3.1-3.2控制方案的设计
设计控制程序
设计控制程序1.目的：为了规范设计工作程序，有效控制公司设计、技术工作的合理性及准确性，特制定本程序。
2.范围：本程序规定了公司设计任务的分配、设计方案实施程序的控制。
3.工作程序3.1设计任务分配3.1.1设计部经理接受市场部的设计项目，根据部门内部设计任务及《设计任务人员配备规定》，拟定项目设计小组。
3.1.2设计部经理填写《项目设计管理表》，确定项目的设计任务及人员配备，报总工程师审批。
3.2方案设计及方案评审3.2.1项目负责人领取《项目设计管理表》，进行工程分析，项目设计小组依据市场部《合同交底》及相应的法律法规、规范、标准等文件进行方案设计。
3.2.2项目小组完成的设计方案由项目负责人报送设计部经理，由设计部经理依据《设计文件评审制度》，组织相关人员进行设计方案评审，由项目负责人填写《方案评审表》，项目设计小组依据《方案评审表》进行方案修正，经评审后合格的方案进行施工设计，对不能交付的设计方案须重新进行设计、评审。
3.3施工图设计、评审及外部确认3.3.1满足设计要求的方案在项目设计小组内部进行深化，形成施工图。
3.3.2项目设计小组完成的施工图由项目负责人报送设计部经理，由设计部经理依据《设计文件评审制度》组织相关人员进行施工图评审，由项目负责人填写《施工图评审表》；项目设计小组依据《施工图评审表》进行施工图修正，经评审合格后的施工图交付进行外部确认，对不能交付的施工图需要重新深化、评审。
3.3.3设计项目施工图内部评审合格并审批后，由项目负责人报送甲方、设计院、总承包单位予以确认，并签署相应确认记录，经确认的施工图可以交付使用，投入生产；不满足外部确认条件的施工图需重新进行深化、评审、确认。
3.4施工方案交付投产、技术交底、技术服务3.4.1经外部确认的设计文件按《设计文件发放细则》印发至相关部门。
3.4.2项目设计人员对生产、施工环节进行施工方案技术交底，并填写印发《技术交底记录》。
语音控制的智能小车设计方案
语音控制的智能小车设计方案根据美国玩具协会的调查统计，近年来全世界玩具销量增幅与全世界平均GDP增幅大致相当而全世界玩具市场的内在结构比重却发生了重大变化：传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额2004年较2003年增长52％，而传统玩具的年销售额仅增长3％英国玩具零售商协会选出的2001年圣诞最受欢迎的十大玩具中，有七款玩具配有电子元件从这些数字可以看出，高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩具行业发展的主流本文设计一个具有语音识别功能的智能遥控小车该小车对传统的手动遥控小车的机械部分做了改进使之可以实现任意角度转向和以任意速度前进而不象一般的小车那样只能以固定角度转向和以固定速度前进因此更加接近真实的车辆本文还在小车的控制系统中采用语音识别系统，使控制者可以用语音对小车进行控制，产生相应的动作，而且小车和控制者还具有一定的交互功能1 智能小车总体结构框图智能小车主要由转向机构、驱动机构、转向控制模块、驱动控制模块、遥控模块和语音控制模块六大部分组成，如图1所示2 机械本体结构及工作原理小车为轮式结构，如图2所示机械部分分为转向机构(图中椭圆内的部分)和驱动机构(图中椭圆外部分)转向机构主要由转向电机、转向架和两个前轮组成驱动机构采用玩具小车常用的双电机驱动方案，包括两个减速电机和两个后轮转向机构工作原理为：转向时由控制者向小车发出转向信号，转向电机根据转向信号正向或反向旋转一定角度，电机通过齿轮、齿条系统带动转向架摆动一定角度，最终带动与转向架固定在一起的前轮偏摆一定角度小车在转向时由于内、外侧的车轮的转弯半径不同，所以内外侧车轮的转速也不相同前轮为从动轮，会根据转弯角度的大小自动调节内、外侧车轮的转速；而后轮为主动轮，其转速分别由两个电机独立驱动，不会根据转弯半径自动调节转速因此小车转弯时，控制系统在控制转向电机的同时还需要根据转向角度的大小向两个驱动电机发出控制信号，调节两个驱动电机的转速使之产生特定的转速比，从而使转弯顺利进行在这里，转弯的角度、转速比与小车的尺寸及转弯半径有关3 控制系统控制系统包括两大部分，一部分位于遥控器内，用于识别控制者的命令并将响应的控制信号发送出去；一部分位于小车上，用于接收遥控器发出的控制信号，并根据控制信号控制转向机构和驱动机构，使小车实现预期的动作3.1 遥控器遥控器主要由语音识别模块和无线发送模块(编码芯片、射频发送模块)组成，如图3所示遥控器的工作原理为：控制者通过麦克风发出控制命令，该命令经过语音识别模块识别后，根据控制信号的类型产生一个8位的控制码，语音识别模块通过其P1端口将控制码输出至无线发送模块，然后语音识别模块发出控制信号，控制无线发送模块将该控制码以无线电波形式发送出去，车载控制部分接收到后便控制小车产生预期的动作3.1.1 语音控制模块语音控制模块主要由Sensory公司的集成语音识别芯片RSC－364组成该芯片是专门为语音控制家电产品而设计的，外围辅助器件少，采用典型应用电路时只需要一个麦克风、一个晶体振荡器、一个小场声器和几个电阻、电容即可该芯片内部集成了语音识别、语音合成、语音身份识别、录音回放功能芯片内部采用的是神经网络的语音识别算法，和说话者无关的语音识别准确率可以达到97％，和说话者相关的语音识别准确率可以达到99％该芯片的功能框图如图4所示该芯片内部集成了一个八位的可编程微处理器，对外有16个可编程控制的I/O口，16位地址总线和8位数据总线及相应的控制信号，可方便地扩展外部ROM以及与外部器件通讯本文中对RSC－364的资源使用情况为：其P1口用于传输与控制命令相应的控制码，P0.7口用于启动无线发送模块发送数据3.1.2 无线发送模块为了提高无线收发的可靠性，本文采用集成的射频发送模块F05C和编码芯片PT2262组成无线编码发送模块PT2262外围电路简单，只需外接一个电阻调节载波频率PT2262的电源电压范围广，4～15V均能正常工作PT2262可以对12位二进制信号进行编码输出，足以满足本文的要求PT2262的控制也极为简单，在PT2262的TE端为0时，PT2262自动将地址引脚和数据引脚A0～A11的数据编译成适合RF电路发射的串行编码波形，然后通过DOUT 端口串行输出应用时只需将PT2262的DOUT端口连接到RF电路的数据输入端即可将数据通过无线电波发送出去本文中RF电路选用集成的射频发送模块F05C F05C采用声表谐振器稳频，SMT树脂封装，频率一致性较好，免调试F05C具有较宽的工作电压范围及低功耗特性，当发射电压为3V时，发射电流约为2mA，发射功率较小；12V为最佳工作电压，具有较好的发射效果，发射电流约为5～8mA；当发射电压大于l2V时直流功耗增大，有效发射功率不再明显提高F05系列采用AM方式调制以降低功耗[1]因为本文无线发送的命令的种类较少，所以不需要全部使用PT2262的12个数据引脚，鉴于RSC-363内核和AT89C51均为八位机，为了数据传输方便，只使用PT2262的低八位数据引脚传输数据，其余的四个数据引脚直接接地，其上数据没有意义3.2 车载控制部分车载控制部分主要由无线接收模块(射频接收模块、解码芯片)、车载处理器和电机控制模块(图中略)组成，如图5所示其功能就是接收遥控器发出的无线电信号并解码，送入车载处理器，经过计算产生相应的控制信号，控制三个电机工作，使小车产生预期的动作3.2.1 无线接收模块无线接收模块由射频接收模块J05C和解码芯片PT2272组成J05C是F05C的配对功能模块J05C采用超外差电路结构和温度补偿电路，具有较高的接收灵敏度及稳定性，芯片内含低噪声射频放大器、混频器、本地振荡器、中频放大器、滤波器及限幅比较器，输出为数据电平信号其功能是自动接收无线电波并对电波进行处理，输出适合解码芯片解码或单片机解码的波形PT2272是PT2262的配对芯片，其外围电气特性和PT2262相同工作时，PT2272自动对从DIN端口输入的编码波形进行解码，解码成功则将地址和数据输出到对应的地址引脚和数据引脚，同时将EN端口置为高电平，数据在各个引脚上的排列顺序和PT2262完全相同和无线发送模块相对应，这里也只使用其低八位数据引脚传输八位有效数据3.2.2 车载处理器车载处理器采用常用的MCS－51系列单片机AT89C51 AT89C51是8位单片机，其片内集成有4K的程序存储器，能够满足一般的应用单片机有8位外部数据总线和16位外部寻址地址线，支持外扩程序存储器和数据存储器片内集成两个16位的定时/计数器，两个外部中断口，32位双向I/O口[2]在本文的应用中，单片机采用中断工作方式P2口和无线接收模块的解码芯片的数据端口的低8位相连，用于接收解码的数据解码芯片的EN端口和单片机的外部中断口INT0相连，解码芯片解码成功时会自动通过EN 端口向单片机申请中断，单片机进入中断处理程序，接收解码后数据因为EN端口是高电平有效，而INT0是低电平有效，所以EN需要通过一个反向器和INT0连接单片机的P1口用来输出PWM波，控制转向电机和两个驱动电机每个电机需要两个端口进行驱动，分别用于电机的正反向选择P1口每位的具体定义为：P1.0和P1.1用来控制转向电机的正转和反转；P1.2和P1.3用来控制左后轮驱动电机的正转和反转；P1.4和P1.5用来控制右后轮驱动电机的正转和反转3.2.3 电机控制模块电机的驱动采用双向PWM脉宽调制方式控制采用这种控制方式可以方便地实现电机的正反转和转速变化[3]电机驱动电路如图6所示其工组原理为当P1.0端口为高电平、P1.1端口为低电平时，三极管Q5导通，Q5导通又导致Q3和Q2导通，则电流从电源通过Q2、直流电机和Q3构成回路；当P1.0端口为低电平、P1.1端口为高电平时，三极管Q6导通，Q6导通又导致Q4和Q1导通，则电流从电源通过Q1、直流电机和Q4构成回路，且电流方向和前面相反，即电机转向发生变化通过控制P1.0口和P1.1口电平的高低和高电平导通的时间，就可以控制电机的正、反转和转速4 实验结果本文设计的小车的长度为210mm，宽度为100mm，前后轮距为150mm，小车的最大转弯角度为45度小车可以识别的总的命令条数为16条左转和右转各4条，对应的转向角度分别为5度、15度、25度、45度；停止1条；前进5条，对应于五级不同的前进速度；后退两条，对应两级不同的后退速度小车的各级转弯角度对应的转弯半径及两个电机的转速比的关系如表1所示该小车各部分采用模块化设计各个模块之间独立性强控制部分采用可编程微处理器，可以在不增加系统硬件的情况下方便地对系统进行二次开发本文对一辆小车进行了实验，实验结果表明语音识别系统在低噪声环境中识别率很高，在噪声水平较高的场合，识别率有所下降小车反应灵敏。
火灾自动报警系统设计规范0624
3
2.0.4 保护面积 一只火灾探测器能有效探测的面积。
2.0.5 安装间距 两只相邻火灾探测器中心之间的水平距离。
2.0.6 保护半径 一只火灾探测器能有效探测的单向最大水平距离。
2.0.7 联动控制信号 由消防联动控制器发出的用于控制消防设备(设施)工作的信号。
2.0.8 联动反馈信号 受控消防设备(设施)将其工作状态信息发送给消防联动控制器的信号。
7
3.1 一般规定
3.1.8 水泵控制柜、风机控制柜等消防电气控制装置不应采用变频启动方式。 条文说明：为保证消防水泵、防排烟风机等消防设备的运行可靠性（也有
经济性，不考虑节能、对电网冲击等），水泵控制柜、风机控制柜等消防电气 控制装置不应采用变频启动方式。
3.1.9 地铁列车上设置的火灾自动报警系统，应能通过无线网络等方式将列车 上发生火灾的部位信息传输给消防控制室。
火灾自动报警系统设计规范 GB5来自116-2013 规范解读主讲老师： 杨老师
一.本规范在消防工程师考试中的地位 所有考试涉及的规范中分值性价比最高 二.本课程所用规范及解读思路
三.本规范主要内容
1总则 2术语 3 基本规定
3.1 一般规定 3.2 系统形式的选择和设计要求 3.3 报警区域和探测区域的划分 3.4 消防控制室
3.2 系统形式的选择和设计要求
3.2.3 集中报警系统的设计，应符合 下列规定：
1 系统应由火灾探测器、手动火灾 报警按钮、火灾声光警报器、消防应 急广播、消防专用电话、消防控制室 图形显示装置、火灾报警控制器、消 防联动控制器等组成。
3.2 系统形式的选择和设计要求
2 系统中的火灾报警控制器、消防联动控制器和消防控制室图形显示装置、消防应急广播的控制装置、 消防专用电话总机等起集中控制作用的消防设备，应设置在消防控制室内。
过程控制课程设计
1系统描述1.1概述喷雾干燥设备在1901年首次用于奶粉工业的生产，在20世纪20年代才正真用于奶粉工业的生产，20世纪40年代末才在我国开始使用。
最早的结构是属于压力箱式，物料的雾化为双流体式，动力消耗量大。
到1958年，轻工部在黑龙江推广畜力小型压力式喷雾干燥法生产奶粉，1955年哈尔滨松花江牛奶厂首次用离心喷雾的方法生产奶粉。
这两种形式都是平底结构，每工作一个班次人工出粉一次。
20世纪60年代中期，箱式压力干燥设备出现了锥底螺旋出粉器（搅龙）的结构形式。
第一台立式多喷头压力喷雾干燥设备诞生在20世纪70年代初期，它的出现是喷雾干燥设备的有效容积缩小近一半，而且不用搅龙，连续出粉。
20世纪80年代又生产了喷头立式压力喷雾干燥设备，它在奶粉工业中的应用是推动我国乳粉工业技术进步的一个关键环节，为促进我国奶粉工业的迅速发展奠定了基础。
为了提高牛奶液体干燥的速度，质量，提高牛奶液体转变为成品的生产效率，需要一套稳、准、快的控制系统，因为喷雾干燥设备有可直接由溶液或悬浮体制得成分均匀的粉状产品的特殊优点，此课程设计要完成喷雾式奶粉干燥控制系统设计。
1.2控制任务本次课程设计主要是针对温度，通风量，液位流量等控制系统进行动态性能和稳态误差分析，看是否达到一定的性能指标的要求，如若不能达到要求则必须对系统进行校正，利用合适的参数整定，使系统达到稳、准、快。
2系统建模本次设计以牛奶的干燥过程来设计干燥器。
由于牛奶属于胶体物质，激烈搅拌易固化，也不能用泵抽送，因而采用高位槽的办法。
浓缩的牛奶由高位槽流经过滤器A或B，滤去凝结块和其它杂质，并从干燥器顶部由喷嘴喷下。
有鼓风机将一部分空气送至干燥器，用蒸汽进行加热，并将与来自鼓风机的另一部分空气混合，经风管送往干燥器，由下向上吹，以便蒸发掉乳液中的水分，使之成为粉状物，并随湿空气一起由底部送出进行分离。
生产工艺对干燥后的产品质量要求很高，水分含量不能波动太大，因而，需要对干燥的温度进行严格控制。
自动控制基础知识
热工自动控制系统的投运和优化一、自控基础知识1．手自动控制以电厂汽包炉的水位控制为例，控制的任务是保持汽包水位在正常值，使机组能安全运行。
为了维持汽包水位在正常值，就需要经常调整给水量的大小。
水位控制的任务可以用如下两种方法实现。
汽包水位自动控制汽包水位人工控制2．自控系统的分类按信号的结构特点，控制系统可以分为反馈控制系统、前馈控制系统和前馈—反馈复合控制系统。
反馈控制系统反馈控制系统是根据被控量和给定值的偏差进行控制，最终使偏差为零，达到被控量等于给定值的目的。
因为反馈控制系统是将被控量反馈到控制器的输入端，形成了闭合回路，所以反馈控制系统也一定是闭环控制系统。
一个复杂的控制系统，可能由多个反馈信号组成多个闭合回路，称为多回路反馈控制系统。
前馈控制系统前馈控制系统是根据可测量的扰动信号直接进行控制，扰动量是控制的依据。
由于它没有被控量的反馈信号，不形成闭合回路，所以这是一种开环控制系统，不能保证被控量的控制精度。
在实际生产过程的自动控制中，前馈控制系统通常不单独使用。
前馈与反馈的差别：1）调节的依据不同2）调节的效果不同3）系统的结构不同4）实现的可能性及经济性不同。
前馈-反馈复合控制系统 在反馈控制系统的基础上，增加了对于主要扰动的前馈控制，构成了前馈-反馈复合控制系统。
当扰动发生后，前馈控制器能及时消除外部扰动对被控量的影响。
另外，反馈控制器能保证被控量较精确地等于给3．自控系统的性能指标3.1动态过程单调过程被控量单调变化，缓慢地到达新的稳态值（即新的平衡状态）。
这是一种稳定的控制系统。
衰减振荡过程被控量的动态过程是一个振荡过程，但是振荡的幅度不断在衰减。
到过渡过程结束时，被控量能达到新的稳态值。
该系统也是一种稳定的控制系统。
不衰减振荡过程被控量持续振荡，始终不能达到新的稳态值。
称系统处于临界稳定状态。
如果振荡的幅度非常小，在生产过程允许的范围内，则认为是稳定的系统；如果振荡的幅度较大，生产过程不允许，则认为是一种不稳定的系统。
温度与流量串级控制方案及原理
第三章控制系统的控制方案及原理3.1 控制方案的确定温度流量串级控制实验是以串级控制系统来控制换热器热水出口温度，以换热器冷水流量为副对象，流量变动的时间常数小，时延小，控制通路短，从而可加快提高响应速度，缩短过渡过程时间，符合副回路选择的超前，快速，反应灵敏等要求。
换热器热水出口温度为主对象，冷水流量的改变需要经过一定时间后通过换热器的热交换才能反映到换热器热水出口温度，时间常数比较大，时延大。
将主调节器的输出作为副调节器的给定，而副调节器的输出控制执行器。
反复调试，使第二支路的流量快速稳定在给定值上，这时给定值应与负反馈值相同。
若参数比较理想，且主回路扰动较小，经过副回路的及时控制校正，不影响换热器热水出口温度。
如果扰动比较大或参数并不理想，则经过副回路的校正，还将影响主回路的温度，此时再由主回路进一步调节，从而完成克服上述扰动，使换热器热水出口温度调节到给定值上。
例如当通过调节变频器改变左边水泵的频率时，即改动了热水的流量，将立即影响到换热器热水出口温度，如果没有副回路，主回路将产生校正作用，克服扰动对温度的影响。
但是由于副回路的存在，加快了校正作用，使扰动对主回路的温度影响较小。
串级控制系统方框图如图 3-1 所示，各个回路独立调整结束，使得主调节器输出与副调节器给定值相差不是太远。
副回路对FT102进行控制，这个反应比较快，副回路控制目的是很快把流量控制回给定值。
主回路对换热器热水出口温度TE103进行控制。
可以在换热器热水出口加入主回路干扰，要平衡这个干扰，则需要经过流量调整，通过 FT102来平衡这主回路干扰给定值+变频器干扰右边水泵个变化。
测量与控制端连接表：测量或控制量测量或控制量标号使用控制器端口电磁流量计FT102 AI0换热器热水出口温度TE103 AI1调节阀FV101 AO03.2 主、副调节器控制规律的选择在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。
主调节器起定值控制作用，副调节器起随动控制作用，这是选择控制规律的基本出发点。
控制方案设计
控制方案设计控制方案设计1. 引言控制方案设计是指针对特定的系统或过程，设计一套有效的控制策略和方法，以实现系统的稳定运行和性能优化。
本文将介绍控制方案设计的基本原则和步骤，并以一个实际案例来说明控制方案设计的应用。
2. 控制方案设计的基本原则控制方案设计的基本原则包括以下几点：2.1 目标明确在控制方案设计之前，必须明确系统的控制目标，即希望通过控制方案达到什么样的效果。
例如，控制温度、压力、速度等。
2.2 信息获取在设计控制方案之前，需要获取系统的运行状态和相关参数的信息。
可以通过传感器、仪器等手段获取系统的实时数据。
2.3 系统建模对于复杂的系统，需要进行系统建模，以便分析系统的动态特性和建立数学模型。
2.4 控制器设计根据系统的特性和控制目标，设计合适的控制器。
常见的控制器包括比例控制器、积分控制器、微分控制器等。
2.5 控制策略选择根据系统的特性和控制目标，选择合适的控制策略。
常见的控制策略包括开环控制、闭环控制、模糊控制、神经网络控制等。
2.6 系统仿真和优化在设计控制方案之后，可以通过系统仿真和优化来验证和改进设计效果。
可以使用MATLAB、Simulink等工具进行系统仿真和优化。
3. 控制方案设计的步骤控制方案设计的步骤可分为以下几个阶段：3.1 系统分析首先进行系统分析，了解系统的工作原理和运行特性。
需要考虑的因素包括系统的输入、输出、状态方程等。
3.2 目标设定根据实际需求和系统特性，设定控制的目标。
例如，控制温度在一定范围内保持稳定。
3.3 系统建模和参数估计根据系统分析的结果，建立系统的数学模型。
可以采用传统的物理模型方法或者数据驱动的建模方法。
根据实际数据对模型参数进行估计。
3.4 控制器设计和调试根据系统的数学模型和控制目标，设计合适的控制器。
可以使用PID控制器、模糊控制器、神经网络控制器等。
对控制器进行调试和优化，以实现系统的稳定运行。
3.5 仿真和验证使用系统仿真软件对设计的控制方案进行验证。
基于PLC的液位控制系统研究毕业设计(论文)
毕业设计论文基于PLC的液位控制系统研究摘要本文设计了一种基于PLC的储罐液位控制系统。
它以一台S7-200系列的CPU224和一个模拟量扩展模块EM235进行液位检测和电动阀门开度调节。
系统主要实现的功能是恒液位PID控制和高低限报警。
本文的主要研究内容：控制系统方案的选择，系统硬件配置，PID算法介绍，系统建模及仿真和PLC编程实现。
本设计用PLC编程实现对储罐液位的控制,具有接线简单、编程容易，易于修改、维护方便等优点。
关键字：储罐;液位控制;仿真;PLCAbstractThis article is designed based on PLC, tank level control system. It takes a series s7-200 CPU224 and an analog quantities of EM235 expansion module to level detection and electric valve opening regulation.System main function is to achieve constant low level PID control and limiting alarm.The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, PID algorithm introduced, system modeling and simulation, and PLC programming. PLC programming with the design of the tank level control have the advantage of simple wiring, easy programming, easy to modify, easy maintenance and so on.Key word: tank ; level ;control ;simulation ;plc目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................... I I 1 绪论. (1)1.1盐酸储罐恒液位控制任务 (1)1.2本文研究的意义 (2)1.3本文研究的主要内容 (2)2 控制系统方案设计 (3)2.1储罐液位控制的发展及现状 (3)2.2系统功能分析 (3)2.3系统方案设计 (4)3 系统硬件配置 (5)3.1电动控制阀的选择 (5)3.1.1 控制阀的选择原则 (5)3.1.2 ZAJP 精小型电动单座调节阀性能和技术参数介绍 (10)3.2液位测量变送仪表的选择 (13)3.2.1 液位仪表的现状及发展趋势 (13)3.2.2 差压变送器的测量原理 (13)3.2.3 差压式液位变送器的选型原则 (14)3.2.4 DP系列LT型智能液位变送器产品介绍 (15)3.3PLC机型选择 (16)3.3.1 PLC历史及发展现状 (16)3.3.2 PLC机型的选择 (18)3.3.3 S7-200系列CPU224和EM235介绍 (20)4 PID算法原理及指令介绍 (21)4.1PID算法介绍 (22)4.2PID回路指令 (24)5 系统建模及仿真 (28)5.1系统建模 (28)5.2系统仿真 (30)5.2,1 MATLAB语言中Simulink交互式仿真环境简介 (30)5.2.2 系统仿真 (31)第6章系统编程实现 (33)6.1硬件设计 (33)6.1.1 绘制控制接线示意图 (33)6,1.2 I/O资源分配 (33)6.2软件设计 (34)6.2.1 STEP 7 Micro/Win V4.0 SP6编程软件介绍 (34)6.2.2 恒液位PID控制系统的PLC控制流程 (35)6.2.3 编写控制程序 (36)6.2.4 程序清单 (39)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)1 绪论1.1 盐酸储罐恒液位控制任务如图1.1所示为某化工厂稀盐酸储罐，该罐为钢衬聚四氟乙烯储罐，罐体高6米，容量为50立方米，重500千克。
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程检测控制仪表，都不能达到良好的控制效果。
12
二、选择的方法
过程控制
第三章
对于以温度、压力、流量、液位为操作指标的生产过程，就选
择温度、压力、流量、液位作为被控变量。
(1).选直接参数 • 能直接反应生产过程产品产量和质量，以及安全运行的参数。 (2).选间接参数 • 当选直接参数有困难（信号微弱或者无法进行检测）时采用。
进料 Q λ， Xλ
产品
X D f (TD , P)
QZ 蒸汽
塔底产品
当P一定时，X D f1 (TD )，单值关系
当TD一定时，X D f 2 (P)，单值关系
120 110 100
精馏过程示意图
TD
90 80 70 0 20 40 60 80 100
P
15
XD （分子百分比）
XD （分子百分比）
（3）控制通道K0越大，表示控制作用越灵敏，克服扰动的能力越强
21
（4）确定控制参数时，使K0〉Kf是合理的，当这一条件 不能满足时，可以调节Kc，使KcK0>>Kf
三、过程动态特性的分析
(一).扰动通道动态特性对控制质量的影响
W f (S) Y (S) F (S) 1 Wc (S)Wo (S)
Wf S） （ Kf Tf S 1
过程控制
第三章
W 1 f (S) Y (S) K f F (S) Tf (S 1 )[1 W (S)W (S)] c o Tf
分析得：（p145-146）
复平面
（1）Tf的影响：Tf越大，扰动通道容积越大，扰动对被控参数的影响就越小，控 制质量越好
过程控制
第三章
评价：系统经常处于动态过渡过程，评价一个系统的性能，主要 看它在收到扰动（或给定值变化）后能否快速、准确、平稳地恢复 到原来（或新的）稳态。
（一）. 系统阶跃响应性能指标 （二）. 偏差积分性能指标
• 偏差绝对值积分 (IAE)：
J＝ | e(t ) | dt min
0
• 时间乘偏差绝对值的积分 (ITAE)：
3.注意工艺操作的合理性、经济性。
Wc (S) K c Wo (S) Wf S） （ Ko T0S 1 Kf Tf S 1
Wm(S)
单回路控制系统框图
特点：生产过程自动化的基本单元、其结构简单、投资少、易于调
整和投运，能满足一般工业生产过程的控制要求，应用十分广泛。
适用场合：被控过程的纯滞后；惯性小、负荷和扰动变化比较平稳；
被控质量要求不高。
4
过程控制
第三章
一、过程控制系统设计的一般要求 1.安全性：生产过程要确保人员、设备的安全，是最重要也是 最基本的要求，通常采用越限报警、事故报警、连锁 报警等措施加以保护。 2.稳定性：在一定外界扰动下，在系统参数、工艺条件一定的 范围内能长期稳定运行的能力，这就要求系统除了满 足绝对稳定性外，还必须有适当的稳定裕度。 3.经济性：保证提高产品质量、产量的同时，降耗节能，提 高经济效益和社会效益。 注意：工程上实现上述三个指标往往是相互矛盾的，设计时， 应根据实际情况，分清主次，来保证最主要指标并留有余地。
（3）T的分布的影响：p149表3-2
23
(四).选择控制参数的一般原则
过程控制
第三章
1.控制变量应该是可控的，工艺上允许调节的变量 2.控制变量一般应该比其他干扰对被控量的影响更加灵敏。 选择控制变量，使控制通道的放大系数K0要适当选大一些；
时间常数T0要适当小一些；纯滞后时间0越小 越好，0与T0
静态：系统不受外来干扰（或扰动量不变），同时给定值不变， 被控参数也不随时间变化，整个系统处于稳定平衡的工况。 动态：干扰变化或者给定值变化，稳态遭到破坏，系统各部分的 输入输出量都相继发生变化，被控参数也将偏离稳态。 平衡和静态是暂时的、相对的、有条件的， 不平衡和动态是普遍的、绝对的、无条件的。 9 干扰不断产生，控制作用不断克服干扰的影响， 所以自控系统处在运动之中。
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过程控制
第三章
被控变量选择的原则：
尽量选择质量指标参数作为被控变量。 当不能选择质量指标作被控量时，应当选择一个与产品质量 指标有单值对应关系的间接指标参数作为被控量。 所选的间接指标应当具有足够大的灵敏度，以便反应产品质 量的变化。 选择被控变量时需要考虑到工艺的合理性和国内外仪表的生 产状况。
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过程控制
第三章
3.2.3 控制参数（量）的选择
一、概述
二、过程静态特性的分析
三、过程动态特性的分析
四、选择的一般原则
五、实例讨论
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一、概述
过程控制
第三章
被控量确定后，需要选择一个合适的操纵变量（控制量）。 扰动发生后，通过控制量的调整，使被控量迅速地返回到给定 值上，以保持产品质量的不变。
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过程控制
第三章
二、过程控制系统设计步骤
1.建立被控过程的数学模型：第一步 2.选择控制方案：关键
3.控制设备选型：
4.实验和仿真：重要环节
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过程控制
第三章
三、过程控制系统设计的主要内容
控制方案的设计：系统设计的核心，包括合理选择被控参数和控 制参数、信息的获取和变送、调节阀的选择、 调节器控制规律及正、反作用方式的确定等。 工程设计：在方案设计的基础上进行，包括仪表选型、控制室和 仪表盘设计、仪表供电供气系统设计、信号及联锁保 护系统设计等。
控制量一般选系统中可以调整的物料量或能量系数，最常 见的控制量是物料流或能量流，即流量。
在一个控制系统中，可以作为控制量的参数往往不至一个， 所以控制量的选择问题也是系统设计中一个重要考虑的因素。
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从过程特性对控制质量的影响入手来讨论控制量
的选择问题
• 过程静态特性的分析 • 过程动态特性的分析 • 根据过程特性选择控制参数的一般原则
(T0S 1)K f Y(S) Wf (S) ... F(S) 1 Wc (S) W0 (S) (T0S 1)(Tf S 1) K 0 K c (Tf S 1)
假设 W S 1
Wf S） （
系统是稳定的，在阶跃扰动作用下，系统 稳态值可应用终值定理求得：
T0太大：使控制作用变弱，控制质量变坏。 T0过小：控制作用增强，但系统容易振荡。
P147表3-1
Wc (S) K c Wo (S) Wf S） （ Ko T0S 1 Kf Tf S 1
（2）.滞后时间的影响（ 0 c ）
(1).纯滞后0的影响较大。 控制器的校正作用将要滞后一个时间，从而使超调量增，被控参数偏差增 大，系统动态指标下降。 (2).容量滞后c会使控制作用不及时，使控制作用下降，但是c的影响比较缓 和，引入微分作用可有效克服。
• 偏差平方值积分 (ISE)： J＝
J＝ t | e(t ) | dt min
0
0
e 2 (t )dt min
• 时间乘偏差的平方积分(ITSE)： ＝ te 2 (t )dt min J
0
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这些值达到最小的系统就是最优的系统。
过程控制
第三章
3.2.2 被控参数的选择
一、选择的意义
（2）扰动通道滞后时间τf的影响：干扰通道的纯滞后时间仅使被控参数对干扰的 响应在时间上平移了一段时间，理论上无影响。
（3）干扰作用位臵的影响：在系统设计时，应使扰动作用点位臵远离被控量。
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过程控制
第三章
(二).控制通道动态特性对控制质量的影响
分析得： （1）时间常数T0的影响： 控制通道时间常数的大小反映了控制作用的强弱
Y() lim Y( t ) lim S
t s 0
分析得：
Kf (T0S 1)K f 1 K 0K c S[(T0S 1)(Tf S 1) K 0 K c (Tf S 1)]
（1）静态特性对控制质量好坏有很大影响，这是选择操纵参数的一个重要依据
（2）扰动Kf越大，系统稳态误差就越大，降低控制质量，应使Kf越小越好
工程安装和仪表调校：系统正常运行的前提，安装完毕后要对每 台仪表进行单校和对各个回路进校等。
调节器参数工程整定：保证系统运行在最佳状态。 过程控制系统设计的两个重要内容： 控制方案的设计、调节器参数整定。
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第三章
3.2.1 过程控制系统的性能指标 3.2.2 被控参数的选择 3.2.3 控制参数的选择 3.2.4 系统设计中的测量变送问题 3.2.5 执行器的选择
过程控制
第三章
分析：在TD和P之间只要固定一个，另一个就可以代替
组分XD作为间接指标。
结论：选择TD作为被控变量， 在精馏操作中，往往希望塔压保持一定，如果塔 压波动，塔内原来的气、液平衡关系就会遭到破坏， 随之挥发度就会发生变化，塔处于不良的工作状态； 同时，塔压变化，塔的进料和出料也会相应受到影响， 原来的物料平衡会遭到破坏。
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二、过程静态特性的分析
F(S) Wf(S) X(S) + + Wc(S) W0 (S) + Y(S)
过程控制
F(S) Wf(S) + W0 (S) Wc(S)
第三章
Y(S)
单 回 路 系 统 框 图 （ a）
单 回 路 系 统 框 图 （ b）
Wc (S) K c
被控量Y(S)对扰动F(S)的闭环传递函数为：
QZ 蒸汽
冷却水
进料 Q λ， Xλ
产品
但是：对于成分的分析一直以来都比 较困难，或者分析出的结果滞 后比较大。