目录
第一章概述 (1)
1.1 设计目的 (1)
1.2 具体任务 (1)
1.3 氧化铝生产的意义 (2)
第二章氧化铝高压溶出工序介绍 (3)
2.1 铝工业的国内外现状 (3)
2.2 氧化铝生产过程 (4)
2.3 高压溶出工序 (9)
第三章氧化铝高压溶出工序生产设备及控制要求 (12)
3.1 双程预热器 (12)
3.2 溶出器 (12)
3.3 自蒸发器 (13)
3.4 蒸汽缓冲器 (14)
第四章氧化铝高压溶出工序3#溶出器温度控制系统设计 (16)
4.1 方案论证 (16)
4.2 硬件设计 (17)
4.3 控制算法 (20)
4.4 软件设计 (21)
第五章总结 (24)
5.1 方案评价及改进方向 (24)
5.2 收获及体会 (24)
参考文献 (26)
第一章概述
现代工业生产过程，随着生产规模的不断扩大，生产过程的强化，对产品质量的严格要求，以及各公司的激烈竞争，人工操作与控制已远远不能满足现代化生产的要求，工业过程控制系统已成为工业生产过程必不可少的设备，因为，它是保证现代企业安全、优化、低功耗和高效益生产的主要技术手段。
由于工业生产过程各种各样而且非常复杂，工业生产过程可分连续的生产过程和离散的生产过程。因此，在设计工业生产过程控制系统时，必须花大量的时间和精力了解该工业生产过程的基本原理、操作过程和过程特性，这是设计和实现一个工业生产过程控制系统的首要条件。工业生产过程由简单到复杂，规模由小到大。至今，已有各种各样的生产工业过程，生产出各种各样的产品满足人们的生活需要。作为工业生产过程的一部分的工业过程控制系统也在不断发展和提高。在工业生产过程中，通常需要测量和控制变量有：温度、压力、流量、物位（液位）、物质成分和物性（PH值）等。
1.1 设计目的
经过一个学期的过程控制系统课程的学习，对过程控制有了一个基本的了解。然而仅仅在理论方面是远远不够的，需要将所学的应用于实际生产过程中，只有这样才能真正的对过程控制有一个比较深入的认识，为以后的学习和工作打下一个良好的基础。通过这次课程设计，我们可以了解具体生产工业过程控制系统设计的基本步骤和方法。同时也对氧化铝的生产工艺有一个大概的认识，只有弄清楚生产工艺对控制的具体要求，才能去设计一个过程控制系统。
1.2 具体任务
由于氧化铝的生产工序相当复杂，相关的控制系统也很复杂。因此在此次的课程设计中所做的是氧化铝生产中的高压溶出工序，其具体生产设备源自于郑州铝厂。本次课程设计的具体任务是设计氧化铝高压溶出工序中的3#溶出器温度控制系统。3#溶出器需要将其温度控制在工艺要求的溶出温度245摄氏度左右，精度控制在+0.5摄氏度。溶出器的温度是溶出温度，对氧化铝的溶出率影响很大，保持溶出温度稳定，是提高溶出率的关键之一。
1.3 氧化铝生产的意义
铝由于其自身的优良性能，一直以来都是经济发展过程中的重要材料，在国民经济的各个领域得到广泛的应用。近年来，铝产量大幅增长，作为电解铝的原料，氧化铝的供应显得尤为重要，国内氧化铝供应紧张、价格不断攀升。近年以来氧化铝的产量大幅攀升，供应的压力得到一定的缓解，价格也有一定程度的回落。但从长远来看，氧化铝作为资源性产品的供应应该得到重视，我们不仅要增加产量，更重要的是提升氧化铝的质量。从而提高铝产品的质量，满足日益增长的国民经济的需要。要提升氧化铝的质量，除了改进工艺之外，改善控制系统和提高控制精度也至关重要。
第二章氧化铝高压溶出工序介绍
2.1 铝工业的国内外现状
铝和铝合金是国民经济、国防军工和民用制品的基础原材料。铝工业是国家的基础工业之一。高性能铝合金是制造飞机、潜艇、火箭、导弹、鱼雷、坦克的重要部件的原材料，被称为国家的战略物资。
氧化铝是铝生产的主要原料，2吨氧化铝可以生产1吨铝锭。我国具有丰富的铝土矿资源，迄今，我国已探明铝土矿矿区310处，分布于全国19个省、自治区、直辖市。其中工业储量7.05亿t，占总保有储量的31%。国内的氧化铝生产从50年代起步，80~90年代得到了快速发展，年生产能力已达到近800万吨。2006年氧化铝年产量约高达1300万吨，较去年同期提高57%，居世界第二位。
国内氧化铝生产状况，改革开放以来，为适应国民经济发展的需要，国家在铝土矿资源丰富的四省区内大力发展氧化铝工业，规划并建成了山西铝厂，平果铝厂和中州铝厂等氧化铝项目。采用新工艺、新技术和先进设备，加大对已有的山东铝厂、贵州铝厂和郑州铝厂的技术改造，提高产能，形成了六个氧化铝厂为基地的生产布局。为进一步发挥桂西和晋北铝土矿资源优势，国家规划建设华银氧化铝和晋北氧化铝基地，进一步扩大氧化铝产能，使氧化铝基地由六个增加到八个。
国内氧化铝供应紧张、价格不断攀升。据有关数据，2006年1-2月份，我国共生产氧化铝177.6万吨，同比增长44.6％。06年前9个月氧化铝产量为944万吨，较去年同期提高57%。
2007年的国际市场上，虽然铝市呈现供需两旺的局面，但由于占全球铝产量近三分之一的中国铝产量增长过快，铝市短期内出现了供过于求格局。全球金属统计局（WBMS）去年10月中旬表示，2007年1-8月份全球铝市过剩36.8万吨。8月份原铝产量为325.76万吨，消费量为302万吨，去年前8个月原铝需求为2450万吨，较去前年同期增加19.67万吨。同期铝产量增加25.85万吨至2484万吨。全球铝需求的增长赶不上产出的增速。供应增长的压力在库存上得以显现，并成为铝价大幅回落的主要因素。
2007年1-9月我国累计生产原铝890 .1万吨，同比增长37.1%；累计生产铝材839.8万吨，同比增长47.1%。下游消费需求大幅增长的同时，氧化铝供应亦高水平增长。
1-9月我国累计生产氧化铝1439.7万吨，同比增加50.7%。在供需两旺的情况下，供应方面的因素主导了下半年来氧化铝价格的走势。
2.2 氧化铝生产过程
2.2.1生产过程简介
自然界产出的铝矿石有各种类型，同一种类型的铝矿石中各种杂质的含量又各不相同。为了最经济地生产出氧化铝，对不同的铝矿石便需采用不同的生产方法。铝土矿的特点是化学组成和矿物组成多种多样，要采用不同的方法来处理。
铝土矿处理方法和合理的工艺设备的选择取决于许多因素，其中主要的是：a.硅指数，b.原料中硫化物；碳酸盐和有机物的含量；c.铝化合物和硅化合物的矿物组成；d.氧化铁含量。已经提出的氧化铝生产方法可以归纳为四类，即碱法、酸法、酸碱联合法与热法。目前用于大规模工业生产的只有碱法。
碱法生产氧化铝的实质是将铝转变为铝酸钠进入苛性碱溶液。铝原料中可溶SiO2含量越高，转变为不溶性沉淀的水合铝酸钠就越多。而从原料提取到铝酸钠溶液的氧化铝则越少。铝硅比是评价铝土矿质量和选择其具体处理方法的主要指数。
生产氧化铝的碱式法有四种：拜耳法，烧结法，混联法，选矿拜耳法。拜耳法适合Al/SiO2较高（Al/SiO2〉16）的矿石，其成本较低；烧结法适合Al/SiO2较低（Al/SiO2〈8）的矿石，其成本较高；混联法则适合Al/SiO2适中（大部分矿石的Al/SiO2在12以上，小部分矿石的Al/SiO2在8以下）的矿石，成本也适中；选矿拜耳法适合Al/SiO2为中低的矿石。我国由于矿石成分的原因，适合采用混联法生产氧化铝。
2.2.2 拜耳法
高温和高浓度的铝酸钠溶液处于介稳状态，而在温度和浓度降低的时候则自发分解析出氢氧化铝沉淀，拜耳法便是建立在这样的基础上的。
铝土矿所含的一水和三水氧化铝在一定条件下（提高温度和浓度）以铝酸钠的形式进入溶液。在95~100摄氏度时铝酸钠稳定，当降低温度和浓度时它转
变为不稳定状态，析出氢氧化铝。
图2.1 拜耳法生产流程
按拜耳法制取氢氧化铝的过程：
1、铝土矿的溶出
铝土矿在溶出之前，先在矿山粗碎，然后再冶金混匀、中碎、细碎和湿磨。坚硬的铝土矿在工厂中用2~3级破碎，松软的用1~2级破碎。铝土矿在球磨机中湿磨，磨机与分级机或水利旋流器组成闭路循环。细磨过程在铝酸钠中进行，液固比为0.8~1.0。
大部分循环溶液在其加热溶出之前加入到分级机和搅拌槽中，以制备原矿浆。铝土矿的溶出应该在消耗最小而氧化铝进入溶液的溶出率最高的条件下进行。对于铝土矿的溶出速度和程度起作用的主要因素如下：温度、循环液的浓度和苛性比、铝土矿的细磨程度、原矿浆的搅拌速度和石灰添加量。
温度是影响溶出过程的主要因素。为了达到目前实践中所允许的速度，三水铝石型铝土矿的溶出过程是在95~100摄氏度进行的，一水软铝石型铝土矿是在150~200摄氏度进行的，一水硬铝石型铝土矿是在230~245摄氏度进行的。
石灰石对一水软硬铝石型铝土矿的溶解速度和程度有十分良好的作用，向过程中添加石灰石对一水铝石型铝土矿的溶出过程有很大的意义。铝土矿中未溶出的氧化铝一般为0.5~5%。
2、赤泥的分离和洗涤
铝土矿溶出后的浆液用赤泥洗涤过程得到的一次洗液稀释至三氧化二铝的浓度为120~150克/升。为了实现铝酸钠的脱硅并保证溶液黏度降低到赤泥分离过程能以工业要求的速度进行，这种稀释过程是必要的。赤泥的分离和洗涤方法和设备流程取决于铝土矿的处理方法。
3、铝酸钠溶液的分解
过滤之后的铝酸钠溶液，在分解前，在换热器中自95~100摄氏度冷却到50~55摄氏度，分解过程持续很长时间（50~60小时）。
4、母液的蒸发
为了使拜耳循环闭路，根据铝土矿溶出条件将母液蒸发到氧化钠浓度为200~300克/升的循环母液。蒸发水量取决于溶出温度和被洗涤的赤泥的物理过程。蒸发过的溶液冷却时，结晶出纯碱，随同析出的还有各种有机物和其他杂质。
5、循环纯碱的苛化
补充的纯碱以及溶液蒸发时析出的棕色纯碱都用石灰乳苛化，以制取苛性碱来补偿拜耳法中的碱损失。为了避免在沉淀中生成难溶的复盐，这个过程是在氧化钠的浓度约为100克/升的溶液中进行的。
6、氢氧化铝的煅烧
最后这道工序的目的是将氢氧化铝在1200~1250摄氏度煅烧使之成为成品氧化铝。
2.2.3 烧结法
所有类型的高硅原料都可以用这种方法处理。烧结法的实质是含铝原料与纯碱、石灰石一同烧结时原料中的硅转变为在碱溶液中难溶的化合物原硅酸钙，而铝和铁转变为铝酸钠和铁酸钠。含铝原料与纯碱、石灰石烧结时，各原始组分的固体粉末之间的化学反应，是在有少量熔体存在下进行的。
图 2.2 烧结法生产流程
其制取氢氧化铝的过程为：
1、生料备制。
2、生料烧结
3、铝酸盐熟料的破碎和溶出。
4、泥渣的分离和洗涤及铝酸钠溶液的脱硅
5、溶液炭化分解，氢氧化铝的分离和洗涤
6、纯碱母液的蒸发
7、石灰石的煅烧和氢氧化铝的煅烧
在处理铝土矿的烧结法中，循环的物料是纯碱而不是拜耳法中的苛性钠，溶液是用炭化方法来分解的。纯碱以蒸发后浓溶液形态返回到生料配制过程。
2.2.4、混联法
1、并联法
在并联法中，大部分铝土矿按拜耳法处理，由烧结法处理的只是少部分。这两部分平行的进行直到成为铝酸钠溶液为止，然后将烧结法的脱硅的铝酸钠溶液与拜耳法部分的溶液混合，再将混合的溶液加晶种分解。
图2.3 并联法生产流程
并联法的优越性：可以在一个工厂里高硅和低硅两种铝土矿。拜耳法循环中的全部苛性碱损失都用铝土矿烧结时的苛化来补偿，降低了成本。烧结法部分除了实现纯碱的热化苛化，还增产一定量的氧化铝。拜耳法赤泥经洗涤和过滤后，用烧结法回收其中的氧化铝和氧化钠。烧结法除了处理拜耳法赤泥外，尚添加相当数量的低品位的铝土矿。
2、串联法
在串联法中，铝土矿常压溶出或压煮溶出后的高氧化铝和氧化钠赤泥与纯碱和石灰石一同烧结。熟料溶出后的铝酸钠溶液经过脱硅，然后与稀释的拜耳法溶液混合到一起分解。母液蒸发出的棕色纯碱在烧结之前与赤泥、棕色纯碱返料、
石灰石和霞石组成的。加入的霞石数量应该保证完全补偿拜耳法中苛性碱损失。
图2.4 串联法生产流程
在烧结过程处理赤泥时，生料的组成应该保证在熟料中得到铝酸钠、原硅酸钙，或是合成铁酸钙。在烧结过程中氧化时催化剂。
串联法适用于处理高硅铝土矿，具有以下优化：有当量的纯碱来补偿苛性碱的损失。原料中总氧化铝回收高。烧结过程的生料流量较烧结法少。
2.2.5 选矿拜耳法
选矿拜耳法生产工艺与烧结法有很大不同，总体上可分为选矿和拜耳法两大部分。选矿部分主要包括磨浮选矿、矿浆调配等工段；拜耳法部分主要包括高压溶出、种子分解、过滤洗涤、焙烧等工段。
2.3 高压溶出工序
高压溶出工序属于拜耳法中的一个环节。它也是混联法生产氧化铝的生产过程中的重要工序。高压溶出的目的就是用苛性钠溶液把铝土矿中的氧化铝溶出
来。
图2.5 高压溶出生产流程
高压溶出的生产条件为：2.0~2.2 Mpa 的高压；245摄氏度的高温。高压溶出的化学反应可以分为两大类：
Ⅰ、氧化铝水合物的溶出反应，这是主反应。
Ⅱ、各种杂质在溶出过程中的化学反应，这是副反应。
为了使高压溶出过程得到良好的效果，必须掌握主副反应的规律。 2、溶出化学反应
在常压下低碱浓度溶液中溶出三水铝石型铝土矿时，其中Al(OH)3与NaOH 发生反应：
水
+=+?4232)(223OH NaAl NaOH O H O Al
用高碱浓度或用稀碱溶液在较高温度下溶出一水铝石型铝土矿时，反应如下：
水
+=+?2232)(22OH NaAl NaOH O H O Al
3、溶出速度
铝土矿溶出属于多相反应，即液体和固体之间的反应，其特征是反应过程发生于两相（矿粒与碱液）的界面上。两相接触界面的OH-,由于不断反应而逐渐消耗，在靠近矿粒表面层的溶液中的OH-浓度显著降低。
同时，在这一层中的反应产物Al(OH)4-或Al(OH)2-的浓度则接近饱和，于是形成扩散层。OH-通过扩散层不断地向固相（矿粒）表面移动与氧化铝水合物反应，而反应产物Al(OH)4-或Al(OH)2-则不断地通过扩散层向外移动（离开矿粒），使反应能继续进行。
因此，铝土矿的溶出过程可分为下列几步： (1)、循环母液湿润矿粒表面； (2)、OH-与氧化铝水合物反应；
(3)、形成NaAl(OH)4或NaAl(OH)2扩散层；
(4)、Al(OH)4-或AlO(OH)2-从扩散层扩散出来，而OH-则从溶液中扩散到固液接触面上。
铝土矿的溶出过程在低温低碱浓度下的溶出速度随温度变化很快，因而在这种情况下的溶出速度是决定于化学反应。在高温高碱浓度下，化学反应速度极快，此时溶出速度随温度变化而变化的幅度较小，因而这时溶出速度决定于扩散。
溶出速度可以用下式表示：
.
;;
;;;
T ;;
:)
(度此瞬间溶液的氧化铝浓
和浓度氧化铝在碱溶液中的饱两相接触表面的大小扩散层厚度粘度绝对温度常数某一瞬间的溶出速度
式中溶饱溶饱 C C S P V C C S T
P
V t t ?-?
=μμ
由溶出速度的表达式可得下式：
饱SC T
P
t KC t C t t ?
=+?
μ)()(
当矿石一定时，其粘度一定，且P 、S 均为常数，则从式中可以看出通过控制温度T ，可以控制反应速度。并且，通过提高温度来提高溶出反应的速度也是可行的。
第三章氧化铝高压溶出工序生产设备及控制要求
高压溶出工序的生产设备主要包含四个部分：1、双程预热器，2、溶出器，3、自蒸发器，4、蒸汽缓冲器。它们全部是不同结构的高压罐。
高压溶出工序生产设备的四个部分中，各部分高压罐的级数是由各工厂的实际情况和设计情况来定的。但是，各部分生产设备的功能并不因工厂的不同而不同。在此次的课程设计中所做的高压溶出工序源自于郑州铝厂。因此，在后面介绍高压溶出工序各部分生产设备时，如涉及到具体的量或某高压罐的级数的话，那就是说它是针对于郑州铝厂而言的。
首先对后面将要用到的符号作相应的解释：
I -----------表示该监测量要显示
P-----------表示该监测量为压力
T-----------表示该监测量为温度
T-----------这个T是紧跟在压力或温度后面的，表示该监测量要传送
F-----------表示该监测量为流量
3.1 双程预热器
双程预热器有四组双程预热罐。采用高压蒸汽间接加热。其内部是蒸汽管。矿浆在蒸汽管外，包围着蒸汽管，由60摄氏度被加热到195摄氏度左右，称为预热。这时，因为矿浆温度低（反应温度为245摄氏度），所以还不能用于生产。
预热器在此次控制系统未作要求。
3.2 溶出器
溶出器由九个高压罐串联构成，1#罐和2#罐用高压蒸汽直接加热使矿浆达到溶出温度（245摄氏度左右）。溶出器内加热为直接加热，其效率较高，但是加热过程中由蒸汽带来了水份，使得矿浆溶液的浓度降低。
溶出器的温度是溶出温度，对氧化铝的溶出率影响很大，保持溶出温度稳定，是提高溶出率的关键之一。
在溶出稳度低到一定值（240摄氏度），则控制变频调速装置，降低电机转速，减少进入高压溶出器的矿浆流量（每降低1摄氏度，则减少矿浆流量0.5%）；
若溶出温度高到一定值（250摄氏度），则控制变频调速装置，提高电机速
度，增加进入高压溶出器的矿浆流量（每提高1摄氏度，则增加矿浆流量0.5%），以保证溶出温度的稳定。
矿浆经1￣9溶出器后，形成一定的压差，为了保证正常生产，压差应尽量稳定在0.2MPa左右。
溶出器需要监测的量有:1#~9#溶出器的压力PT401~PT409以及就地仪表显示的量PI401~PI409。
在此次控制系统的设计中，设计的是3#溶出器温度控制系统，3#溶出器需要将其温度控制在工艺要求的溶出温度245摄氏度左右，精度控制在+0.5摄氏度。
3.3 自蒸发器
自蒸发器的作用主要是回收热量。它由五个高压罐组成，各级压力逐渐降低，由2.0~2.2Mpa下降到0.2Mpa。在压力下降的过程中，蒸汽会从矿浆中逸出。其产生的蒸汽称为乏气。不同压力的乏气被送至双程预热器用作加热矿浆。
图3.1 自蒸发器高压罐
为了既充分利用乏汽又保证自蒸发器正常工况，选择自蒸发器压力作为监测量。自蒸发器需要监测的量有：自蒸发器各级的压力PT501~PT505；同时还有就地显示仪表PI501~PI505；需要控制的压力PC ,不能过高亦不能过低。
在此次控制系统的设计中，自蒸发器部分包括Ⅰ#，Ⅱ#，Ⅲ#自蒸发器压力控制三部分。氧化铝高压溶出工序蒸发器压力控制系统分为Ⅰ#~Ⅴ#自蒸发器的分步控制，通过这五步的控制使压力由2.0~2.2Mpa降到0.2Mpa。矿浆由Ⅰ#自蒸发器进入，通过调节蒸汽流量来控制自蒸发器的压力。
给定的矿浆流量值经过调节蒸汽来达到所要求的Ⅰ#自蒸发器的出口压力值。之后矿浆进入到Ⅱ#自蒸发器，经调节最后由Ⅴ#自蒸发器流出，此时压力为所需要的值。
压力的控制精度应为：+0.1Mpa。自蒸发器的压力控制可以通过控制蒸汽的流量来调节压力的变化，用压力变送器来检测压力并返回控制。
3.4 蒸汽缓冲器
蒸汽缓冲器用于存储高压蒸汽，给1#溶出器和2#溶出器提供加热蒸汽。其高压蒸汽一般为2.4Mpa。它有稳定加热蒸汽压力的作用。在此次控制系统的设计中，蒸汽缓冲器部分包括蒸汽缓冲器压力控制。
为了防止蒸汽缓冲器的矿浆倒流，其进口压力必须为3.3MPa,出口压力为3.15MPa，若蒸汽缓冲器的进出口压力降低了0.05MPa，则给出报警信号。
蒸汽缓冲器
图3.2 蒸汽缓冲器高压罐
蒸汽缓冲器需要监视的量有：TT301和PT301；就地显示的量有：TI301和PI301
蒸汽缓冲器中的蒸汽来自锅炉房（热电厂）。有新蒸汽Z2、Z3加入。此处需要监测蒸汽的流量FT101和FT102（此处监测蒸汽流量主要是为了与锅炉房输出的流量作比较，用作蒸汽费用凭证）。
新蒸汽的压力是由电动阀门的开度来调节。
第四章氧化铝高压溶出工序3#溶出器温度控制系统设计
4.1 方案论证
溶出器由九个高压罐串联构成，1#罐和2#罐用高压蒸汽直接加热使矿浆达到溶出温度（245摄氏度左右）。然后矿浆从2#罐流入3#罐进行铝土矿的溶出，在3#溶出器中需要将其温度控制在工艺要求的溶出温度245摄氏度左右，精度控制在+0.5摄氏度。
控制器采用单片机可以取得比较好的控制效果，。但采用单片机控制软件编程复杂,积木式搭建的硬件可靠性较低。采用小型的模块化PLC控制温度系统，不仅简单方便而且可靠性大大提高。PLC 是一种专门用于工业环境过程控制的数字运算操作的电子系统,是集自动控制、计算机网络、通信等功能于一体的自动化装置,可靠性高、功能完善，具有编程简单、体积小、重量轻等特点。
控制方案采用数字PID控制，根据检测到的温度值和设定值之间的偏差，经过PID运算得到控制输出值控制变频调速装置，以便调节电机转速改变进入高压溶出器的矿浆流量来控制温度保持在设定值。整个温度控制系统的原理如图4.1所示：
图4.1 3#溶出器温度控制系统
该系统主要由控制器PLC、执行器、调节对象3#溶出器、温度传感器等四大环节组成, 构成负反馈闭环系统。
4.2 硬件设计
4.2.1 PLC选型
根据控制工艺的要求、综合输入、输出点以及性价比等综合因素,选择西门子公司的SIMATIC S7-200 作为数据采集、运算、自动操作和回路控制的核心，S7-200是德国西门子公司生产的一种小型PLC，其许多功能达到大中型PLC的水平，而价格却和小型PLC的一样。S7-200CPU22*系列PLC具有多种功能模块和人机界面(HMI)可供选择，所以系统的集成非常方便，并且可以很容易的组成PLC 网络。同时它具有功能齐全的编程和工业控制组态软件，使得在完成控制系统的设计时更加简单，几乎可以完成任何功能的控制任务。
S7-200PLC硬件系统由CPU模块、扩展模块、特殊功能模块、编程器和工业软件。CPU模块采用CPU224，它由14输入/10输出，I/O共计24点，可以有7个扩展模块，有内置时钟，它有更强的模拟量和高速计数的处理能力。另外同时还选择一块模拟量输入扩展模块EM231，模拟量输入/输出扩展模块EM235。
确定控制系统开关量输入输出信号点数：1、输人信号点数温度控制系统的启动、停止开关各需点动按钮一个, 此外还需要手动/自动切换按钮一个。因此, 共需开关量输入点3个。2、输出信号点数指示系统运行和报警的指示灯各1个, 因此, 共需开关量输出点2个。
模拟量输入、输出特殊功能模块：1、模拟量输人模块的选择与连接本系统使用热电偶来测量溶出器温度, 选用可以与热电偶直接相连而不需要温度变送器的模拟量输人特殊功能模块EM231一块，其包括有4路热电偶输入, 其输入电压为0～24V DC ,经A/ D 转换成数值为:0～1023 ,最大误差≤0.2 %。输入点内部均有一放大器,增益<10～>100倍。2、模拟量输人模块的选择 PLC需要输出4～20mA电流信号给变频器，选取模拟量输入/输出扩展模块EM235，它具有4路模拟量输入/1路模拟量输出，为以后的系统扩展提供方便。
表4.1输入输出地址分配表
其配置图如图4.2所示。
图4.2 PLC与输入、输出设备之间的接线图
4.2.2温度传感器的选型
为了实现对溶出器温度的精确测量, 可采用以下技术措施：
1、选择工业应用最多、适应氧化性气氛、线性度好的K型热电偶，WRN系列K防爆热电偶HT-131允许等级I级，用于测量生产过程中范围在0℃～+1300℃之间的液体、蒸汽、气体介质及固体表面的温度, 以充分保证测量精度。
2、为了保证测量结果能充分反映溶出器内的实际情况, 采用适当的测量点数量和位置。
3、为了节省昂贵的热电极金属以及避免热电偶冷端受炉体热辐射等的影响, 在热电偶和模拟量输入模块EM231之间用补偿导线连接。
4.2.3显示仪表选型
显示仪表用于显示温度的值，以便进行监测。本系统采用XSD多通道数显表进行显示，XSD多通道数显表进行显示可与各类模拟量输出的传感器、变送器配合完成温度、压力、流量和液位等物理量的测量变换和显示。XSD多通道数显表的注意性能指标如下：
输入信号类型，如电压、电流、热电阻、热电偶、电位器、远传压力表等。
对来自传感器、变送器的输入信号具有误差修正和故障检测功能，有效提高系统的测控性能。
最多可有8点报警输出，可选择10种报警方式，报警灵敏度独立设定，防止干扰原因造成误报。
多重保护，隔离设计，抗干扰能力强，可靠性高。
各通道输入信号及量程独立设定，各通道调校、数字滤波独立设定。
精度：优于0.2%FS。
供电：220V AC,24V DC或12V DC。
测控周期：0.2s。
显示范围：-1999～9999。
4.2.4 变频器的选型
以前工业生产中常采用滑差调速、直流调速两种传统的调速方式,这些调速方式已满足不了现代工业生产发展的需要。变频调速控制系统克服了以上两种调速系统的缺点,具有节能、线性调速、保护可靠、维护量小等诸多优点。本系统选用西门子MMV400 变频器, 将此变频器设置为4～20mA的电流控制，由PLC 控制器判断比较用户指令和现场状态反馈后发送4～20mA 电流至变频器的 4 - ,2 ,3 + 模拟量输入口,变频器将输入的电流信号转换为对应的频率后输出控制电机,电路如图4.3所示。
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
JIANG SU UNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 3140301171 指导教师：毛卫平 2017年 6月
目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19) 五：参考文献 (20)
一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。
Android课程设计报告书 题目：RFID药品WMS仓库管理系统 院(系)别交通与物流工程学院 专业物联网工程专业 班级物联132 成员 指导教师贾雁 二○一六年六月
目录一、 二、 三、 四、主体内容 4.2程序结构图 五、总结 六、参考文献 7
随着智能手机的快速普及，智能手机操作系统市场风生水起。为了让智能手机用户能够随时随地的查询互联网所提供的服务，一种高效的办法就是将应用系统的功能拓展到手机终端上，让手机能够通过移动网以及互联网访问Web网站并处理各种各样业务。因此，智能手机的应用软件及其需要的服务将有广阔的发展前景。在如今这个智能手机系统群雄纷争的时候，2008年Google推出了一款名为Android的开源智能手机操作系统。它的最大特点是其开放性体系架构，不仅具有非常好的开发、调试环境，而且还支持各种可扩展的用户体验，包括丰富的图形组件、多媒体支持功能以及强大的浏览器。本文是关于Android技术基础的RFID药品WMS仓库管理系统。 关键字：Android 智能手机仓库管理系统 二、课题及要求 1、课题：RFID药品WMS仓库管理系统 2、目的： 1）复习、巩固Android相关技术的基础知识，进一步加深对Android 开发技术的理解和掌握； 2）课程设计为学生提供了一个既动手又动脑，独立实践的机会，将课本上的理论知识和实际有机的结合起来，锻炼学生的分析解决实际问题的能力； 3）培养学生在项目开发中团队合作精神、创新意识及能力。
1）对系统进行功能模块分析，符合课题要求，实现相应功能 2）系统设计要实用，编程简练，可用，功能全面 3）说明书、流程图要清楚 三、程序功能简介 经过一系列的编程与实验之后，能够实现简单的一下操作： 登录界面，实现药品的入库、移库、盘点、药品有效期提醒、出库等功能。 四、主体内容 4.1设计分析 这是一个基于Android技术基础的RFID药品WMS仓库管理系统。，这次的课程设计我们主要是应用现有的Eclipse软件，实现药品仓库管理的相关操作。设计中包括用户界面登录和操作界面。在登录界面又包括注册跟登录及密码的设置，在操作界面包含入库管理、移库管理、出库管理、盘点查询及有效期提醒等。 4.2程序结构图 4.3模块功能及程序说明 H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处 *注：此任务书由课程设计指导教师填写。 直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。 图1 一级倒立摆结构示意图 河南城建学院 课程设计报告书 专业：计算机科学与技术 课程设计名称：《Java高级应用》 题目：基于Android平台的记事本软件 班级：0814131班 学号：081413107 设计者：付明玉 同组人员: 李志军、翟帅星 指导老师：张妍琰景伟娜陈红军 完成时间：2016年06月04 一、设计目的 (2) 1.1设计目的 (2) 1.2设计要求 (2) 二、需求分析 (2) 2.1需求分析 (2) 2.2软件逻辑 (3) 2.2.1软件逻辑图 (3) 2.2.2功能模块图 (4) 2.3 数据存储实现 (5) 三、模块分析及设计 (6) 3.1首页面 (6) 3.2主菜单 (7) 3.3 查看模块 (8) 3.4添加记录 (10) 3.5 垃圾箱 (10) 3.6 设置页面 (11) 3.7 日历页面 (12) 四、制作过程及要点 (12) 五、设计总结 (13) 六、参考资料 (15) 一、设计目的 1.1设计目的 《Java高级应用》课程设计是我们实践性学习环节之一，通过课程设计：（1）、巩固本学期所学的理论知识，熟悉androidstutio 工具及相关java组件的灵活应用。（2）、编制出完整的应用程序，锻炼我们的分析解决实际问题的能力，为以后完成大型项目的开发打下基础。（3）、把理论与实验课所学内容做一个综合，并在此基础上强化我们的实践意识、提高实际动手能力和创新能力。 1.2设计要求 设计一款基于Android平台的记事本软件。 功能要求：具有记事本的基本功能，可以实现记录，批量处理。具备在线备份和分享功能。在线备份能备份各种编辑中或者编辑完成的文章。 二、需求分析 2.1需求分析 （1）用户进入系统后可以设置个人信息：设置页面颜色、姓名、电话、及锁定密码，设置标记； （2）查看记录：查看以前的记录； 大学生电子设计竞赛 风力摆控制系统 学院: 计算机学院 项目：风力摆控制系统 负责人：王贤朝 指导老师：张保定 时间： 2017年5月20日 摘要 本系统采用K60开发板作为控制中心，与万向节、摆杆、直流风机（无刷 电机+扇叶）、激光头、反馈装置一起构成摆杆运动状态与风机速度分配的双闭 环调速系统。单片机输出可变的PWM波给电机调速器，控制4个方向上风机的风速，从而产生大小不同的力。利用加速度计模块MPU6050，准确测出摆杆移动的位置与中心点位置之间的关系，采样后反馈给单片机，使风机及时矫正，防止脱离运动轨迹。使用指南针模块判别方向，控制系统向指定方向偏移。控制方式采用PID算法，比例环节进行快速响应，积分环节实现无静差，微分环节减小超调，加快动态响应。从而使该系统具有良好的性能，能很好地实现自由摆运动、快速制动静止、画圆、指定方向偏移，具有很好地稳定性。 关键词：K60、空心杯电机、MPU6050、PID、无线蓝牙 目录 一、系统方案.............................................. 1.1 系统基本方案...................................... 1.1.1 控制方案设计................................ 1.1.2 机械结构方案设计............................ 1.2 各部分方案选择与论证 (1) 1.2.1电机选择 (1) 1.2.2 电机驱动的选择.............................. 1.2.3 摆杆与横杆的连接选择........................ 控制系统仿真课程设计 （2010级） 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2013年7月 控制系统仿真课程设计（一） ——锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真1.1 设计目的 本课程设计的目的是通过对锅炉水位控制系统的Matlab仿真，掌握过程控制系统设计及仿真的一般方法，深入了解反馈控制、前馈-反馈控制、前馈-串级控制系统的性能及优缺点，实验分析控制系统参数与系统调节性能之间的关系，掌握过程控制系统参数整定的方法。 1.2 设计原理 锅炉汽包水位控制的操作变量是给水流量，目的是使汽包水位维持在给定的范围内。汽包液位过高会影响汽水分离效果，使蒸汽带水过多，若用此蒸汽推动汽轮机，会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢，严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。汽包液位过低，水循环就会被破坏，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，甚至爆炸。 常见的锅炉汽水系统如图1-1所示，锅炉汽包水位受汽包中储水量及水位下汽包容积的影响，而水位下汽包容积与蒸汽负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。影响水位变化的因素主要是锅炉蒸发量（蒸汽流量）和给水流量，锅炉汽包水位控制就是通过调节给水量，使得汽包水位在蒸汽负荷及给水流量变化的情况下能够达到稳定状态。 图1-1 锅炉汽水系统图 在给水流量及蒸汽负荷发生变化时，锅炉汽包水位会发生相应的变化，其分别对应的传递函数如下所示： （1）汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包和给水可以看做单容无自衡对象，当给水增加时，一方面会使得汽包水位升高，另一方面由于给水温度比汽包内饱和水的温度低，又会使得汽包中气泡减少，导致水位降低，两方面的因素结合，在加上给水系统中省煤器等设备带来延迟，使得汽包水位的变化具有一定的滞后。因此，汽包水位在给水流量作用下，近似于一个积分环节和惯性环节相串联的无自衡系统，系统特性可以表示为 ()111()()(1)K H S G S W S s T s ==+ （1.1） （2）汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 在给水流量及炉膛热负荷不变的情况下，当蒸汽流量突然增加时，瞬间会导致汽包压力的降低，使得汽包内水的沸腾突然加剧，水中气泡迅速增加，将整个水位抬高；而当蒸汽流量突然减小时，汽包内压力会瞬间增加，使得水面下汽包的容积变小，出现水位先下降后上升的现象，上述现象称为“虚假水位”。虚假水位在大中型中高压锅炉中比较显著，会严重影响锅炉的安全运行。“虚假水位”现象属于反向特性，变化速度很快，变化幅值与蒸汽量扰动大小成正比，也与压力变化速度成正比，系统特性可以表示为 222()()()1f K K H s G s D s T s s ==-+ （1.2） 常用的锅炉水位控制方法有：单冲量控制、双冲量控制及三冲量控制。单冲量方法仅是根据汽包水位来控制进水量，显然无法克服“虚假水位”的影响。而双冲量是将蒸汽流量作为前馈量用于汽包水位的调节，构成前馈-反馈符合控制系统，可以克服“虚假水位”影响。但双冲量控制系统要求调节阀具有好的线性特性，并且不能迅速消除给水压力等扰动的影响。为此，可将给水流量信号引入，构成三冲量调节系统，如图1-2所示。图中LC 表示水位控制器（主回路），FC 表示给水流量控制器（副回路），二者构成一个串级调节系统，在实现锅炉水位控制的同时，可以快速消除给水系统扰动影响；而蒸汽流量作为前馈量用于消除“虚假水位”的影响。 河南科技学院 《物联网移动应用开发》课程设计报告 设计题目：基于android的数独游戏设计 班级：物联网131 学号：2013156555 姓名：胡建刚 指导教师：许睿 成绩： 信息工程学院 课程设计报告说明 一、写报告前，请认真阅读《课程设计报告说明》。 二、打印装订要求 1、一律用A4纸，双面打印，并左侧装订。报告正文部分均 采用宋体小四。《课程设计报告说明》页也打印。 2、课程设计概述部分占一页；课程设计内容长度根据实际需要填写；结论和指导教师评语及成绩单独占一页。保证打印格式工整。 3、指导教师评语及成绩部分由指导教师填写。 三、报告内容要求 1、课程设计目的结合实际自己写，不要雷同。 2、课程设计原理简要说明所完成课程设计项目所涉及的理论 知识。 3、课程设计内容这是课程设计报告极其重要的内容。概括整个课程设计过程。（最好在上述内容基础上画出相应的流图、 设计思路和设计方法，再配以相应的文字进行说明。） 一、课程设计概述 1、课程设计目的 通过对android的学习，编写除了这个数独游戏，掌握android的控件知识的使用，和界面的制作。对java知识的应用。这样不仅对自身android的学习可以更上一层楼，而且这个游戏可以锻炼智力，游戏简单，适合多人群游戏，健康，益智的 游戏。 2、课程设计要求 1. 熟悉eclipse开发软件，熟练使用java和xml。 2. 学习和掌握android的四大组件的使用。 3. 熟练掌握Android 游戏开发多线程技术、Android 游戏开发的图形处理技术等。 4. 完成程序的编写工作。 5. 完成程序在模拟器上的实现，以及在安卓手机上的功能实现，并完成优化。 3、课程设计原理 基于数独游戏规则，通过java建立一系列的算法。然后利用android的控件知识建立一系列的界面。包括背景的制作。 ~ 过程控制系统课程设计报告 · 题目：温度控制系统设计 姓名： 学号： 班级： 指导教师： ` ) 温度控制系统设计 一、设计任务 设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。 二、预期实现目标 通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。( 三、设计方案 （一）系统数学模型的建立 要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。 在本系统中，被控量是温度。被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。在整个实验过程中，水量是不变的。 经过试验，得到下表所示的时间-温度表： 表1 采样时间和对应的温度值 采样时间 t 8 》 9 10 11 12 13 温度值℃ 64 · 72 79 86 93 98 以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线： < 图1 时间-温度曲线 采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。 从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。因此我们选用 ()1s ke G s Ts τ-= + （式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内 过程控制系统论文关于过程控制的论文 高炉TRT过程控制系统的研究与应用 摘要：TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公的节能环保装置。TRT机组运行的关键是：在任何时刻，都不能影响高炉的炉顶压力。 关键词：PLC；可靠性；PID；自动控制 1 概述 TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。 2 高炉TRT过程控制系统工艺简介 目前，作为我国高炉节能、降噪、环保的能量回收装置TRT，不可避免在运行过程中出现紧急停机现象。特别是目前高炉普遍的塌料现象，如果对于系统的过程控制方案采取不当，将会导致高炉炉顶压力迅间增大，以至“憋压”。当压力超上限，就迫使TRT紧急跳车，使机组及时的退出静叶对高炉顶压的自动调节。当快切阀门关闭以后，调节高炉顶压的控制权就交给两个液压伺服控制的旁通阀（快开阀）。在国内TRT的发展历史上，由于所选择的控制系统方案不当而导致了多次事故的发生，一般情况下很容易将透平止推瓦损坏，更为严重的是由于炉顶压力的迅间增大，给高炉造成了极大的危险和危害，以至被迫停炉，影响了生产。 3 关键技术 通过参照TRT工艺的要求，对机组紧急停机时的高炉顶压调节采取了前馈-反馈（FFC-FBC）控制方案。该控制方案综合了前馈控制与反馈控制的优点，将反馈控制不易克服的干扰（高炉煤气流量）进行前馈控制，快速打开旁通阀，使高炉煤气形成畅通。但是由于前馈控制属于开环控制，尽管可以消除这一不安全因素，但不能完全保证顶压稳定，如果顶压波动较大，势必影响高炉生产，因此就对该过程采取了前馈-反馈控制（也称为复合控制）。机组发电运行阶段，高炉顶压的控制权交给了透平静叶，具有一定的干扰。如果不选择合适的控制方案，则也将影响高炉炉顶压力。为了提高系统的抗干扰能力，我们对这一过程采取了串级控制通过静叶来调节高炉顶压，目前，在国内很多公司TRT控制设备通常在TRT自动投入的时候，通常采取顶压功率复合控制，他们把功率PID调节器输出与顶压PID调节器输出的最小值作为顶压功率复合调节的输出。这种控制方案的实施在抗干扰能力方面稍逊于串级控制思想方案的调节。因为一般在设备运行过程中，高炉煤气发生量随时变化，除此之外，煤气的温度及透平入口的压力也时刻在发生变化，这将会造成静叶的开度时刻的改变，这就是调节过程中产生的干扰因素。为此要克服对高炉顶压调节的干扰，采取串级控制回路调节是山东莱钢银前1000m3高炉TRT系统控制的一大亮点。这种调节方案的实施稳定的调节高炉的炉顶压力，设备运行稳定，也给操作人员带来了便利。从高炉TRT串级调节系统方框途中可以看出，该系统有两个环路，一个内环（副环）和一个外环（主环）。PID调节器是主调节器，伺服控制器是副调节器。主被控变量为高炉炉顶压力，透平静叶的开度为副变量。主控制器的输出是副控制器的给定，而副控制器的输出直接送到电液伺服阀。在该串级控制系统中，主环是一个定值控制系统，而副回路是一个随动系统。对于本系统采取串级控制思路有如下好处：首先，从TRT系统的串级调节方框图上可以看出，由于副回路的存在，改善了对象（高炉炉 过程控制系统综合设计报告 班级： 姓名： 学号： 学期： 一、实验目的与要求 1．掌握DDC控制特点； 2．熟悉CS4100实验装置，掌握液位控制系统和温度控制系统构成； 3．熟悉智能仪表参数调整方法及各参数含义； 4．掌握由CS4100实验装置设计流量比值控制、液位串接控制、液位前馈反馈控制及四水箱解耦控制等设计方法； 5．掌握实验测定法建模，并以纯滞后水箱温度控制系统作为工程案例，掌握纯滞后水箱温度控制系统的建模，并用DDC控制方案完成控制算法的设计及系统调试。 以水箱流量比值控制、水箱液位串接控制、水箱液位前馈反馈控制及四水箱解耦控制为被被控对象，完成系统管路设计、电气线路设计、控制方案确定、系统调试、调试结果分析等过程的训练。以纯滞后水箱作为被控对象，以第二个水箱长滞后温度作为被控量，完成从实验测定法模型建立、管路设计、线路设计、控制方案确定、系统调试、结果分析等过程的训练。 具体要求为： 1）检索资料，熟悉传感器、执行器机械结构及工作原理。 2）熟悉CS4100过控实验装置的机械结构，进行管路设计及硬件接线； 3）掌握纯滞后水箱温度控制系统数学模型的建立方法，并建立数学模型； 4）掌握智能仪表参数调节方法； 5）进行控制方案设计，结合具体数学模型，计算系统所能达到性能指标，并通过仿真掌握控制参数的整定方法； 6）掌握系统联调的步骤方法，调试参数的记录方法，动态曲线的测定记录方法。记录实验数据，采用数值处理方法和相关软件对实验数据进行处理并加以分析，记录实验曲线，与理论分析结果对比，得出有意义的结论。 7）撰写实验设计报告、实验报告，具体要求见：（五）实践报告的内容与要求。 二、实验仪器设备与器件 1.CS4100过程控制实验装置 2.PC机（组态软件） 3.P909智能仪表若干 控制系统数字仿真课程设计 1．课程设计应达到的目的 1、通过Matlab仿真熟悉课程设计的基本流程； 2、掌握控制系统的数学建模及传递函数的构造； 3、掌握控制系统性能的根轨迹分析； 4、学会分析系统的性能指标； 2．课程设计题目及要求 设计要求 1、进行系统总体设计，画出原理框图。（按给出的形式，自行构造数学模型，构造成1 个零点，三个极点的三阶系统，主导极点是一对共轭复根） G（s）=10(s+2)/(s+1)(s2+2s+6) 2、构造系统传递函数，利用MATLAB绘画系统的开环和闭环零极点图；(分别得 到闭环和开环的零极点图)参考课本P149页例题4-30 clear; num = [10,20]; den =[1 3 8 6]; pzmap(num,den) 3、利用MATLAB绘画根轨迹图，分析系统随着根轨迹增益变化的性能。并估算超 调量=16.3%时的K值（计算得到）。参考课本P149页例题4-31 clear num=[10,20]; den=[1 3 8 6]; sys=tf(num,den); rlocus(sys) hold on jjx(sys); s=jjx(sys); [k,Wcg]=imwk(sys) set(findobj('marker','x'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); set(findobj('marker','o'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); function s=jjx(sys) sys=tf(sys); num=sys.num{1}; den=sys.den{1}; p=roots(den); z=roots(num); n=length(p); m=length(z); if n>m s=(sum(p)-sum(z))/(n-m) sd=[]; if nargout<1 for i=1:n-m sd=[sd,s] end sysa=zpk([],sd,1); hold on; [r,k]=rlocus(sysa); for i=1:n-m plot(real(r(i,:)),imag(r(i,:)),'k:'); end end else disp; s=[]; end function [k,wcg]=imwk(sys) sys=tf(sys) num=sys.num{1} den=sys.den{1}; asys=allmargin(sys); wcg=asys.GMFrequency; k=asys. GainMargin; 下载可编辑 .专业.整理. 武汉理工大学华夏学院 课程报告课程名称：智能手机软件开发 题目：基于Android的手机 通讯录的设计与实现 专业信息工程系 班级 学号 姓名 成绩 指导教师 2015年3月23日至2015年6月12日 智能手机软件开发大作业 根据所学的Android 手机开发的知识，采用Eclipse、JAVA开发一个基于Android平台的手机通讯录软件，具体要求如下： 1.要发该软件能够在Android4.0 以上的平台上运行。 2.要求软件界面美观，操作方便，符合日常使用规范。 3.能够通过该手机通讯录来添加新的联系人，用来存放联系人的姓名、单位、电话、QQ、地址等信息。 4.能够通过该手机通讯录来编辑联系人信息，来修改联系人的个人信息。 5.能够通过该手机通讯录来调用系统的通信接口，直接给用户发短信，打电 下载可编辑 话。 6.在手机通讯录中，添加合适的菜单，来操作手机通讯录。 7.将开发的过程写成报告，要求内容完整，格式规范，条理清晰。 1 设计目的 随着手机通讯录功能的不断加强与完善，手机通讯录对于人们的意义，已不仅仅像记事簿一样显示通讯地址，而是向着个性化、人性化的方向发展移动终端的应用软件和需要的服务将会有很大的发展空间。根据这个特点，设计一个基于Android平台的通讯录系统，能根据手机的特点，存储，管理，修改 .专业.整理. 联系人信息，并且能够根据选定的联系人，对其拨打电话，发送短信等。 手机通讯录作为手机的基本功能之一，每天我们都在频繁地使用着。根据手机功能使用调查显示，通讯录从无到有，从英文到中文，经过了十几年的发展历程，今后的发展趋势就是从通讯录发展为名片夹，也就是在一个人名下，可以存储座机、手机、单位、地址、电子邮件等内容。所以手机通讯录功能越来越齐全，满足了人们的需求。 2 开发环境 由于该android通讯录是一个基于Java语言开发软件，所以选择了Eclipse3.4作为开发平台，作为插件，它能够安装Android SDK，从而可以安装使用Android虚拟机，使得程序得以开发，亦更为方便。 本通讯录系统就是在Eclipse3.4+Android平台环境下编写设计而成的。 3 需求分析 该系统针对的主要用户是Android手机用户。Android手机通信管理系统包括以下主要内容： (1) 用户通过联系人功能可以保存联系人的详细信息，可以对联系人进行编辑、删除、拨打电话、发送短信可以根据索引条件搜索联系人。 (2) 用户通过短信记录功能可以发送短信，删除短信记录。 (3) 用户通过SD卡所储存信息向通讯录批量导入联系人信息。 (4) 用户通过个人中心可以设置自己的详细信息，这样方便其他人了解自己，也可以将具有相同名字的联系人合并。 过程控制系统课程设计报告 题目：温度控制系统设计 姓名： 学号： 班级： 指导教师： 温度控制系统设计 一、设计任务 设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。 二、预期实现目标 通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。 三、设计方案 （一）系统数学模型的建立 要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。 在本系统中，被控量是温度。被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。在整个实验过程中，水量是不变的。 经过试验，得到下表所示的时间-温度表： 表1 采样时间和对应的温度值 以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线： 图1 时间-温度曲线 采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。 从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。因此我们选用 ()1s ke G s Ts τ-= + （式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内胆温度系统的数学模型结构。 （1）k 的求法：k 可以用下式求得： ()(0) y y k x ∞-= （x ：输入的阶跃信号幅值） 过程控制仪表与系统 题目：工业含硫废气控制系统方案设计 学院：信息科学与工程学院 专业班级：测控技术与仪器1503班 学号： 7 学生姓名：王哲 教师：李飞 工业含硫废气控制系统方案设计 摘要：许多化工厂在厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中都会产生各种含有污染的有害气体，其中含硫的气体对环境造成的污染尤为严重。因此对含硫废气正确合理的处理至关重要。在我国工业含硫废气一般多采用焚烧工艺，经焚烧炉焚烧，使污染性气体转换成安全物质。经方案论证后，本设计采用双闭环串级控制系统，控制目标温度在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。该控制系统中运用PID算法，传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。 关键词：双闭环串级控制系统；炉温控制；流量控制；变送器 1 引言 含硫废气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。 废气在冷凝塔中利用循环机冷水来降温。70℃冷凝水自冷凝塔底部流出，经济冷泵加压后经急冷水冷却器用循环水冷却至40℃，循环至冷却塔顶。部分急冷水经急冷水过滤器过滤后返回急冷水泵入口。尾气中的水蒸气被冷凝，产生的酸性水由急冷水泵送至酸性水处理处。为防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注入氨根据ph值大小决定注入氨的量。 冷凝后的尾气离开冷凝塔进入回收塔，用30%的甲基二乙醇胺溶液吸收废气中的硫化氢，同时吸收部分二氧化碳。吸收塔底富液用富液泵送至溶剂再生部分统一处理。从塔顶出来的净化气经尾气分液罐分液后进入焚烧炉燃烧，有燃料气流量控制炉膛温度；废气中残留的硫化氢几乎全转化成二氧化硫，最后再对二氧化硫进行处理。 焚烧炉要控制温度在600-800℃，保证尾气可以充分燃烧，对环境和人的健康都没有危害。 温度控制系统可采用的方法有双闭环串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、前馈-反馈控制系统、分程控制系统等。 目录 有害气体的检测、报警、抽排.................. . (2) 1 意义与要求 (2) 1.1 意义 (2) 1.2 设计要求 (2) 2 设计总体方案 (2) 2.1 设计思路 (2) 2.2 总体设计方框图 2.3 完整原理图 (4) 2.4 PCB制图 (5) 3设计原理分析 (6) 3.1 气敏传感器工作原理 (7) 3.2 声光报警控制电路 (7) 3.3 排气电路工作原理 (8) 3.4 整体工作原理说明 (9) 4 所用芯片及其他器件说明 (10) 4.1 IC555定时器构成多谐振荡电路图 (11) 5 附表一：有害气体的检测、报警、抽排电路所用元件 (12) 6.设计体会和小结 (13) 有害气体的检测、报警、抽排 1 意义与要求 1.1.1 意义 日常生活中经常发生煤气或者其他有毒气体泄漏的事故，给人们的生命财产安全带来了极大的危害。因此，及时检测出人们生活环境中存在的有害气体并将其排除是保障人们正常生活的关键。本人运用所学的电子技术知识，联系实际，设计出一套有毒气体的检测电路，可以在有毒气体超标时及时抽排出有害气体，使人们的生命健康有一个保障。 1.2 设计要求 当检测到有毒气体意外排时，发出警笛报警声和灯光间歇闪烁的光报警提示。当有毒气体浓度超标时能自行启动抽排系统，排出有毒气体，更换空气以保障人们的生命财产安全。抽排完毕后，系统自动回到实时检测状态。 2 设计总体方案 2.1 设计思路 利用QM—N5气敏传感器检测有毒气体，根据其工作原理构成一种气敏控制自动排气电路。电路由气体检测电路、电子开关电路、报警电路、和气体排放电路构成。当有害气体达到一定浓度时，QM—N5检测到有毒气体，元件两极电阻变的很小，继电器开关闭合，使得555芯片组成的多谐电路产生方波信号，驱动发光二极管间歇发光；同时LC179工作，驱使蜂鸣器间断发出声音；此时排气系统会开始抽排有毒气体。当气体被排出，浓度低于气敏传感器所能感应的范围时，电路回复到自动检测状态。 安卓课程设计报告 安卓课程设计报告 设计题目：五子棋 目录 一．需求分析 ................................................... 错误!未定义书签。二．功能模块 ................................................... 错误!未定义书签。 三. 界面设计 ..................................................... 错误!未定义书签。 四. 分工说明 ..................................................... 错误!未定义书签。 五. 所遇到的问题 ............................................. 错误!未定义书签。 六.代码注释...................................................... 错误!未定义书签。 一．需求分析 网络技术的日新月异让世界惊叹，高速发展的网络技术和日渐成熟的3G网络，让越来越多的用户沉浸在手机的世界而无限欢快。不论是逛街、乘地铁，还是吃饭，排队，跟随潮流的时尚一群都利用拇指掌控着周围的一切，似乎只有手机才能让她们真正体验娱乐的极致。手机已然成为本世纪最有作为、最受欢迎的创造。而手机的流行更成就了相关应用和网站，让她们在移动互联网大放异彩的当下备受用户关注。 二．功能模块 三. 界面设计 3.1开始界面 3.2游戏界面 3.3点击认输界面 步进式加热炉控制系统设计 一、步进式加热炉工艺流程 1. 步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作 把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 （2）步进式炉的几种类型 步进式炉从炉子构造上分目前有：单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。 单面供热步进式炉也称步进底式炉，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。 两面供热步进式炉也称步进梁式炉，活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴，因此炉底强度较高，适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。 钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度，步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕，这是加热钢管的步进式炉，每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离，使受热条件较差的底面逐步翻转到上面，以求加热均匀。 交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。运送过程中，钢坯不必上升和下降，振动较小，底面不会被划伤，表面质量较好 炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。例如预热段每走一步，加热段可以 走两步或两步以上。这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。钢坯在预热段放置较密，可以得到正常的预热作用，在加热段钢坯前进较快，达到快速加热，以减少脱碳。 （3）步进式炉的优缺点 步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进，因此钢坯与钢坯还不必紧挨着，其间距可根据需要加以改变。 原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。在这种情况下，近十年来造价较高的步进式炉得到了快速发展，其结构也日趋完善。 步进式炉具有以下特点：（1）炉子长度不受钢坯厚度的限制，不会拱钢，炉子可以建得很长，目前有些炉子已接近60 米长，一个步进式炉可以代替1.5—2 个推钢式炉。（2）操作上灵活性较大，可以通过改变装料间隙调节钢坯加热时间，且更换品种方便。（3）炉内钢料易于清空，减少停炉时清除炉内钢料的时间。（4）钢坯在炉内不与水管摩擦，不会造成通过轧制还不能消除的伤痕。（5）水管黑印小，即能得到尺寸准确的轧材。（6）两面加热步进式炉可以不要实底均热段，因此加热能力比推钢式炉稍大。（7）没有出料滑坡，减少了由于滑坡高差作用而吸入炉内的冷空气。（8）钢坯有侧面加热，这样可实现三面或四面加热，因此加热时间短，钢坯氧化少。（ 9）生产能耗大幅度降低,从炼钢连铸后开始全连续的直接生产。（ 10）产量大幅度提高,在100* 104t/a 以上。（ 11）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式供电装置，现在的加热炉的控制系统大多数都具有二级过程控制系统和三级生产管理系统，传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大，维护和检修都较复杂，炉子造价太高。两面供热的步进式炉炉底水管较多，热损失大。单面供热的步进式炉虽然无水冷热损失，但产量较低。因此，尽管步进式炉有很多优点，仅由于它造价太高，目前在中小型厂全面推广还不适宜。 2015 全国大学生电子设计竞赛 风力摆控制系统（B题） 【本科组】 2015年8月15日 摘要：本设计是基于STM32F103VE单片机为核心的简易风力摆控制系统，该系统由电源供电模块，直流风机及驱动模块、角度检测模块、信息处理模块、继电器及驱动模块、蜂鸣指示模块和液晶显示模块构成。STM32F103VE通过改变PWM占空比来实现对直流风机速度及方向的控制，该风力摆控制系统能够实现题目要求，简单做直线运动、复杂做圆周运动。 关键字：风力摆角度传感器单片机自动控制系统 一．方案论证： 1.系统结构 1）机械结构如图1所示。 一长约67cm的吸管上端用万向节固定在支架上，下方悬挂4只直流风机，中间安装陀螺仪，构成一风力摆。风力摆下安装一向下的激光笔，静止时，激光笔下端距离地面18cm。 图 1 2）测控电路结构 测控电路结构如图2所示。 编码器按键 图2 2.方案比较与选择 其实整体电路架构上图已经给定，主要是几个关键部分————直流风机选型及架构、直流风机驱动电路、传感器、主控芯片选择，我们分析如下： 1）直流风机的选型 方案一：采样大电流成品直流风机，虽然风力够大，但驱动多个风机所需电流过大，单个电源难以满足要求，而且比较重，多个电机使得惯性过大难以控制。鉴于以上两点，弃用。 方案二：采用小型高速电机加螺旋桨自制直流风机，风力大，体积小，质量轻，而且性价比高。 风力摆控制系统风机质量轻，减小惯性，容易起摆；风力大，风速控制范围大，摆动角度大；体积小，减少外部的干扰；鉴于以上几点，本设计采用方案二。 STM32微处理器 角度传感器 直流风机 电机驱动电路 风机供电 OLED 液晶显示 蜂鸣器自动控制系统课程设计报告说明书
Android课程设计报告材料
风力摆控制系统设计报告
控制系统仿真课程设计
android课程设计报告(数独游戏)讲解
过程控制系统课程设计报告
过程控制系统论文关于过程控制的论文
过程控制系统综合设计报告
控制系统仿真课程设计
安卓开发课程设计报告
过程控制系统课程设计报告
过程控制系统方案设计
智能控制系统课程设计
安卓课程设计报告
过程控制系统课程设计
风力摆控制系统设计报告
相关主题
文本预览