过程控制系统课程设计题目

过程控制系统课程设计一、设计任务书1. 题目PH控制系统2. 设计要求①设计义某化工过程中废液中和的pH控制系统；②对控制系统稳定性进行分析；③对控制系统的参数进行整定；④控制系统Simulink仿真。

3 . 仪器设备A3000现场控制系统，pH控制系统。

二、基本原理pH控制系统子工业，尤其是化工等行业，应用非常广泛。

利用pH控制可以实现化工过程的正常生产过程、造纸厂等化工厂废液达标排放等。

1. pH的特点PH控制系统的主要方式有：有一种碱（或酸）滴定另一种物质使pH值保持在某一值上；对两种分别呈酸性和碱性物质的流量进行控制使pH值保持在某一值上；控制两种物质使混合溶液保持在一定的pH值上。

PH控制和其他控制参数的不同主要有以下两点：●PH滴定曲线的高度非线性；●滴定过程的测量纯滞后特性。

图01为典型的酸碱滴定特性曲线。

从图01知，溶液的pH值随中和流量非线性变化。

图01 典型的酸碱滴定特性曲线显然在控制系统中将pH值的变化转化为中和反应酸碱的控制流量变化，是根据滴定特性曲线进行的。

将滴定特性曲线转化为酸碱流量变化规律的方法主要有三种：●利用非线性阀补偿过程的非线性；●采用三段式滴定调节器，用三条相接的线性段代替非线性滴定曲线；●采用滴定曲线的非线性调节器精确描述滴定曲线。

随着技术的进步，利用非线性阀补偿滴定曲线非线性用的越来越少；而基于计算机功能元器件或计算机的第二种方法和第三种方法应用越来越多。

对滞后的补偿常采用以下三种方法：●微分Smith补偿方法，由于该方法本身适应能力较差，较少使用；●改进的Smith补偿方法；●自适应方法，应用较多的是增益自适应的Smith法。

为了提高控制系统的误差跟踪能力，pH控制系统经常采用的控制策略是PI或PID，不能采用P调节。

2. 三段式非线性调节器和采用滴定曲线的非线性调节器（1）三段式非线性调节器实际中，酸碱中和后通过pH计测得pH值的大小，控制系统当前pH值大小折算成溶液中酸碱量的多少，并调节系统酸碱流量的大小实现要求的pH值。

过程控制工程课程设计参考题目(总5页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--14级过程控制课程设计题目1班课程设计参考题目：一、温度控制（单回路、串级、前馈—反馈、比值控制）（40）1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计2班课程设计参考题目：1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计课程设计教材及主要参考资料：1、戴连奎，《过程控制工程》，化学工业出版社，20122、杜维，《过程检测技术及仪表》，化学工业出版社，20013、姜培正，《过程流体机械》，化学工业出版社，20024、王毅，《过程装备控制技术与应用》，化学工业出版社，20015、厉玉鸣，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2006一、课程设计教学目的及基本要求：1．课程设计的教学目的培养学生将理论知识应用到解决实际问题的能力，通过该课程的学生，可以很好地训练学生的实际动手能力和解决工程问题的能力，为学生从学校到工厂和技术部门提供前期的训练。

过程控制系统课程设计报告书课设小组：第四小组目录摘要 (1)第一章课程设计任务及说明 (2)1.1课程设计题目 (2)1.2 课程设计容 (3)1.2.1 设计前期工作 (3)1.2.2 设计工作 (4)第二章设计过程 (4)2.1符号介绍 (4)2.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析 (6)2.3压力定制控制系统被控对象动态分析 (7)2.4串级控制系统被控对象动态分析 (7)第三章压力 P2 定值调节 (8)3.1 压力定值控制系统原理图 (8)3.2 压力定值控制系统工艺流程图 (8)第四章水箱液位L1定值调节 (9)4.1 水箱液位控制系统原理图 (9)4.2 水箱液位控制系统工艺流程图 (9)第五章锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节的流程图 (10)5.1串级控制系统原理图 (10)5.2串级控制系统工艺流程图 (11)第六章控制仪表的选型 (12)6.1 仪表选型表 (12)6.2现场仪表说明 (13)6.3 DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表 (14)第七章控制回路方框图 (15)总结 (15)参考文献 (16)摘要过程控制课程设计是过程控制课程的一个重要组成部分。

通过实际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习，培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力，完成工程师基本技能训练。

使学生在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统设计方法、系统设计原则的基础上，结合联系实际的课程设计题目，使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法，初步掌握控制系统的工程性设计步骤，进一步增强解决实际工程问题的能力。

关键词：过程控制设计DCS第一章课程设计任务及说明1.1课程设计题目：附图为某过程控制实验装置的P&ID图，该图为一示意图，并不完全符合规。

根据该图，请完成以下任务：不完全符合规的P&ID图1、指出该图不符合“自控专业工程设计用图形符号和文字代号（HG/T20637.2）”的地方。

过程控制系统课程设计题目：35吨过热蒸汽锅炉给水调节阀选型，蒸汽流量测量孔板计算（DCS方案）学院：专业：班级：小组：小组成员：指导教师：目录初步设计说明................................................................................................... 错误!未定义书签。

35吨锅炉主要性能参数.................................................................................. 错误!未定义书签。

1、过热蒸汽给水系统自动控制方案选定..................................................... 错误!未定义书签。

1．1 汽包水位动态特性............................................................................... 错误!未定义书签。

1．2 各种给水自动控制系统方案论证....................................................... 错误!未定义书签。

1．2．1单冲量水位自动控制系统........................................................ 错误!未定义书签。

1．2．2双冲量水位自动控制系统........................................................ 错误!未定义书签。

1．2．3三冲量水位自动控制系统........................................................ 错误!未定义书签。

2．设备选择..................................................................................................... 错误!未定义书签。

过程控制课程设计 Modified by JEEP on December 26th, 2020.辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：精馏塔塔内压力控制系统设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要精馏塔是石油、化学加工工业(CPI)中使用量最大、能耗最高、应用面极广的分离单元操作设备。

本设计采用单回路控制系统对塔内压力进行实时控制，采用PID算法的DTZ—2100控制器对HK-613系列通用型压力变送器采集到的塔内压力值进行处理，并将控制信号传递给ZXS型新系列气动薄膜角形单座调节阀，令其对冷却量进行控制，从而达到对塔内压力的控制。

精馏塔的控制最终目标是：在保证产品质量的前提下，使回收率最高，能耗最小，或使总收益最大生产设备自动化程度的提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竞争力。

从某种意义上说，高效的精馏塔控制技术为我们创造了不可忽视的经济效益和社会效益。

关键词：精馏塔；分离单元；PID算法目录第1章绪论研究背景及意义精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。

而石油化工是基础性产业，它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务，在国民经济中占有举足轻重的地位，在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为之服务。

精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度，将各组分分离并达到规定的纯度要求。

精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即同一温度下各组分的蒸汽分压不同，使液相中轻组分转移到气相，气相中的重组分转移到液相，实现组分的分离。

1.精馏过程的核心在于回流，而回流必须消耗大量能量。

(一)采用 MATLAB 仿真；所有仿真，都需要做出以下结果：( 1 ) 超调量( 2 ) 峰值时间( 3 ) 过渡过程时间(4) 余差( 5 ) 第一个波峰值( 6 ) 第二个波峰值( 7 ) 衰减比( 8 ) 衰减率( 9 ) 振荡频率( 10 ) 全部 P 、I 、 D 的参数( 11 ) PID 的模型(二)每人一个题目，自己完成课程设计报告，报告的格式如图论文格式一． 液氨的水温控制系统设计液氨蒸发器主、副对象的传递函数分别为：G (s) = 1 ，G (s) = 1 e 一0.1s 01 (20s +1)(30s +1) 02 0.2s +1主、副扰动通道的传递函数分别为：G (s) = 1 ，G (s) = 1 f 1 0.2s +1 f 2试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：( 1 ) 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭环系统原理图；( 2 ) 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能(包括一次扰动和二次扰动)；( 3 ) 说明不同控制方案对系统的影响。

二．炉温控制系统设计设计任务：某加热炉的数学模型为G(s) = e一150s ，试设计大时延控制系统，具体要求如下：( 1 ) 仿真分析以下控制方案对系统性能的影响： PID 、微分先行、中间微分、Smith 预估、增益自适应预估；给出相应的闭环控制系统原理图；( 2 ) 在不同控制方式下进行仿真实验，比较系统的跟踪性能和抗干扰性能；选择一种较为理想的控制方案进行设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定。

三．锅炉夹套与被加热介质的温度控制1.设计任务(可 2 人选此题)了解、熟悉锅炉夹套与内胆温度控制系统的工艺流程和生产过程的静态、动态特性，根据生产过程对控制系统所提出的安全性、经济性和稳定性要求，结合所学知识实现温度的控制。

2.设计要求( 1 ) 从组成、工作原理上对工业型传感器、执行机构有一定的了解和认识。

过程控制系统试卷及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪项不是过程控制系统的基本组成部分？A. 控制器B. 执行器C. 测量仪表D. 被控对象答案：D2. 以下哪种控制方式属于开环控制？A. 比例控制B. 积分控制C. 比例积分控制D. 开环控制答案：D3. 以下哪种控制规律不能消除静态误差？A. 比例控制B. 积分控制C. 比例积分控制D. 比例微分控制答案：A4. 在PID控制中，以下哪个参数主要影响系统的快速性？A. 比例系数B. 积分系数C. 微分系数D. 控制周期答案：C5. 以下哪种执行器在工业生产中应用最广泛？A. 电动执行器B. 气动执行器C. 液压执行器D. 机械执行器答案：B6. 以下哪种测量仪表用于测量温度？A. 压力表B. 流量计C. 温度计D. 电流表答案：C7. 以下哪种控制策略适用于大滞后系统？A. 比例控制B. 积分控制C. 比例积分控制D. 模糊控制答案：D8. 在PID控制中，以下哪个参数主要影响系统的稳定性？A. 比例系数B. 积分系数C. 微分系数D. 控制周期答案：B9. 以下哪种控制方式属于闭环控制？A. 比例控制B. 开环控制C. 比例积分控制D. 闭环控制答案：C10. 以下哪种控制策略适用于非线性系统？A. PID控制B. 模糊控制C. 逻辑控制D. 状态反馈控制答案：B二、填空题（每题2分，共20分）11. 过程控制系统的基本组成部分有：控制器、执行器、测量仪表和______。

答案：被控对象12. 在PID控制中，比例系数、积分系数和微分系数分别用符号______、______和______表示。

答案：Kp、Ki、Kd13. 模糊控制的核心思想是利用模糊逻辑进行______和______。

答案：推理、决策14. 闭环控制系统具有______和______的优点。

答案：稳定性、准确性15. 电动执行器主要由______、______和______三部分组成。

一．《过程控制系统》课程设计要求1. 设计题目：智能化液位测量仪设计2. 设计任务：利用压力传感器和可编程控制器设计智能液位测量仪1)采用压力传感器，硬件控制采用西门子300PLC2)写出压力测量过程，绘制压力测量仪组成框图3)设计系统硬件电路4)编制液位测量程序二．前言1.液位传感器的类型：1）静压式液位计：当变送器投入到被测液体中某一深度时，迎液面受到的压力P=，。

采用扩散硅或陶瓷敏感元件的压阻效应，将静压转成电信号。

转换成4-20mADC标准电流信号输出。

2）硅压阻式液位变送器：把与液位深度成正比的液体静压力测量出来，经过放大电路转换成标准电流电压信号输出，建立起输出电信号与液位深度的线性对比关系，实现对液体深度的测量。

3）磁致伸缩液位计：电子仓内产生起始脉冲，在波导丝中传输时，同时产生一沿波导丝方向前进的旋转磁场，当磁场与磁环或浮球中的永久磁场相遇时，产生磁致伸缩效应，使波导丝发生扭动，扭动被安装在电子仓内的拾能机构所感知并转换成相应的电流脉冲，通过电子电路计算出两个脉冲之间的时间差，即可精确测出被测的位移和液位。

4）超声波液位计：探头向被测介质表面发射超声波脉冲信号，超声波在传输过程中遇到被测介质（障碍物）后反射，反射回来的超声波信号通过电子模块检测，通过专用软件加以处理，分析发射超声波和回波的时间差，结合超声波的传播速度，可以精确计算出超声波传播的路程，进而反映出液位。

5）电容式液位传感器：把一根涂有绝缘层的金属棒，插入装有导电介质的金属容器中，在金属棒和容器壁间形成电容，当被测介质物位变化时，传感器电容量发生相应变化，电容量的变体△Cx 转换成与物位成比例的直流标准信号。

6）浮球式液位传感器：当浮子随着液位（界面）上下浮动，浮子内永磁体的磁力作用于导管内的干簧管，使相应高度的干簧管闭合，得到正比于液位的电压信号，经转换器转换成4~20mA.DC的标准信号。

2.利用压力传感器测量液位的优点: 1）测量原理简单2）仪器设计简便3）所用器件熟悉4）元件数目少且便宜3.可编程控制器：PLC因具有抗干扰能力强，可靠性好，控制结构简单，通用性强，编程方便，易于使用，体积小，操作维护方便，设计、调试、施工的周期短，易于实现网络化，可完成三电一体化的优点，已经成为应用广泛的的工业也控制装置。

过程控制课程设计选题一、课程目标知识目标：1. 理解过程控制的基本概念，掌握其重要性和应用领域；2. 学会分析实际过程中存在的问题，并能运用所学知识提出解决方案；3. 掌握过程控制系统的数学模型及其建立方法，了解不同类型的过程控制策略；4. 了解过程控制设备的工作原理和选型方法，具备初步的设备配置和调试能力。

技能目标：1. 能够运用所学理论知识，对实际过程控制系统进行建模和分析；2. 学会使用过程控制软件进行系统仿真，验证控制策略的有效性；3. 培养解决实际过程控制问题的能力，提高创新意识和团队协作能力；4. 掌握过程控制相关设备的操作方法，具备一定的实践操作能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制学科的兴趣，激发学习热情和主动性；2. 引导学生关注过程控制在国家经济发展和工业生产中的应用，增强社会责任感和使命感；3. 培养学生的团队合作意识，学会尊重他人，善于沟通交流；4. 培养学生严谨的科学态度和良好的工程素养，注重实践与创新相结合。

课程性质：本课程为选修课，以理论教学和实践操作相结合的方式进行，旨在培养学生的过程控制理论知识和实际应用能力。

学生特点：学生已具备一定的数学、物理和自动化基础知识，具有较强的学习能力和动手实践能力。

教学要求：注重理论与实践相结合，强调知识的应用性和实践性，提高学生的分析问题、解决问题的能力。

通过小组合作、课堂讨论等方式，培养学生的沟通能力和团队协作精神。

同时，注重培养学生的创新意识和工程素养，为未来从事过程控制相关工作打下坚实基础。

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生产中的应用；2. 过程控制系统数学模型：介绍过程控制系统的传递函数、状态空间表达式及其建模方法；3. 过程控制策略：讲解PID控制、模糊控制、自适应控制等常用控制策略的原理及优缺点；4. 过程控制设备：介绍传感器、执行器、控制器等过程控制设备的原理、选型及应用；5. 过程控制系统仿真：学习使用MATLAB/Simulink等软件进行过程控制系统建模与仿真；6. 实际案例分析：分析典型过程控制系统的实际问题，提出解决方案并验证；7. 实践操作：分组进行过程控制实验，培养学生的动手能力和实际操作技能。