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7.2.4控制系统的博德图

过程控制课程设计报告材料-贮槽液位控制系统设计

过程控制课程设计设计题目：贮槽液位控制系统设计学院：电气工程学院专业：自动化班级：091班 2012年6月4日

小组成员：序号学号姓名设计分工 16 0902100138 姚航程总方案的确定及原理、控制参数的整定、 simulink仿真 17 0902100140 韦寿德测量变送器的选型、控制参数的整定、查阅资料 18 0902100141 张印测量变送器的选型、控制参数的整定 19 0902100142 邓世杰调节阀的选型、水箱的建模 20 0902100147 杨奉志总方案的确定及原理、控制参数的整定、 simulink仿真 21 0902100148 钟昌帅simulink仿真、调节阀的选型 22 0902100149 李晓明控制器的选型、控制参数的整定、设计总结、整理报告 23 0902100202 张凯强simulink仿真、水箱的建模、查阅资料 24 0902100203 农志兴调节阀的选型、水箱的建模 25 0902100204 袁剑波控制器的选型、查阅资料 26 0902100206 李季调节阀的选型、控制器的选型 27 0902100208 黄灵浩测量变送器的选型、水箱的建模、查阅资料 28 0902100209 谭雷调节阀的选型、水箱的建模 29 0902100213 吴高阳控制参数的整定、水箱的建模、查阅资料 30 0902100216 潘敏调节阀的选型、测量变送器的选型

目录一、设计目的 (4) 二、设计任务及要求 (4) 三、工艺过程及要求 (5) 四、系统总体方案的选择及说明 (6) 五、系统结构框图与工作原理 (7) 1.系统结构框图 (7) 2.工作原理 (8) 3.水箱建模 (8) 六、各单元软硬件 (10) 1.控制对象 (10) 2.控制器 (10) 3.调节阀 (11) 4.差压变送器 (12) 七、参数的整定及仿真结果 (13) 1.经验法（现场实验整定法） (13) 2.常见被控量的PID参数选择范围 (13) 3.控制器各校正环节的作用 (13) 4.仿真结果 (14) 八、分析总结 (16) 设备清单 (17) 参考文献 (18)

液位自动控制系统

控制类系统设计 ——液位自动控制系统摘要随着电子技术、计算机技术和信息技术的发展，工业生产中传统的检测和控制技术发生了根本性的变化。液位作为化工等许多工业生产中的一个重要参数，其测量和控制效果直接影响到产品的质量，因此液位控制成为过程控制领域中的一个重要的研究方向。液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。该系统利用了常见的芯片，设计并实现了液位控制系统的智能性及显示功能。电路组成简单，调试方便，性价比高，抗干扰性好等优点，能较好的实现水位监测与控制的功能。能够广泛的应用于工业场所。液位控制有很多方法，如，非接触传感。只需要将传感器紧贴在非金属容器的外壁，就可以侦测到容器里面液位高度变化，从而及时准确地发出报警信号，有效防止液体外溢或防止机器干烧。由于不需要与液体接触且安装简便，避免了水垢的腐蚀，可取代传统的浮球传感和金属探针传感，延长寿命。而本设计是基于纯电路的设计，低成本且抗干扰性好。在本设计中较好的实现了水位监测与控制的功能。液位控制系统是以液位为被控参数的系统，液位控制一般是指对某控制对象的液位进行控制调节，以达到所要求的液位进行调节，以达到所要求的控制精度。

1 概述液位控制系统是以液位为被控参数的系统,是现代工业生产中的一类常见的、重要的控制过程。而传统的液位控制多采用单回路控制,并采用传统的指针式仪表来显示液位值,使液位控制的精度和显示的直观性受到限制,而随着生产线的更新及生产过程控制要求的提高,要求液位系统有高的控制性能。基于此，本系统就设计了一种电路简单，调试方便且性价比高的系统，来完成液位的自动调控。本系统主要由四部分组成：显示模块、振荡模块、传感器模块和声光报警模块，系统简单易行。系统框图如下： 2 硬结构与功能 2.1 该设计的总体结构该设计是一块集多种电子芯片于一体的多功能实验板，实现了液位系统的控制及显示。主要功能器件包括：电源部分的7808，定时部分的555定时器，数字分段的LM3914等。电路原理图如下图所示：

过程控制系统第3章简单系统习题与解答

第3章习题与思考题 3-1.简单控制系统由哪几部分组成各部分的作用是什么解答：简单控制系统由检测变送装置、控制器、执行器及被控对象组成。检测变送装置的作用是检测被控变量的数值并将其转换为一种特定输出信号。控制器的作用是接受检测装置送来的信号，与给定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果送往执行器。执行器能自动地根据控制器送来的控制信号来改变操纵变量的数值，以达到控制被控变量的目的。被控对象是指需要控制其工艺参数的生产设备或装置。 3-2.什么叫直接参数和间接参数各使用在什么场合解答：如果被控变量本身就是需要控制的工艺指标，则称为直接参数；如果被控变量本身不是需要控制的工艺指标，但与其有一定的间接对应关系时，称为间接参数。在控制系统设计时，尽量采用直接参数控制，只有当被控变量无法直接检测，或虽能检测，但信号很微弱或滞后很大，才考虑采用间接参数控制。 3-3.被控变量的选择应遵循哪些原则解答：被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它选择的一般原则是：（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量；（2）被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量；（3）被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标；（4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；

（5）被控变量应是独立可控的；（6）应考虑工艺的合理性与经济性。 3-4.操纵变量的选择应遵循哪些原则解答：（1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量；（2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小；（3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。 3-5.简述选择调节器正、反作用的目的，如何选择解答：其目的是使控制器、执行器、对象三个环节组合起来，能在控制系统中起负反馈作用。一般步骤，首先由操纵变量对被控变量的影响方向来确定对象的作用方向，然后由工艺安全条件来确定执行器（调节阀）的气开、气关型式，最后由对象、执行器、控制器（调节器）三个环节组合后为“负”来确定控制器的正、反作用。（变送器总为正作用） “对象”×“执行器”×“控制器”=“负反馈” 3-6.被控对象、执行器、控制器的正、反作用方向各是怎样规定的解答： 3-6答：被控对象的正、反作用方向规定为：当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于“正作用”的；反之，被控变量随操纵变量的增加而降低的对象属于“反作用”的。执行器的作用方向由它的气开、气关型式来确定。气开阀为“正”方向；气关阀为“反”方向。如果将控制器的输入偏差信号定义为测量值减去给定值，那么当偏差增加时，其

储罐液位控制系统程序

储罐液位控制系统 ——计算机控制技术课程设计 ①核心：单片机89s52 ②片外扩展：8KB RAM存储器6264，I/O口扩展8155 ③转换器：ADC0809，DAC0832 ④锁存器等：74HC373，74H377，74HC245和3-8译码器74HC138 ⑤输入/输出部件：6个LED，4个按键 89S52的RD及PSEN用与门接在一起后送入6264的OE端，使得

6264既可以作为数据存储器，也可以作为程序存储器。 ①液位信号（电压值）从ADC0809的IN0引脚输入，A/D 转换后存储。 ②液位给定值由键盘设定，与液位信号比较得出偏差值。若超限，则报警，LED4现实P,同时以P1.0驱动报警器，以P1.1驱动蜂鸣器。 ③按达林算法计算控制器的输出值。 ④输出值经D/A 转换得到模拟电压值并输出。 ⑤液位信号的电压值经标度转换后，变为液位值存储,送LED 显示。 6

个LED显示如图a所示。LED5显示H或L,LED4为超限指示，LED3~LED0显示液位值，LED1数码管加小数点，显示围为000.0~999.9。显示器与键盘设置 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 LED0 H 1 9 9. 5 ⑥键盘设定液位的高低报警限。采用4键方式，4个按键的功能如图b所示。显示与键盘循环扫描，无键按下时，LED显示实时液位，右键按下时，进入液位报警限的修改。先按选择键方可进入修改，先按其他3个键无效。进入修改状态后，待修改的显示位LED5闪动，按+或-键可循环选择H或L，同时后4位LED显示对应的液位值。按确认件后调到下一个待修改的显示为LED3并闪动，按+或-键循环修改0~9数字，再按确认键调到下一位置，如此进行，知道4个数字修改完毕后退出修改状态。在修改状态时，若不按确认键，则8秒后退出修改状态。从视觉舒适的角度考虑，数字应为每0.4秒闪动一次。显示器与键盘设计选择+ - 确定 ①数据采集：A/D转换，采样周期为10s。

过程控制系统

过程控制系统第一题问：选择性控制有哪些类型？各有什么特点？简述几种主要的抗积分饱和的措施。答：选择性控制系统主要有被控变量的选择性控制系统和被控变量测量值的选择性控制系统两种类型。被控变量的选择新控制系统，当生产处于正常情况时，选择其选择正常控制器的输出信号送给执行器，实现对生产过程的自动控制，此时取代控制器处于开路状态。当生产过程处于非正常情况时，选择其选择取代控制器的输出信号送给执行器，取代控制器代替正常控制器对生产过程进行控制，此时正常控制器出去开路状态。当生产过程恢复正常时，通过选择器的自动切换，仍由原来的正常控制起来控制生产过程的进行。被控变量测量值得选择新控制系统，多个变送器共用一个控制器，选择器对变送器的输出信号进行选择。其主要用途有两个：一是选出几个测量变送信号的最高或最低信号用于控制；二是为了防止仪表故障造成事故，对同一检测点采用多个仪表测量，选出可靠的测量值。抗积分饱和的措施主要有：限幅法、外反馈法和积分切除法。

● 限幅法:用高低值限幅器，使控制器的输出信号被限制工作区间内，但这样有可能在正常操作中不能消除系统的余差。 ● 外反馈法：采用外部信号作为控制器的积分反馈信号，如此，当控制器处于开环状态时，由于积分反馈信号不是输出信号本身，就不会形成对偏差的积分作用，从而可以防止积分饱和现象的出现。 ● 积分切除法：当控制器被选中处于闭环状态时，具有比例积分作用；若控制器未被选中处于开环状态时，将积分作用自动切除，使之只有比例作用。这样既不会积分饱和又能在小偏差时利用积分作用消除偏差。第二题问：分程控制系统可以应用于那些场合？请分别举例说明其控制过程，如何整定参数和投运？答：分程控制系统可以应用于以下几种场合： 1. 用于扩大控制发的可调范围，以改善控制品质。通常国产控制阀的可调比R 为30，在绝大部分场合下能满足生产要求。但有些场合要求可调范围很宽，此时一个控制法无法满足生产要求。这种情况下，可将两个口径不同的控制阀当做一个控制法使用，从而扩大可调范围。如图，若m ax A C =4，100max B C ,且两阀的可调比相等，R=30，忽略大阀的泄漏量，当采用分程控制后，其最小流量为

液位控制系统——过程控制课程设计

过程控制课程设计——液位控制系统综合设计目录目录 0 1.引言 (1) 2.系统工作原理 (1) 3. 硬件设计部分 (2) 3.1控制回路硬件图 (2) 3.2系统硬件设计 (3) 3.3控制系统的结构组成 (3) 3.4 设备连接 (4) 4.PID控制器程序设计 (4) 4.1 PID原理如下 (4) 4.2 A/D、D/A转换控制环节 (5) 4.3 PID控制程序 (5) 5.设计总结及心得体会 (7) 参考文献 (8)

1.引言液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。单容液位控制系统具有非线性，滞后，耦合等特征，能够很好的模拟工业过程特征。对于液位控制系统，常规的PID控制采用固定的参数，难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化，得不到理想效果，模糊控制具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特征，但控制精度不太理想。如果将模糊控制和传统的PID控制两者结合，用模糊控制理论来整定PID控制器的比例，积分，微分系统，就能更好的适应控制系统的参数变化和工作条件的变化。本课程设计所控制的是单容下水箱液位，根据控制系统要求，设计采用过程控制器件液位变送器、电动调节阀以及可编程逻辑控制器组成单回路闭环控制系统。从而熟悉PID算法在过程控制中的应用和闭环回路调节系统的设计方法。 2.系统工作原理整个液位控制系统采用典型的反馈式闭环控制，液位控制系统原理图如图2.1所示：图2.1 液位控制系统原理图图2.1为单回路上水箱液位控制系统，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。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表控制。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。因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。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δ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δ，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）。在单位阶跃作用下，P、PI、PID 调节系统的阶跃响应分别如图3-2中的曲线①、②、③所示。

经典的闭环控制系统方框图12例

经典的闭环控制系统方框图12例闭环电子控制系统：由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统。基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。闭环电子控制系统必须符合两个条件：（一）它的核心是电子技术；（二）有反馈。反方把人划入控制系统，这个控制系统的核心就不单单是电子技术，故不能称为闭环电子控制系统。但因为存在反馈，可称为闭环控制系统。同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。闭环控制系统框图给定量

一、家用压力锅工作原理二、投篮三、供水水箱的水位自动控制系统给定量被控量给定量

四、加热炉的温度自动控制系统五、抽水马桶的自动控制系统六、花房温度控制系统被控量给定量被控量给定量被控量给定量

七、夏天房间温度控制系统八、家用电饭锅保温控制系统九、家用电冰箱温度控制系统给定量被控量房内实给定量被控量控制量给定量被控量控制量

十、宾馆使用多台热水器串联电辅助加热自动控制系统十一、粮库温、湿度自动控制系统十二、自动保温电热水壶控制系统被控量给定量被控量冰箱实给定量被控量粮库内给定量（设定控制量

上水箱液位控制系统-过控课设

摘要在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。而液位不仅是工业过程中常见的参数，且便于直接观察，也容易测量。过程时间常数一般比较小。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态，实施各种不同的控制方案。液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。国外很多实验室有此类装置，如瑞典LUND大学等。很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置! 本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。这套系统由多个水箱，液位检测变送器，电磁流量计，涡轮流量计，自动调节阀，控制面板等喝多器件构成。液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段，控制理论由经典控制理论到现代控制理论，再到多学科交叉；控制工具由模拟仪表到DCS，再到计算机网络控制；控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。而其中应用最广泛的就是PID 控制器。这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。学会建立了最初的四种模型。接着后几天就是开始熟悉各种控制系统，以及运用它们去控制水箱的液位，从而更加深刻的理解控制的概念。并且在过程中，要熟练学会调整PID的参数，学会使用MATLAB等。关键词：水箱液位；PID控制；串级控制；前馈控制；经验凑试法

目录 1引言 (1) 2 实验设备 (2) 2.1 THJ-FCS型或THJ-3型高级过程控制系统实验装置 (2) 2.2计算机及相关软件。 (6) 2.2.1 SIMATIC WinCC简介 (6) 2.2.2 监控界面 (7) 3 设备工作原理及运行过程 (8) 3.1 设备工作原理 (8) 3.2 控制系统流程图 (9) 3.3系统投运及步骤 (10) 4 参数整定与结果分析 (12) 4.1 参数整定 (12) 4.1.1 比例（P）调节 (12) 4.1.2 比例积分（PI）调节 (14) 4.1.3 比例积分微分（PID）调节 (17) 4.2 结果分析 (19) 总结 (20) 参考文献 (21)

过程控制系统第章简单系统习题与解答

过程控制系统第章简单系统习题与解答公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]

解答：被控变量的正确选择是关系到系统能否达到预期控制效果的重要因素，它选择的一般原则是：（1）被控变量应能代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态重要变量；（2）被控变量应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量；（3）被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标，当无法获得直接控制指标信号，或其测量或传送滞后很大时，可选择与直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标；（4）被控变量应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量；（5）被控变量应是独立可控的；（6）应考虑工艺的合理性与经济性。 3-4.操纵变量的选择应遵循哪些原则解答：（1）操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量；（2）操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量，即控制通道的放大系数要大一些，时间常数要小一些，纯滞后时间要尽量小；（3）操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。 3-5.简述选择调节器正、反作用的目的，如何选择

过程控制―上水箱液位与进水流量串级控制系统.

目录 1 过程控制系统简介 (2) 1.1 系统组成 (2) 1.2 电源控制台 (3) 1.3 总线控制柜 (3) 2 实验原理 (4) 2.1 单容水箱设备工作原理 (4) 2.2 双容水箱设备工作原理 (7) 2.3 系统工作原理 (9) 2.4 控制系统流程图 (9) 3实验结果分析 (11) 3.1 实验过程 (11) 3.2实验分析 (12) 3.2.1单容水箱实验结果分析 . (12) 3.2.2双容水箱实验结果分析 . (14) 3.2.3单容双容水箱比较 . (16) 3.3实验结论 (17) 总结 . (18) 参考文献 (19)

1 过程控制系统简介 1.1 系统组成本实验装置由被控对象和上位控制系统两部分组成。系统动力支路分两路：一路由三相（380V 交流）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、PA 电磁流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V 变频）、涡轮流量计及手动调节阀组成。 1、被控对象水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网罩，防止两套动力支路进水时有杂物进入泵中。管道：整个系统管道采用敷塑不锈钢管组成，所有的水阀采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。 2、检测装置压力传感器、变送器：采用SIEMENS 带PROFIBUS-PA 通讯协议的压力传感器和工业用的扩散硅压力变送器，扩散硅压力变送器含不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。流量传感器、转换器：流量传感器分别用来对调节阀支路、变频支路及盘管出口支路的流量进行测量。本装置采用两套流量传感器、变送器分别对变频支路及盘管出口支路的流量进行测量，调节阀支路的流量检测采用SIEMENS 带PROFIBUS-PA 通讯接口的检测和变送一体的电磁式流量计。 3、执行机构调节阀：采用SIEMENS 带PROFIBUS-PA 通讯协议的电动调节阀，用来进行控制回路流量的调节。它具有精度高、体积小、重量轻、推动力大、耗气量少、可靠性高、操作方便等优点。

液位控制系统

基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统（青海大学化工学院 2009年10月22日魏国强邮编：810016 关键字：智能仪表液位控制串联双容水箱）中文摘要：本文提出了一种利用智能仪表AI808对串联双容水箱液位进行串级控制，以MCGS组态软件实现上位机对现场进行实时组态、监控的方法。 1.本题目设计的目的与意义 1.1本题目设计的目的串联双容水箱在工业过程控制中应用非常广泛。在串联双容水箱水位的控制中，进水首先进入第一个水箱，然后通过第二个水箱流出，与一个水箱相比，由于增加了一个水箱，使得被控量的响应在时间上更落后一步，即存在容积延迟，从而导致该过程的难以控制。本系统就是为解决这种缺陷而设计。 1.2本题目设计的意义串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系统的容积延迟。采用两步整定法，通过MCGS 组态软件对整定过程及曲线进行实时监控，直至达到主、副回路的最佳整定参数。 2.液位控制系统在我国的发展现状和未来 2.1液位控制系统在我国的发展现状随着生产水平和科学技术的不断发展,现代控制系统的规模日趋大型化、复杂化,对设备和被控系统安全性、可靠性和有效性的要求也越来越高。为了确保工业生产过程高效、安全的进行,保证并提

高产品的质量,对生产过程进行在线监测,及时准确地把握生产运行状况,已成为目前过程控制领域的一个研究热点。近几十年来，液位控制系统已被广泛使用，在其研究和发展上也已趋于完备。在轻工行业中，液位控制的应用非常普遍，从简单的浮球液位开关、非接触式的超声波液位检测一直到高精度的同位素液位检测系统到处都可以见到他们的身影。而控制的概念更是应用在许多生活周遭的事物上。而且液位控制系统已是一般工业界所不可缺少的元件。凡举蓄水池,污水处理场等都需要液位元的控制.如果能通过一定的系统来自动维持液位的高度那么操作人员便可轻易地在操作时获知真个设备的储水状况,如此不但工作人员工作的危险性,同时更提升了工作的效率及简便性.基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统正是具有这种功能。 2.2液位控制系统的未来在构建液位控制系统的过程中，我们得知实际操作的变异性存在其中，因此如何分析、调整及改良便是我们日后所要着重的要点。而在完成传统的PID操作控制系统后，未来我们更将利用Genetic Algorithms 找出最好的参数并建构在液位控制系统。且比较加入智能型控制后的系统与传统 PID是否会有性能上的差异。近年来液位控制系统取得了很大进步，出现了许多新型的液位控制仪，如超声波液位仪、雷达液位仪、光电液位开关等，这些控制器利用无线电波的折射及反射原理。光线在两种介质的分接口将产生反射或折射现象。当被测液体处于高位时则被测液体与光电开关形成一种分界面，当被测液体处于低位时，则空气与光电开关形成另一种分界面。这两种分

过程控制实验(液位控制)

过程控制实验报告实验二传感器、执行器实验一、实验目的了解传感器、执行器的工作原理，掌握它们在实际过程控制中的应用。二、实验要求编程实现系统液位、温度、流量等模拟量的数据采集以及比例阀开度的控制。三、实验步骤 1、液位传感器的测试水箱内按要求注入不同高度的纯净水，测量数据填表如下：高度 250 mm 200 mm 150 mm 100 mm 50 mm 输出万用表测量值（伏） 2.77 2.09 1.48 0.89 0.30 A/D 口测量值(伏) 2.87 2.19 1.41 0.83 0.36 机内转换高度（mm）221.5 175.4 112.9 66.8 28.9 相对误差（%）11.412.324.733.242.2 2、温度传感器的测试数据如下表：温度计（度）15 传感器输出电压（伏）0.77 A/D口测量电压(伏)0.78 机内转换温度（度）15.6 相对误差（%）4 3、流量传感器的测试数据如下表：脉冲数（个/秒）278 274 264 256 270 流量（l/min） 3.74 3.68 3.57 3.47 3.64 4、比例阀的控制实验数据如下表：控制量（伏）0 2.5 5 7.5 10 测量值（伏）0.00 2.50 5.01 7.52 10.03 相对误差（%）０00.20.2７0.3

四、思考题 1、用传感器测量过程变量的准确性如何？如果有误差，可以采取什么方法进行修正？答：用传感器测量过程变量中，液位测量的数值误差较大；流量传感器的测量值由于没有理论值相比较，所以不知道传感器的测量准确性如何；温度传感器的测量结果与实际温度相差不大。用PCL-812PG 板卡的D/A 口向比例阀输出的控制电压值与实际测量的误差很小。如果有误差，在后续中，我们人为的对误差进行补偿。分析高度传感器测量的结果，比实际液位高度低大约30cm 。实验三系统动态特性的测试一、实验目的学习单容对象动态特性的实验测定方法。二、实验要求通过实验的方法建立液位对象的过程数学模型。三、实验步骤利用液位对象的液位与输出流量的关系建立其模型 ⑴ 测试系统结构如图3-1所示。进水出水图3-1 利用液位—输出流量关系建立模型的实验原理图 ⑵ 原理对于液位系统，根据动态物料平衡关系有 dt h d A Q Q O i ?=?-? ① 式中： i Q —输入流量； O Q —输出流量； h —液位高度； A —水箱截面积； i Q ?、O Q ?、h ?分别为偏离某一平衡状态0i Q 、0O Q 、0h 的增量。 FT 计算机 LT

液位升降过程控制系统设计

《过程控制与集散系统》课程设计题目：液位升降过程控制系统设计学院信息科学与工程学院班级学号学生姓名指导教师周红军

一、设计题目、任务及要求 1.设计题目：液位升降过程控制系统设计 2.设计任务：图1所示为某工业生产中的液位控制设备，设计任务是通过控制系统向水箱注入工业用水，经过液位调节后，使其满足下道工序要求。水箱注水工艺过程为：工业用水由水泵驱动，经送水管道注入水箱内；水箱具有出水口，向下道工序送水；由于工艺对水箱内水压有要求，水箱内液位高度必须达到一定的液位高度；水箱底板具有液位传感器，输水管道上具有流量传感器；输水管道上装有一个调节阀，用以控制向水箱注水的流量，已达到控制水箱液位的目的。水泵工业水箱给定值输出值变频器流量输出值去下一工序传感器调节器传感器调节器水源电动调节阀图1 工业水箱液位控制系统由于水箱时间常数大，且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足工艺对水箱液位的要求。为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用输水管流量副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。 3.设计要求 (1) 绘制水箱液位单回路反馈控制系统结构框图。 (2) 以水箱液位为主变量，选择滞后较小的管道流量作为副变量，构成水箱液位串级控制系统，要求绘制该串级控制系统结构图。

(3) 假设主对象的传递函数为01()(1)(2) G s s s = ++学号后两位，副对象的传递函数为 02()(1) G s s = +学号后两位，主、副控制器的传递函数分别为s K s G c c 21)(11+=， 22)(c c K s G =，1)()(21==s G s G m m ，请确定主、副控制器的参数（要求写出详细的参数估算过程）。 (4) 利用simulink 实现单回路系统仿真和串级系统仿真，分别给出系统输出响应曲线。二、设计任务分析（一）系统采用单回路反馈控制系统结构框图（二）串级控制系统在送水管道中有一个电动调节阀，根据反馈情况用来控制调节水流量，但由于水流量干扰较多，如水流量不稳定，管道不通畅等众多干扰，因此单回路反馈控制系统不能满足对水箱液位的控制要求。为提高控制质量，采用串级反馈控制系统，以水箱液位为主变量，选择滞后较小的管道流量作为副变量，构成水箱液位串级控制系统，提高控制质量，满足工艺要求。串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。

混凝土搅拌站施工方案

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四川省内江城市过境高速公路工程混凝土搅拌站施工方案天津城建集团有限公司四川省内江城市过境高速公路工程项目一分部编制日期：2016年6月13日第一章混凝土搅拌站设计说明一、目的白马互通立交工程所需混凝土58000 m3，因施工现场的进出道路坡陡路窄，商品混凝土运输车辆又要穿过白马镇闹市区域，不能保证连续供应。因此为确保混凝土工程质量，满足施工计划的供应需求，本工程在主线桥梁互通区域内设置1个搅拌站。搅拌站采用一台机型为HZS90搅拌机，总生产能力为90m3/h，来满足整个工程的砼供应。二、砼集中搅拌站的位置选择由于本工程施工场地比较有限，为确保整个工程的混凝土需求，其站址选择应考虑以下条件： 1、站址应便于搅拌站接受各种材料和砼运输。为减少运输途中砼分离和坍落度损失以及温度变化，搅拌站应尽量靠近施工现场，运距应按砼出机到入仓的时间不超过20min考虑。 2、站区应便于给水、排水、供电。

3、搅拌站场地应尽量远离居民区，以防止因噪音污染扰民。根据我项目工程施工所处地理位置，综合我现场实际情况与站址选择条件相结合考虑，现确定集中搅拌站放在互通区C、G匝道区域内。三、水泥储运设施搅拌站使用散装水泥，共设有5个不小于60T散装水泥储罐。水泥的运输主要考虑水泥生产厂家供应运输。四、砂、石，外加剂的储运设施搅拌站设有2500m2的砂、石堆料储料场。配有2台ZL－50装载机进行堆料及向搅拌机骨料仓装料。外加剂等材料建立专属材料库，以便存放和管理。第二章混凝土搅拌站建站施工方案一、施工便道本项目正式进场施工之前，需要修建进场道路及施工辅道，宽度均为8米。进场道路及施工辅道均设安全警示牌，保证道路行车安全通畅行驶。备注：内宜高速将桥梁互通区分成两部分，因此进场道路选定两条，分别位于内宜高速南北两侧。进场路1(内宜高速北侧)：总长370 m，宽8m。进场路2(内宜高速南侧)：总长330 m，宽8m。施工辅道沿路基方向平行推进。

过程控制之液位流量串级控制系统

过程控制之液位流量串级控制系统 1.1控制系统在实际应用中的重要意义单回路控制系统是过程控制中结构最简单的一种形式，它只用一个调节器，调节器也只有一个输入信号，从系统方框图看，只有一个闭环。在大多数情况下，这种简单系统已经能够满足工艺生产的要求。但在复杂的控制系统中，则需在单回路的基础上，采取其它措施，组成复杂控制系统，而串级控制系统就是其中一种改善和提高控制品质的极为有效的控制系统。液位和流量是工业生产过程中最常用的两个参数，对液位和流量进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍。液位的时间常数T 一般很大，因此有很大的容积迟延，如果用单回路控制系统来控制，可能无法达到较好的控制质量。而串级控制系统则可以起到十分明显的提高控制质量的效果，因此往往采用串级控制系统对液位进行控制。 1.2 系统结构设计过程控制系统由四大部分组成，分别为控制器、调节器、被控对象、测量变送。本次为流量回路控制，即为闭环控制系统，结构组成如下图1.1所示。图1.1液位单回路控制系统框图当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道分别将水送到上水箱和下水箱，由HB 返回信号，是否还需要放水到下水箱。其过程控制系统图如图1.2所示。 1.3控图单容所Qi 为口流加以控扰。被调量为水箱中的水位H,它反映水的流入与流出量之间的平衡关系。现在分析水位在电磁阀开度扰动下的动态特性。显然，在任何时刻水位的变化均满足下述物料平衡方程： ()1i o dH Q Q dt F =-（1.1）

其中 i Q k μμ=（1.2） o Q = 1.3） F 为水箱的横截面积；k μ是决定于阀门特性的系数，可以假定它是常数；k 是与电磁阀开度有关的系数，在固定不变的开度下，k 可视为常数。液位对象的传递函数: ()( )i H s Q s =2.1 控制规律的比较与选择 2.1.1 常见控制规律的类型及优缺点比较 PID 控制的各种常见的控制规律如下：一、比例调节（P 调节）在P 调节中，调节器的输出信号()u t 与偏差信号()e t 成比例，即 ()()C u t K e t =（2.1）式中Kc 称为比例增益（视情况可设置为正或负）,()u t 为调节器的输出，是对调节器起始值()0u 的增量，()0u 的大小可以通过调整调节器的工作点加以改变。在过程控制中习惯用比例增益的倒数表示调节器输入与输出之间的比例关系： ()()1 u t e t δ=（2.2）其中δ称为比例带。比例调节的显著特点就是有差调节。比例调节的余差随着比例带的加大而加大。从这一方面考虑，人们希望尽量减小比例带。然而，减小比例带就等于加大调节系统的开环增益，其后果是导致系统激烈振荡甚至不稳定。稳定性是任何闭环控制系统的首要要求，比例带的设置必须保证系统具有一定的稳定裕度。此时，如果余差过大，则需通过其它的途径解决。 δ很大意味着调节阀的动作幅度很小，因此被调量的变化比较平稳,甚至可以没有超调，但余差很大，调节时间也很长。减小δ就加大了调节阀的动作幅度，引起被调量来回波动，但系统仍可能是稳定的，余差相应减小。δ具有一个临界值，此时系统处于稳定边界的情况，进一步减小δ系统就不稳定了。二、积分调节（I 调节）的特点在I 调节中，调节器的输出信号的变化速度du (t)/d t 与偏差信号e 成正比，即： ()()I du t K e t dt =（2.3）或 ()()0t I u t K e t dt =?（2.4）式中K I 称为积分速度，可视情况取正值或负值。上式表明，调节器的输出与偏差信号的积分成正比。 I 调节的特点是无差调节，与P 调节的有差调节形成鲜明对比。式（2.3）表明，只有当被调量偏差e

过程控制系统简答题

1．闭环控制系统分为几种类型？每种代表什么含义？答：（1）定值控制系统，就是系统被控量的给定值保持在规定值不变或在小范围附近不变。（2）程序控制系统，是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作。（3）随动控制系统，是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。 2.一个单回路控制系统主要由哪几个环节组成？作出简单控制系统的方框图。答：一个单回路控制系统主要由测量元件、变送器、调节器、调节阀、和被控过程等环节组成。 3.什么是气开式调节阀？什么是气关式调节阀？其选择的原则是什么？答：气开式：执行器输入压力p>0.02mpa时，阀开始打开，也就是说有信号压力时阀打开，无信号压力时阀关。气关式则反之，有信号压力时阀关，无信号压力时阀开。原则：主要是考虑在不同工艺条件下安全生产的需要。a、考虑事故状态时人身、工艺设备安全。b、考虑事故状态下减少经济损失，保证产品质量。c、考虑介质的性质。 4.根据流量特性曲线，分别写出其对应的流量特性。答：流量特性主要有直线、等百分比（对数）、抛物线及快开四种直线特性是指阀门的相对流量与相对开度成直线关系，即单位开度变化引起的流量变化时常数。对数特性是指单位开度变化引起相对流量变化与该点的相对流量成正比，即调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大。抛物线特性是指单位相对开度的变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量值的平方根成正比关系。快开流量特性是指在开度较小时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，此后再增加开度，流量变化很小，故称快开特性。隔膜阀的流量特性接近快开特性，蝶阀的流量特性接近等百分比特性，闸阀的流量特性为直线特性，球阀的流量特性在中启闭阶段为直线，在中间开度的时候为等百分比特性。 5.什么是积分饱和现象？防止积分饱和的措施都有哪些？所谓积分饱和现象是指若系统存在一个方向的偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致u(k)达到极限位置。此后若控制器输出继续增大，u(k)也不会再增大，即系统输出超出正常运行

搅拌站生产流程

天津振津工程集团有限公司生产工艺流程图编制审核批准 2008年1月

编制说明根据天津振津工程集团有限公司生产实际，结合国家及天津市对于预拌混凝土生产的具体规定，特制定混凝土生产工艺操作规程，指导混凝土预拌生产。本流程编制依据如下： 1.GB/T14902-2003 预拌混凝土 2.GB50164-1992 混凝土质量控制标准 3．JGJ104-1997 建筑工程冬期施工规范 4. JGJ52-2006 普通混凝土用砂﹑石质量及检验方法标准 5. JGJ63-2006 混凝土用水标准 6. GB8076-1997 混凝土外加剂 7.GB175-2007 通用硅酸盐水泥 8. GB1596-2005 用于水泥和混凝土中的粉煤灰 9.GB12573-1990 水泥取样方法 10.GB/T50080-2002 普通混凝土拌合物性能试验方法标准 11. GB/T50081-2002 普通混凝土力学性能试验方法标准 12.GBJ-1985 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法 13.DB29-176-2007 天津市预防混凝土碱-集料反应技术规程本工艺流程自发布之日起执行

一﹑原材料进场流程： 1.生产用砂石原材料运输至现场→器材部人员过磅→运输车辆卸料→试验室人员原材料取样→运输车辆回皮过磅→确定进场数量→存于料场待用 2.生产用水泥﹑矿粉﹑粉煤灰﹑外加剂运输至现场→器材部人员过磅（提供材料材质报告）→试验室人员原材料取样→运输车辆卸料→运输车辆回皮过磅→确定进场数量→存于料场待用二、原材料检验流程：原材料取样→原材料检测→检测合格（不合格）→通知器材部原材料检验合格（不合格）→合格原材料→存于料场待用→不合格原材料按不合格管理制度执行三、生产流程： →试验室人员提供施工配合比站长落实生产任务→下发生产任务单→生产部人员进行设备调试 →车队人员进行车辆调配 →器材部人员提供合格原材料→生产准备完成→装载机上料（砂石）→主机启动→输入施工配合比→联动生产→原材料计量及输送→投入主机→强制搅拌→混凝土搅拌完成→自动卸料至混凝土运输车→试验人员检测混凝土相关技术参数→确认混凝土施工配合比→正式生产→原材料计量及输送→投入主机→强制搅拌→混凝土搅拌完成→自动卸料至混凝土运输车→试验室人员进行混凝土取样→出场检验→试验室人员提供出场质量