过程控制课设报告

plc过程控制课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PLC（可编程逻辑控制器）过程控制的基本原理、编程方法和应用技能。

通过本课程的学习，学生应能理解PLC的工作原理、熟悉各种编程指令、掌握PLC在工业过程中的应用和调试方法。

1.掌握PLC的基本工作原理和结构。

2.熟悉PLC的编程语言和指令系统。

3.了解PLC在工业过程中的应用和调试方法。

4.能够使用PLC编程软件进行程序设计。

5.能够根据实际应用需求进行PLC程序的调试和优化。

6.能够进行PLC系统的故障排查和维修。

情感态度价值观目标：1.培养学生对自动化技术的兴趣和热情，提高学生的创新意识。

2.培养学生团队合作精神和实践能力，提高学生在实际工程问题中的解决能力。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括PLC的基本原理、编程方法和应用实践。

1.PLC的基本原理：介绍PLC的工作原理、硬件结构和软件系统。

2.PLC的编程方法：讲解PLC的编程语言、指令系统以及编程规范。

3.PLC的应用实践：介绍PLC在工业过程中的应用案例，如自动化生产线、控制系统等，并进行实际操作演练。

三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握PLC的基本原理和编程方法。

2.案例分析法：通过分析实际应用案例，使学生了解PLC在工业过程中的具体应用。

3.实验法：通过实际操作演练，使学生掌握PLC编程和应用技能。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的理论知识。

2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。

4.实验设备：准备PLC实验设备，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式相结合的方法。

1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等方式，评估学生的学习态度和理解能力。

过程控制的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握其核心原理；2. 使学生能够运用所学知识，分析并解决实际过程中的控制问题；3. 引导学生了解过程控制在不同领域的应用，拓展知识视野。

技能目标：1. 培养学生运用数学模型描述实际过程的能力；2. 提高学生设计简单过程控制系统并进行仿真实验的能力；3. 培养学生运用现代工具对过程控制问题进行分析和解决的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制学科的兴趣和热情，激发求知欲；2. 引导学生树立正确的工程观念，认识到过程控制在国民经济发展中的重要作用；3. 培养学生的团队合作意识和严谨的科学态度，提高责任感。

课程性质：本课程为应用性较强的学科，旨在培养学生的实际操作能力和创新精神。

学生特点：学生具备一定的物理、数学基础，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调在实际问题中发现、分析、解决问题的能力。

通过课程学习，使学生能够将所学知识内化为具体的学习成果，为后续相关课程的学习和实际工作打下坚实基础。

二、教学内容1. 过程控制基本概念：控制系统组成、开环与闭环控制、控制系统的性能指标；2. 数学模型描述：传递函数、状态空间表示、线性系统的特性；3. 过程控制原理：PID控制算法、超前-滞后校正、串并行控制；4. 过程控制系统设计：系统建模、控制器设计、系统仿真；5. 过程控制应用案例分析：工业生产过程、生物医学工程、环境监测等领域的应用实例；6. 现代过程控制技术：智能控制、网络控制、大数据在过程控制中的应用。

教学大纲安排：第一周：过程控制基本概念及性能指标；第二周：数学模型描述及传递函数；第三周：过程控制原理及PID控制算法；第四周：过程控制系统设计及建模；第五周：过程控制应用案例分析；第六周：现代过程控制技术及其发展趋势。

教学内容与教材关联性：教学内容紧密结合教材章节，涵盖教材中过程控制的核心知识，注重理论与实践相结合，以提高学生的实际应用能力。

过程控制课程设计实验一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握过程控制的基本概念、原理和方法，培养学生运用过程控制理论分析和解决实际问题的能力。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解过程控制的基本概念、分类和特点；（2）掌握过程控制的基本原理，包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等；（3）熟悉过程控制系统的组成、设计和应用；（4）了解过程控制在我国的发展现状和趋势。

2.技能目标：（1）能够运用过程控制理论分析和解决实际问题；（2）具备过程控制系统的设计和调试能力；（3）掌握常用的过程控制软件和工具，如MATLAB、Simulink等；（4）具备一定的创新能力和团队协作精神。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对过程控制学科的兴趣和热情；（2）树立正确的科学观和价值观，认识到过程控制技术在现代社会中的重要性；（3）培养学生具有良好的职业道德和责任感，关注过程控制技术在环保、安全等方面的应用；（4）培养学生的团队协作意识和沟通能力，提高学生在实际工程中的综合素质。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.过程控制的基本概念和分类；2.过程控制的基本原理，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等；3.过程控制系统的组成、设计和应用，包括温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；4.过程控制技术的最新发展，如智能控制、自适应控制等；5.过程控制软件和工具的使用，如MATLAB、Simulink等；6.过程控制技术在实际工程中的应用案例分析。

三、教学方法本课程采用多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：通过讲解基本概念、原理和实例，使学生掌握过程控制的基本知识；2.讨论法：学生分组讨论，培养学生的思考能力和团队协作精神；3.案例分析法：分析实际工程案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题；4.实验法：安排实验课程，让学生亲自动手操作，提高学生的实践能力；5.互动教学法：鼓励学生提问、发表见解，教师引导学生进行思考，形成良性互动。

过程控制 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解过程控制的基本概念，掌握其原理和分类。

2. 使学生掌握过程控制系统中常用的数学模型及其应用。

3. 引导学生了解过程控制系统的设计方法和步骤。

技能目标：1. 培养学生运用数学模型分析和解决过程控制问题的能力。

2. 培养学生设计简单过程控制系统的能力，能根据实际需求选择合适的控制策略。

3. 提高学生运用现代工具（如计算机软件）进行过程控制系统仿真的技能。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制学科的兴趣和热情，激发他们探索未知、勇于创新的科学精神。

2. 培养学生具备良好的团队合作意识，学会与他人共同分析问题、解决问题。

3. 引导学生认识到过程控制在工业生产、环境保护等领域的重要作用，增强他们的社会责任感和使命感。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在让学生掌握过程控制的基本知识和技能，培养他们解决实际问题的能力。

通过课程学习，学生将能够：1. 理论联系实际，运用所学知识分析、解决过程控制问题。

2. 掌握过程控制系统的设计方法和步骤，具备一定的控制系统设计能力。

3. 提高自身的科学素养，培养良好的团队合作精神和创新意识。

4. 关注过程控制在社会生产中的应用，为我国工业发展和环境保护做出贡献。

二、教学内容1. 过程控制基本概念：包括过程控制定义、分类、发展历程及其在工业中的应用。

教材章节：第一章 绪论2. 过程控制系统数学模型：介绍控制系统的传递函数、状态空间表达式、方块图及其相互转换。

教材章节：第二章 数学模型3. 过程控制策略：讲解比例、积分、微分控制规律，以及串级、比值、前馈等复合控制策略。

教材章节：第三章 控制策略4. 过程控制系统设计方法：阐述控制系统的设计原则、步骤和方法，包括稳定性分析、性能指标和控制器设计。

教材章节：第四章 系统设计与分析5. 过程控制系统仿真：介绍过程控制系统仿真软件及其应用，通过实例演示仿真过程。

教材章节：第五章 系统仿真与实现6. 过程控制案例分析：分析典型过程控制系统的实际问题，探讨解决方案。

过程控制技术课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解过程控制技术的基本概念，掌握其原理和分类；2. 学习过程控制系统的数学模型，了解各参数对系统性能的影响；3. 掌握过程控制策略的设计与优化方法；4. 了解过程控制技术在工业生产中的应用案例。

技能目标：1. 能够运用所学知识对过程控制系统进行分析，建立数学模型；2. 能够设计简单的过程控制策略，并进行仿真与优化；3. 能够运用过程控制技术解决实际工程问题，具备一定的实际操作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制技术的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生严谨的科学态度，注重实践与理论相结合；3. 增强学生的团队协作能力，提高沟通与交流能力；4. 培养学生关注过程控制技术在工业生产中的应用，提高其社会责任感和使命感。

课程性质：本课程为高年级专业课程，旨在帮助学生建立过程控制技术的理论体系，提高实际操作能力。

学生特点：学生具备一定的专业基础知识，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。

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，充分调动学生的主观能动性，提高其解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够掌握过程控制技术的基本原理和方法，具备实际工程应用能力。

教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便后续的教学设计和评估。

二、教学内容1. 过程控制技术基本概念与原理：包括过程控制定义、分类、发展历程及在工业生产中的应用。

教材章节：第一章2. 过程控制系统的数学模型：介绍数学模型的基本概念，分析过程控制系统中各参数对系统性能的影响。

教材章节：第二章3. 过程控制策略设计与优化：学习PID控制、模糊控制、自适应控制等策略，并进行仿真与优化。

教材章节：第三章4. 过程控制设备与系统：介绍过程控制系统中常用的传感器、执行器、控制器等设备，以及系统的组成和原理。

教材章节：第四章5. 过程控制技术在工业生产中的应用：分析典型工业生产过程中过程控制技术的应用案例，如化工、热工、电力等。

目录一、概述-----------------------------------------------------------------------2 1．1工业锅炉概述----------------------------------------------------------------2 1．2国内工业锅炉发展状况--------------------------------------------------------2 1．3国外工业锅炉发展状况--------------------------------------------------------2 1．4工业锅炉的调节任务----------------------------------------------------------2 二、工业锅炉控制系统的基本任务和要求--------------------------------------------3 2．1给水控制系统----------------------------------------------------------------3 2．2过热蒸汽温度的调节系统------------------------------------------------------3 2．3燃烧调节系统----------------------------------------------------------------3 2．4锅炉的主要设计参数----------------------------------------------------------4 三、工业锅炉自动控制系统方案的设计----------------------------------------------4 3．1给水控制系统----------------------------------------------------------------4 3．1．1 锅炉汽包给水控制对象的特点3．1．2锅炉汽包给水控制对象的动态特性3．1．3测量给水控制系统仪表的选择3．1．4给水控制系统的设计3．1．5给水控制系统的工作原理及SAMA图3．2过热蒸汽温度的调节系统-----------------------------------------------------10 3．2．1过热蒸汽温度的调节系统对象的动态特性3．2．2测量过热蒸汽温度仪表的选择3．2．3过热蒸汽温度的调节系统的设计3．2．4过热蒸汽温度串级控制系统的工作原理3．3燃烧调节系统---------------------------------------------------------------12 3．3．1燃烧调节系统的对象动态特性3．3．2测量燃烧调节系统仪表的选择3．3．3燃烧调节系统的设计3．3．4燃烧控制系统的工作原理及炉膛负压子系统的SAMA图四、锅炉的报警系统-------------------------------------------------------------17五、工业锅炉热工控制系统流程图-------------------------------------------------17六、设计小结-------------------------------------------------------------------18七、参考文献-------------------------------------------------------------------18八、附页-----------------------------------------------------------------------19一、概述1．1工业锅炉概述锅炉由汽锅和炉子组成。

过程控制课程设计报告一、课程设计目的：1.熟识并娴熟掌控组态王软件；2.通过组态王软件的运用，进一步掌控了解过程掌握理论基础知识；3.了解典型工业生产过程(锅炉设备)的工艺流程和掌握要求；4.加强对课堂理论知识的理解与综合应用技能，提高解决实际工程问题的技能；5.培育自主查找资料、收索信息的技能以及实践动手技能与合作精神。

二、组态王简介：“组态王”是运行于 Microsoft Windows 200/NT4.0.*P 中文平台的中文界面软件，充分利用了 windows 图形功能完备、界面全都性好、易学易用的特点，并且采纳了多线程。

COM 组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定牢靠。

“组态王”软件包括由工程浏览器(TouchE*plorer) 、工程管理器 (Proj-Manager)和画面运行系统〔TouchVew〕三大部分组成。

在工程阅览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。

画面的开发和运行由工程阅览器调用画面制作系统 touchMak 和运行系统 touchVew 来完成。

三、锅炉设备的的掌握原理及工艺流程：锅炉是过程工业中不可缺少的动力设备，它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥、蒸发等过程提供热源，而且，还可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的动力源。

随着石油化学工业生产规模不断强化，生产设备不断革新，作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着大容量、高参数、高效率方向进展。

为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动掌握就显得非常重要。

为实现调整任务，将锅炉设备掌握划分为假设干个掌握系统，主要掌握系统有：〔1〕给水自动掌握系统〔即锅炉汽包水位的掌握〕操纵变量是给水流量，它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。

维持汽包中水位在给定范围内是保证锅炉、汽轮机安全运行的须要条件，使锅炉正常运行的主要标识之一。

过程控制课程设计报告-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN过程控制与自动化仪表课程设计报告实验名称：调节规律对单容液位控制系统的影响专业：测控技术与仪器班级：组员：指导老师：目录目录 (3)一、设计目的 (4)二、设计原理 (4)三、设计过程 (5)四、设计数据 (6)五、设计数据分析： (9)六、设计总结 (9)一、设计目的1、通过实验熟悉过程控课程实验方法以及单回路反馈控制系统的组成和工作原理。

2、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。

3定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。

二、设计原理单容液位控制系统原理单容液位控制系统是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。

单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。

当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的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，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。

因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。

PID控制调节在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要和可靠的技术工具。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它设计技术难以使用，系统的控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。

比例调节(P) 一种简单控制方式，，其输入与输出偏差信号的积分成比例关系。

系统一旦出现了偏差，比例环节就立即进行反应来减少偏差。

比例调节的作用设置的越大，调节的速度就越快；但比例作用过大时，会使系统的稳定性下降。

前言过程控制系统课程设计是测控技术与仪器专业的实践教学环节。

其教学目的是:运用所学专业知识，结合工业生产实际，以仪表控制系统的工程设计为核心,是学生初步了解生产过程检测与控制系统的设计方法、设计规范和设计步骤,并通过实践设计、绘图等环节,培养学生的工程意识，掌握一定的工程设计技能，初步具备独立承接科研课题或工程设计的能力，受到一次工程师的基本训练。

本次过程控制系统课程设计主题为均热炉仪表检测控制系统，要求同学们选用DDZ-III型仪表,实现均热炉温度控制。

整个设计过程大概分为五部分。

首先,查阅资料,整理笔记,了解均热炉的生产工艺及控制要求。

第二步，根据设计要求,初步设计均热炉温度检测控制系统，并绘制系统原则图。

第三步,按要求通过计算选择仪表类型,并绘制系统框图。

第四步，绘制系统接线图。

第五,撰写设计报告。

目录1．概述 (4)1.１均热炉的结构与生产工艺ﻩ41.2均热炉检测控制系统概述 (4)２.均热炉的生产工艺参数与检测控制系统分析ﻩ52.1均热炉工艺参数与检测控制系统分析 (5)２.2仪表选型 ...................................................................................... ６2．3均热炉控制系统分析 . (7)2.3．１双交叉限幅燃烧控制系统ﻩ错误!未定义书签。

２.3．２炉膛压力控制系统ﻩ错误!未定义书签。

2．3.３换热器保护控制系统ﻩ7２.3.４热风超温放散控制系统 (7)２．3.5煤气压力低限报警、切断控制 (8)３.空燃比控制用比值器比值系数的计算及气体流量的温差修正 (8)3.１空燃比控制用比值器比值系数的计算ﻩ83.2热风流量的温度压力修正及乘除器运算系数的计算ﻩ83.３煤气流量的压力修正及乘除器运算系数的计算 (8)4．结束语ﻩ95.参考文献ﻩ错误!未定义书签。

6.指导教师评语………………………………………………………………………………..１０ﻩﻩ1．概述初轧是钢铁工业的一个重要环节。

过程控制理论课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握过程控制理论的基本概念、原理和方法，能够运用这些知识分析和解决实际过程控制问题。

具体来说，知识目标包括了解过程控制的基本概念、熟悉过程控制的原理和方法、掌握过程控制的数学模型和仿真技术；技能目标包括能够运用过程控制理论进行简单的系统分析和设计、能够使用相关的软件工具进行过程控制仿真和实验；情感态度价值观目标包括培养学生的创新意识、团队合作精神和对过程控制理论的兴趣。

二、教学内容根据课程目标，教学内容主要包括过程控制的基本概念、原理和方法，以及相关的数学模型和仿真技术。

具体来说，包括以下几个方面：1. 过程控制的基本概念，如过程、控制、反馈等；2. 过程控制的原理和方法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等；3. 过程控制的数学模型，如连续时间系统模型、离散时间系统模型等；4. 过程控制仿真技术，如MATLAB/Simulink等。

三、教学方法为了达到课程目标，我们将采用多种教学方法，如讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。

讲授法用于传授基本概念和原理，讨论法用于探讨和解决实际问题，案例分析法用于分析和研究具体案例，实验法用于验证和应用所学知识。

通过多样化的教学方法，我们将激发学生的学习兴趣和主动性，提高他们的学习效果。

四、教学资源我们将选择和准备适当的教学资源，包括教材、参考书、多媒体资料和实验设备等。

教材和参考书将用于提供基础知识和扩展内容，多媒体资料将用于辅助讲解和演示，实验设备将用于进行实际操作和验证。

教学资源将支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验。

五、教学评估本课程的评估方式包括平时表现、作业和考试等。

平时表现主要评估学生的课堂参与和讨论，作业评估学生的知识理解和应用能力，考试评估学生的综合运用和分析能力。

我们将采用定量和定性相结合的方式进行评估，确保评估的客观性和公正性。

评估结果将全面反映学生的学习成果，用于指导和调整教学。

过程控制技术实训任务书题目：圆筒对象液位控制系统设计一、工程训练任务本实训综合运用自动化原理、PLC技术以及组态软件等相关课程,通过本实训的锻炼,使学生掌握自动化系统的基础理论、技术与方法,巩固和加深对理论知识的理解;本课题针对液位控制系统作初步设计和基本研究,该系统能对水箱液位信号进行采集,以PLC为下位机,以工控组态软件组态王设计上位机监控画面,运用PID控制算法对圆筒对象水箱液位进行控制;二、工程训练目的通过本次工程训练使学生掌握运用组态王软件及PLC构建工业控制系统的能力,增强学生对PLC控制系统以及组态王软件的应用能力,培养学生解决实际问题的能力和复杂控制系统分析综合能力,为今后从事工程技术工作、科学研究打下坚实的基础;三、工程训练内容1) 确定PLC的I/O分配表；2) 根据PID控制算法理论,运用PLC程序实现PID控制算法；3) 编写整个液位控制系统实训项目的PLC控制程序；4) 在组态王中定义输入输出设备；5) 在组态王中定义变量；6)设计上位机监控画面；7)进行系统调试;四、工程训练报告要求报告中提供如下内容：1、目录2、任务书3、正文4、收获、体会5、参考文献五、工程训练进度安排六、工程训练考核办法本工程训练满分为100分,从工程训练平时表现、工程训练报告及工程训练答辩三个方面进行评分,其所占比例分别为20%、40%、40%;一、背景在对方形对像即线性控制的建模后,我们又对圆筒形对象即非线性对象进一步研的研究二、涉及知识本实训涉及到自动化原理、PLC技术以及组态软件等相关课程,经过本实训,使我们掌握自动化系统的基础理论、技术与方法,巩固和加深对理论知识的理解;本课题针对液位控制系统作初步设计和基本研究,该系统能对水箱液位信号进行采集,以PLC为下位机,以工控组态软件组态王设计上位机监控画面,运用PID控制算法对圆筒对象水箱液位进行控制;三、系统结构框体四、实训被控对象的介绍控制系统中,作为广义的控制对象,除控制器调节器以外的执行器调节阀及测量变送装置都包括在内;作为狭义的控制对象,其端部参数输入、输出有被控参数、控制参数和扰动参数,它们通过控制对象的内部状态而相互联系;在此,我们从广义的控制对象的角度,对实训系统中的被控对象进行逐个分析：1压力变送器实训中选用的压力液位传感器的型号为FB0803AE3R;该传感器的原理运用的是,液体内部所受压强与所处液体深度的关系;由于压力变送器属于接触式的液位传感器,并且在其安装时采取了分区域安装的方法;因此减少了波动误差和外加干扰;2电磁阀实训中选用的电磁阀的型号为ZCT15;阀里面有控制器,控制器把电流信号转换为步进电机的角行程信号,电机转动,由齿轮,杠杆,或者齿轮加杠杆,带动阀杆运作,实现直行程或角行程; 五、控制器变频器6SE6420-2UC17-5AA1本次PLC实训中选用的变频器型号为Siemens的6SE6420-2UC17-5AA1 ;在操作中通过PLC 编程对该变频器进行控制,从而使其带动的异步电机的转速发生变化,达到最终对水箱进水的控制;给变频器加上AC220V电源;变频器的安装操作如下：1.用导轨的上闩销把变频器固定到导轨的安装位置上;2.向导轨上按压变频器,直到导轨的下闩销嵌入到位;表1.重要参数的设定若在操作中,要对电动机的转速进行监测,可以按键,显示r0000,使BOP 显示结果为;然后按键,显示频率,使BOP 显示结果为;六、控制系统的控制流程图七、圆形对象建模一般卧式贮罐以圆筒形截面、标准椭圆封头居多;在实际生产过程中,液位高度可直接从液位计上读取,其体积和质量却不能直观地反映出来,而液位高度与体积之间存在着必然的联系;要想知道某一液位高度下贮罐内介质的质量,就必须求出液位高度与贮罐内介质体积的关系; 1．公式推导以标准椭圆封头的卧式贮罐为例,导出其介质体积与相应的液位高度的关系式; 已知条件：R 一贮罐的内半径m ；H 一液位高度m ；一圆筒长度包括封头直边高度m;设液位高度为H 时,介质的体积为V ,其中圆筒部分的体积为求,如图则当,表达式的推导同上八、组态王在工程浏览器左侧的树型视图中选择“界面”,在右侧视图中双击“新建”,新建生产一幅名为“圆筒对象液位控制”的界面,如图2-1;在工具箱中选择需要用的被控对象,根据要求设计出系统的主界面;组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用;外部硬件设备在本文中就是S7-200.可使用“设备配置向导”一步步完成设备的连接;具体操作如下：双击“COM1”,点击“新建”,在西门子PLC 中找到S7-200的PPI 通讯接口,然后,点击“下一步”,3m 1V 3m 1V R HR -=arccos22θ)2/(cosarc 22OCED ππ⨯⨯⨯-=R R HR S R H ≥1V给通讯口命令“S7-200”,“下一步”,选择“COM1”,再点击“下一步”,输入地址“2”,再“下一步”;提示输入恢复策略,点击“完成”;至此,在组态王中完成了I/O 设备的设置;实现组态王对S7-200的在线控制,就必须建立两者之间的联系,那就需要建立两者的数据变量;基本类型的变量可以分为“内存变量”和“I/O 变量”两类;内存变量是组态王内存的变量,不跟监控设备进行交换;而I/O 变量时两者之间互相交换数据的桥梁,S7-200和组态王的数据交换是双向的,一者的数据发现变化,另外一者的数据也跟着变化;所以需要在创建连接前新建一些变量;对于将要建立的“圆筒对象液位调节阀PID 控制实验”,需要从下位机采集温度、流量等变量;由于这些数据时通过驱动程序采集的,所以变量都是I/O 变型变量,定义变量的方法如下：下面我们以当前温度差设置为例来说明变量设置的步骤和方法;图为变量“PID0-PV ”基本属性设置图,变量类型设置为I/O 实数,连接设备为S7-200,寄存器为V100,数据类型是float;九、PID 调节1PID 控制界面2系统建模与MATLAB 仿真调试1.将PLC 程序下载到A3000过控系统试验箱中,并将水箱水位设定值为10时,运行程序得出系统的水箱液位变化曲线如图4-3;其中曲线① 为设定值曲线,曲线② 为水箱液位的变化曲线;该系统为单回路控制,建立一阶惯性环节系统方程,即闭环传递函数为：1)(TS KS 可依据图 得到各参数的数值;由图3-1可知K=1,曲线稳态值的%处即为时间T,95%处为3T;故T=,所以16.11)(+=ΦS S ;根据PLC 程序中PID 整定参数：P 为3,I 为6,D 为1,故液位控制器的传递函数为SS S 632++; 液位传感器的电信号为4-20mA,其高度变化范围为0-100cm,故其比例系数为425;综上所述,可计算得到液位传递函数为：2.仿真分析根据上述建模的结果,利用软件Simulink 对其进行仿真,对其建立的电路如下 其仿真输出的 波形如图4-5所示： 3. 控制参数对系统性能的影响因为控制参数对系统影响较大;如若P 过大容易造成系统不稳定,过小则不能减小余差； 若I 过小,则到达稳定所需的时间较少,但容易造成系统振荡,过大产生振荡的可能性大大减小,然而到达稳定的时间延长;微分具有预测作用,可提前对系统加以控制,但微分常数过大过小都会严重影响系统的稳定性,所以,为找出更为理想的PID 控制参数,故对以上Simulink 中的PID 模块进行的修改;即保留主对象水箱和液位传感器不变,同时考虑到延时的影响,将其余模块用PID 和延时模块代替得出如下组合：经过调试当延时时间为,P 为3,I 为2,D 为0时可得到较好的控制结果;修改过后的仿真结果如下：4.稳定性分析该系统的闭环系统传递函数为18.01)( S S G ；故其特征方程为+1=0；因为它是一阶方程,闭环系统特征根为S=<0 ,即在S 域左半平面,故该闭环系统稳定;。

过程控制工程 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握过程控制工程的基本概念，理解控制系统的结构、原理及分类。

2. 使学生了解过程控制系统中各环节的作用，掌握主要参数的测定与调整方法。

3. 帮助学生理解过程控制系统的数学模型，并学会运用相关理论分析控制系统的性能。

技能目标：1. 培养学生运用所学理论知识，分析实际过程控制工程问题的能力。

2. 培养学生设计简单的过程控制系统方案，并进行模拟与优化的能力。

3. 培养学生团队协作、沟通表达和动手实践的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制工程的兴趣，激发他们探究未知、解决问题的热情。

2. 培养学生严谨、务实的科学态度，使他们具备良好的工程素养。

3. 引导学生关注过程控制工程在国民经济和生活中的应用，提高他们的社会责任感。

本课程针对高年级学生，结合过程控制工程学科特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的专业知识水平、实际操作能力和综合素养。

课程目标明确、具体，便于教师进行教学设计和评估，同时有利于学生明确学习方向，提高学习效果。

二、教学内容1. 过程控制工程基本概念：控制系统定义、分类、性能指标。

教材章节：第一章第一节2. 控制系统数学模型：传递函数、方框图、信号流图。

教材章节：第一章第二节3. 控制系统元件及环节：传感器、执行器、控制器、滤波器等。

教材章节：第二章4. 过程控制系统设计：系统建模、控制器设计、系统仿真。

教材章节：第三章5. 常见过程控制系统分析：PID控制、模糊控制、自适应控制。

教材章节：第四章6. 过程控制系统应用实例：化工、热工、电力等领域。

教材章节：第五章教学内容安排和进度：第一周：过程控制工程基本概念第二周：控制系统数学模型第三周：控制系统元件及环节第四周：过程控制系统设计第五周：常见过程控制系统分析第六周：过程控制系统应用实例教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。

通过制定详细的教学大纲，明确教材章节和内容，有助于教师按计划进行教学，同时便于学生跟进学习进度。

《过程控制系统》课程设计报告课题：三阶系统PID控制的设计专业班级：姓名：学号：指导老师：年月日目录一. 课题任务---------------------1二. PID控制系统的仿真------------1三.控制系统的采样----------------3四. 结论-------------------------4五. 心得与体会-------------------5一．课题任务1、用MATLAB/Simulink对系统进行仿真建模和构成一个单回路PID控制系统，使用PID整定方法（临界比例度法或衰减曲线法）整定参数，对系统进行阶跃响应实验，记录仿真曲线。

2、在自控原理实验箱上搭接该单回路PID控制系统，对响应曲线进行采样。

3、通过结果对比分析：⑴、PID中比例、积分、微分对控制系统的影响⑵、PID参数整定后，系统响应曲线的衰减比、超调量、余差、上升时间、过渡时间等参数。

⑶、实际回路与仿真结果的对比分析。

二. PID控制系统的仿真1、在MATLAB/Simulink上该建立系统模型2.使用PID整定方法整定出参数•控制参数：•根据对象的动态特性，通过整定参数，改变控制器的适用性；•最佳控制要求：5个品质指标，要求稳、快、准（1）衰减曲线法：纯比例作用下，不需要调节到临界振荡，衰减比4：1到 10：1之间，图示 4：1衰减，两个波就可以稳定下来，得到Ps和Ts，由经验公式计算整定参数。

(2)采用MATLAB/Simulink对系统进行仿真结果(3) 计算出仿真曲线的衰减比、超调量、余差、上升时间、过渡时间等参数 解：衰减比：412.118.1=--=n 超调量：%80%100118.1%=⨯-=σ 余差：C=1-1=0上升时间:s t r 1.0=过渡时间：1.8s三.控制系统的采样(1) 在实验箱上搭接三阶控制系统(2) 对响应曲线进行采样，记录系统单位阶跃响应曲线。

(3) 计算出实验箱曲线的衰减比、超调量、余差、上升时间、过渡时间等参数。

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。

第一章过程控制仪表课程设计的目的意义1.1 设计目的本次课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。

本设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。

本次设计的主要任务是通过对一个典型工业生产过程（如煤气脱硫工艺过程）进行分析，并对其中的液位参数设计其控制系统。

设计中要求学生掌握变送器功能原理，能选择合理的变送器类型型号；掌握执行器、调节阀的功能原理，能选择合理的器件类型型号；掌握PID调节器的功能原理，完成液位控制系统的总体设计，并画出控制系统的原理图和系统主要程序框图。

通过对过程控制系统的组态和调试，使学生对《过程控制仪表》课程的内容有一个全面的感性认识，掌握常用过程控制系统的基本应用，使学生将理论与实践有机地结合起来，有效的巩固与提高理论教学效果。

1.2 课程在教学计划中的地位和作用控制仪表与装置是实现生产自动化的重要工具。

在自动控制系统中，由检测仪表将生产工艺参数变为电信号或气压信号后，不仅要由仪表显示或记录，让人们了解生产过程的情况，还需将信号传送给控制仪表和装置，对生产过程进行自动控制，使工艺参数符合工艺要求。

《过程控制仪表与装置课程设计》作为自动化专业学生选修的一门实验设计基础课程，它为时两周，通过该课程，可以加深自身对现代集散控制系统的全面了解和认识，通过它从而能够深刻的对自己所学理论知识的融会贯通，并学会基本的解决设计中解决一些问题的基本方法。

除此之外，它还能锻炼我们团体合作，共同研究的精神和方法，引导我们查询资料和筛选资料，通过自学掌握一些基本知识的技能。

干燥系统过程控制课程设计报告引言：干燥系统是工业生产过程中常用的一种工艺，其主要目的是将湿润的物料中的水分蒸发或除去，以达到提高产品质量和保证生产效率的目的。

干燥系统的过程控制是确保干燥过程稳定可靠运行的关键，本报告将对干燥系统过程控制进行课程设计分析与总结。

一、干燥系统的基本原理干燥系统通常由干燥设备、热源、风机、输送设备和控制系统等组成。

在干燥过程中，湿润的物料进入干燥设备，通过加热将水分蒸发或除去，然后通过风机将干燥后的物料排出。

二、干燥系统过程控制的目标干燥系统的过程控制主要目标是保持干燥设备的稳定运行，控制物料的干燥程度和干燥速度，以满足产品的质量要求和生产效率的提高。

同时，还需要考虑能源的节约和环保要求。

三、干燥系统过程控制的关键参数1. 温度控制：控制干燥设备的加热温度，保持在适宜的范围，以实现物料的快速、均匀干燥。

2. 湿度控制：监测物料的湿度，根据设定的目标湿度进行调节，确保物料达到预定的干燥程度。

3. 风速控制：调节风机的转速，控制风速，以提供足够的热量和气流，促进物料的干燥。

4. 输送速度控制：控制输送设备的速度，使物料在干燥设备中停留的时间适当，以实现充分干燥。

5. 能源消耗控制：优化能源利用，减少能源消耗，提高干燥系统的能效。

四、干燥系统过程控制的方法和技术1. 反馈控制：通过对干燥系统中关键参数的测量和监控，将其与设定值进行比较，通过调节控制器输出，实现对干燥过程的自动控制。

2. 前馈控制：根据干燥系统的特点和经验，预测干燥过程中可能出现的变化，提前对控制器进行调整，以提高系统的响应速度和稳定性。

3. 模型预测控制：建立干燥系统的数学模型，通过对模型进行优化计算和预测，确定最优的控制策略，以实现对干燥过程的精确控制。

4. 多变量控制：考虑干燥系统中多个参数之间的相互关系，通过综合调节和优化控制，提高系统的整体性能和稳定性。

五、干燥系统过程控制的应用案例以食品工业中的干燥系统为例，通过对干果的干燥过程进行控制，可以实现对产品质量和生产效率的提升。