《过程装备控制技术》课程设计单容液位控制系统设计.doc

中北大学课程设计说明书 PAGE 1 目录 1系统设计认识……………………………………………………………………………………1 1.1前言…………………………………………………………………………………………1 2系统方案确定、系统建模和原理介绍…………………………………………………………1 2.1控制方案确定………………………………………………………………………………1 2.2控制系统建模………………………………………………………………………………1 2.2.1被控对象………………………………………………………………………………1 2.2.2系统建模………………………………………………………………………………2 3系统构成…………………………………………………………………………………………4 3.1控制系统结构………………………………………………………………………………4 3.2控制系统方框图……………………………………………………………………………4 4系统各环节分析…………………………………………………………………………………5 4.1调节器PID控制……………………………………………………………………………5 4.2执行器分析…………………………………………………………………………………6 4.3检测变送环节分析…………………………………………………………………………6 4.4被控对象分析………………………………………………………………………………6 5系统仿真…………………………………………………………………………………………7 5.1系统结构图以及参数整定…………………………………………………………………7 6仪器仪表选型……………………………………………………………………………………10 6.1 PID调节器选择……………………………………………………………………………10 6.2执行器选择…………………………………………………………………………………11 6.2.1变频器的选择…………………………………………………………………………11 6.2.2电机的选择……………………………………………………………………………11 6.2.3泵的选择………………………………………………………………………………12 6.3差压变送器的选择…………………………………………………………………………12 7课程设计结束语…………………………………………………………………………………14 参考文献……………………………………………………………………………………………15 一、系统设计认识 1.1前言 过程控制早已在矿业、冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。在液位控制方面，比如:水塔供水、工矿企业排给水、锅炉汽包液位控制、精馏塔液位控制等更是发挥着重要作用。在这些生产领域里，基本上都是劳动强度大或者操作有一定危险性的工作，极易出现操作失误引起事故，造成厂家的经济损失。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响着工厂的生产成本、经济效益以及设备的安全系数。所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。 本设计以单容水箱的液位控制系统为研究对象。由于单回路反馈控制系统结构简单、投资少、操作方便，且能满足一般的生产过程要求，在液位控制中得到了广泛的应用，所以本设计单容水箱的液位控制系统采用的就是单回路反馈控制。它的控制任务就是使水箱液位保持在给定值所要求的高度，并且减少或消除来自系统内部和外部扰动的影响。通过系统方案的选择，完成系统的工艺流程图设计和方框图的确定，各环节仪表仪器的选型，控制算法的选取，系统的仿真以及控制参数的整定等工作。 二、系统方案确定、系统建模和原理介绍 2.1控制方案确定 如前言所介绍，由于单回路反馈控制系统结构简单、投资少、操作方便，且能满足一般的生产过程要求，在液位控制中得到了广泛的应用，故采用单回路反馈控制。 液位控制的实现除模拟PID调节器外，还可以采用计算机PID算法控制。由差压传感器检测出水箱水位；水位实际值通过单片机进行A/D转换，变成数字信号后输入计算机中；在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值传送到单片机中，由单片机将数字信号转换成模拟信号；最后，由单片机的输出模拟信号控制交流变频器，进而控制电机转速，从而形成一个闭环系统，实现水位的计算机自动控制。 2.2控制系统建模 2.2.1被控对象 本设计探讨的是单容水箱液位控制问题，所以有必要了解被控对象——上水箱