锅炉液位控制系统设计实验报告
锅炉液位控制系统设计
淮海工学院课程设计报告书课程名称：专业综合课程设计题目：锅炉液位控制系统设计系（院）：电子工程学院学期： 2011-2012-1专业班级：自动化081姓名： yzj学号： 0308511341 引言锅炉参数控制，是过程控制的典型实例。
锅炉微计算机控制，是近年来开发的一项新技术，它是微型计算机软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物，我国现有中、小型锅炉30多万台，每年耗煤量占我国原煤产量的1/3，目前大多数工业锅炉仍处于能耗高、浪费大、环境污染等严重的生产状态。
提高热效率，降低耗煤量，用微机进行控制是一件具有深远意义的工作。
设锅炉控制系统的原理框图如下。
图1-1 锅炉控制系统的原理框图1.1 锅炉液位控制系统设计1.1.1 系统的基本原理控制系统原理图如图1所示，设广义被控对象的传递函数为，。
被控对象简图如图2所示。
图1-2 锅炉液位示意图1.1.2 大林算法对于大多数工业对象，都具有较大的滞后，使控制系统的性能下降，稳定性降低，过渡过程特性变坏，引起超调和持续的振荡。
大林算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器，使整个闭环系统所期望的传递函数相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节，从而是系统不产生超调，同时保证系统的稳定性。
大林算法要求在选择闭环脉冲传递函数时，采用相当于连续一阶惯性环节的脉冲传递函数来代替最少拍多项式。
1.1.3 设计内容1）设计必要的硬件电路（单片机电路）① 输入、输出通道扩展；② 报警电路；③ 人机交互（键盘、显示）。
2）设计控制算法（大林算法），并进行仿真，给出仿真结果。
3）数字控制器的实现方法设计。
4）写出系统整体软件流程。
液位控制是利用由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器把液位的状态转换成模拟信号,再通过模数转换器ADC0809把输出状态直接接到单片机的I/O 接口，单片机经过运算控制，输出数字信号，输出接口接LED进行显示,实现液位报警和键盘显示与控制；其压力控制是通过压电传感器将接受的信号转变成电信号，通过模数转换ADC0809进行转换后与8051单片机接口相连，使其与设定值相比较从而实现压力报警和控制;其温度检测选用的是光电隔离器,实行光电隔离,有利于人员对温度的检测,再通过模数转换器ADC0809进行转换后与8051单片机接口相连，使其与设定值相比较从而实现温度报警；而本设计主要是对液位进行控制,下图是锅炉液位控制系统。
锅炉水位控制系统设计
课前准备：多媒体课件制作、演示实验设备调试、以4人/小组进行分组。
一、课程导引——控制系统调试的意义过程控制系统在投运前的一项重要工作就是系统调试，经过调试使控制器的PID参数得到整定，从而使控制系统在稳、准、快的三方面综合指标得到优化。
系统调试方法有多种，并且因系统结构的不同、工艺条件不同而使调试方法也有较大差别，这就要求我们认真学会基本的调试原则，同时还需多实践，不断积累经验，达到熟能生巧。
二、调试知识——控制系统品质指标和调试方法（35分钟）（一）控制系统品质指标要对控制系统实施调试，首先得清楚控制系统的品质指标评价方法，而闭环控制系统的品质指标主要由过渡过程性能反映。
1、闭环控制系统的过渡过程一个处于平衡状态的自动控制系统在受到扰动作用后，被控变量发生变化；与此同时。
控制系统的控制作用将被控变量重新稳定下来，并力图使其回到设定值或设定值附近。
一个控制系统在外界干扰或给定干扰作用下，从原有稳定状态过渡到新的稳定状态的整个过程，称为控制系统的过渡过程。
控制系统的过渡过程是衡量控制系统品质优劣的重要依据。
在阶跃干扰作用下，控制系统的过渡过程有如图1所示的几种形式。
图1 (b)为发散振荡过程，它表明这个控制系统在受到阶跃干扰作用后，非但不能使被控变量回到设定值，反而使它越来越剧烈地振荡起来。
显然，这类过渡过程的控制系统是不能满足生产要求的。
图1 (c)为等幅振荡过程，它表示系统受到阶跃干扰后，被控变量将作振幅恒定的振荡而不能稳下来。
因此，除了简单的位式控制外，这类过渡过程一般也是不允许的。
图1 (d)所示为衰减振荡过程，它表明被控变量经过一段时间的衰减振荡后，最终能重新稳定下来。
图1 (e)所示为非周期衰减过程，它表明被控变量最终也能稳定下来，但由于被控变量达到新的稳定值的过程太缓慢，而且被控变量长期偏离设定值一边，一般情况下工艺上也是不允许的，而只有工艺允许被控变量不能振荡时才采用。
2、过渡过程的质量指标从以上几种过渡过程情况可知，一个合格的、稳定的控制系统，当受到外界干扰以后，被控变量的变化应是一条衰减的曲线。
锅炉液位控制系统课程设计报告
摘要集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。
该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。
DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。
关键字：集散控制系统；微处理器；最优化控制目录1. 概述 (1)2.通用版及嵌入版MCGS组态软件 (5)2.1锅炉液位控制工程文件建立 (5)2.2锅炉液位控制画面设计 (11)3.被控对象设计 (17)3.1实验装置简介 (17)3.2被控对象特性说明（过程工艺分析） (18)3.3被控对象的结构设计 (18)3.4被控对象工艺流程图 (19)4.控制系统设计 (19)4.1控制系统原理分析及控制方案设计 (19)4.2一次仪表选型设计 (21)4.3 DCS选型设计 (25)5.DCS组态设计 (26)5.1 DCS硬件组态设计 (26)5.2 DCS软件组态设计 (28)5.3 DCS系统闭环运行调试结果分析与说明 (32)5.设计总结与体会 (34)6.参考文献 (35)1. 概述集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。
该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。
锅炉汽包水位控制系统的设计过程控制系统实验报告
过程控制系统实验报告专业 xxxxxx班级 xxxxxxxxx学生姓名 xxxxxx学号 xxxxxxxx锅炉汽包水位控制系统设计一、控制要求设计一个汽包水位控制系统，使汽包水位维持在90CM，稳态误差±0,5CM，以满足生产要求。
二、完成的主要任务1.掌控锅炉生产蒸汽工及其工作流程2.对被控对象进行特性分析，画出汽包水位控制系统方框图和流程图3.选择被控参数和被控变量，说明其选择依据4.设计控制系统方案，如何选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标5.说明单回路控制系统4个环节的工作形式对控制过程6.对控制进行PID控制说明其参数整定理论7.对锅炉汽包水位进行simulink仿真，对参数进行整定，其仿真图要满足动态性能指标8.总结实验课程设计的经验和收获过程控制系统实验报告............................... - 0 -第一章锅炉汽包水位控制系统的组成原理............ - 3 -1.1 概述............................................ - 3 -1.2 锅炉生产蒸汽工艺简述 ............................ - 4 -1.3 锅炉生产蒸汽工作流程 ............................ - 4 - 第二章锅炉汽包水位控制系统的方案设计............... - 5 -2.1 对被控对象进行特性分析 ............................ - 5 -2.2汽包水位控制系统方框图和流程图..................... - 6 -2.2.1 液位控制系统的方框图.................................. - 6 -2.2.2 液位控制系统的方案图.................................. - 6 -2.3选择被控参数和被控变量............................. - 7 -2.4选择检测仪表，说明其选择原则和仪表性能指标 ......... - 7 -2.4.1传感器、变送器选择 ..................................... - 8 -2.4.2执行器的选择........................................... - 8 -2.4.3关于给水调节阀的气开气关的选择。
锅炉液位串级控制系统
4.启动水泵，等高水位水箱溢流后， （恒压状态）开始做实验。调整 P.I.D 参数使系统达 到最佳效果，记录 P、I、D 数值；将主调节器仪表设定为自整定状态，观察系统的调节过程， 记录 P、I、D 参数。 5.待系统稳定后，加 5%的扰动，重复步骤 4，观察主动、从动量变化情况
五、实验报告要求 观察系统的调节过程，按照 5s 的时间间隔，记录 20 组数据，描绘出液位随时间变化的曲 线。
2）副（流量）调节器参数设置： 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 符号 SL0 SL1 SL2 SL3 DE BT F1 F2 F3 IN2 PIDL PIDH OUTL OUH SVL SVH FU0 FU1 FPB FUL FUH 设定值 14 0 1 2 1 5 1 1 0 2 0 100 0 300 0 300 3 0 0 0 300 作用 输入分度号，14=（1~5）V 显示无小数点 第一报警为下限报警 第二报警为上限报警 设备号（通讯用） 通讯波特率=9600 PID 反作用方式 PID 为电压、电流输出 SV 显示控制目标值 双路输入外给定控制 PID 输出下限幅值（%） PID 输出上限幅值（%） 设定变送输出的下限量程 设定变送输出的上限量程 输入信号的测量下限量程 输入信号的测量上限量程 SV 输入分度号（1~5V） SV 显示无小数点 SV 显示输入零点迁移 SV 测量量程的下限 SV 测量量程的上限
实验题目 实验室 实验类别 一、实验目的 实验时间
锅炉液位串级控制系统 同组人数
1.掌握以流量为副参数以锅炉液位为主参数串级控制系统构成参数整定方法； 2.进一步熟练智能调节仪表的基本操作与参数设定方法； 3.研究串级控制系统对扰动的调节作用及克服二次扰动能力。 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：2 块 框图如图 3.1 所示，系统由一个定值控制的主参数回路和一个跟随主参数变化 的随动控制回路组成。
液位控制系统实验报告
液位控制系统实验报告液位控制系统实验报告引言液位控制系统是工业生产过程中非常重要的一部分。
它能够确保液体在容器内的合适水平，以保持生产的稳定性和安全性。
本实验旨在研究液位控制系统的原理和性能，并通过实际操作来验证其有效性。
一、实验目的本实验的主要目的是探究液位控制系统的工作原理，了解液位传感器的原理和使用方法，并通过实验验证控制系统对液位的准确控制能力。
二、实验材料与方法1. 实验材料：- 液位传感器- 控制器- 液位计- 液体容器- 液体样品2. 实验方法：- 将液体样品倒入容器中，并确保液位计准确测量液位。
- 将液位传感器安装在容器内，确保其与液体接触并能准确测量液位。
- 将传感器与控制器连接，并设置控制器的参数。
- 启动控制器，观察液位控制系统的工作过程，并记录数据。
- 根据实验结果分析液位控制系统的性能。
三、实验结果与分析在实验过程中，我们成功地搭建了液位控制系统，并进行了一系列实验。
通过观察和记录数据，我们得出了以下结论：1. 液位传感器的准确性：实验结果表明，液位传感器能够准确地测量液体的高度，并将其转化为电信号输出。
传感器的准确性对于控制系统的稳定性和精度至关重要。
2. 控制器的响应速度：我们发现，控制器对液位变化的响应速度非常快。
一旦液位发生变化，控制器会立即调整输出信号，以保持液位在设定范围内。
这种快速的响应能力确保了液位的稳定性。
3. 控制系统的稳定性：在实验过程中，我们对液位进行了多次调节，并观察了系统的稳定性。
结果显示，控制系统能够在短时间内稳定液位，并且在设定范围内保持液位的波动较小。
这证明了液位控制系统的稳定性和可靠性。
四、实验总结通过本次实验，我们深入了解了液位控制系统的工作原理和性能。
我们发现，液位传感器的准确性和控制器的响应速度对于控制系统的稳定性和精度至关重要。
此外，我们还验证了液位控制系统的稳定性和可靠性。
然而，本实验仅仅是对液位控制系统的初步研究，还有许多方面可以进一步探索。
实训报告 锅炉控制系统
目录第1章锅炉控制系统工艺分析 (1)1.1汽包水位调节系统 (1)1.2过热蒸汽温度调节系统 (2)1.3 锅炉燃烧过程控制系统控制 (2)第2章锅炉系统控制设计 (3)2.1 锅炉仪表的选择 (3)2.2 锅炉传感器的选择 (4)2.3 锅炉控制方案分析 (4)第3章基于紫金桥的锅炉系统监控程序设计 (6)3.1 主控界面的程序设计 (6)3.2 趋势界面的程序设计 (11)3.3 仪表界面的程序设计 (13)第4章结论与体会 (16)参考文献 (17)第1章锅炉控制系统工艺分析锅炉是个较复杂的调节对象，为保证提供合格的蒸汽以适应负荷的需要，生产过程各主要工艺参数必须加以严格控制。
主要调节项目有;负荷、锅炉给水、燃烧量、减温水、送风等。
主要输出量是:汽包水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气等。
这些输入量与输出量之间是互相制约的，例如，蒸汽负荷变化时，必然会引起汽包水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度的变化;燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，同时还会影响汽包水位、过热蒸汽温度、空气量和炉膛负压等。
对于这样复杂的对象，工程处理上作了一些简化，将锅炉控制系统划分为若干个调节系统。
主要的调节系统有:1.1 汽包水位调节系统汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。
水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。
所以其值过高过低都可能造成重大事故。
它的被调量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节, 使汽包内部的物料达到动态平衡，变化在允许范围之内，由于锅炉汽包水位对蒸气流量和给水流量变化的响应呈积极特性。
但是在负荷(蒸气流量)急剧增加时，表现却为"逆响应特性"，即所谓的"虚假水位"，造成这一原因是由于负荷增加时，导致汽包压力下降，使汽包内水的沸点温度下降，水的沸腾突然加剧，形成大量汽泡，而使水位抬高。
锅炉液位控制系统设计实验报告
西安科技大学综合实验报告题目：锅炉液位定值调节系统设计学院：电气与控制工程学院专业：自动化专业姓名：学号：指导老师：目录1 引言··21.1 组态软件简介·21.2组态软件的特点·22 设计要求··23 工作原理··24 系统设计··34.1 硬件部分·34.2 软件部分·35 系统框图··76 心得体会··7锅炉液位控制系统设计1 引言：1.1 组态软件简介：组态的概念最早来自英文Configuration,含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。
组态软件，又称组态监控软件系统软件。
译自英文SCADA,即 Supervisory Control and Data Acquisition(数据采集与监视控制)。
它是指一些数据采集与过程控制的专用软件。
它们处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。
组态软件的应用领域很广，可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
1.2 组态软件的特点：组态软件的特点主要有：实时多任务、接口开放、使用灵活、功能多样、运行可靠、延续性和可扩充性、易学易用、通用性等。
2 设计要求：本次课程设计运用厦门宇电 808仪表对实验室的温度箱或锅炉液位进行闭环控制，利用力控组态软件设计上位机界面，在界面上要求显示实时历史曲线，以及实测值、给定值、PID参数、专家报表、报警等，并且可以改变给定值和PID参数值。
3 工作原理：通过宇电808仪表对实验室的锅炉的液位进行闭环控制，高位水箱和低位水箱连接锅炉，锅炉的出口处也就是低位水箱的进口处设有电动阀门，在锅炉上设有变送器，通过变送器检测锅炉液位变化，将变化值送入仪表调节PID值，控制电动阀门的开关大小，工作人员通过PC机控制仪表参数。
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锅炉液位控制系统设计实验报告
实验目的：
1. 掌握锅炉液位控制系统的工作原理，了解常见的液位控制方案。
2. 学习液位传感器的基本原理，并设计并实现一个基于差压传感器的锅炉液位控制系统。
3. 通过实验验证液位控制系统的有效性和稳定性。
实验仪器和设备：
1. 差压传感器
2. 显示仪
3. PLC 控制器
4. 冷却塔
5. 水泵
6. 液压系统
7. 电气保护仪
实验原理：
锅炉液位控制系统的工作原理基于液位的测量和比较，以及相应的控制电路。
常见的液位控制方案有多种，例如浮球传感器、差压传感器、超声波探测器等。
本实验设计并实现的液位控制系统基于差压传感器。
差压传感器是一种能测量液面压力差的传感器，其工作原理基于两个相隔一定距离的孔洞，分别在液位两侧，当液面高低不一时，两孔洞的压力就会不同，导致差压的产生。
根据流体力学原理，液位高度与产生的差压成线性关系，因此通过测量差压即可得知液位高度。
液位控制系统的核心控制器是 PLC 控制器。
PLC 控制器负责
对液位信号进行采集和处理，并根据实际需求输出控制信号，控制阀门、水泵等设备的运行。
实验步骤：
1. 搭建实验装置：
将差压传感器安装在锅炉的水箱上，保证传感器的两个孔洞分别在水面上下两侧，连接传感器与示数仪。
将 PLC 控制器与
传感器和执行器（水泵、阀门等）进行连线。
2. PLC 编程：
编写 PLC 控制器的程序，实现对液位的控制和保护。
程序中
应包含液位传感器的采集功能，液位数据的处理和比较功能，
以及对执行器的控制指令。
另外，还需要设置自动保护功能，当液位过高或过低时及时切断加热器、泵等设备的供电，保证设备的安全运行。
3. 实验测试：
在实验时，首先注入一定量的水，打开水泵进行循环水处理，同时启动加热器加热。
然后，由 PLC 控制器对液位信号进行采集和处理，控制水泵的开关以维持液位在一定范围内。
实验过程中，应注意观察液位变化和执行器运行状态，并及时调整控制参数。
实验结果与分析：
本实验实现了基于差压传感器的锅炉液位控制系统，并通过PLC 控制器对液位信号进行采集和处理，控制水泵的开关以维持液位在一定范围内。
实验结果显示，液位控制系统稳定可靠，并具有较高的精度和控制性能。
结论：
本实验通过设计并实现液位控制系统，深入了解锅炉液位控制方案，掌握了液位传感器的基本原理和应用方法，加深了对PLC 控制器的理解和掌握，对于锅炉控制和自动化控制技术的学习和研究具有重要的意义。