单闭环流量定值控制系统 毕业设计.doc

 目 录 第1章 实验装置介绍 1 1.1对象系统组成 1 1．2 对象系统主要特点 2 第2章 系统的方案设计 3 2.1硬件设计 5 2.2软件设计 6 第3章组态王软件设计 10 3.1组态王软件介绍 10 3.2使用组态王 11 3. 3 创建组态画面 14 3. 4 动画连接 18 第4章系统中的问题和解决方案 ..........................22 4.1控制规律的确定...............................22 4.2调节器参数的整定方法.........................23 总结..................................................27 参考文献..............................................28 第1章 实验装置介绍 1.1 对象系统组成 （1）过程控制实验对象系统 实验对象系统包含有：不锈钢储水箱；上、中、下三个串接有机玻璃圆筒型水箱；三相4.5kw电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加热筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成）和铝塑盘管组成。 系统动力系统两套：一套由三相（380V交流）不锈钢磁力驱动泵、电动调节阀、交流电磁阀、涡轮流量计等组成；另一套由日本三菱变频器、三相不锈钢磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计等组成。 整套对象系统完全由不锈钢材料制造，包括对象框架、管道、底板、甚至小到每一颗紧固螺钉。如图1-1 （2）对象系统中的各类检测变送及执行装置 扩散硅压力变送器三只：分别检测上水箱、中水箱、下水箱液位； 涡轮流量计三只：分别检测两条动力支路及盘管出水口的流量； Pt100热电阻温度传感器六只：分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（三只）及上水箱出水口水温； 控制模块：包括电磁阀、电动调节阀各一个； 三相380V不锈钢磁力驱动泵、三相220V不锈钢磁力驱动泵； 1．2 对象系统主要特点 （1）被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数； （2）执行器中既有电动调节阀仪表类执行机构，又有变频器等电力拖动类执行器； （3）系统除了能改变调节器的设定值作阶跃扰动外，还可在对象中通过电磁阀和手操作阀制造各种扰动； （4）一个被调参数可用不同的动力源、不同的执行器和不同的工艺线路下可演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣； （5）能进行多变量控制系统及特定的过程控制系统实验。 第2章 系统的方案设计 图2-1 单闭环流量定值控制系统 (a)结构图 (b)方框图 单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的参数是流量的给定值，即控制的任务是控制管道流量等于给定值所要求的流量。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路流量定值控制，当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度PB的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数PB，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于流量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。对于流量的控制没有滞后，比例积分控制就可以满足，一般不加微分。 本实验系统结构图和方框图如图3-27 所示。被控量为电动调节阀支路（也可采用变频器支路）的流量，实验要求电动阀支路流量稳定至给定值。将涡轮流量计FT1检测到的流量信号作为反馈信号，并与给定量比较，其差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制管道流量的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI 控制，并且在实验中PI 参数设置要比较大。 本实验选择电动阀支路流量作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8、F1-11 全开，其余阀门均关闭。将“FT1电动阀支路流量”钮子开关拨