基于组态软件的流量比值控制系统设计.docx

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1、等河南7本次厚工业过程控制课程设计题目：基于组态软件B流量比值过程控制系统设计院系名称：电气工程学院专业班级：自动090学生姓名：冯广森学号：指导教师：王伟生设计地点：31517设计时间：设计成绩：指导教师：*口小出曰*UUH1fi?+而珏1田#TH匚4i小秸在於Xz摘要伴随科学技术B迅速发展，人们对过程控制提出了更高的规定，在许多生产过程中，规定两种或两种以上B物料流量成一定H比例关系混合进行反应，对物料比例B规定甚为严格，假如不能满足规定，或是比例失和调，将会导致产品的质量达不到规定，以致导致损失，严重时会导致事故时发生.研究比值控制系统很有必要，提高比值控制系统的精度及水平具有深远的意义

2、。关键词：比值控制系统组态王仿真控制系统设计应用程序1引言2设计目B与规定2.1 设计目的2.2 设计规定3系统构造设计3.1 控制方案3.2 控制构造流程4过程仪表选择4.1 流量检测传感器4.2 电动调整阀4.3 水泵4.4 过程模块5系统组态设计5.1 组态图5.2 组态动画5.3 数据字典5.4 应用程序5.5 动画连接总结参照文献1引言伴随科学技术的迅速发展，人们对过程控制提出了更高的规定，在许多生产过程中，规定两种或两种以上的物料流量成一定的比例关系混合进行反应，对物料比例的规定甚为严格，假如不能满足规定，或是比例失和调，将会导致产品的质量达不到规定，以致导致损失，严重时会导致事故

3、的发生.研究比值控制系统很有必要，提高比值控制系统的精度及水平具有深远B意义。根据系统B工艺规定及实际需要，提出了流量比值控制B设计方案，由于组态王开发监控系统软件具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等长处，本设计着重阐明了组态王在设计开发流量比值控制系统中的应用。该设计以电动调整阀为中心对控制回路的液体的流量进行比例控制，从而实现对压力流量温度液位等参数的调整。采用工业用时1DS-IOS型电磁流量传感器，对现场信号进行实时采集，通过与设定值进行比较对调整阀进行控制，并采用牛顿7000系列远程数据采集模块作为计算机控制系统的数据采集通讯过程模块，对信号进行模数或数模转换，采用德国

4、PS企业进口的PS1202型智能电动调整阀对过程进行控制。通过组态王仿真软件进行仿真，设计出可以驱动采集模块，具有友好B人机交互界面,实现了实时监控，有及时B数据显示，图形显示，P1D参数手动及自动控制等控制功能，并建立了动画连接，生成了信息汇报。实际运行成果表明，系统不仅能按比值关系进行控制，并且具有较强的抗干扰能力。该设计可以用于化工厂，制药等场所。2设计目的与规定1.1 设计目的通过某种组态软件，结合试验室已经有设备，按照定值系统0控制规定，根据较快较稳的性能规定，采用单闭环控制构造和P1D控制规律，设计一种具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的流量比值单回路过程控制系统。2. 2设计

5、规定1 .根据流量比值单回路过程控制系统的详细对象和控制规定，独立设计控制方案，对H选用过程仪表。2 .根据流量比值单回路过程控制系统A/D、D/A和开关IO0需要，对0选用过程模块。3 .根据与计算机串行通讯的需要，对的选用RS485/RS232转换与通讯模块。4 .运用组态软件，对B设计流量比值单回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。5 .提交包括上述内容的课程设计汇报。3系统构造设计6 .1控制方案根据设计规定，系统采用单闭环比值控制。在控制两种物料0比值系统中，起主导作用的物料流量称为积极量，跟随积极量而变化的物料流量称为从动量。设本系统中液体A为积极量，液体B为从动量。将

6、从动量用一种闭环包括进去，而积极量开环。将液体A的流量y通过比值控制器k作为闭环回路的输入量。因此从动量B的给定是ky,由于W开环，故y2要伴随yi的变化而变化，即从动量B是一种随动控制系统。3. 2系统构造流程图3.1系统原理图上图为系统构造图。当打开液体A的阀门，流量检测传感器测出其流量值，经变送单元送至比值器，比值器的输出与液体B流量测量变送送出的流量值相减，其偏差作为液体B流量控制器的输入值,控制器的输出用来控制调整阀，从而使液体B的流量得到了控制。这就使液体B的流量随液体A的流量变化而变化。其中液体A的电动调整阀是为了以便设置A的流量。流程图如图3.2图3.2系统流程图4过程仪表选择

7、4.1流检测传感器本设计采用工业用的1DS-IOS型电磁流量传感器，公称直径10mm,流量00.3m3h,压力1.6MPmaX,4-2OmA原则信号输出。可与显示，记录仪表，积算器或调整器配套。它B长处：1 .采用整体焊接构造，密封性能好；2 .构造简朴可靠，内部无活动部件，几乎无压力损失；3 .采用低频矩形波励磁，抗干扰性能好，零点稳定；4 .仪表反应敏捷，输出信号与流量成线性关系，量程比宽；流量转换器采用1DZ-4型电磁流量转换器，与1DS-IOS型电磁流量传感器配套使用，输入信号：O0.4输出信号：420mADC,容许负载电阻为0750Q,基本误差：输出信号量程的10.5%。4. 2电动

8、调整阀采用电动调整阀对控制回路B液体的流量进行调整。采用德国PS企业进口的PS1202型智能电动调整阀，无需配伺服放大器，驱动电路采用高性能稀土磁性材料制造B同步电机运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高。控制单元与执行机构一体化，可靠性高、操作以便，并可与计算机配套使用，构成最佳调整回路。由输入控制信号420mA及单相电源即可控制运转实现对压力流量温度液位等参数的调整，具有体积小，重量轻，连线简朴，泄漏量少B长处。采用PS电子式直行程执行机构，420mA阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯，流量具有等比例特性，直线特性和快开特性，阀门采用柔性弹簧连接，可预置阀门关断力，保证阀门0可靠关

9、断防止泄漏。性能稳定可靠，控制精度高,使用寿命长等长处。如图4.1所示：图4.1电动调整阀4.3水泵采用丹麦格兰富循环水泵。具有噪音低，功耗小，寿命长等长处。220V供电即可，在水泵出水口装有压力变送器，与变送器一起构成恒压供水系统。如图4.2所示:图4.2水泵54. 4过程模块采用牛顿7000系列远程数据采集模块作为计算机控制系统0数据采集通讯过程模块。牛顿7000系列模块体积小，安装以便，可靠性高。D/A模块采用牛顿7024,四通道模拟输出模块，电流输出420mADC,电压输出15VDC,精度14位。使用7024模块H1通道IO1作为可控硅aJ电压控制通道。A/D模块采用牛顿7017,八通

10、道模拟输入模块，电压输入15VDC0使用7024模块B1通道IN1作为A流量信号检测输入通道，7024模块的2通道IN2作为B流量信号检测信号输入通道。通信模块采用牛顿7520oRS232转换485通讯模块。使用RS-232/RS485双向协议转换，转速为300115200bps,可长距离传播。控制回路中电磁阀的开关量输出模块采用牛顿7043,16通道非隔离集电极开路输出模块。最大集电极开路电压30V,每通道输出电流100mA,可直接驱动电磁阀设备。模块如图4.3所示：图4.3牛顿模块5系统组态设计5.1组态图图5.1系统组态图5.2组态画面卜.图为系统日勺组态画面:图5.2开始运行画面图5.

11、4实时曲线本设计共有三个画面：开始运行时画面、运行时画面、实时曲线。开始运行时如图5.2,当我们启动系统后，运行流量比值控制系统，刚开始出现B就是这个画面。开始时下储水桶有水，上面的没水，此时电动及手动调整阀均为关闭状态，为红色，温度值及P1D参数为零，无曲线。运行时画面如图5.3,温度值为10,比例系数为50,积分系数为10,微分系数为0,上水槽已经有水，下水槽的水也有所减少，有曲线产生。在运行画面中的两个电动调整阀和两个电磁流量计，两个电动调整阀分别是控制A、B液体的流量，两个电磁流量计分别是测量A、B液体的流量值。当我们启动系统后进入运行我们首先在手动状态下设置A液体的电动调整阀的开度，

12、使A液体得流量稳定，并且打开电动调整阀，然后设置Kp,Ti,Td,Kc,设置这五个参数后，调整阀变为绿色。此时按下自动按钮后进入自动环节，系统按设定好的PID算法得到输出，使A液体的流量与B液体的流量成设定的比例并稳定于此。期间画面也能显示出电动调整阀B开度、流量值，并且管道也能模拟液体0流动。并且在主界面中也能直接观测实时曲线，查看系统B稳定状况。单击退出按钮直接退出系统。实时曲线界面如图5.4,是系统下水槽水减少与上水槽水上升的过程。5. 3数据字典根据控制系统的需要建立数据词典，以便确定内存变量与I/O数据，运算数据的关系。只有在数据词典中定义B变量才能在系统B控制程序中使用。本系统中所

13、波及到B变量B类型重要有与AD,DA设备进行数据互换的I/O实型变量，控制电磁阀开关0I/O离散变量，用于定以开关动画连接B内存离散变量，参于P1D运算的内存实型变量和实现多种动画效果所用到的内存实型或内存整型变量等。详细的数据词典如下表4.5所示。变量名变量描述变量类型ID连接设备寄存器U（k）控制B电动调整阀输出I/O实型21DAAOOPVA液体流量测量值I/O实型22ADAI1PV2B液体流量测量值I/O实型23ADAI2自动开关手动/自动内存离散24Sp设定值I/O实型25DAAO1Kp比例系数内存实型26Ti积分系数内存实型27Td微分系数内存实型28Kc比值器大小内存实型29设定值输出A电动调整阀H勺开度大小内存实型30A流量测量值显示A流量内存实型31B流量测量值显示B流量内存实型32B阀门开度显示B电动调整阀开度内存实型33q1增量型算法系数I内存实型34q02增量型算法系数2内存实型35q03增量型算法系数3内存实型36T采样周期内存实型37ek目前的偏差内存实型38ek1前一次偏差内存实型39ek2前两次偏差内存实型40PP=Kp1内存实型42TITI=TiT内存实型43DD=TdT内存实型44Gmax电磁流量计的最大测量值内存实型45U(k)前一次控制B电动调整阀输出内存实型46表5.5数据字典5.4应用程序图5.6P1D算法的流程图本系统的重要H勺实现