控制也可以單獨構成控制器。使調節(jié)器工作在比例(P)調節(jié)器狀態(tài)，此時系統(tǒng)處于開環(huán)狀態(tài)。實時曲線如下圖word范文P調節(jié)曲線2.積分控制積分控制作用為word范文為積分時間常數(shù)。積分控制簡稱I控制(Integral ).積分控

15、制的傳遞函數(shù)為在單位階躍輸入下，積分控制的輸出為word范文單容水箱液位控制調試。首先我們按實驗指導書將控制面板上連線正確接出，然后進入MCG軍容水箱液位控制系統(tǒng)操作界面， 打開水閥檢查通路連通，開啟控制面板電源打開電動閥電源， 這時就有水進入水箱。將操作軟件中水箱的輸出值設定為20。先將控制參數(shù)值P設定為100。觀察曲線走向調節(jié)P、I綠色曲線無限接近紅色曲線說明系統(tǒng)穩(wěn)定。控制曲線如下圖:單容水箱液位控制曲線3.微分控制word范文與輸入微分控制規(guī)律的輸出的關系為微分控制作用的傳遞函數(shù)為word范文稱為微分時間常數(shù)，簡稱微分時間。微分時間又稱為D控制(Derivative)。微分控制的輸出，反

16、映了偏差變化的速度。這可以使偏差只有變化傾向而未產生實際的變化時就產生控制作用， 阻止被控變量進一步的變化，加快控制系統(tǒng) 的響應。微分控制的這種特性可以稱為“超前控制”。這種控制作用特別適合 于慣性較大的被控對象。微分控制作用的強弱，可以通過微分時間常數(shù)word范文來調整。微分控制對于恒定不變的偏差沒有控制作用。 對于變化緩慢的偏差，也不會 產生有效的控制作用。所以，微分控制作用不單獨作用。式所表示的微分控制規(guī)律在物理上是不能實現(xiàn)的，稱為理想的微分控制。實 際的微分控制作用是帶有慣性環(huán)節(jié)的微分控制，其傳遞函數(shù)為word范文稱為微分放大系數(shù)在比例調節(jié)器控制實驗的基礎上， 待被調量平穩(wěn)后，引入積分

17、（“I”）作用, 使被調量回復到原設定值。減小 P,并同時增大I,觀察加擾動信號后的被調量的動態(tài)曲線，驗證在PI調節(jié)器作用下，系統(tǒng)的余差為零。在PI控制的基礎上加上適量的微分作用“ D,然后再對系統(tǒng)加擾動（擾動幅值與前面的實驗相 同），比較所得的動態(tài)曲線與用 PI控制時的不同處。選擇合適的 P、I和D ,調節(jié)后的曲線如下圖所示PID調節(jié)曲線word范文五心得體會本課題安排的實訓時間為一周，在這段時間里，為了確保能夠按時完成本 課題的設計，我們都對所規(guī)定的時間做了詳細的安排通過一周來對這一課題的學習，并與同組的成員一起共同討論和研究，我們如期完成了該課題的訓練.并對該課題所應用到的系統(tǒng)部件都有了一定的掌 握，并能運用所學的知識對實訓提出了合理的方案和實現(xiàn)手段。工程實訓給了我獨立完成工作與團隊合作，并善于思考的好機會，并總結 四年來所用知識的綜合應用能力，對將來搞科研技術的研究與開發(fā)提供了一次 很好的練兵機會，并為走上工作崗位