温度控制系统课程设计说明书 (4)
(完整word版)造纸原料蒸煮过程温度微机控制系统
太原理工大学现代科技学院计算机控制技术课程设计设计名称造纸原料蒸煮过程温度微机控制系统专业班级学号姓名指导教师专业班级 学号 姓名 成绩目录课程设计任务书 (3)造纸原料蒸煮过程温度微机控制系统 (4)控制要求........................................................................................................................................ 4 要求实现系统基本功能....................................................................................................................... 5 硬件设计.. (5)传感器选择.................................................................................................................................... 5 执行机构的选择............................................................................................................................ 5 选择计算机机型与现场总线........................................................................................................ 6 温度变送及A/D 电路 ................................................................................................................... 6 D/A 转换及隔离输出电路 ............................................................................................................ 8 键盘显示接口与设计.. (9)键盘选择................................................................................................................................. 9 LED 显示器. (10)软件设计 (11)系统流程图...................................................................................................................................11 内存地址分配.............................................................................................................................. 13 数字控制器.................................................................................................................................. 13 附录1.. (16)系统电路图.................................................................................................................................. 16 附录2.. (17)程序清单 (17)……………………………………装………………………………………订…………………………………………线………………………………………太原理工大学现代科技学院课程设计任务书注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺序进行装订上交（大张图纸不必装订）2.可根据实际内容需要续表，但应保持原格式不变。
过程控制课程设计-纸机温度控制系统设计与仿真
等控制方法，设计至少 2 套控制系统，达到控制加热器的目的，使被控变量的波动在规 定的范围内。对于每一套控制方案，具体要求： 1) 说明所采用的控制方案以及采用该方案的原因，并在工艺流程上表明该控制系 统。 2) 确定所用控制器的正反作用（这里要求加热器内的混合物不能益处，且不能过 热） ，画出控制系统完整的方框图（需注明方框图各环节的输入输出信号） ，并选 择合适的 PID 控制规律。 3) 在 SIMULINK 仿真环境下，对所采用的控制系统进行仿真研究。具体步骤包括： a) b) c) d) e) 在对象特性参数的变化范围内，确定各环节对象的传递函数模型，并构造 SIMULINK 对象模型； 引入手动/自动切换环节，在手动状态下对控制通道、 干扰通道分别进行阶 跃响应试验，以获得“广义对象”开环阶跃响应曲线； 依据 PID 参数整定方法，确定各控制器的参数； 在控制系统处于“闭环”状态下，进行液位、温度设定值跟踪响应试验、 白水，冷水对系统输出的扰动响应试验，并获得相应的响应曲线； 在各控制器参数均保持不变的前提下，当对象特性在其变化范围内发生变 化时，重新进行液位、温度设定值跟踪试验与扰动响应试验，并获得相应 的响应曲线。 根据不同控制方案的闭环响应曲线，比较控制性能（包括是否稳定、衰减 比、超调量、过渡过程时间等） 。
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第二部分 分析计算
2.1 参数及仪表的选择
f)
1.3 仿真研究要求
为使仿真研究结果具有可比性，要求：(外界干扰和给定干扰 10%) 1) 跟踪响应试验前控制系统达到稳态，液位、温度设定值与测量值一致，分别对 应 150 mmH2O，60℃；跟踪响应试验中，液位、温度设定值的阶跃变化幅度对 2) 应实际液位、温度分别为 15 mmH2O， +6℃。 扰动响应试验前控制系统达到稳态，液位、温度设定值与测量值一致，分别对应 150 mmH2O，60 ℃；扰动响应试验中，白水和冷水的阶跃变化幅度为±10 mmH2O。
温度测量控制系统的设计与制作实验报告
北京电子科技学院课程设计报告( 2010 – 2011年度第一学期)名称：模拟电子技术课程设计题目：温度测量控制系统的设计与制作学号：学生姓名：指导教师：成绩：日期：2010年11月17日目录一、电子技术课程设计的目的与要求 (3)二、课程设计名称及设计要求 (3)三、总体设计思想 (3)四、系统框图及简要说明 (4)五、单元电路设计（原理、芯片、参数计算等） (4)六、总体电路 (5)七、仿真结果 (8)八、实测结果分析 (9)九、心得体会 (9)附录I：元器件清单 (11)附录II：multisim仿真图 (11)附录III：参考文献 (11)一、电子技术课程设计的目的与要求（一）电子技术课程设计的目的课程设计作为模拟电子技术课程的重要组成部分，目的是使学生进一步理解课程内容，基本掌握电子系统设计和调试的方法，增加集成电路应用知识，培养学生实际动手能力以及分析、解决问题的能力。
按照本专业培养方案要求，在学完专业基础课模拟电子技术课程后，应进行课程设计，其目的是使学生更好地巩固和加深对基础知识的理解，学会设计小型电子系统的方法，独立完成系统设计及调试，增强学生理论联系实际的能力，提高学生电路分析和设计能力。
通过实践教学引导学生在理论指导下有所创新，为专业课的学习和日后工程实践奠定基础。
（二）电子技术课程设计的要求1．教学基本要求要求学生独立完成选题设计，掌握数字系统设计方法；完成系统的组装及调试工作；在课程设计中要注重培养工程质量意识，按要求写出课程设计报告。
教师应事先准备好课程设计任务书、指导学生查阅有关资料，安排适当的时间进行答疑，帮助学生解决课程设计过程中的问题。
2．能力培养要求（1）通过查阅手册和有关文献资料培养学生独立分析和解决实际问题的能力。
（2）通过实际电路方案的分析比较、设计计算、元件选取、安装调试等环节，掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。
（3）掌握常用仪器设备的使用方法，学会简单的实验调试，提高动手能力。
pid温度控制设计课程设计
pid温度控制设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解PID温度控制的基本原理，掌握其组成部分及功能。
2. 学生能掌握PID控制器参数的调整方法，并了解其对温度控制效果的影响。
3. 学生了解传感器在温度控制过程中的作用，能正确解读传感器数据。
技能目标：1. 学生能运用所学知识，设计简单的PID温度控制系统，并进行模拟实验。
2. 学生具备分析温度控制过程中出现的问题，并提出相应解决方案的能力。
3. 学生能熟练使用相关仪器设备，进行温度控制实验操作。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对自动化技术的兴趣，激发创新意识，提高实践能力。
2. 学生在团队合作中，学会相互沟通、协作，培养团队精神。
3. 学生认识到温度控制在生产生活中的重要性，增强社会责任感。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，结合理论知识和实际操作，培养学生的动手能力和问题解决能力。
学生特点：学生具备一定的物理知识和数学基础，对实际操作感兴趣，喜欢探索新知识。
教学要求：注重理论与实践相结合，强调学生的主体地位，鼓励学生积极参与实验，培养学生的创新思维和实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 理论知识：- PID温度控制基本原理：比例（P）、积分（I）、微分（D）控制作用及组合控制策略。
- 温度传感器原理及种类：热电偶、热敏电阻等。
- 控制器参数调整方法：参数对温度控制性能的影响。
- 温度控制系统的数学模型及其建立方法。
2. 实践操作：- 设计并搭建简单的PID温度控制系统，进行模拟实验。
- 调试控制器参数，观察温度控制效果。
- 分析实验过程中出现的问题，并提出解决方案。
3. 教学大纲：- 第一阶段：PID温度控制基本原理学习，了解传感器原理及种类。
- 第二阶段：控制器参数调整方法学习，掌握温度控制系统的数学模型。
- 第三阶段：实践操作，设计并搭建PID温度控制系统，进行实验分析。
教学内容安排与进度：- 理论知识学习：共计4课时。
基于单片机的温度控制系统课设报告
基于单片机的温度控制系统摘要：该实验设计基于飞思卡尔MC9S12DG128开发板平台，根据实验任务要求，完成了水温自动控制系统的设计，该系统的温度给定值可由人工通过键盘进行设定，测量温度经过A/D转换由数码管显示，通过PID控制算法对温度进行调节，使温度输出值在给定值上下波动，控制该系统的静态误差为1℃，用LED灯模拟加热强度，并用串口将输出的水温随时间的变化数值发到PC机上。
关键字：飞思卡尔单片机水温控制MC9S12DG1281、设计题目与设计任务σ≤；3.温度误要求：1温度连续可调范围是30-150摄氏度；2 超调量20%<±；4尝试使用能预估大滞后的方法，如史密斯预估，或大林算法；也可差0.5用PID及改进算法。
内容：1．根据题目的技术要求，画出系统组成的原理框图；2. 给出系统硬件电路图；3．确定温度控制方案；4. 给出控制方法及控制程序；5．整理设计数据资料，课程设计总结，撰写设计计算说明书。
2、前言：随着电子技术和计算机的迅速发展，计算机测量控制技术拥有操作简单、控制灵活、使用便捷以及性价比较高的优点，从而得到了广泛的应用。
单片机是一种集CPU、RAM、ROM、I/O接口和中断系统等部分于一体的器件，只需要外加电源和晶振就可以实现对数字信息的处理和控制，因此，单片机广泛应用于现代工业控制中。
利用单片机对温度测量控制会大大提高系统的可靠性和准确性。
该设计实验是在实验室完成，实验任务是设计制作一个水温自动控制系统，控制对象为1L净水，容器为搪瓷器皿。
水温由人工通过4*4的键盘设定，并能在环境温度改变时实现对水温的自动控制，采用PWM技术控制电阻丝的加热，加热强度由8个LED小灯模拟，以保持设定的温度基本不变，测量温度经过A/D 转换在4位数码管上显示（保留一位小数），并将温度每秒钟向计算机发送一次。
一、系统设计的功能该系统的闭环控制系统框图如图所示。
图水温控制系统结构框图单片机对温度的测量控制是基于传感器、A/D转换器以及扩展接口和执行机构来进行的。
粮仓温、湿度控制系统设计
课程设计粮仓温、湿度控制系统设计设计人：肖志洋辅导教师：陈建国指标要求：1、温度控制在20℃以下；2、湿度控制在30%RH以下；3、有温、湿度显示。
设计要求：1、择合适的传感器，要说明选择理由。
2、叙述传感器的工作原理。
3、选择信号处理电路，并说明其工作原理。
4、选择控制元件，并说明怎样达到控制目的。
课程设计背景及目的在技术飞速发展的今天，人们对各个方面的自动化的要求越来越高。
自动化的控制与友好的人机交换界面已慢慢进入寻常百姓家，并以其高性价比和简单的操作深受人们的欢迎。
本课程设计，通过微控制器采集粮仓的温湿度数据，通过闭环控制的原理尽量避免人为干预实现对粮仓温湿度的自动化控制与调节，且把温湿度数据实时显示在数码管上。
其应用范围远大于粮仓的温湿度控制，可以用于存放精密仪器的实验室，生产制造等需要严格的温湿度要求的条件下。
摘要本系统通过微控制芯片A T89C2051接收温度，湿度传感器采集的信号。
对信号进行处理判断，按要求控制制冷器，抽湿机启动来保持粮仓温度在20℃以下，湿度在30%RH以下。
一，方案比较与选择为了达到设计要求，提出了以下三种设计方案。
方案一，温度传感器选择NTC热敏电阻（KC104G410G：R25=10K）；湿度传感器用KSC-6V 集成相对湿度传感器，其相对湿度0~100%RH对应的输出为0~100mV。
把温度传感器接在电桥的一个桥臂上，调节电桥使电桥处于平衡，随温度的变化电桥上输出电压信号，通过放大，经A/D转换，送单片机处理，显示且判断来控制相应的继电器动作使粮仓内温度维持在20℃以下；湿度传感器输出的电压信号同样经放大器放大到0~5V，经A/D转换，送单片机处理，显示且判断来控制相应的继电器动作使抽湿机启，停止，从而保持粮仓内湿度在30%RH以下，同时单片机把当前的温湿度数据送数码管显示。
其方框图如图1。
图1方案二，测量温度选择DALLAS公司生产的数字温度传感器DS18B20，其为单总线器件，具有线路简单，体积小等特点，测量温度十分方便。
大棚温度控制系统设计报告
课程设计主要任务基于AT89S52单片机的温度测量控制系统，数字温度传感器DS18B20通过单总线与单片机连接，实现温度测量控制，主要性能为：（1）通过该系统实现对大棚温度的采集和显示；（2）对大棚所需适宜温度进行设定；（3）当大棚内温度参数超过设定值时控制通风机进行降温，当温度低于设定值时利用热风机进行升温控制；（4）通过显示装置实时监测大棚内温度变化，便于记录和研究；系统的设计指标（1）温度控制范围：0℃~+50℃；（2）温度测量精度：±2℃；（3）显示分辨率：0.1℃；（4）工作电压：220V/50Hz ±10％目录第一章序言 1 第二章总体设计及个人分工 2 第三章传感器设计及应用 4 第四章总结8第一章序言随着人口的增长，农业生产不得不采取新的方法和途径满足人们生活的需要，大棚技术的出现改善了农业生产的窘迫现状。
塑料大棚技术就是模拟生物生长的条件，创造人工的气象环境，消除温度对农作物生长的限制，使农作物在不适宜的季节也能满足市场的需求。
随着大棚技术的普及，对大棚温度的控制成为了一个重要课题。
早期的温度控制是简单的通过温度计测量，然后进行升温或降温的处理，进行的是人工测量，耗费大量的人力物力，温度控制成为一项复杂的程序。
大多数的蔬菜大棚以单个家庭作业为主，种植户为蔬菜大棚配备多参数的智能设备，经济成本很高，因此将温度控制由复杂的人为控制转化为自动化的机械控制成为必然。
目前现代化的温度控制已经发展的很完备了，通过传感器检测基本上可以实现对各个执行机构的自动控制，应用自动控制和电子计算机实现农业生产和管理的自动化，是农业现代化的重要标志之一。
近年来电子技术和信息技术的飞速发展，温度计算机控制与管理系统正在不断吸收自动控制和信息管理领域的理论和方法，结合温室作物种植的特点，不断创新，逐步完善，从而使温室种植业实现真正意义上的现代化，产业化。
温度计算机控制及管理技术便函先在发达国家得到广泛应用，后来各发展中国家也都纷纷引进，开发出适合自己的系统。
基于单片机的智能温度控制器设计课程设计
单片机类课程设计题目：智能温度控制器目录论文总页数23页一、引言 (2)二、关键字 (3)三、设计的题目 (3)四、课程设计的基本要求 (4)五、方案设计 (4)六、系统设计方案及框图 (5)6.1智能温度控制器总体方案 (5)6.2设计原理框图 (6)七、数字信号采集和处理 (6)7.1、DS18B20产品的特点 (7)7.2、DS18B20的引脚介绍 (7)7.3、DS18B20的使用方法 (8)八、系统硬件电路 (11)8.1 控制器内部结构 (12)8.2 控制器具体电路 (13)九、系统扩展电路 (13)9. 1 数字温度感应模块接口电路 (13)9. 2 液晶显示电路 (14)9. 3 系统输入电路 (15)十、系统总电路 (15)10.1Altium Designer电路设计软件绘制的总电路原理图 (16)10. 2电路仿真软件PROTEUS下系统实时仿真 (16)10. 3 系统总电路PCB图的设计 (17)十一、系统软件 (18)十二、总结与体会 (20)十三、参考文献 (21)一、引言随着科技的不断发展，二十一世纪已经进入电子信息时代的轨道。
为了能够更好的适应社会的发展和需要，学好电子方面的知识对于我们这些二十一世纪的大学生是尤为重要的，单片机更是如此。
与此同时，设计一些新的电子产品对我们在学校所学知识的一种掌握和巩固。
许多情况下需要测量温度参数。
通常测温系统的主要器件是热敏电阻，由于它体积小、重复性好、测量方法简单，所以在测温系统中广泛应用。
但采用热敏电阻的测温系统需要A／D转换，而且测量精度不高。
本设计中采用Dallas公司生产的一种新型温度传感器DS18B20，它集温度测量、A／D转换于一体，其测量范围宽(-55℃～+125℃)，精度高(0.0625℃)，DS18B20是一款具有单总线结构的器件。
另外再搭配Dallas 公司生产的另一种实时时钟芯片DS1302用以产生精确的时、分、秒信号来实现实时温度测量，显示电路采用1602液晶。
水温控制系统
水温控制系统摘要该设计要完成的是水温控制系统的设计，实现满足题目要求的水温实时控制系统的测量。
主要运用了模拟电子技术基础中的比例放大器、电压比较器、二极管等知识。
外界温度通过温度传感器LM35转换为模拟信号，经过放大器放大十倍后用比较器与基准电压比较，从而控制加热电路的通断，实现对水温的控制。
该设计实现了温度的测量和水温的控制，使得当水温高于设定的温度时停止加热，低于给定温度时开始加热，做到了实时控制，具有良好的应用性。
关键词：比例放大器；温度传感器；电压比较器；继电器目录1 前言.................................................................... １2 统设计原理............................................................... １2.1 水温控制的基本思路................................................. １2.2 水温控制原理....................................................... ２3 设计方案与认证.......................................................... ２3.1 总体设计方案....................................................... ２3.2各部分电路方案认证.................................................. ２3.2.1温度传感器..................................................... ２3.2.2 比例放大器................................................... ４3.2.3 电压比较器.................................................... ６3.2.4 继电器........................................................ ７3.2.5 加热部分...................................................... ９4 电路的仿真与调试....................................................... １０4.1 电路的仿真....................................................... １０4.2电路的调试........................................................ １０5 电路的特点及改进....................................................... １０6 课程设计总结及心得体会................................................. １１参考文献.................................................................. １2 附录Ⅰ元件清单.......................................................... １3 附录Ⅱ整体电路图......................................................... １4第一章前言在日常生活中通过水温控制来给人们带来舒适的，方便的生活同，例如刚在外工作回家的男人一定会很疲倦了，如果能够洗个热水澡，那真是非常好的事情了，这样能够让一天的疲惫随着温热的流水带走了，家庭言主妇为家人煮一个热喷喷的汤水，煮好以后就这样放着也会变凉的，如何保持温的恒定呢？这就需要水温控制系统了。
计算机控制课程设计――大纯时延一阶惯性环节温度控制系统
目录一课程设计内容任务,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,,二对课设任务的解读,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,, 3三系统结构模型框图,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,, 3四各部分程序流程图,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,,,,, 4五数字控制器设计,,,,,,,,,,,, ,,,,,,, ,,, 5六系统仿真,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 6七抗干扰性分析,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 11八硬件设计,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 13九系统设计硬件元素选型,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 14十心得体会,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 16 十一参考文献,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, 16附硬件设计图一、课程设计内容任务1、针对一个具有大纯时延时间的一阶惯性环节(G(s=K*e- θs/(Ts+1温度控制系统和给定的系统性能指标, (工程要求相角裕度为30~60,幅值裕度>6dB;要求测量范围-50℃~ 200℃ ,测量精度0.5%,分辨率0.2℃ ;2、书面设计一个计算机控制系统的硬件布线连接图,并转化为系统结构图;3、选择一种控制算法并借助软件工程知识编写程序流程图;4、用MATLAB 和SIMULINK 进行仿真分析和验证K=10*log(C*C- sqrt(C,rand( ‘ state ' ,C,T=ran或d(1 T, /2, Cθ 为=0学号的后3位数, 如:C=325, K=115.7, T=0.9824, θ或= 0.4912;5、进行可靠性和抗干扰性的分析;6、书写设计体会和心得。
二、对课设任务的理解和分析1、该任务是针对一个特定的控制对象进行可靠性和稳定性控制,选取实际生活中常见的温度为控制对象;2、该任务只需要一个控制对象,进行可靠性和抗干扰性分析时设定随机干扰量, 观察仿真图形和性能,故可以选取简单回路控制系统模型进行设计;3、硬件设计过程采取分步设计,由局部到整体,主要有温度检测模块、输入通道部分、输出通道部分、接口扩展部分、晶振和复位电路模块、调压触发电路、数码管显示等;4、取θ= T/2,大纯时延系统的控制算法有多种,根据其特定性能,本设计在PID 算法和达林算法之间权衡之后做出选择,最终采用达林控制算法来实现系统控制,取期望闭环传递函数H(s,求解出数字控制器D(z 及其差分方程;5、编写程序流程图,采取正确的思路和方法,包括主程序流程图、8155 初始化、滤波、键盘输入、达林算法、延时等;6、仿真分析和验证过程采用MATLAB 和SIMULINK 实现,主要针对仿真性能调节系统参数, 并结合典型输入信号的随机干扰进行可靠性、稳定性和抗干扰性分析。
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目录第一章绪论 (1)1.1概述 (1)1.2过程控制系统介绍 (1)1.2.1过程控制的基本概念 (1)1.2.2过程控制的任务及要求 (1)1.2.3过程控制系统的特点 (2)1.2.4过程控制系统的组成 (3)1.3储液罐温度控制系统的总体设计方案 (3)第二章系统硬件的设计 (4)2.1 I/O设备的选用 (4)2.2 I/O点分配 (5)2.3硬件连接及板卡的设置 (6)第三章系统软件的设计 (7)3.1软件的介绍 (7)3.2控制系统的组态设计 (7)第四章调试结果及分析 (17)4.1 调节器参数的整定方法 (17)第五章心得体会 (19)参考文献 (20)第一章绪论1.1概述在平时的学习过程中，对于被控对象控制系统的数学模型、传感器检测过程、PLC控制算法编程过程、控制信号输出及执行器操纵控制被控变量的实时过程等方面知识可能会感到很抽象而难以理解掌握，或者一知半解。
而且掌握的理论知识也只是纸上谈兵，毕竟，理论与实践相差的距离很大。
因此，我们应该将所学的理论知识很好的应用于实际中去，这样才能真正掌握其实质。
本次课程设计的利用组态王设计储液罐的温度控制系统就是从实践这方面出发，应用现有设备，实现一个属于我们自己的温度控制系统的设计。
1.2过程控制系统介绍1.2.1过程控制的基本概念过程控制是生产过程自动控制的简称，是自动化技术的一个重要组成部分，是在工业系统中，为了控制过程的输出，利用统计或工程上的方法处理过程的结构、运作方式或其演算方式。
处理过程控制的系统可称为过程控制系统。
过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期与程序进行的生产过程自动控制。
在现代工业生产过程中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、改善劳动条件、保护生态环境等方面起着越来越大的作用。
1.2.2过程控制的任务及要求工业自动化涉及的范围极广，过程控制是其中最重要的一个分支。
它主要针对所谓六大参数，即温度、压力、流量、液位（或物位）、成分和物性等参数的控制问题。
它能覆盖许多工业部门，诸如石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织等等，因而，过程控制在国民经济中占有极其重要的地位。
工业生产对过程控制的要求是多方面的，最终可以归纳为三项要求，即安全性、经济性和稳定性。
安全性是指在整个生产过程中，确保人生和设备的安全，这是最重要的也是最基本的要求。
通常采用参数越限报警、事故报警和连锁保护等措施加以保证。
现在由于工业企业高度连续化和大型化的特点，提出了在线故障预测和诊断，设计容错控制系统等来进一步提高运行的安全性。
经济性，指在生产同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，也就是要求生产成本低而效率高。
最后一项稳定性的要求是指系统具有抑制外部干扰，保护生产过程长期稳定运行的能力。
因为，工业生产环境不是固定不变的，它们会或多或少地影响稳定生产。
过程控制的任务就是在了解、掌握工艺流程和生产过程的静态和动态特性的基础上，根据上述三项要求，应用理论对控制系统进行分析和综合，最后采取适宜的技术手段加以实现。
可以说，过程控制是控制理论、工艺知识、计算机技术和仪器仪表等知识相结合而构成的一门应用科学。
[2]在研究探索的实践中，可能形成一门更适合工业过程控制特点的新的控制理论，从而使过程控制迅速提高到一个新的水平，这不是没有道理的。
1.2.3过程控制系统的特点过程控制系统与其他自动控制系统相比，有如下几个特点：(1).生产过程的连续性在过程控制系统中，大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行，在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。
(2).被控过程的复杂性过程控制涉及范围广：石化过程的精馏塔、反应器；热工过程的换热器、锅炉等。
被控对象较复杂：动态特性多为大惯性，大滞后形式，且具有非线性、分布参数和时变特性。
(3).控制方案的多样性被控过程对象特性各异，工艺条件及要求不同，过程控制系统的控制方案非常丰富。
包括：常规PID控制、改进PID控制、串级控制、前馈-反馈控制、解耦控制；为满足特定要求而开发的比值控制、均匀控制、选择性控制、推断控制；新型控制系统，如模糊控制、预测控制、最优控制等。
1.2.4过程控制系统的组成一个过程控制系统一般由两部分组成。
需要控制的工艺设备或机器(被控过程) + 自动控制装置（反应器、精馏塔、换热器、压力罐（控制器、执行器、测量元件及变送器）储槽、加热炉、压缩机、泵、冷却塔）1.3储液罐温度控制系统的总体设计方案该储液罐内存放着热塑性酚醛树脂，该系列酚醛树脂的软化点为90℃以上，根据工艺要求，需控制其温度在90~95℃范围内，温度过高则造成浪费能源且造成物料变性，过低则结块不能用泵打出，故其设计温度范围为92±2℃。
储液罐利用夹套蒸汽加热，利用热电偶温度变送器测温，并设高低温度报警，高于95℃和低于90℃时报警。
并设置液位检测装置，过低（低于10%）和过高（高于80%）是报警。
过低时关闭出料阀，并打开进料泵；液位过高时关闭进料泵，开启出料泵。
系统的组成方框图如图1所示。
图1 系统组成方框图第二章系统硬件的设计2.1 I/O设备的选用此系统有4路模拟量输入，1路模拟量输出，6路开关量输出。
I/O接口设备选用研华PCL-812PG作为I/O接口设备。
PCL-812PG 是一款多功能模拟量和数字量 I/O 卡，它提供了五种 PC/AT 及其兼容系统最常用的测量和控制功能：A/D 转换、D/A 转换、数字量输入、数字量输出和计数器/定时器。
此半长卡上整齐地排列了 16 路 12 位模拟量输入通道、2 路 12 位模拟量输出通道、16 路数字量输入通道、16 路数字量输出通道和一个可编程计数器/定时器。
PCL-812PG外形图如图2所示。
图2 PCLD-812PG外形图DO通道选用16路继电器输出端板子PCLD-785，该端子板输出出点负载为DC30V/1A、AC120V/0.5A，满足水泵和电磁阀门的共同需要。
AI通道可选用PCLD-880端子板。
二者外形分别如图3、图4所示图3 AI通道接线端子板PCLD-880外形图图4继电器输出端子板PCLD-785外形图2.2 I/O点分配系统有三个模拟量输入信号（T1、L1、P1），1路模拟量输出TO，6路开关量输出。
液位开关输出为LL、LH；压力开关输出为PL、PH；温度开关输出为TL、TH。
整个系统的I/O分配表如下图所示。
2.3硬件连接及板卡的设置（1）进行研华PCL-812PG的设置和测试，相关设置如下。
①开关和跳线的设置。
面板上有一个DIP开关，这个开关是用来选择设置PCL-812PG在计算机上的基地址；JP100是用来设置单极性或者双极性输入模式。
②I/O地址的选择。
大多数的外设和接口卡都是通过计算机的I/O口来控制的，它们各自都有一个独立的I/O存储空间以免相互之间发生地址冲突。
（2）用37芯D型插头连接PCL-812PG和PCLD-880接线端子板，用20芯扁平电缆连接PCL-812PG和PCLD-785接线端子板。
第三章系统软件的设计3.1软件的介绍组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。
它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。
通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。
其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。
尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。
通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。
组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。
而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。
它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。
3.2控制系统的组态设计（1）工程的建立进入组态王环境，新建一个“储液罐温度控制系统”的工程（2）设备的定义在组态王工程管理器中，双击已建立的“储液罐温度控制系统”，启动组态王的工程浏览器。
在工程浏览器的目录显示区，用鼠标左键大纲项设备下的成员板卡，选择相应的板卡并进行设置。
图为组态王工程浏览器图为“设备向导”列表对话框（3）变量的定义此系统需定义3个模拟量输入变量和1个模拟量输出变量，以便组态王能够与PCL-812PG输入输出板卡通信并进行数据交换。
单击“数据库”大纲项下面的“数据字典”成员名，在目录内容显示区中双击“新建”图标进行设置。
图为变量定义上图为定义的所有变量（4）储液罐温度控制画面的设计、编辑和动画连接在工程浏览器的工程目录显示区中单击“文件”大纲项下面的“画面”成员名，然后在目录内容显示区中双击“新建”图标，出现“新画面”对话框。
然后进行设置及画面的设计、编辑和动画连接。
主页面的设计如下图所示动画连接的操作如下所示图为系统启动按钮连接—命令语言图为指示灯的动画连接（5）使用PID控件进行温度的控制该储液罐用蒸汽作为加热介质，蒸汽调节阀作为温度调节手段。
温度设定为92℃，采用组态王内置的PID模块进行温度控制，高于设定值时阀门关小，低于设定值时阀门开大。
温度高于95℃和低于90℃时报警。
设置PID控件的过程如下图所示。
PID控件总体属性选项设定如下图（6）命令语言和简单控制程序的编写利用命令语言编写控制程序，进行泵的控制，使储液罐液位保持在一定范围内。
①物料液位过高时报警，停止进料泵。
②高于95℃和低于50℃时报警。
在“应用程序命令语言”对话框中，单击“运行时”页面，将循环执行时间设定为“100毫秒”，然后在命令语言输入框中输入如下命令语言：if(系统启动==1){ if(储液罐液位<10)进料泵运行=1;if(储液罐液位>80)进料泵运行=0;}else进料泵运行=0;（7）报警窗口利用组态王对“变量定义”对话框中的“报警定义”有效的数据变量进行监控，即对储液罐温度进行监控。
新建温度控制系统的报警画面如图所示对报警窗口的属性进行设置如下图（8）报表输出报表数据是生产过程中不可缺少的一部分，它能够实时反映出生产过程的实时状况，也能反映出长期的生产状况，使得管理人员可以通过对报表的分析，更好地对生产进行优化。
利用组态王的内嵌式报表系统，可以按照用户自己的要求设计报表，并规定时间、条件打印输出报表，组态和使用都很方便。
本系统所采用的报表如图所示报表命令语言的编写如下所示if($时==0 &&$分==0 &&$秒==0) 温度0=储液罐温度;if($时==1 &&$分==0 &&$秒==0) 温度1=储液罐温度;if($时==2 &&$分==0 &&$秒==0) 温度2=储液罐温度;if($时==3 &&$分==0 &&$秒==0) 温度3=储液罐温度;if($时==4 &&$分==0 &&$秒==0) 温度4=储液罐温度;if($时==5 &&$分==0 &&$秒==0) 温度5=储液罐温度;if($时==6 &&$分==0 &&$秒==0) 温度6=储液罐温度;if($时==7 &&$分==0 &&$秒==0) 温度7=储液罐温度;if($时==8 &&$分==0 &&$秒==0) 温度8=储液罐温度;if($时==9 &&$分==0 &&$秒==0) 温度9=储液罐温度;if($时==10 &&$分==0 &&$秒==0) 温度10=储液罐温度;if($时==11 &&$分==0 &&$秒==0) 温度11=储液罐温度;if($时==12 &&$分==0 &&$秒==0) 温度12=储液罐温度;if($时==13 &&$分==0 &&$秒==0) 温度13=储液罐温度;if($时==14 &&$分==0 &&$秒==0)温度14=储液罐温度;if($时==15 &&$分==0 &&$秒==0)温度15=储液罐温度;if($时==16 &&$分==0 &&$秒==0)温度16=储液罐温度;if($时==17 &&$分==0 &&$秒==0)温度17=储液罐温度;if($时==18 &&$分==0 &&$秒==0)温度18=储液罐温度;if($时==19 &&$分==0 &&$秒==0)温度19=储液罐温度;if($时==20 &&$分==0 &&$秒==0)温度20=储液罐温度;if($时==21 &&$分==0 &&$秒==0)温度21=储液罐温度;if($时==22 &&$分==0 &&$秒==0)温度22=储液罐温度;if($时==23 &&$分==0 &&$秒==0)/*准备打印*/{温度23=储液罐温度;已经打印=0;}if($时==23 &&$分==0 &&$秒==1)/*进行打印，并避免重复打印*/ { if (已经打印==0){ ReportPrint2(" 报表1");已经打印=1;}}第四章 调试结果及分析4.1 调节器参数的整定方法调节器参数的整定一般有两种方法：一种是理论设计法，即根据广义对象的数学模型和性能要求，用根轨迹法或频率法来确定调节器的相关参数，另一种方法是工程实验法，通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，然后查照经验表，求得调节器的相关参数。