单闭环流量定值控制系统设计教学文案

标题：探究基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计在当今工业自动化控制系统中，流量控制系统是至关重要的一环。

而基于MCGS（多变量控制系统）的单闭环流量比值控制系统的设计，更是一项挑战而又高效的技术。

本文将从深度和广度探讨该主题，帮助读者更好地理解这一概念。

一、流量控制系统概述1.1 什么是流量控制系统在工业生产中，流体的流动是一个普遍存在的过程，而流量控制系统则是用来准确控制流体的流动速度、流量和压力的系统。

它可以应用在化工、石油、制药等领域，对生产过程起着至关重要的作用。

1.2 流量控制系统的主要组成部分基于MCGS的单闭环流量比值控制系统由哪些主要组成部分组成？（这里可以详细介绍各个部分的功能和作用）二、基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计2.1 MC基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计，首当其冲的就是MC （多变量控制系统）。

MC是一种先进的控制系统，它采用多个输入、多个输出（MIMO）的控制方法，相比传统的单变量控制系统（SISO），MC能够更准确地控制流量的比值。

2.2 单闭环流量比值控制系统（这里可以详细描述单闭环流量比值控制系统的特点和设计原理，以及与MC的结合）三、个人观点和理解在我看来，基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计不仅是技术创新的体现，更是工业自动化控制系统发展的必然趋势。

它将有效提高生产过程的稳定性和效率，为工业生产带来巨大的益处。

总结和回顾通过本文的探讨，我们对基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计有了更深入的了解。

从流量控制系统的概述，到MC和单闭环流量比值控制系统的设计，再到个人观点和理解，我们获得了全面、深刻和灵活的知识体系。

基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计是一项充满挑战和机遇的工作，它必将推动工业自动化控制系统向更高水平迈进。

希望本文能够帮助读者更好地理解和应用这一技术，为工业生产带来更大的效益。

在文章中，我尽力多次提及了指定的主题文字“基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计”，并按照知识的文章格式进行撰写，保证了文章内容的丰富和深度。

《解析闭环控制系统工作过程》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解闭环控制系统的工作原理，了解其基本组成部分。

2. 能够识别并分析闭环控制系统的稳定性和响应时间。

3. 培养学生的观察能力和分析问题能力。

二、教学重难点1. 教学重点：理解闭环控制系统的工作过程，掌握其基本组成部分和作用。

2. 教学难点：分析闭环控制系统的稳定性和响应时间，将理论知识应用于实际问题。

三、教学准备1. 准备教学PPT和相关视频素材。

2. 准备实验器械，如模拟闭环控制系统的设备。

3. 安置学生预习相关内容，准备讨论问题。

4. 安排实验室应用，确保实验条件符合教学要求。

四、教学过程：1. 导入新课：通过播放一段关于闭环控制系统的视频，让学生了解闭环控制系统的工作原理和作用。

同时，提出问题：闭环控制系统在实际生活中有哪些应用？2. 讲解理论知识：通过PPT展示闭环控制系统的基本观点、组成和工作原理，结合实物模型进行讲解，让学生对闭环控制系统有初步的认识。

3. 实践活动：准备一些简单的闭环控制系统实验器械，如电机、传感器、控制器等，让学生动手操作，通过实践活动加深对理论知识的理解。

学生可以通过组装一个简单的闭环控制系统，观察其工作过程，记录数据，并进行分析和总结。

4. 分组讨论：将学生分成若干小组，每组选择一个不同的闭环控制系统进行钻研和讨论。

教师引导学生分析实验中出现的问题，并给出解决方案。

学生需要总结实验结果，并撰写实验报告。

5. 教室互动：鼓励学生提出自己对闭环控制系统的问题和看法，教师进行解答和指导。

同时，教师也可以向学生介绍一些与闭环控制系统相关的实际应用案例，引导学生思考如何将所学知识应用到实际生活中。

6. 总结回顾：最后，教师对本节课的内容进行总结，强调闭环控制系统的重要性和应用范围。

同时，鼓励学生回顾自己在教室上所学到的知识和技能，以及自己在实践活动中所取得的收获。

教学设计方案（第二课时）一、教学目标1. 理解闭环控制系统的工作原理，掌握其工作过程及特点。

开封大学毕业论文单闭环流量定值控制系统专业：[电气自动化]班级：[2班]学生姓名：[毕士杰]指导教师：[曹红英]完成时间：2018年10月13日目录第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。

摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进展，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否如此将使燃烧反响不能正常进展，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。

在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前与时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进展,因为比值控制具有前馈控制的实质。

关键词：流量；比值控制；PID控制；可编程控制器目录1设计背景12比值控制系统概述4比值控制系统定义5比值控制原理5比值控制系统特点5比值控制系统的类型6开环比值控制系统6单闭环比值控制系统73单闭环流量比值控制系统方案设计9系统方案设计9系统硬件设计104上位机组态与程序设计124.1组态软件WinCC104.1.1WinCC简介104.1.2WinCC的开展与应用104.2上位机组态设计114.3PLC程序设计125PID参数整定与系统调试19控制器19控制器的优点20控制规律的选择20控制器参数的调节与其对控制性能的影响21比例控制对控制性能的影响19积分控制对控制性能的影响20微分控制对控制性能的影响22控制系统的整定23控制系统整定的根本要求23调节器参数的整定方法23 调节器参数的整定与调试27总结29参考文献301设计背景石油炼制生产过程中，把两种或两种以上根底组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。

流量单回路过程控制系统课程设计工业过程控制课程设计题目: 基于组态软件的流量单回路过程控制系统院系名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：31-517设计时间：2012.06.23-2012.06.30设计成绩：指导教师：工业过程控制课程设计任务摘要对水流量的控制在社会生产中有着广泛的应用，本文给出了一种基于PID控制算法的流量单回路控制系统。

根据对水箱内液位的要求与下水管道的流量，从而得到流量的给定值。

通过计算机处理，输出给执行机构，再由执行机构也就是调节阀控制抽水管道的流量。

电动调节阀采用丹麦兰富循环水泵。

噪音低，寿命长，功耗小，220V供电即可，流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测。

采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量0~.03m3/h,压力1.6Mpmax,4-20mA标准信号输出。

这些环节组成的控制系统，可以很好的满足需求。

关键词流量单回路控制系统目录1 引言 (1)2 设计目的与要求 (1)2.1 设计目的 (1)2.2设计要求 (2)3系统结构设计 (2)3.1 系统总体结构 (2)3.2 系统控制方案 (3)4过程仪表选择 (4)4.1 电磁流量传感器 (4)4.2电动调节阀 (5)4.3液位传感器 (6)4.4抽水泵 (7)4.5 变频器 (7)4.6 模块选择 (7)5系统组态设计 (8)5.1系统组态图与工艺流程图设计 (9)5.2组态画面 (10)5.3数据词典 (11)5.4应用程序 (12)5.5动画连接 (13)设计心得 (13)参考文献 (14)附录A (14)附录B (16)1 引言流量单回路系统是近十年来伴随着自动控制、系统控制设备以及数据库等相关技术的飞速发展而应运而生的。

随着这些技术的发展和电脑的普及，流量单回路系统高效、可靠、操作方便的优点为越来越多的使用者接受，应用也日益广泛。

单闭环流量比值控制系统一、实验目的1．了解单闭环比值控制系统的原理与结构组成。

2．掌握比值系数的计算方法。

3．掌握比值控制系统的参数整定与投运方法。

二、实验设备三、实验原理在工业生产过程中,往往需要几种物料以一定的比例混合参加化学反应。

如果比例失调，则会导致产品质量的降低、原料的浪费，严重时还会发生事故。

这种用来实现两个或两个以上参数之间保持一定比值关系的过程控制系统，均称为比值控制系统。

本实验是单闭环流量比值控制系统。

其实验系统结构图如图1所示。

该系统中有两条支路，一路是来自于电动调节阀支路的流量Q1，它是一个主流量；另一路是来自于变频器—磁力泵支路的流量Q2，它是系统的副流量。

要求副流量Q2能跟随主流量Q1的变化而变化，而且两者之间保持一个定值的比例关系，即Q2/Q1=K。

图1 单闭环流量比值控制系统(a)结构图 (b)方框图由图中可以看出副流量是一个闭环控制回路，当主流量不变，而副流量受到扰动时，则可通过副流量的闭合回路进行定值控制；当主流量受到扰动时，副流量按一定比例跟随主流量变化，显然，单闭环流量控制系统的总流量是不固定的。

四、比值系数的计算设流量变送器的输出电流与输入流量间成线性关系，即当流量Q 由0～Q max 变化时，相应变送器的输出电流为4～20mA 。

由此可知，任一瞬时主流量Q 1和副流量Q 2所对应变送器的输出电流分别为I 1＝416max11+⨯Q Q (1) I 2＝416max 22+⨯Q Q (2) 式中Q 1max 和Q 2max 分别为Q 1和Q 2 最大流量值，即涡轮流量计测量上限，由于两只涡轮流量计完全相同，所以有Q 1max ＝Q 2max 。

设工艺要求Q 2/Q 1＝K ，则式（1）、（2）可改写为Q 1＝16)4(1-I Q 1max (3) Q 2＝16)4(2-I Q 2max (4) 于是求得12Q Q ＝4412--I I ×max 1max 2Q Q ＝4412--I I (5) 折算成仪表的比值系数K ′为K ′＝K ×max2max 1Q Q ＝K (6) 五、实验内容与步骤本实验选择电动阀支路和变频器支路组成流量比值控制系统。

第二节单闭环流量定值控制系统一．实验目的：1．了解单闭环流量控制系统的结构组成与原理。

2．掌握单闭环流量控制系统调节器参数的整定方法。

3．研究P、PI、PD和PID四种控制分别对流量系统的控制作用。

二．实验原理：离心泵恒流量控制系统图如图5.3-1所示，控制系统方框图如图5.3-2所示。

图5.3-1 离心泵恒流量控制系统图图5.3-2 离心泵恒流量控制系统方框图离心泵恒流量控制系统为单回路简单控制系统，安装在离心泵出口管路上涡轮流量传感器TT将离心泵出口流量转换成脉冲信号，其脉冲频率经频率/电压转换器转换成电压信号后输出至流量调节器TC，TC将流量信号与流量给定值比较后，按PID调节规律输出4—20mA信号，驱动电动调节阀改变调节阀的开度，达到恒定离心泵出口流量的目的。

离心泵恒流量控制系统方框图如图十三所示。

控制参数如下：1．控变量y：离心泵出口流量Q。

2．定值(或设定值)ys：对应于被控变量所需保持的工艺参数值3．测量值ym：由传感器检测到的被控变量的实际值4．操纵变量(或控制变量)：实现控制作用的变量，在本实验中为离心泵出口流量。

使用电动调节阀作为执行器对离心泵出口流量进行控制。

电动调节阀的输入信号范围：4—20mA。

5．干扰(或外界扰动)f：干扰来自于外界因素，将引起被控变量偏离给定值。

在本实验中采用突然改变离心泵转速的方法，改变离心泵出口压力，人为模拟外界扰动给控制变量造成干扰。

6．偏差信号e:被控变量的实际值与给定值之差， e=ys-ym 。

ym---离心泵出口流量值Q 。

ys---离心泵出口流量设定值。

7．控制信号u ：工业调节器将偏差按一定规律计算得到的量。

离心泵恒流量控制系统采用比例积分微分控制规律(PID)对离心泵流量进行控制。

比例积分微分控制规律是比例、积分与微分三种控制规律的组合，理想的PID 调节规律的数学表达式为：01()()()()tP D I de t u t K e t e t dt T T dt ⎡⎤∆=++⎢⎥⎣⎦⎰ 三．实验方法：1．向V103中注入2/3以上清水 2．打开设备总电源，检查各仪表，执行器是否正常3．打开阀门VA110或VA111，A112，A117，其余阀门关闭4．松动离心泵放气螺丝，直到有水流出，拧紧螺丝5．将离心泵出口压力测量表（PI-03）设为手动输出且输出值为100，变频器的频率即设为50.00Hz6．打开实验软件，进入流量曲线界面点击菜单栏中的“曲线 流量控制曲线”开始记录液位变化7．将流量测量表（FI-01）设为自动输出且SV 值为4.00，P=3，I=5，D=1.5 FILE=58．打开立式离心泵向观察曲线变化情况，待流量稳定后，点击菜单栏中的“曲线 流量控制曲线”重新记录液位变化9．大约10秒钟后通过以下几种方式加干扰：（1）突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化；（此法推荐，下面方法仅供参考）。

流量控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握流量控制系统的基本概念、原理及分类；2. 让学生了解流量控制系统中常用的传感器、执行器及其工作原理；3. 使学生理解流量控制系统的数学模型及其在工程实践中的应用。

技能目标：1. 培养学生运用所学知识分析流量控制系统问题的能力；2. 培养学生设计简单的流量控制系统方案，并进行仿真实验；3. 提高学生运用现代信息技术手段解决流量控制系统问题的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对流量控制系统及相关工程领域的兴趣，激发学生的探究欲望；2. 培养学生严谨的科学态度和团队协作精神，养成良好的工程伦理道德观念；3. 增强学生的环保意识，让学生认识到流量控制系统在节能减排中的重要作用。

课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，注重培养学生的实际操作能力和创新能力。

学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，对工程实践有较高的兴趣，希望通过本课程的学习，提高自己的专业素养。

教学要求：结合学生特点和课程性质，课程目标分解为具体的学习成果，以实际工程案例为主线，采用项目驱动、任务导向的教学方法，引导学生主动探究、积极实践，提高学生的综合能力。

同时，注重过程评价，确保课程目标的实现。

二、教学内容1. 流量控制系统的基本概念与原理- 流量控制系统的定义、作用及分类- 流量控制系统的基本工作原理2. 流量控制系统中的传感器与执行器- 常用传感器的工作原理及应用- 常用执行器的工作原理及应用3. 流量控制系统的数学模型- 系统数学模型的建立方法- 系统数学模型在工程实践中的应用4. 流量控制系统设计与仿真- 流量控制系统设计方法与步骤- 流量控制系统仿真软件的使用5. 流量控制系统案例分析- 分析实际工程案例，了解流量控制系统在实际应用中的优点与局限- 结合教材内容，进行课堂讨论与总结教学内容安排与进度：第1周：流量控制系统的基本概念与原理第2周：流量控制系统中的传感器与执行器第3周：流量控制系统的数学模型第4周：流量控制系统设计与仿真第5周：流量控制系统案例分析教学内容依据教材章节进行组织，注重理论与实践相结合，确保学生能够系统地掌握流量控制系统的相关知识。

单闭环流量比值控制系统matlab在控制系统工程中，单闭环流量比值控制系统是一种常见的控制系统结构，它可以实现对给定流量比值的精准控制。

在本文中，我们将探讨这一主题，并结合Matlab的实际应用来深入理解。

1. 单闭环流量比值控制系统概述单闭环流量比值控制系统是指在控制过程中，通过检测两个流量变量的比值，从而实现对流量比值的控制。

这种控制系统结构通常包括传感器、控制器和执行器等组成部分，它能够在一定程度上解决流量控制中的非线性和耦合问题。

2. 控制系统参数评估在设计单闭环流量比值控制系统时，需要对系统参数进行评估。

我们需要确定传感器的精度和灵敏度，以确保能够准确地检测流量比值。

控制器的参数也需要进行调整，包括比例、积分和微分参数的设定，以实现对流量比值的精准控制。

在Matlab中，可以通过仿真和参数优化的方法来进行参数评估，从而实现系统控制的优化。

3. Matlab在单闭环流量比值控制系统中的应用Matlab作为一种功能强大的工具，可以用于建立单闭环流量比值控制系统的数学模型，并进行仿真分析。

通过Matlab/Simulink工具箱，可以方便地搭建系统模型，并对控制器参数和系统结构进行优化。

Matlab还提供了丰富的数据可视化和分析工具，可以帮助工程师更直观地理解控制系统的性能，并进行系统设计与优化。

4. 个人观点和理解在实际工程应用中，单闭环流量比值控制系统具有广泛的应用价值，尤其是在化工、环保和生物工程等领域。

通过Matlab对控制系统进行建模和仿真分析，可以帮助工程师更加深入地理解系统动态特性和稳定性，从而实现系统设计的优化。

在实际工程中，需要综合考虑系统的稳定性、鲁棒性和实时性等因素，进一步优化单闭环流量比值控制系统的性能和可靠性。

总结回顾通过本文对单闭环流量比值控制系统的深入探讨，我们更深入地理解了控制系统工程中的关键概念和方法。

Matlab作为一种功能强大的工具，为工程师提供了便利的系统设计与优化评台，可以帮助实现对单闭环流量比值控制系统的高效建模和仿真分析。

第一章直流电动机基本控制电路1.1 基本电路图1-1直流电动机基本控制电路1.2 各器件参数电动机：额定数据为10KV，220V，55A，,1000r/m，电枢电阻R=0.5Ω晶闸管触发整流装置：三相桥式可控整流电路，整流变压器Y／Y 联结，二次线电压U21=230V，电压放大系数KA=44: V-M系统电枢回路总电阻R=1.0；测速发电机：永磁式，额定数据为23.1W,110V,0.21A,1900r/m；直流稳压电源±15V。

1.3 动态结构图及数学模型直流电动机数学模型的建立：他励直流电动机在额定励磁下的等效电路绘于图1-2，其中电枢回路总电阻R 和电感L 包含电力电子变换器内阻、电枢电阻和电感以及可能在主电路中接入的其他电阻和电感，规定的正方向如图所示。

假定主电路电流连续，则动态电压方程为(1-1)(1-1)忽略粘性摩擦及弹性转矩，电动机轴上的动力学方程为(1-2)额定励磁下的感应电动势和电磁转矩分别为 式中包括电动机空载转矩在内的负载转矩N.m 电力拖动系统折算到电动机轴上的飞轮惯量额定励磁下的电动机的转矩系数电枢回路电磁时间常数电力拖动系统机电时间常数直流电动机动态结构图：图1-2直流电动机动态结构框图的变换和简化直流电动机的基本电路的动态结构图及数学模型：图1-3 直流电动机的基本电路的动态结构图由图可见，反馈控制闭环直流调速系统的开环传递函数是（（（（1-3）式中设从给定输入作用上看，闭环直流调速系统的闭环传递函数是第二章系统的静态分析2.1静态时的性能指标：要求调速范围D=10，静差率s≦5%。

2.2计算调速系统的稳态参数：1）为满足调速系统的稳态性能指标，额定负载时的稳态速降应为2）求闭环系统应有的开环放大系数。

求闭环系统应有的开环放大系数。

则开环系统额定速降为闭环系统的开环放大系数应为3）计算转速反馈环节的反馈系数和参数。

转速反馈系数包含测速发电机的电动势系数和其输出电位器的分压系数，即根据测速发电机的额定数据，有试取。

目录1 设计目的与要求 01.1 设计目的 02 自来水生产工艺 (3)2.1 生产工艺 (1)2.2 生产工艺流程图 (2)3 系统结构设计 (3)3.1 控制方案 (3)3.2 系统结构 (3)4被控变量与控制变量选择 (3)4.1被控变量选择原则 (3)4.2控制变量选择原则 (4)4.3本系统被控变量与控制变量的选择 (5)5检测环节设计 (5)5.1检测环节设计原则 (5)5.2本系统检测环节设计 (6)6执行器设计 (6)6.1执行器设计原则 (6)6.2本系统执行器设计 (7)7调节器设计 (7)7.1调节器正反作用选取 (7)7.2调节器规律的选择 (8)7.3调节器参数整定 (9)心得体会 (10)参考文献 (13)自来水厂流量控制系统的设计1 设计目的与要求1.1 设计目的如图，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID控制规律，对自来水厂用泵将水打入水槽（泵1和泵2同时用），以备下一道工艺生产需要，进行设计将流量控制在500±3立方米/小时，以满足要求。

1.2 要求完成的主要任务1、了解对象及自来水厂生产工艺2、绘制流量控制系统方案图3、确定系统所需检测元件、执行元件、调节仪表技术参数4、撰写系统调节原理及调节过程说明书2 自来水厂生产工艺2.1 生产工艺众所周知，由于自然因素和人为因素，原水里含有各种各样的杂质。

从给水处理角度考虑，这些杂质可分为悬浮物、胶体、溶解物三大类。

城市水厂净水处理的目的就是去除原水中这些会给人类健康和工业生产带来危害的悬浮物质、胶体物质、细菌及其他有害成分，使净化后的水能满足生活饮用及工业生产的需要。

市自来水总公司水厂采用常规水处理工艺，它包括混合、反应、沉淀、过滤及消毒几个过程。

（1）混凝反应处理原水经取水泵房提升后，首先经过混凝工艺处理，即：原水 + 水处理剂→混合→反应→矾花水自药剂与水均匀混合起直到大颗粒絮凝体形成为止，整个称混凝过程。

过程控制系统课程设计题目: 基于组态软件的液位—流量串级控制系统设计院系名称：电气工程学院专业班级：自动化1105学生姓名：金星宇学号：201123910807指导教师：马利设计地点： 31520 设计时间：工业过程控制课程设计任务书之目录1引言 (1)2 系统结构设计 (1)2.1控制方案 (1)2.2 控制规律 (2)3 过程控制仪表的选择 (2)3.1 液位传感器 (2)3.2 电磁流量传感器电磁流量转换器 (3)3.3 电动调节阀 (3)3.4 变频器 (4)3.5 水泵 (5)3.6 模拟量采集模块 (5)3.7 模拟量输出模块 (6)3.8 通信转换模块 (6)4 系统组态设计 (6)4.1 系统工艺流程图 (6)4.2 组态画面 (7)4.3 数据字典 (8)4.4 PID控制算法 (9)设计心得 (11)参考文献 (13)附录A 系统脚本程序 (14)1引言制是根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程的自动化。

过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送环节等组成。

在工业过程控制系统中，单回路控制系统约占一半以上，但是单回路控制系统适用于控制要求不高的场合。

对于某些控制要求比较高的场合，单回路控制系统却远远不能满足控制要求，因此就提出了串级控制系统。

串级控制系统是采用两个控制器串联工作，主控制器的输出作为副控制器的设定值，由副控制器的输出去操纵调节阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。

与单回路控制系统相比，串级控制系统在结构上增加了一个副回路，对进入副回路的扰动有很强的抑制作用；同时由于副回路的存在，改善了系统的动态性能，提高了系统的工作频率，并且使系统具有一定的自适应能力。

组态软件是应用软件中提供的工具、方法来完成工程中某一具体任务的软件。

组态软件提供了监控层的软件平台和开发环境，通过灵活的组态方式，可以快速构建工业自动控制系统监控功能。

目录第一章摘要1.1课程设计地点………………………………………………3.1.2实验室介绍 (3)1.3应用软件介绍 (3)1.4设计目的 (4)1.5设计任务 (4)1.6设计要求 (5)第二章课程设计正文 (5)2.1 梯形图 (5)2.1.1 自锁 (5)2.1.2 两台鼓风机轮流工作（带时间累加的） (6)2.1.3流水灯 (8)2.1.4交通灯 (10)2.2 功能块图形 (12)2.2.1比较器 (13)2.2.2乘法器 (13)2.2.3运算器 (14)2.2.4一阶PID (15)2.2.5二阶PID (19)2.2.6带延迟及自动扰动的PID (25)第三章PID的调节方法 (27)第四章课程设计的收获与体会（附参考文献） (32)第一章摘要1、课程设计地点：东北大学罗克韦尔自动化实验室2、实验室简介：1999年9月，东北大学与美国罗克韦尔自动化公司合作建立了“东北大学—罗克韦尔自动化联合实验室”。

该实验室占地面积400平方米，其设备由罗克韦尔自动化公司捐赠（总价值75万美元），包括工控机、可编程逻辑控制器、变频器、智能马达控制器、变速器等处于世界自动化领域领先水平的系列产品。

结合自动化专业的特点，实验室进行了不断的改进与完善。

经过“九五”211工程、“十五”211工程和“985”一期、二期工程的建设，东北大学罗克韦尔自动化实验室已具备世界一流的实验设备、一流的实验环境。

目前，实验室云集了博士、硕士和本科生等各专业的学生,从这里毕业的学生在就业市场上大受欢迎，纷纷被有影响的大公司（罗克韦尔自动化、西门子、摩托罗拉、西马克、华维等）录用。

[3、应用软件介绍：RSLogix5000 是 AB 开发的应用于 SLC500 型中型 PLC 和 Micrologix 系列小型 PLC 的编程软件。

具有结构简单，条理清晰，功能强大等优点。

它具有以下特点：1 统一的项目查看2灵活的梯形图编辑器3拖放式操作4梯形图查看选项5定制数据监视6状态文件分类显示7简易的通讯配置8强大的数据库编辑器9查找与替换10直观的windows界面11项目校验快捷地更正程序错误等。

单闭环课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解单闭环控制系统的基本概念，掌握其工作原理及数学模型；2. 学生能掌握单闭环控制系统的性能指标，如稳定性、快速性和准确性；3. 学生能描述单闭环控制系统在不同参数下的动态响应特性。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识设计简单的单闭环控制系统；2. 学生能够分析单闭环控制系统的性能，并提出优化策略；3. 学生能够通过实验和仿真等方法验证单闭环控制系统的有效性。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动控制技术的兴趣，激发创新意识和探索精神；2. 学生培养团队协作意识，学会与他人共同解决问题；3. 学生能够认识到单闭环控制系统在工程实际中的应用价值，增强实践能力。

课程性质：本课程为自动化及相关专业高年级学生开设的专业课程，旨在帮助学生掌握单闭环控制系统的基本理论、设计方法和实际应用。

学生特点：学生已具备一定的自动控制理论基础，具有较强的学习能力和实践操作能力。

教学要求：结合课程性质和学生特点，注重理论与实践相结合，强调学生在学习过程中的主动性和创造性。

通过本课程的学习，使学生能够具备独立设计、分析和优化单闭环控制系统的能力。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。

二、教学内容1. 单闭环控制系统的基本概念与原理- 定义、分类及特点- 控制系统的数学模型2. 单闭环控制系统的性能分析- 稳定性、快速性和准确性的影响因素- 动态响应特性的分析3. 单闭环控制系统的设计方法- 控制器的设计原则和步骤- 参数整定方法4. 单闭环控制系统的优化与仿真- 性能优化策略- 实验与仿真方法5. 单闭环控制系统在实际工程中的应用案例- 工业生产中的应用- 日常生活及科技领域中的应用教学内容安排与进度：第一周：单闭环控制系统的基本概念与原理第二周：单闭环控制系统的性能分析第三周：单闭环控制系统的设计方法第四周：单闭环控制系统的优化与仿真第五周：单闭环控制系统在实际工程中的应用案例本教学内容依据课程目标，结合教材相关章节，注重科学性和系统性。

摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否则将使燃烧反应不能正常进行，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。

在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前及时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进行,因为比值控制具有前馈控制的实质。

关键词：流量；比值控制；PID控制；可编程控制器目录1设计背景 (1)2比值控制系统概述 (2)2.1 比值控制系统定义 (2)2.2 比值控制原理 (2)2.3 比值控制系统特点 (2)2.4 比值控制系统的类型 (3)2.4.1 开环比值控制系统 (3)2.4.2 单闭环比值控制系统 (4)3单闭环流量比值控制系统方案设计 (7)3.1 系统方案设计 (7)3.2 系统硬件设计 (7)4上位机组态与程序设计 (10)4.1 组态软件WinCC (10)4.1.1 WinCC简介 (10)4.1.2 WinCC的发展及应用 (10)4.2 上位机组态设计 (11)4.3 PLC程序设计 (12)5 PID参数整定及系统调试 (17)5.1 PID控制器 (17)5.1.1 PID控制器的优点 (18)5.1.2 控制规律的选择 (18)5.2 PID控制器参数的调节及其对控制性能的影响 (19)5.2.1 比例控制对控制性能的影响 (19)5.2.2 积分控制对控制性能的影响 (20)5.2.3 微分控制对控制性能的影响 (22)5.3 控制系统的整定 (23)5.3.1 控制系统整定的基本要求 (23)5.3.2 调节器参数的整定方法 (23)5.4 调节器参数的整定及调试 (25)总结 (28)参考文献 (29)1设计背景石油炼制生产过程中，把两种或两种以上基础组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。

单闭环比值控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解单闭环比值控制的基本概念，掌握其数学模型和物理意义；2. 掌握单闭环比值控制系统的参数设计方法，能够分析系统性能；3. 了解单闭环比值控制在实际工程中的应用，如电机转速控制、温度控制等。

技能目标：1. 能够运用数学工具对单闭环比值控制系统进行建模和分析；2. 学会使用仿真软件进行单闭环比值控制系统的模拟和调试；3. 能够独立设计简单的单闭环比值控制系统，并进行性能评估。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发其探索精神；2. 培养学生严谨的科学态度，使其认识到理论与实践相结合的重要性；3. 增强学生的团队合作意识，培养其沟通交流和协作解决问题的能力。

课程性质：本课程属于自动控制原理的一部分，以理论教学和实践操作相结合的方式进行。

学生特点：学生已具备一定的数学基础和物理知识，具有一定的分析问题和解决问题的能力。

教学要求：结合理论教学和实际操作，注重培养学生的实际应用能力和创新思维。

在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于后续的教学设计和评估。

二、教学内容1. 单闭环比值控制基本概念：介绍单闭环比值控制系统的定义、组成及其在自动控制中的应用。

- 教材章节：第三章第二节- 内容：控制系统概述、单闭环比值控制系统的结构及原理。

2. 单闭环比值控制数学模型：分析单闭环比值控制系统的数学建模方法，包括传递函数、状态空间方程等。

- 教材章节：第三章第三节- 内容：数学模型建立、传递函数求解、状态空间方程描述。

3. 单闭环比值控制系统参数设计：讲解单闭环比值控制系统的参数设计方法，分析系统性能指标。

- 教材章节：第三章第四节- 内容：PID控制器设计、系统稳定性分析、性能指标优化。

4. 单闭环比值控制系统仿真与实验：运用仿真软件（如MATLAB）进行单闭环比值控制系统模拟和调试，开展实验操作。

- 教材章节：第三章第五节- 内容：仿真软件应用、模拟调试方法、实验操作步骤。

摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否则将使燃烧反应不能正常进行，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。

在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前及时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进行,因为比值控制具有前馈控制的实质。

关键词：流量；比值控制；PID控制；可编程控制器目录1设计背景 (1)2比值控制系统概述 (5)2.1 比值控制系统定义 (5)2.2 比值控制原理 (5)2.3 比值控制系统特点 (5)2.4 比值控制系统的类型 (6)2.4.1 开环比值控制系统 (6)2.4.2 单闭环比值控制系统 (7)3单闭环流量比值控制系统方案设计 (10)3.1 系统方案设计 (10)3.2 系统硬件设计 (10)4上位机组态与程序设计 (13)4.1 组态软件WinCC (10)4.1.1 WinCC简介 (10)4.1.2 WinCC的发展及应用 (10)4.2 上位机组态设计 (11)4.3 PLC程序设计 (12)5 PID参数整定及系统调试 (20)5.1 PID控制器 (20)5.1.1 PID控制器的优点 (21)5.1.2 控制规律的选择 (21)5.2 PID控制器参数的调节及其对控制性能的影响 (22)5.2.1 比例控制对控制性能的影响 (19)5.2.2 积分控制对控制性能的影响 (20)5.2.3 微分控制对控制性能的影响 (22)5.3 控制系统的整定 (23)5.3.1 控制系统整定的基本要求 (23)5.3.2 调节器参数的整定方法 (23)5.4 调节器参数的整定及调试 (28)总结 (31)参考文献 (32)1设计背景石油炼制生产过程中，把两种或两种以上基础组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。