单闭环管道流量比值控制系统设计

《单闭环管道流量比值控制系统》

过程控制系统课程设计说明书

专业班级： 11级自动化1班

姓名：孙勇李自强周程鲍凯

学号：080311009 080311022

080311035 080311047

指导教师：陈世军

设计时间: 2014年6月11日

物理与电气工程学院

2014年 6 月 11 日

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。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流量比值过程控制系统。

流量测量是比值控制的基础。各种流量计都有一定的适用范围（一般正常流量选在满量程的70%左右），必须正确选择使用。在工程上，具体实施比值控制时，通常有比值器、乘法器或除法器等单元仪表可供选择，相当方便。若采用计算机控制来实现，只要进行乘法或除法运算即可，我们这次就主要使用计算机及组态王软件进行设计。

关键词：组态王；流量；比值控制系统

1、引言 (1)

1.1主要内容 (1)

1.2任务要求 (1)

2、设计方案 (2)

2.1设计原理 (2)

2.2系统原理图 (2)

2.3 MATLAB仿真调试 (3)

3、硬件设计 (4)

3.1使用仪器 (4)

4、软件设计 (7)

4.1 PLC程序 (7)

4.2 MCGS系统组态设计 (11)

4.2.1组态图 (11)

4.2.2静态画面 (12)

4.2.3数字字典 (14)

4.2.4系统应用程序 (16)

4.2.5动画连接 (17)

5、课程设计总结 (17)

6、参考文献 (18)

1、引言

1.1主要内容

本课程设计是学完《过程控制系统》课程后的一个应用性实践环节。通过本课程设计的训练，对过程控制工程设计的概念有完整地了解，同时培养综合应用基础课、专业课所学知识与工程实际知识的能力。通过对过程控制系统的分析与设计，获得面向工业生产过程系统分析与设计的实践知识，初步掌握过程控制系统开发和应用的技能。

基于组态软件的流量比值过程控制系统通过某种组态软件，结合实验室已有设备，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，通过流量传感器将检测到的流量与设定值送入计算机，计算机运用PID算法得到相应的控制信号，并将其输出给执行器，然后执行器调节调节阀，以达到调节流量的控制目的。设计一个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。

流量比值控制系统在实际生产中应用十分广泛，它能使系统稳定，精确地输出，更能实现自动化控制，是过程控制系统的一个典型。本设计针对生产中两种液体的流量的控制，对其设计了单闭环流量比值控制系统，将液体A作为主流量，液体B为副流量进行设计，设计中用到了多个硬件设备，并基于计算机实现过程的自动控制。

1.2任务要求

根据要求自己设计系统结构，分析系统的特点和系统特性，在实验室连接系统部件、构造硬件系统。可以自己跳线、连线，并连好对象、控制器、计算机，但是打开电源之前必须经过指导教师检查。在过程监控计算机上编制相应监控组态程序。通过对控制器、监控计算机和实验对象的联机调试、执行、观察结果，达到预期应用功能和控制目的，比较不同方案的应用效果。

⑵了解流量比值控制系统的物理结构，闭环调节系统的数学结果和

PID控制算法。

⑵逐一明确各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理，连接方法，

信号种类，信号调理电路，引入PLC的接线以及PLC中的编址。

⑶逐一明确从PLC到各执行机构的输出通道，包括各执行机构的种类和工作原理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址。

⑷绘制出流量控制系统的电路原理图，编制I/O地址分配表。

⑸编制PLC的程序结合过程控制实验室的现有设备进行调试，要求能在实验设备上演示控制过程。

2、设计方案

2.1设计原理

比值控制有开环比值控制、单闭环比值控制、双闭环比值控制、串级比值控制系统和变比值控制系统。开环比值控制是最简单的控制方案。单闭环比值控制和双闭环比值控制是实现两种物料流量间的定比值控制在系统运行过程中其比值系数是不变的。串级比值控制系统实现两种物料的比值随第三个参数的需求而变化。变比值控制系统最终目的是生产过程的结果，物料按比值输出不是关键。根据设计要求，本系统必须采用单闭环比值控制或双闭环比值控制，本系统采取单闭环控制方案。

2.2系统原理图

图1 单闭环流量比值控制系统原理图

2.3 MATLAB

仿真调试

本系统的主要的实现是PID 算法的实现，根据流量比值单回路控制系统的原理，运用组态王所提供的类似于C 语言的程序编写语言实现PID 控制算法。取采样周期Ts=1s 。本系统采用PID 位置控制算式，其控制算式如下：

0120122()(1)(1)()(1)(1)(2)(1)()(1)(2)

(1)2(1)D D D P P P I D P I D P D P T T T T u k u k K e k K e k K e k T T T T

u k a e k a e k a e k T T a K T T T a K T T a K T =-+++-+-+-=-+--+-=+

+=+

算式中，Kp 为比例系数，Ti 为积分时间，Td 为微分时间，以u(k)作为计算机的当前输出值，以Kc*PV 作为给定值，PV2作为反馈值即AD 设备的转换值，e(k)作为偏差。

图5 PID 控制器

图6 仿真结果

3、硬件设计

3.1使用仪器

3.1.1流量计（涡轮流量计、电磁流量计）

1）、涡轮流量计：

输出信号：频率，测量范围：0~0.6m3/h

接线如图所示：

图2 涡轮流量计

接线说明：传感器的供电电源由24VDC开关电源提供，负载为流量积算变送仪。

注：使用涡轮流量计时，必须将24VDC开关电源打开。

2)、电磁流量计：

输出信号：4~20mA，测量范围：0~0.4 m3/h

图3 电磁流量计

比值控制系统

第三节比值控制系统一、比值控制原理在炼油、化工、制药等许多生产过程中,经常需要两种物料或两种以上的物料保持一定的比例关系。最常见的就是燃烧过程,燃料与空气要保持一定的比例关系,才能满足生产与环保的要求:造纸过程中,浓纸浆与水要以一定的比例混合,才能制造出合格的纸浆;许多化学反应的诸个进料要保持一定的比例。通常,在两个需要保持一定比例关系的物料中,一个就是主动量或关键量,另一个就是从动量或辅助量。由于物料通常就是液体,因此称主动量为主流量F M ,从动量为副流量F S 。F M 与F S 之间的关系为 Fs＝KF M (8－l) 式中,K为比值系数。因此,只要主副流量的给定值保持比值关系,或者副流量给定值随主流量按一定比例关系而变化即可实现比值控制。二、比值控制系统的类型 l.单闭环比值控制系统图8-12表示一个燃烧过程单闭环比值控制系统,主流量就是燃料,副流量就是空气。F M T测量出主流量并变换为标准信号,乘以比值系数K后,作为副流量控制系统中被控变量Fs的给定值。如此,可以保持主流量与副流量之间的比例关系。从系统结构外观上瞧,似乎单闭环比值控制系统与串级控制系统很相似。但它们的方块图就是不同的,功能也就是不同的。单闭环比值控制系统的方块图如图8-13所示。图8-13 单闭环比值控制系统方块图从图8－13中可以瞧到,没有主对象与主调节器,这就是单闭环比值控制系统在结构上与串级不同的地方,串级中的副变量就是调节变量到被控变量之间总对象的一个中间变量,而比值中,副流量不会影响主流量,这就是两者之间本质上的区别。副流量控制系统就是一个随动控制系统,它的给定值由系统外部的KF M 提供,它的任务就就是使副流量Fs尽可能地保持与KF M 相等,随F M 的变化而变化,始终保持F M 与Fs的比值关系。当系统处于稳态时,

流量控制系统设计

目录第一章过程控制仪表课程设计的目的意义 (2) 1.1 设计目的?2 1.2课程在教学计划中的地位和作用?2 第二章流量控制系统（实验部分）?３ 2.１控制系统工艺流程.........................................３ 2.2 控制系统的控制要求?４２．3 系统的实验调试 (5) 第三章流量控制系统工艺流程及控制要求......................... ６３．1 控制系统工艺流程.............................................. ６ 3.２设计内容及要求?7 第四章总体设计方案?8 4.1 设计思想 (8) 4．2 总体设计流程图........................................... ８第五章硬件设计..................................................... ９5．1 硬件设计概要?9 5.2 硬件选型 ......................................................... ９５.3 硬件电路设计系统原理图及其说明 (13) 第六章软件设计..................................................... 1４６．1 软件设计流程图及其说明 (14) ６．2 源程序及其说明............................................... 1６第七章系统调试及使用说明?１７第八章收获、体会?２0 参考文献 (21)

比值控制系统

比值控制系统问题的提出：在工业生产过程中，要求两种或多种物料流量成一定比例关系要求严格控制比例。最常见的是燃烧过程，燃料与空气要保持一定的比例关系，才能满足生产和环保的要求。造纸过程中，浓纸浆与水要以一定的比例混合，才能制造出合格的纸浆，许多化学反应的诸个进料要保持一定的比例。例如1、氨合成生产过程3H2+1N2=2NH3，要求H2和N2完全按照3：1进料。 2、造纸过程中，对纸浆浓度有要求，进料浓纸浆和水的进料就要满足一定比例。如果有三个进料，对三个进料之间需要满足一定比例关系。而我们之前学习的控制系统的控制达不到这样的控制要求。因此就要用到一个新的控制————比值控制系统基本概念： 1.比值控制系统（流量比值控制系统）：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统。 2.主物料或主动量：在保持比例关系的两种物料中处于主导地位的物料，称为主物料；表征主物料的参数称为主动量（主流量），用F1表示。 3.从物料或从动量：按照主物料进行配比，在控制过程中跟随主物料变化而变化的物料称为从物料；表征从物料特性的参数称为从动量（副流量），用F2表示。 4.有些场合，用不可控物料为主物料，用改变可控物料即从物料来实现比值关系。 5. 比值控制系统就是要实现从动量与主动量成一定的比值关系: K= F2/ F1 F2—为从动量A F1—为主动量B （从动量/主动量=K 常数）在比值控制系统中从动量是跟随主动量变化的物料流量，因此，比值控制系统实际上是一种随动控制系统。比值控制系统的类型：开环比值控制系统单闭环比值控制系统双闭环比值控制系统变比值比值控制系统（串级比值控制系统）开环比值控制系统开环比值控制系统是最简单的比值控制系统，同时也是一个开环控制系统。随着F1的变化，F2跟着变化，满足F2=KF1的要求。（阀门开度与F1之间成一定的比例关系）。图P162 图5.1 开环比值控制缺点： 1.当F2因管线两端压力波动而发生变化时，系统不起控制作用，即F2本身无抗干扰能力。 2.适用于副流量较平稳且比值精度要求不高的场合。特点：由于系统是开环的，对从动量F2有干扰无法克服，无法保持比值关系。适用场合：适用于从动量较平稳且比值关系要求不高的场合，实际生产上很少用。单闭环比值控制图P162 图5.2 单闭环比值控制系统是为了克服开环比值系统存在的不足，在开环比值控制系统的基础上增加一个从动量的闭环控制系统。单闭环比值控制原理：（1）、当F1不变而F2受到扰动，通过闭环实现定值控制，将F2调回到F1的给定值上。

双闭环管道流量比值控制系统设计报告

双闭环管道流量比值控制系统设计报告 PLC控制技术实训评分表课程名称： PLC控制技术实训设计题目：单容液位变频器PID单回路控制,比值控制系统班级：学号：姓名：指导老师：年月日

双闭环管道流量比值控制系统设计报告常熟理工学院电气及自动化工程学院《PLC控制技术实训》报告题目：单容液位变频器PID单回路控制比值控制系统设计姓名：李良、何龙太莫勇、高虎学号： 160112109、160112106 160112113、160112104 班级：自动化121 指导教师：刘叔军起止日期： 2015.6.29~7.12

摘要本课题针对液位控制系统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，实现PID 对水箱液位的控制。针对比值控制系统进行模拟复杂控制系统设计、分析和测试研究，该系统通过涡轮流量计、电磁流量计进行信号采集，以工控组态软件组态王上位机监控P画面并对PID参数调节，实现对比值系统的控制。关键词：PLC PID控制液位控制比值控制组态王流量

目录 1、引言................................ 错误!未定义书签。 1.1主要内容 ............................ 错误!未定义书签。 1.2任务要求 ............................ 错误!未定义书签。 2、设计方案............................ 错误!未定义书签。 2.1设计原理 ............................ 错误!未定义书签。 2.2设计方案论证......................... 错误!未定义书签。 2.3系统原理图........................... 错误!未定义书签。 2.4系统结构图........................... 错误!未定义书签。 2.5系统工艺流程图 (4) 3、硬件设计 (4) 3.1流量计（涡轮流量计、电磁流量计） (3) 3.2 电动调节阀 (5) 3.3 变频器面板 (6) 3.4百特自整定PID调节器 (6) 3.5 EM235拓展模块 (7) 3.6 硬件接线图 (8) 3.7 I/O口分配表 (10) 4、软件设计............................ 错误!未定义书签。 4.1 程序流程图.......................... 错误!未定义书签。 4.2程序分析 ............................ 错误!未定义书签。 5、系统建模及MATALAB仿真调试 .......... 错误!未定义书签。

双闭环流量比值控制系统设计

目录摘要 (1) 双闭环流量比值控制系统设计 (2) 1、双闭环比值控制系统的原理与结构组成 (2) 2、课程设计使用的设备 (3) 3、比值系数的计算 (4) 4、设备投运步骤以及实验曲线结果 (5) 5、总结 (16) 6、参考文献 (17)

摘要在许多生产过程中，工艺上常常要求两种或者两种以上的物料保持一定的比例关系。一旦比例失调，会影响生产的正常进行，造成产量下降，质量降低，能源浪费，环境污染，甚至造成安全事故。这种自动保持两个或多个参数间比例关系的控制系统就是比值控制所要完成的任务。因此比值控制系统就是用于实现两个或两个以上物料保持一定比例关系的控制系统。需要保持一定比例关系的两种物料中，总有一种起主导作用的物料，称这种物料为主物料，另一种物料在控制过程中跟随主物料的变化而成比例的变化，这种无物料成为从物料。由于主，从物料均为流量参数，又分别成为主物料流量和从物料流量，通常，主物料流量用Q1表示，从物料流量用Q2表示，工艺上要求两物料的比值为K，即K=Q2/Q1.在比值控制精度要求较高而主物料Q1又允许控制的场合，很自然就想到对主物料也进行定值控制，这就形成了双闭环比值系统。在双闭环比值系统中，当主物料Q1受到干扰发生波动时，主物料回路对其进行定值控制，使从物料始终稳定在设定值附近，因此主物料回路是一个定值控制系统，而从物料回路是一个随动控制系统，主物料发生变化时，通过比值器的输出，使从物料回路控制器的设定值也发生变化，从而使从物料随着主物料的变化而成比例的变化。当从物料Q2受到干扰时，和单闭环控制系统一样，经过从物料回路的调节，使从物料稳定在比值器输出值上。双闭环比值控制系统由于实现了主物料Q1的定值控制，克服了干扰的影响，使主物料Q1变化平稳。当然与之成比例的从物料Q2变化也将比较平稳。根据双闭环比值控制系统的优点，它常用在主物料干扰比较频繁的场合，工艺上经常需要升降负荷的场合以及工艺上不允许负荷有较大波动的场合。本实验通过了解双闭环比值控制系统的原理与结构组成，进行双闭环流量比值控制系统设计（包括仪表选型）以及进行比值系数的计算，最后基于WinCC进行监控界面设计，给出不同参数下的响应曲线，根据扰动作用时，记录系统输出的响应曲线。

基于PLC 的流量控制系统

辽宁工业大学电气控制与PLC技术课程设计（论文）题目：基于PLC的流量控制系统设计院（系）：电气工程学院专业班级：自动化112 学号： 110302032

学生姓名：王毅指导教师：（签字）起止时间：2014.6.30~2014.7.11 本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语自动化：电气工程学院教研室：

I 本科生课程设计（论文）摘要随着科技的飞速发展，自控系统的应用正在不断深入，同时代替传统控制检测技术日益更新。自动控制技术可谓无所不能。本文提出一种对液体流量进行实时精确控制的设计方案。该方案以PLC控制为基础，由上位机、PL C、电动调节阀组成。它不仅适用于流量控制，在改变动作设备后同样适用于对温度、液位、速度、高度等模拟量的控制。论文采用文字叙述与图表相结合的方式，逐步做出解释，从而得出具体结论。更清晰的展示了设计的全过程与每个细节之间的处理方式。关键词：PLC；自动控制；流量控制 II 本科生课程设计（论文）

目录第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (2) 2.1概述 (2) 2.2系统组成总体结构 (2) 2.2.1 控制方案比较和确定 (2) 2.2.2 流量控制系统的组成及原理图 (3) 2.2.3 水流量系统控制流程 (4) 第3章硬件设计 (5) 3.1PLCS7-200介绍 (5) 3.2主机CPU224 (6) 3.3变频器的选择 (8) 3.4水泵电机的选择 (9) 3.5流量变送器的选择 (10) 第4章软件设计 (11) 4.1PLC程序设计 (11) 4.2系统流程图 (11) 4.3程序 (13) 第5章课程设计总结 (16) 参考文献 (17) III 本科生课程设计（论文）第1章绪论 PLC 是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC 及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系

开环控制、半闭环控制、闭环控制

开环控制、半闭环控制、闭环控制的区别 2011-11-2 10:31 提问者：升玩就走|浏览次数：485次数控技术推荐答案 2011-11-2 13:39 开环：没有测量回路。半闭环：有一个测量回路（主要反馈控制转速：编码器）注意：编码器有绝对值和相对值之分全闭环：有两个测量回路（反馈转速+位置：编码器+光栅尺或外置编码器） | 其他回答共2条 2011-11-3 14:01Einstiphen|五级以监测点的不同来区分三者。开环控制就是系统按设定的参数来运转，不作监测，不反馈。半闭环控制就是在系统的执行端之前（非最终端）设置监测，反馈回的信号可以对执行端之前的机构进行实时调整。闭环控制是在系统的最终执行端设置监测，反馈回的信号直接用于系统整体调整。开环系统最简单，成本低，但执行精度最差，基本无系统波动。闭环系统最复杂，控制成本最高，但执行精度相当高，系统波动也最大。半闭环系统介于以上两者之间。 |评论 2011-11-17 10:09wangpeng3219|二级闭环闭环也叫反馈控制系统，是将系统输出量的测量值与所期望的给定值相比较，由此产生一个偏差信号，利用此偏差信号进行调节控制，使输出值尽量接近于期望值。举例：调节水龙头——首先在大脑中对水流有一个期望的流量，水龙头打开后由眼睛观察现有的流量大小与期望值进行比较，并不断的

用手进行调节形成一个反馈闭环控制；骑自行车——同理不断的修正行进的方向与速度形成闭环控制。半闭环半闭环控制系统:半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置，通过检测伺服机构的滚珠丝杠转角，半闭环控制系统图间接检测移动部件的位移，然后反馈到数控装置的比较器中，与输入原指令位移值进行比较，用比较后的差值进行控制，使移动部件补充位移，直到差值消除为止的控制系统。由于半闭环控制系统将移动部件的传动丝杠螺母不包括在环内，所以传动丝杠螺母机构的误差仍会影响移动部件的位移精度，由于半闭环控制系统调试维修方便，稳定性好，目前应用比较广泛。半闭环控制系统的伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。开环相对闭环而言开环（kāi huán）英文名open-loop。开环相对于闭环而言，也叫开环控制系统。意思就是不将控制的结果反馈回来影响当前控制的系统。举例：打开灯的开关——按下开关后的一瞬间，控制活动已经结束，灯是否亮起以对按开关的这个活动没有影响；投篮——篮球出手后就无法再继续对其控制，无论球进与否，球出手的一瞬间控制活动即结束。

双闭环比值控制系统仿真

学号：2013133301 课程设计报告题目双闭环比值系统仿真学院计算机科学与信息工程学院专业自动化班级2013级自动化3 学生姓名刘博指导教师吴诗贤 2016 年11 月26 日

摘要 3 一、课程设计任务 5 5 (1) PID控制原理及PID参数整定概述 5 (2) 基于稳定边界法的PID控制器参数整定算法7 (3) 利用Simulink建立仿真模型9 (4) 参数整定过程14 (5) 调试分析过程及仿真结果描述20 三、总结20

参考文献21

双闭环比值控制系统仿真摘要：双闭环比值控制系统的特点是在保持比值控制的前提下，主动量和从动量两个流量均构成闭环回路，这样克服了自身流量的干扰，使主、从流量都比较平稳,并使得工艺总负荷也较稳定。从动量控制回路是随动控制系统，期望系统响应快些，一般按单回路整定；主动量控制回路是定值控制系统，反应速度较慢时有利于从动控制回路的快速跟踪，一般整定为周期过程。主、从控制回路均选择PI控制方式。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C、FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink 具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵

进水流量跟随出水流量比值控制系统

实验题目进水流量跟随出水流量比值控制系统实验室实验时间同组人数人实验类别综合性实验指导教师：张运波张红一、实验目的 1.掌握比值控制的基本原理、系统构成方法以及参数整定方法； 2.进一步熟练智能调节仪表的基本操作与整定方法； 3.掌握比值控制系统的基本特性和控制方式。二、实验设备 1.过程控制对象：1套 2.控制系统操作台：1套 3.PID 自整定数字调节仪：1块 4.示波器（或计算机）：1台三、实验原理系统的原理框图如图4.1所示，系统由一个定值控制的主动量回路和一个跟随主动量变化的从动量随动控制回路组成。出水进水图4.1 比值控制系统原理框图主动量控制回路能克服主动量扰动，实现其定值控制；从动量控制回路能克服作用于从动给定值扰动值输出值 — PID 调节器1 电动调节阀1 出水流量电磁流量计变送器输出值 — PID 调节器2 电动调节阀2 锅炉电磁流量计变送器扰动值

量回路中的扰动，实现随动控制。本系统中主动量为出水流量，从动量为进水流量，通过系统的调节，实现进水流量跟随出水流量变化。四、实验内容与步骤 1.熟悉过程控制对象和控制系统操作台，掌握“水路”和“电路”的连接方式。 2.按照工艺流程图和电气接线图，连通实验管路和连接电气电路。 3.打开电源，设置和整定智能调节仪表：（1）一级参数设置：在仪表PV测量值显示状态下，按压SET键，仪表将转入控制参数设定状态。每按SET键一次，就转入下一个被修改参数。序号符号设定值作用 1 CLK 13 2 无禁锁，可修改一级参数 2 AL1 0 第一报警值 3 AL2 400 第二报警值 4 AH1 2 第一报警回差 5 AH2 2 第二报警回差出水流量调节器参数设置：P=240，I=15，D=0 进水流量调节器参数设置：P=200，I=12，D=0 （2）二级参数设置：在仪表一级参数设定状态下，设定CLK=132后，在PV显示CLK，SV 显示132的状态下，同时按下SET键和▲键30秒，仪表就进入二级参数设定。在二级参数设定状态下，每按SET键一次，就变换一个被修改参数，利用▲或▼键改变参数值。 1)进水流量调节器参数设置：序号符号设定值作用 1 SL0 14 输入分度号，14=（1~5）V 2 SL1 0 显示无小数点 3 SL2 1 第一报警为下限报警 4 SL3 2 第二报警为上限报警 5 DE 1 设备号（通讯用） 6 BT 5 通讯波特率=9600 7 F1 1 PID反作用方式 8 F2 1 PID为电压、电流输出

双闭环比值控制系统仿真

课程设计报告题目双闭环比值系统仿真学院计算机科学与信息工程学院专业自动化班级2013级自动化3 学生姓名刘博指导教师吴诗贤 2016 年11 月26 日

摘要 (3) 一、课程设计任务 (5) (5) (1)PID控制原理及PID参数整定概述 (5) (2)基于稳定边界法的PID控制器参数整定算法 (7) (3)利用Simulink建立仿真模型 (9) (4)参数整定过程 (14) (5)调试分析过程及仿真结果描述 (20) 三、总结 (20) 参考文献21

双闭环比值控制系统仿真摘要：双闭环比值控制系统的特点是在保持比值控制的前提下，主动量和从动量两个流量均构成闭环回路，这样克服了自身流量的干扰，使主、从流量都比较平稳,并使得工艺总负荷也较稳定。从动量控制回路是随动控制系统，期望系统响应快些，一般按单回路整定；主动量控制回路是定值控制系统，反应速度较慢时有利于从动控制回路的快速跟踪，一般整定为周期过程。主、从控制回路均选择PI控制方式。 MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C、FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且mathwork也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。 Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件

基于单片机的流量控制系统设计

过程控制系统课程设计设计题目：基于单片机的流量控制系统设计学生姓名：专业：测控技术与仪器班级学号：指导教师设计时间：

《过程控制系统》课程设计任务书专业测控技术与仪器班级姓名设计题目：基于单片机的流量控制系统设计一、设计实验条件过程控制系统实验室实验系统二、设计任务 1、设计电磁流量计为流量传感器，单片机为核心流量控制系统。系统主要由水泵、水泵电机、流量传感器、电动阀门、阀门电机、单片机控制系统等组成。 2、写出流量控制过程，绘制控制系统组成框图 3、利用单片机对流量进行控制（1）系统硬件电路设计单片机采用89S52；设计键盘及显示电路，电机控制电路（可控硅，光电耦合器）。（2）编制流量控制程序三、设计说明书的内容 1、设计题目与设计任务（设计任务书） 2、前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3、主体设计部分 4、参考文献 5、结束语四、设计时间与设计时间安排 1、设计时间： 2 周 2、设计时间安排：熟悉实验设备、实验、收集资料：4天设计计算、绘制技术图纸：4天编写课程设计说明书：5天答辩：1天

一，流量控制系统设计意义工业生产中过程控制是流量测量与仪表应用的一大领域，流量与温度、压力和物位一起统称为过程控制中的四大参数，人们通过这些参数对生产过程进行监视与控制。对流体流量进行正确测量和调节是保证生产过程安全经济运行、提高产品质量、降低物质消耗、提高经济效益、实现科学管理的基础。流量的检测和控制在化工、能源电力、冶金、石油等领域应用广泛。【1】在天然气工业蓬勃发展的现在，天然气的计量引起了人们的特别关注，因为在天然气的采集、处理、储存、运输和分配过程中，需要数以百万计的流量计，其中有些流量计涉及到的结算金额数字巨大，对测量和控制准确度和可靠性要求特别高。此外，在环境保护领域，流量测量仪表也扮演着重要角色。人们为了控制大气污染，必须对污染大气的烟气以及其他温室气体排放量进行监测；废液和污水的排放，使地表水源和地下水源受到污染，人们必须对废液和污水进行处理，对排放量进行控制。于是数以百万计的烟气排放点和污水排放口都成了流量测量对象。同时在科学试验领域，需要大量的流量控制系统进行仿真与试验。流量计在现代农业、水利建设、生物工程、管道输送、航天航空、军事领域等也都有广泛的应用。二，系统方案 1、方案整体思路液体流量控制通常采用电动调节阀实现，近年来，电动调节阀的结构和控制方式发生了很大的变化，随着计算机进入控制领域，以及新型的电力电子功率元器件的不断出现，使采用全控制的开关功率元件进行脉宽调制（pulse width modulation ,简称PWM）控制方式得到了广泛的应用。这种控制方式很容易在单片机中实现，从而为电动调节阀的控制数字化提供了基础。将偏差的比例（proportion）、积分（integral）、微分（differential）通过线性组合构成数字控制量，构成数字PID控制器，它具有非常强的灵活性，可以根据试验和经验在线调整参数，因此可以得到更好的控制性能。本系统采用C51系列的89S52单片机为核心，通过设置89S52单片机的定时器产生脉宽可调的PWM波【2】，对阀门电机的输入电压进行调制，实现阀门开度的变化，进而实现了对液体流量的控制。单片机通过电磁流量计采集实际流量信号，根据该信号对其内部采用数字PID算法对PWM变量的值进行修改，从而达到对流量的闭环精确控制。 2、实现流程流量控制系统是一个过程控制系统，在设计的过程中，必须明确它的组成部分。过程控制系统的组成部分有：控制器、执行器、被控对象和测量变送单元，其框图如图1所示。直流电机PID控制阀门设定值流量输出

双闭环比值控制系统-----课程设计

《过程控制》课程设计报告题目：双闭环比值控制系统的分析与设计姓名：王飞学号：20106206 专业：自动化年级：2010级指导教师：李天华

目录 1 任务书-------------------------------------------------------- 1 1.1设计题目 --------------------------------------------------- 1 1.2设计任务 --------------------------------------------------- 1 1.3原始数据 --------------------------------------------------- 2 1.4设计内容 --------------------------------------------------- 2 2 研究背景 ------------------------------------------------------- 3 3 研究意义 ------------------------------------------------------- 4 4 研究内容 ------------------------------------------------------- 4 5 论文组织 -------------------------------------------------------- 5 5.1衰减曲线法整定主动量回路控制器参数 -------------------------- 5 5.2反应曲线法整定从动量回路控制器参数 -------------------------- 8 5.3双闭环比值控制系统仿真及性能测试 --------------------------- 11 5.4双闭环比值控制系统的抗干扰能力检验 ------------------------- 13 6 双闭环比值控制与串级控制的区别，以及各自的优缺点 --------------- 16 6.1双闭环比值控制与串级控制的区别 ----------------------------- 16 6.2双闭环比值控制的优、缺点 ----------------------------------- 17 6.3串级控制的优、缺点 ----------------------------------------- 17 7 总结 ---------------------------------------------------------- 17 8 参考文献 ------------------------------------------------------ 17 附录：双闭环比值控制最终整定结果(Simulink图) -------------------- 18

闭环控制系统(精选.)

闭环控制系统许多实时嵌入式系统使作出控制决策。这些决策通常是由软件和基于硬件反馈的基础上由它控制（被称为机械）。这些反馈通常采用的是模拟传感器，可以通过一个A / D转换器读取他形式。例如：传感器可能代表位置，电压，温度或其他任何适当的参数。每样提供软件和附加信息基础控制决策。闭环控制的基本知识基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通路，两者组成一个闭合的回路。因此，反馈控制系统又称为闭环控制系统。反馈控制是自动控制的主要形式。自动控制系统多数是反馈控制系统。在工程上常把在运行中使输出量和期望值保持一致的反馈控制系统称为自动调节系统，而把用来精确地跟随或复现某种过程的反馈控制系统称为伺服系统或随动系统。反馈控制系统由控制器、受控对象和反馈通路组成。比较环节，用来将输入与输出相减，给出偏差信号。这一环节在具体系统中可能与控制器一起统称为调节器。以炉温控制为例，受控对象为炉子；输出变量为实际的炉子温度;输入变量为给定常值温度,一般用电压表示。炉温用热电偶测量，代表炉温的热电动势与给定电压相比较，两者的差值电压经过功率放大后用来驱动相应的执行机构进行控制。同开环控制系统相比，闭环控制具有一系列优点。在反馈控制系统中，不管出于什么原因（外部扰动或系统内部变化），只要被控制量偏离规定值，就会产生相应的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干扰的能力，对元件特性变化不敏感，并能改善系统的响应特性。但反馈回路的引入增加了系统的复杂性，而且增益选择不当时会引起系统的不稳定。为提高控制精度，在扰动变量可以测量时，也常同时采用按扰动的控制（即前馈控制）作为反馈控制的补充而构成复合控制系统。一个闭环系统采用反馈来衡量实际的系统运行参数，如温度，压力，流量，液位，转速控制。这种反馈信号发送回的地方是较理想的系统设定点控制器。该控制器发一个误差信号，即启动纠正措施和驱动器输出设备所需的值。在直流电动机驱动上很容

单闭环流量定值控制系统样本

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 调节规律的数学表示式为: 01()()()()t P 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50.00Hz 6．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=5 8．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”

双闭环流量比值控制系统设计

目录摘要 0 双闭环流量比值控制系统设计 (1) 1、双闭环比值控制系统的原理与结构组成 (1) 2、课程设计使用的设备 (1) 3、比值系数的计算 (2) 4、设备投运步骤以及实验曲线结果 (2) 5、总结 (6) 6、参考文献 (6)

步进电机全闭环控制

半导体器件应用网 https://www.360docs.net/doc/3c10004644.html,/news/194498.html 步进电机全闭环控制【大比特导读】步进电机由于体积精巧、价格低廉、运行稳定，在低端行业应用广泛，步进电机运动控制实现全闭环，是工控行业的一大难题。步进电机由于体积精巧、价格低廉、运行稳定，在低端行业应用广泛，步进电机运动控制实现全闭环，是工控行业的一大难题。主要问题有两个，原点的不确定性和失步，目前，采用高速光电开关作为步进系统的原点，这个误差在毫米级，所以在精确控制领域，是不能接受的。另外，为了提高运行精度，步进系统的驱动采用多细分，有的大于16，假如用在往复运动过程中，误差大的惊人。已经不能适应加工领域。为此，提出步进电机全闭环控制系统，以适应目前运动控制领域的需求。 1、硬件连接硬件连接加装编码器，根据细分要求，采用不同等级的解析度编码器进行实时反馈。 2、原点控制根据编码器的Z信号，识别、计算坐标原点，同数控系统相同，精度可以达到2/编码器解析度×4。 3、失步控制根据编码器的反馈数据，实时调整输出脉冲，根据失步调整程度，采取相应办法。下图是电路原理 4、电路原理描述

半导体器件应用网电路采用超大规模电路FPGA,输入、输出可以达到兆级的相应频率，电源3.3V,利用2596 开关电源，将24V转为3.3V,方便实用。输入脉冲与反馈脉冲进行4倍频正交解码后计算，及时修正输出脉冲量和频率。 5、应用描述本电路有两种模式，返回原点模式和运行模式。当原点使能开关置位时，进入原点模式，反之，进入运行模式。在原点模式，以同步于输入脉冲的频率输出脉冲，当碰到原点开关后，降低输出脉冲频率，根据编码器的Z信号，识别、计算坐标原点。返回原点完成后，输出信号。此信号及其数据在不断电的情况下，永远保持。在运行模式，以同步于输入脉冲的频率输出脉冲，同时计算反馈数据，假如出现误差，及时修正。另外，大惯量运行时，加减速设置不合理的情况下，可能会及时反向修正。 6、技术指标 (1)输入输出相应频率：≤1M; (2)脉冲同步时间误差：≤10ms;(主要延误在反向修正，不考虑反向修正，≤10us) (3)重定位电气精度：≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分) (4)重定位原点电气精度≥2/编码器解析度×4/马达解析度×细分) (5)适应PNP,NPN接口 (6)适应伺服脉冲控制 (7)适应各种编码其接口步进电机运动控制一旦解决上述问题，增加数百元成本的情况下可以实现全闭环控制，毫不逊色于伺服系统。特别是其价格低廉、控制简单、寿命长久的特点在某些场合，可能优于伺服系统。

全闭环控制与半闭环控制数控车床的探讨

全闭环控制与半闭环控制数控车床的探讨关键词：全闭环控制；半闭环控制；开环控制；检测装置 1 引言用户在购买机床时，可根据加工工件的需求不同，对机床稳定性、精度、刚性等关注的侧重点会有所不同，对精度有特殊要求的用户经常会提到全闭环控制，但很多人对全闭环控制和半闭环控制缺乏全面的了解，盲目的认为全闭环控制机床就是比半闭环控制机床的好，这是非常片面的观点，面就全闭环控制和半闭环控制的机床进行简单的介绍和对比。 2原理介绍数控机床运动链包括数控装置T伺服编码器T 伺服驱动器T电机T丝杠T移动部件，根据位置检测装置安装位置的不同，分为全闭环控制、半闭环控制、开环控制。 2.1 全闭环控制进给伺服系统将位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）安装在机床运动部件（如工作台、拖板）上，并对移动部件位置进行实时的反馈，通过数控系统处理后将机床的位置状态告知伺服电机，伺服电机通过系统指令自动进行运动误差的补偿即位置的补偿。但由于它将丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统的稳定状态调试就非常麻烦。另外像光栅尺、直线感应同步器这类高精度的测量装置其价格较高，安装复杂，很有可能引起振荡，所以般机床不使用全闭环控制。下图为发那科全闭环控制示意图。 2.2 半闭环控制进给伺服系统将位置检测装置安装在伺服电

机的端部或是丝杆的端部（主要是以安装在伺服电机的端部为主），用来检测丝杠的回转角，间接测出机床运动部件的实际位置，经反馈送回控制系统。由于机械制造水平的提高及速度检测元件和丝杆螺距精度的提高，半闭环数控机床已能达到相当高的进给度和定位精度。所以大多数的机床厂家广泛采用了半闭环数控系统来控制运动部件的定位。 3实际应用 3.1 全闭环控制系统位置检测装置（如光栅尺、直线感应同步器等）有不同精度等级(± 0.02mm、±0.01mm、±0.005mm、± 0.001mm、± 0.0005mm）,所以全闭环控制也会有误差，定位精度高低受精度等级影响，而且精度等级越高价格越贵。位置检测装置热性能（热变形），测量装置一般是非金属材料，热膨胀系数与机床各部件不一致，它是机床工作精确度的关键环节，所以必须要解决机床加工过程中的发热问题，以克服由于温度引起的热变形。高端机床会采用各种方式，如丝杠中空冷却、导轨润滑、切削液恒温冷却等方式来降低机床加工过程中的热变形。位置检测装置安装也十分重要，理论上，越靠近驱动轴线（丝杠副），测量越准确。由于受结构空间限制，光栅尺的安装方式只有两种，一种是安装在近丝杠副侧，另一种是安装在导轨外侧。推荐尽可能选取第一种安装方式，但给检修和维护带来了不方便。反之，即使选择了高精度的光栅尺，而实际并不能达到数控机床所要求的精度。即使第一种情况，光栅尺的安装位置比较靠近驱动轴线，但是安装位置毕竟与驱动轴线有一定距离，这一点距离和驱动时物体的摆动相结合后，对光栅尺的检测控制带来了很大的麻烦。当驱动物体向光栅尺安装侧摆动时，光栅尺在检测时误认为移动速度不足，系统则给出加速信号，而驱动物体马上向另一侧摆动，光栅尺在检测时又误认为移动速度太快，系统则给出减速信号，这样反反复复运行，这样不但没有改善数控机床各线性坐标轴的控制，反而加剧了驱动物体的振动，导致了全闭环不如半闭环的奇特现象。生产环境影响: