过程控制课程设计报告模板
过程控制课程设计报告
1．绪论过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一。
其应用范围涵盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有重要的地位。
1．1过程控制系统的组成及特点过程控制系统通常由被控对象和过程检测仪表组成。
被控对象是指被控制的工艺生产设备装置。
常见的有：锅炉、加热炉、分馏塔、反应釜、干燥炉、压缩机、旋转窑等生产设备或储存物料的槽，罐以及传递物料的管段等。
过程检测控制仪表是指检测变送器，控制器以及执行器。
过程控制系统的特点包括：1）被控过程复杂多样，具有非线性、时变、时滞及不确定等特点，难以获得精确的过程数学模型。
2）控制过程多属缓慢过程，具有一定的时间常数和时滞，控制并不需在极短时间完成。
3）控制方案多样。
统一被控过程，因受扰动不同，需采用不同的控制方案；同一控制方案可适用于不同的生产过程控制，控制方案适应性强。
4）过程控制的常用控制形式为定值控制。
5）过程能够控制实施手段多样性。
可以方便地在计算机控制装置上实现，可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息，可以直接进行仪表的校验和调整。
1．2 过程控制设计的发展概况近几十年来，随着自动化技术工具的发展以及新型过程控制系统的出现，设计工作的内容、程序和方法有了较大的变化。
尤其当进入20世纪80年代以后，微电子技术推动了计算机的迅猛发展，使得过程控制所采用的仪表、设备等发生了根本性的改变。
这些更促使控制工程设计工作进行全曲的调整。
在20世纪50、60年代，当时在工业过程中，尤其在石油、化工生产过程中，大量使用气动仪表，以满足防爆的要求。
而常用的控制系统仅仅是单回路反馈控制系统(简单调节系统)或少量的串级、均匀和比值控制系统。
因此控制工程设计工作相对来说较为简单。
随着电动单元组合仪表的出现，一直到DDZ—Ⅲ型仪表问世，本质安全防爆的性能，根本上满足了工业过程的防爆要求：于是，在控制工程设计中，电动仪表逐步取代气动仪表。
过程控制设计报告
星期二、三了解串级控制系统原理
星期四 、星期五设计串级控制系统
第二周
星期一、单回路系统仿真设计
星期二、串级系统仿真设计
星期三、单回路系统与串级系统性能比较
星期四、写说明书
星期五、上午：写说明书，整理资料
下午：交设计资料，答辩
参 考 文 献
过程控制与SIMULINK应用
湖南工程学院
课程设计
课程名称过程控制
课题名称串级控制系统仿真设计
专业
班级
学号
姓名
指导教师
200年月日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称过程控制
课题串级控制系统仿真设计
专业班级
学生姓名
学号
指导老师
审批
任务书下达日期200年月日
任务完成日期200年月日
设计内容与设计要求
设计内容：
某隧道窑炉系统，考虑将燃烧室温度作为副变量，烧成温度为主变量，燃烧室温度为副变量的串级控制系统中主、副对象的传递函数分别为：
说 明 书 格 式
1.课程设计任务书
2.目录
3.系统总体方案选择与说明
4.结果与必要的调试说明
7.使用说明
8.程序清单
10、总结
11、参考文献
附录
附录A 系统原理图
附录B 程序清单
进 度 安 排
设计时间为两周
第一周
星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍
G01(s)=1/(30s+1)(3s+1);g02(s)=1/((10s+1)(s+1)^2);
主控制器采用比例积分控制，副控制器采用比例控制
设计要求：
过程控制课设报告
过程控制课设报告课程设计报告(2015—2016年度第二学期)名称：过程控制课程设计题目：电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统院系：控制与计算机工程学院班级：姓名：学号：指导老师：张建华老师设计周数： 1 周日期：2016年6月24日设计正文：1．控制系统的基本任务和要求过热蒸汽温度控制的任务是维持过热器出口温度在允许的范围之内，并保护过热器，使其管壁温度不超过允许的工作温度。
过热蒸汽温度是锅炉汽水系统中的温度最高点，蒸汽温度过高会使过热器管壁金属强度下降，以致烧坏过热器的高温段，严重影响安全。
一般规定过热蒸汽的温度上限不能高于其额定值+5℃。
如果过热蒸汽温度偏低，则会降低电厂的工作效率，据估计，汽温每降低5℃，热经济性将下降约1%；且汽温偏低会使汽轮机尾部蒸汽湿度升高，甚至使之带水，严重影响汽轮机的安全运行。
所以，过热蒸汽温度过高或过低都是生产过程所不允许的。
以600MW机组国产直流锅炉为例，其过热蒸汽温度额定值为541℃（主汽压力为17.3MPa），在负荷为额定值的60%~100%范围内变化时，过热蒸汽温度不超过额定值的-10~+5,长期偏差不允许超过±5℃。
为了防止过快的蒸汽温度变化速率造成某些高温工作不部件产生较大的热应力，还对温度变化速率进行限制，一般限制在3℃/min内。
本次课程设计以600MW超临界直流锅炉主汽温控制系统为例：某电厂600MW 汽包锅炉过热蒸汽温度是通过喷水减温来实现对温度的自动调节。
已知该系统减温水流量W和过热蒸汽流量D可通过加装流量计进行检测，电动调节阀的开度可根据控制器输出值自动调整。
其动态特性如下：设计相应的自动控制系统保证过热蒸汽温度为给定值，即该系统既能消除来自减温水及燃烧侧等内扰的影响，又能完全消除来自过热蒸汽流量D变化等外部扰动对过热蒸汽温度的影响。
2．被控对象动态特性分析（1)、影响过热蒸汽温度的因素：①蒸汽流量（负荷）扰动；②烟气热量扰动（燃烧器运行方式、燃料量变化、风量变化等）；③减温水流量扰动。
自-过程控制系统课程设计报告格式(2010-2011-1)
过程控制系统课程设计专业：自动化设计题目：单容水箱液位控制系统设计班级：学生姓名：学号：指导教师：雷霞分院院长：许建平教研室主任：方健电气工程学院一、课程设计任务书1.设计内容针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。
具体设计内容是利用西门子S7-200PLC作为控制器，实现对单容水箱液位高度的定值控制，同时利用MCGS组态软件建立单容水箱液位控制系统的监控界面，实现实时监控的目的。
2.设计要求1、以RTGK-2型过程控制实验装置中的单个水箱作为被控对象、PLC作为控制器、静压式压力表作为检测元件、电动调节阀作为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。
2、PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量20%，稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤60s；3、组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线；4、选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数；5、通过S7-200PLC编程软件Step7实现PLC程序设计与调试；6、分析系统基本控制特性，并得出相应的结论；7、设计完成后，提交打印设计报告。
3.参考资料[1]邵裕森,戴先中主编.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.2003[2]崔亚嵩主编.过程控制实验指导书（校内）[3]廖常初主编.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.2007[4]吴作明主编.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.20074.设计进度（2010年12月27日至2011年1月9日）时间设计内容2010年12月27日布置设计任务、查阅资料、进行硬件系统设计2010年12月28日～2010年12月29日编制PLC控制程序，并上机调试；2010年12月30日～2010年12月31日利用MCGS组态软件建立该系统的工程文件2011年1月2日～2011年1月4日进行MCGS与PLC的连接与调试进行PID参数整定2011年1月5日～2011年1月6日系统运行调试，实现单容水箱液体定值控制2011年1月7日～写设计报告书2011年1月9日5.设计时间及地点设计时间：周一～周五，上午：8：00～11：00下午：1：00～4：00 设计地点：新实验楼，过程控制实验室（310）电气工程学院机房（320）二、评语及成绩设计成绩：指导教师：过程控制系统课程设计报告班级：姓名：学号：指导教师：撰写日期：目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1课程设计内容 (1)1.2课程设计要求分析 (1)1.2.1系统单元电路组成 (1)第二章 Protel原理图绘制 (4)过程控制系统课程设计总结 (7)参考文献 (8)附录 (8)注意：目录内容根据所作设计自行编排，但格式如上所示.注意：页码右对齐，使用超级链接，连接章节使用超级链接，连接章节的方法：1步：选择大纲视图2步：选择目录等级3步：定义标题2为2级目录4步：定义标题3为3级目录后以此类推。
过程控制课设报告
课程设计报告名称：过程控制院系：班级：学号：学生姓名：同组人：指导教师：设计周数： 1 成绩：一．课程设计总体目标通过该课程设计，使学生进一步掌握过程控制课程主要内容，深入理解过程控制系统的分析与综合。
要求学生：1．了解过程控制技术与系统设计与分析的关键技术；2．了解过程控制方案的组成；3．能够进行控制系统的设计与仿真及工程实现。
二．课程设计主要内容本课程设计是为实现生产过程自动化，应用图纸资料和文字资料来表达设计思想、实验室试验、现场工程实现方法。
设计分为两个阶段：1．设计前期工作（1）查阅资料：对被控对象动态特性进行分析；确定控制系统的被调量和调节量（2）确定自动化水平：自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平（3）提出仪表选型原则：包括测量、变送、调节及执行仪表的选型2．设计工作（1）根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；（2）根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；（3）根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；（4）对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定（5）编写设计报告(说明书)。
三．设计正文：1．主汽温串级控制系统的基本任务和要求锅炉过热蒸汽温度是影响机组生产过程安全性和经济性的重要参数。
现代锅炉的过热器是在高温、高压的条件下工作的，过热器出口的过热蒸汽温度是机组整个汽水行程中工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处。
过热器采用的是耐高温高压的合金刚材料，过热器正常运行的温度已接近材料所允许的最高温度。
如果过热蒸汽温度过高，容易损坏过热器，也会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀而毁坏，影响机组的安全运行。
如果过热蒸汽温度过低，将会降低机组的热效率，一般蒸汽温度降低5-10℃，热效率约降低1%，不仅增加燃料的消耗量，浪费能源，而且还将使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀。
过程控制系统课程设计报告
~过程控制系统课程设计报告·题目：温度控制系统设计姓名：学号：班级：指导教师：`)温度控制系统设计一、设计任务设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。
二、预期实现目标通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。
(三、设计方案（一）系统数学模型的建立要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。
数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。
在本系统中，被控量是温度。
被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。
在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。
在整个实验过程中，水量是不变的。
经过试验，得到下表所示的时间-温度表：表1 采样时间和对应的温度值采样时间t 8 》910 11 12 13 温度值℃64·7279869398以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线： <图1 时间-温度曲线采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。
将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。
从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。
因此我们选用()1ske G s Ts τ-=+（式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内胆温度系统的数学模型结构。
（1）k 的求法：k 可以用下式求得：()(0)y y k x ∞-=（x ：输入的阶跃信号幅值）]（2）过程时间常数T 和滞后时间τ可用两点法求得：T=)](1ln[)](1ln[2*1*12t y t y t t ---- τ=)](1ln[)](1ln[)](1ln[)](1ln[2*1*2*11*2t y t y t y t t y t ------ 选取系统终值100℃，t 1=90s ，对应)(1*t y =，t 2=300s ，对应)(2*t y =得到K=，T=, τ=系统开环传递函数：K=11388.0+S^（二）基于MATLAB 的PID 仿真(1)PID 控制算法目前大部分温度控制器还是采用PID 控制算法，PID 控制是比例—积分—微分控制，PID 控制是最早发展起来的、应用领域至今仍然广泛的控制策略之一。
过程控制系统课程设计报告
过程控制系统课程设计报告题目：温度控制系统设计姓名：学号：班级：指导教师：温度控制系统设计一、设计任务设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。
二、预期实现目标通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。
三、设计方案（一）系统数学模型的建立要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。
数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。
在本系统中，被控量是温度。
被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。
在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。
在整个实验过程中，水量是不变的。
经过试验，得到下表所示的时间-温度表：表1 采样时间和对应的温度值以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线：图1 时间-温度曲线采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。
将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。
从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。
因此我们选用()1ske G s Ts τ-=+（式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内胆温度系统的数学模型结构。
（1）k 的求法：k 可以用下式求得：()(0)y y k x ∞-=（x ：输入的阶跃信号幅值）（2）过程时间常数T 和滞后时间τ可用两点法求得：T=)](1ln[)](1ln[2*1*12t y t y t t ----τ=)](1ln[)](1ln[)](1ln[)](1ln[2*1*2*11*2t y t y t y t t y t ------选取系统终值100℃，t 1=90s ，对应)(1*t y =0.36，t 2=300s ，对应)(2*t y =0.86得到K=0.8，T=138.1, τ=28.3系统开环传递函数：K=11388.0+S（二）基于MATLAB 的PID 仿真(1)PID 控制算法目前大部分温度控制器还是采用PID 控制算法，PID 控制是比例—积分—微分控制，PID 控制是最早发展起来的、应用领域至今仍然广泛的控制策略之一。
过程控制课程设计报告
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。
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5. 系统仿真
若有仿真，写于此处……
6. 程序清单
ORG AJMP 0000H START
ORG 001BH AJMP INT_T1 ORG 0100H ;***********; ;***主程序***; ;***********; MOV …… ……
;T1 中断入口地址
:
SP,#60H
;SP 初始化
2. 整体方案设计
恒压无塔供水系统以 AT89C51 单片机作为整个系统的控制核心，应用其强 大的接口功能，构成整个恒压供水控制的硬件系统。该系统具备……方式。在水
1
哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告
泵的出水管道上安装一个压力传感器……，送入单片机进行数据处理。经单片机 运算后的压力值与设定的压力值相比较……，PID 运算……，控制变频调速恒压 供水系统的原理图如图 2-1 所示。
过程控制课程设计报告
设计题目： 恒压无塔供水系统设计 学 姓 号： 名：
指导教师：
信息与电气工程学院 二零一四年十一月
哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告
恒压无塔供水系统设计
随着社会的高速发展， 城市高楼林立， 高楼层用水往往因水压不够而成问题。 常用的水塔式供水系统因设备（尤其是电机）易损而大大增加维护费用，且使用 不方便。 为此， 工程设计人员利用现代电子技术， 设计出一种智能变频供水系统， 该控制系统智能化程度高，无需水塔，供水稳定，操作也方便，设备寿命大大延 长，是一种值得推广的高楼层供水系统。 变频恒压供水系统，通过压力传感器、供水传感器、变频调速器组成闭环回 路自动调节电机的转速， 从而调节水泵的供水量，使供水量可根据用水量的大小 变化而变化，确保供水压力恒定。如果采用取水直供方式，不仅可节约大量的能 源，延长设备的使用寿命，又能避免水源二次污染问题。 注： 这一部分主要描述题目的背景和意义，对设计所采取的主要方法做一下简要 描述。字数不要太多，300-500 字。 另注：本文要当做模板使用，不要随意更改字体、字号、行间距等，学会使用格 式刷。 文中给出的各项内容都要在大家的报告中体现，可采用填空的方式使用本 模板。
图 2-2 系统的整体方案设计图
注：文中出现的所有框图、流程图都要用 VISIO 画，不允许从文档中裁剪然后 粘贴。 要注意图的格式， 图中的文字大小不要大于正文， 图题用五号宋体， 居中。
2
哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告
4. 系统程序设计
4.1 主程序流程图
…… 对系统运行工作流程进行说明后，给出系统主程序流程。 系统主程序流程图
f ( x) A 2 B 2 xi f f a f m F cos x t
(2-1) (2-2)
报告内容编号说明：
1. 节标题（小三黑体，段前段后 6 磅间距，顶格）
1.1 条标题（小四黑体，段前 6 磅间距，顶格）
(1) 一级子项标题（小四号宋体，首行缩进 2 字，行间距与正文相同，1.25
4
哈尔滨工业大学（威海）课程设计报告
倍行距， 英文括号， 编号与后面文字之间空一格， 可加粗突出显示， 也可不加粗） (2) 哈尔滨工业大学本科课程设计报告模板 1) 二级子项标题（小四号宋体，首行缩进 2 字，英文半括号，编号与后面 文字之间空一格，不加粗） 2) ① 三级子项标题（编号形式有区别，别的同二级子项标题）
注：以上程序清单的格式不能更改，采用 Courier New 字体，5 号大小，背景色 不能缺，注意排列整齐、注释等。
7.小结
回答文字部分的问题
3
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其他格式说明
以下主要对文中出现的图、 表以及公式格式给出相关示例，请大家按照如下 格式编排。
对图的格式要进行设置， 首先设置其版式为“嵌入型”，然后将图和图下面 的图号及图题居中排列，如图 2-1 所示。
图 2-1 水罐液位控制结构图
XXXX。XXX 如表 2-1 所示。
表 2-1 XXX 化学成分（％） 力学性能 抗拉强度 屈服强度 弹性模量 C Mn Cr 其他 σb /N/mm2 … … σs /N/mm2 E /N/mm2 伸长率 δ /％ 布氏硬 度 /HBS
材 料 名 称
对于文中出现的所有公式， 要求必须用公式编辑器进行编辑，并在后面作相 应的标号，具体格式如下例所示，右对齐，公式本体依靠在公式号和公式本体之 间加入空格实现居中。
5
1. 设计任务
结合实际情况，基于 AT89C51 单片机设计一个恒压无塔供水系统。该系统 应满足的功能要求为： (1) 电机可以工作在两种工作状态，即变频和工频； (2) 变频器控制电机的转速，且电机能够实现软启动； (3) …… 主要硬件设备：AT89C51 单片机、ADC0809 模数转换芯片、CYG115 型高 压力传感器、 …… 注：这一部分需要写明系统功能需求，用到的主要硬件（参考实验箱的说明书） 。
图 2-1 基于单片机的变频调速恒压供水系统原理图
本系统硬件主要由 A/D 转换器、D/A 转换器、显示系统……等几部分组成。 各模块的主要功能如下： (1) A/D 转换器的功能是把水管的压力信号经传感器转换成 0~5V 的模拟电 压信号转换为数字信号，然后送入单片机。 (2) D/A 转换器的功能…… (3) …… 系统的整体设计方案设计图如图 2-2 所示。