单闭环流量定值控制系统样本
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 080311022080311035 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；比值控制系统目录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 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 程序 (7)4.2 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。
单闭环流量定值控制系统matlab仿真
单闭环流量定值控制系统matlab仿真什么是闭环流量定值控制系统？闭环流量定值控制系统是一种基于反馈的控制系统，用于控制流体的流量，并将其维持在预定的值。
该系统通过传感器获取流量的实际值，并与设定的目标值进行比较，然后根据误差信号来调整执行器，以使流量保持在目标值附近。
闭环流量定值控制系统常用于流量控制、液位控制和压力控制等领域。
为什么需要闭环流量定值控制系统？在许多工业流程中，保持流量在设定的目标值是非常重要的。
例如，在化工生产中，过高或过低的流量可能导致反应速率变化、产品质量下降，甚至设备损坏。
因此，需要一种控制系统来实时监测和调整流量，以确保其保持在预定值附近。
闭环流量控制系统的优势是什么？与开环控制系统相比，闭环流量定值控制系统具有以下优势：1. 提高系统的稳定性：闭环控制系统通过不断地与目标值进行比较和反馈来调整执行器，以保持流量的稳定性。
因此，即使受到干扰或系统参数变化，闭环系统仍能快速响应并修正偏差。
2. 提高系统的鲁棒性：闭环控制系统可以通过自适应算法实现对系统参数变化的自动调整，从而提高系统的鲁棒性和对干扰的适应能力。
3. 提高系统的精确度：通过对实际流量进行实时监测和不断调整，闭环系统可以更准确地控制流量，使其保持在设定的目标值附近。
闭环流量定值控制系统的设计步骤：1. 系统建模：首先，需要对流量控制系统进行建模。
根据具体的应用，可以采用传统的线性模型或更复杂的非线性模型。
2. 控制器设计：根据系统模型，设计合适的控制器。
常用的控制器包括比例-积分-微分（PID）控制器、模糊控制器和自适应控制器等。
控制器的选择应综合考虑系统的复杂度、要求的精确度和对干扰的鲁棒性。
3. 传感器选择：选择适当的传感器来实时监测流量。
常用的传感器包括流量计、压力传感器和温度传感器等。
传感器的选择应根据流量范围、精确度、响应速度和成本等因素进行考虑。
4. 执行器选择：根据控制需求选择合适的执行器进行流量调节。
基于MCGS的单闭环流量比值控制系统的设计
２所示 。
通 讯 作 者 ： 恒 娟 ， ｍ ｉ ５８ ２ ５ ＠ ｑ ．Ｏ ． 刘 Ｅ ａｌ ７ ７ ７ ８ ｑ Ｃｒ ： ｎ
第 ４期
刘恒娟 ： 于 ＭＣ Ｓ的单 闭环流量 比值控制系统的设计 基 Ｇ
・ ５・ ７
图 ２ 系统 方 框 图
本设 计在传 统 的过 程 控制 需 要 人 工监 测 和人 工调 节 的基础上 ， 加入 了 ＭＣ Ｓ组态 软件 进行 辅 助 Ｇ
Ｑ ／ １ 系统 原理 图如 图 １所示 。 ２Ｑ ＝ 在稳 定状 态 时 ， 副 流 量 满足 工 艺 要求 的 比 主、
２ ＭＣ Ｓ组态 设 计 Ｇ
ＭＣ Ｓ Ｍｏｉ ｒａ ｄ Ｃ ｎ ｏ Ｇ ｎ ｒｔ ｙｔ Ｇ （ ｎｔ ｎ ｏ ｔ ｌ ｅ ｅａ ｄ Ｓｓ ｍ） ｏ ｒ ｅ ｅ
量和质 量 ， 浪费原材 料 ， 环境 污染 ， 造成 甚至 发生生 产 事故 。所 以说 流量 比值控 制 在 现 代工 业 中发挥 着非 常关键 的作用 。
为 了克服 开环 比值系统 存在 的不 足 ， 本设 计在
图 １ 系统 原 理 图
先 设置 好 的 比值使 输 出成 比值 成 比例地变 化 ， 即成
第２ ７卷 第 ４期 ２１ ０ ０年 ８ 月
贵州大学学报（自然科学版 ）
Ｊｕｎｌ ｆ ｕｚｏ ｎｖｒｉ Ｎ ｔｒｌ ｃ ｎｅ） ｏｒａ ｏ ｉ ｕＵ ｉｅ ｔ Ｇ ｈ ｓｙ（ ａ ａ Ｓｉ ｃｓ ｕ ｅ
电动阀支路流量定值控制系统调试
电动阀支路流量定值控制系统调试。
1. 实践操作的要求(1)了解单闭环流量定值控制系统的组成；(2)应用阶跃响应曲线法整定调节器的参数；(3)研究调节器中相关参数的变化对系统性能的影响；(4)撰写报告。
2.设备器材1.仪表自动化实验装置1套2.万用表1台3.上位机1台4.无纸记录仪1台3.实践原理图7-23为单闭环流量控制系统的结构。
系统的被控对象为管道，流经管道中的液体流量Q作为被控变量。
基于系统的控制任务是维持被控变量恒定不变，即在稳态时，它总等于设定值。
因此需把流量Q经检测变送后的信号作为系统的反馈量，并采用PI调节器。
系统的控制方框图如图7-24所示。
图7-23 单闭环流量控制系统的结构图7-24 单闭环流量控制系统的方框图基于被控对象是一个时间常数较小的惯性环节，故本系统调节器的参数宜用阶跃响应曲线法确定。
4. 实践操作的步骤(1)按图7-23的要求，完成该系统的接线，如图7-25所示。
(2)接通总电源和相关仪表的电源。
打开计算机，运行MCGS组态软件，为记录过渡过程曲线做好准备。
(3)打开阀F1-1、F1-2、F1-8。
(4)根据经验法，预先设置好调节器预整定参数值(本系统采用PI调节)。
(5)设置流量的设定值后，手动操作调节器的输出，通过电动调节阀支路给下水箱打水。
等流量Q趋于设定值且不变后，把调节器手动切换为自动，使系统进入自动运行状态。
(6)当系统稳定运行后，突加阶跃扰动(将给定量增加5%~15%)，观察并记录系统的输出响应曲线。
(7)通过反复多次调节PI的参数，使系统具有较满意的动态性能指标。
用计算机记录此时系统的动态响应曲线。
(8)记录曲线与参数①用实训方法整定PI调节器的参数。
②作出比例控制时，不同δ值下的阶跃响应曲线，并记下它们的余差e。
③比较不同PI参数对系统性能的影响。
图7-9 智能仪表控制单闭环流量定值控制系统接线图5.注意事项(1)实训线路接好后，必须经过老师检查认可后才能接通电源。
单闭环流量比值控制系统设计
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展，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。
例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否如此将使燃烧反响不能正常进展，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。
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单闭环流量比值过程控制系统。
在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前与时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进展,因为比值控制具有前馈控制的实质。
关键词：流量；比值控制；PID控制；可编程控制器目录1设计背景12比值控制系统概述4比值控制系统定义5比值控制原理5比值控制系统特点5比值控制系统的类型6开环比值控制系统6单闭环比值控制系统73单闭环流量比值控制系统方案设计9系统方案设计9系统硬件设计104上位机组态与程序设计124.1组态软件WinCC104.1.1WinCC简介104.1.2WinCC的开展与应用104.2上位机组态设计114.3PLC程序设计125PID参数整定与系统调试19控制器19控制器的优点20控制规律的选择20控制器参数的调节与其对控制性能的影响21比例控制对控制性能的影响19积分控制对控制性能的影响20微分控制对控制性能的影响22控制系统的整定23控制系统整定的根本要求23调节器参数的整定方法23 调节器参数的整定与调试27总结29参考文献301设计背景石油炼制生产过程中，把两种或两种以上根底组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。
单闭环流量定值控制系统毕业设计分解
开封大学毕业论文单闭环流量定值控制系统专业：[电气自动化]班级：[2班]学生姓名：[毕士杰]指导教师：[曹红英]完成时间：2018年10月13日目录第1章实验装置介绍 (1)1.1对象系统组成 (1)1．2 对象系统主要特点 (2)第2章系统的方案设计 (3)2.1硬件设计 (5)2.2软件设计 (6)第3章组态王软件设计 (10)3.1组态王软件介绍 (10)3.2使用组态王 (11)3. 3 创建组态画面 (14)3. 4 动画连接 (18)第4章系统中的问题和解决方案 (22)4.1控制规律的确定 (22)4.2调节器参数的整定方法 (23)总结 (27)参考文献 (28)第1章实验装置介绍1.1 对象系统组成（1）过程控制实验对象系统实验对象系统包含有：不锈钢储水箱；上、中、下三个串接有机玻璃圆筒型水箱；三相4.5kw电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加热筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成）和铝塑盘管组成。
系统动力系统两套：一套由三相（380V交流）不锈钢磁力驱动泵、电动调节阀、交流电磁阀、涡轮流量计等组成；另一套由日本三菱变频器、三相不锈钢磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计等组成。
整套对象系统完全由不锈钢材料制造，包括对象框架、管道、底板、甚至小到每一颗紧固螺钉。
如图1-1（2）对象系统中的各类检测变送及执行装置扩散硅压力变送器三只：分别检测上水箱、中水箱、下水箱液位；涡轮流量计三只：分别检测两条动力支路及盘管出水口的流量；Pt100热电阻温度传感器六只：分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（三只）及上水箱出水口水温；控制模块：包括电磁阀、电动调节阀各一个；三相380V不锈钢磁力驱动泵、三相220V不锈钢磁力驱动泵；1．2 对象系统主要特点（1）被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数；（2）执行器中既有电动调节阀仪表类执行机构，又有变频器等电力拖动类执行器；（3）系统除了能改变调节器的设定值作阶跃扰动外，还可在对象中通过电磁阀和手操作阀制造各种扰动；（4）一个被调参数可用不同的动力源、不同的执行器和不同的工艺线路下可演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣；（5）能进行多变量控制系统及特定的过程控制系统实验。
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 080311022080311035 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；比值控制系统目录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。
单闭环流量比值控制系统实验报告
《控制工程实验》实验报告实验题目：单闭环流量比值控制系统课程名称：《控制工程实验》姓名：学号：专业：年级：院、所：日期： 2019.04.25实验一一阶单容上水箱对象特性的测试一、实验目的1．了解单闭环比值控制系统的原理与结构组成。
2．掌握比值系数的计算方法。
3．掌握比值控制系统的参数整定与投运方法二、实验设备1. 实验装置对象及控制柜 1套2. 装有Step7、WinCC等软件的计算机 1台3. CP5621专用网卡及MPI通讯线各1个三、实验原理在工业生产过程中,往往需要几种物料以一定的比例混合参加化学反应。
如果比例失调，则会导致产品质量的降低、原料的浪费，严重时还会发生事故。
这种用来实现两个或两个以上参数之间保持一定比值关系的过程控制系统，均称为比值控制系统。
本实验是单闭环流量比值控制系统。
其实验系统结构图如图1所示。
该系统中有两条支路，一路是来自于电动调节阀支路的流量Q1，它是一个主流量；另一路是来自于变频器—磁力泵支路的流量Q2，它是系统的副流量。
要求副流量Q2能跟随主流量Q1的变化而变化，而且两者之间保持一个定值的比例关系，即Q2/Q1=K。
图1 单闭环流量比值控制系统（a）结构图（b）方框图由图中可以看出副流量是一个闭环控制回路，当主流量不变，而副流量受到扰动时，则可通过副流量的闭合回路进行定值控制；当主流量受到扰动时，副流量按一定比例跟随主流量变化，显然，单闭环流量控制系统的总流量是不固定的。
四、比值系数的计算设流量变送器的输出电流与输入流量间成线性关系，即当流量 Q 由 0～Qmax变化时，相应变送器的输出电流为 4～20mA。
由此可知，任一瞬时主流量 Q1和副流量 Q2所对应变送器的输出电流分别为(1)(2)式中Q1max和Q2max分别为Q1和Q2最大流量值，即涡轮流量计测量上限，由于两只涡轮流量计完全相同，所以有Q1max＝Q2max。
设工艺要求Q2/Q1＝K，则式（1）、（2）可改写为：(3)(4)于是求得：(5)折算成仪表的比值系数K′为：(6)五、实验内容与步骤本实验选择电动阀支路和变频器支路组成流量比值控制系统。
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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”
曲线流量控制曲线”重新记录液位变化
9．大约10秒钟后经过以下几种方式加干扰:
( 1) 突增( 或突减) 仪表设定值的大小, 使其有一个正( 或负) 阶跃增量的变化; ( 此法推荐, 下面方法仅供参考) 。
( 2) 改变开立式离心泵频率
以上两种干扰均要求扰动量为控制量的5％～15％, 干扰过大可能系统不稳定。
加入干扰后, 液体流量便离开原平衡状态, 经过一段调节
时间后, 液体流量稳定至新的设定值( 采用( 2) 干扰方法仍稳定在原
设定值) , 记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数, 保存图
像
10．分别适量改变调节仪的控制参数, 重复步骤8～9, 用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。
11．分别用P、 PI、 PID三种控制规律重复步骤7～9, 用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。
12．关闭立式离心泵, 设备电源, 结束实验
13．分析流量图像, 得出结果
四．实验数据:
图5.3-3 单闭环流量控制曲线
第四节单闭环压力定值控制系统
一．实验目的:
1．了解单闭环压力控制系统的结构组成与原理。
2．掌握单闭环压力控制系统调节器参数的整定方法。
3．研究P、 PI、 PD和PID四种控制分别对压力系统的控制作用。
二．实验原理:
离心泵恒压力控制系统图如图5.4-1所示所示。