温度单回路过程控制系统课程设计
温度控制系统设计课设
<<温度控制系统的设计>>课程设计报告题目：_温度控制系统的设计_专业：_电子信息工程___ ___年级： 2011级___ ____ _学号：_B110301___________学生姓名： ______________联系电话：___________完成日期：2014 年12月绪论随着社会的发展，科技的进步，以及测温仪器在各个领域的应用，智能化已是现代温度控制系统发展的主流方向。
特别是近年来，温度控制系统已应用到人们生活的各个方面，但温度控制一直是一个未开发的领域，却又是与人们息息相关的一个实际问题。
针对这种实际情况，设计一个温度控制系统，具有广泛的应用前景与实际意义。
温度是科学技术中最基本的物理量之一，物理、化学、生物等学科都离不开温度。
在工业生产和实验研究中，像电力、化工、石油、冶金、航空航天、机械制造、粮食存储、酒类生产等领域内，温度常常是表征对象和过程状态的最重要的参数之一。
比如，发电厂锅炉的温度必须控制在一定的范围之内；许多化学反应的工艺过程必须在适当的温度下才能正常进行；炼油过程中，原油必须在不同的温度和压力条件下进行分馏才能得到汽油、柴油、煤油等产品。
没有合适的温度环境，许多电子设备就不能正常工作，粮仓的储粮就会变质霉烂，酒类的品质就没有保障。
因此，各行各业对温度控制的要求都越来越高。
可见，温度的测量和控制是非常重要的。
单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛，在很多的电子产品中也用到了温度检测和温度控制。
随着温度控制器应用范围的日益广泛和多样，各种适用于不同场合的智能温度控制器应运而生。
单片机的应用正在不断深入，同时带动传统控制检测技术日益更新。
在实时检测和自动控制的单片机应用系统中，单片机往往作为一个核心部件来使用，仅单片机方面知识是不够的，还应根据具体硬件结构软硬件结合，加以完善。
而51单片机是各单片机种最为典型和最有代表性的一种。
本系统是基于MCS51系列单片机所设计的，可以实现键盘按键与数字动态显示并可以显示出实时温度。
温度控制系统课程设计
温度控制系统课程设计一、引言温度控制系统是一种常见的自动化控制系统，广泛应用于工业生产、农业生产、医疗保健等领域。
本课程设计旨在通过设计一个基于单片机的温度控制系统，让学生了解自动化控制系统的基本原理和实现方法。
二、设计目标本课程设计的主要目标是设计一个基于单片机的温度控制系统，具体包括以下方面：1. 实现温度测量功能：通过传感器获取环境温度，并将数据转换为数字信号，供单片机处理。
2. 实现温度调节功能：根据设定温度和当前环境温度，通过单片机输出PWM信号调节加热器功率，从而实现对环境温度的调节。
3. 实现显示功能：将当前环境温度和设定温度以数字形式显示在LCD 屏幕上。
4. 实现报警功能：当环境温度超过设定范围时，通过蜂鸣器发出警报提示操作者。
三、硬件系统设计1. 硬件平台选择本课程设计采用STM32F103C8T6单片机作为控制核心，具有较高的性价比和丰富的外设资源，适合用于中小规模的自动化控制系统。
2. 温度传感器选择本课程设计采用DS18B20数字温度传感器，具有精度高、响应速度快、可靠性强等优点，适合用于工业自动化控制系统。
3. LCD显示屏选择本课程设计采用1602A型液晶显示屏，具有低功耗、易于控制等优点，适合用于小型自动化控制系统。
4. 其他外设选择本课程设计还需要使用继电器、蜂鸣器、电阻等外设实现各项功能。
四、软件系统设计1. 系统架构设计本课程设计采用分层结构设计，将整个软件系统分为数据采集层、控制层和用户界面层三个部分。
其中数据采集层负责获取环境温度数据；控制层根据设定温度和当前环境温度输出PWM信号调节加热器功率；用户界面层负责显示当前环境温度和设定温度，并实现报警功能。
2. 数据采集层设计数据采集层主要负责获取环境温度数据，并将其转换为数字信号供单片机处理。
本课程设计采用DS18B20数字温度传感器实现温度测量功能，具体实现步骤如下：（1）初始化DS18B20传感器。
（2）发送读取温度命令。
过程控制课设--换热器温度控制系统设计
(3) Smith预估器的控制机理
Smith预估器控制的基本思路是：预先估计过程在基本扰动下的动态特性，然后 由预估器进行补偿控制，力图使被延迟了τ的被调量提前反映到调节器，并使之动作， 以此来减小超调量并加速调节过程。对于带长时滞过程而言，Smith预估器是一种非 常有效的通用的补偿器，其主要优点在于滞后时间能从闭环系统的特征方程中消除。 然而，预估器要求被控对象的数学模型非常准确，这在实际工程中很难办到，特别是 对积分和非稳定系统，其控制更为困难。Smith预估器控制原理图如图2.4所示。
2.1.1 串级控制系统设计
控制过程特点：换热器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对 象（出口温度）组成闭合回路。
从冷流体管路阀门或离心泵转速变化到热流体出口温度改变，在这中间要相继通 过冷流体流量变化，换热器热交换速率变化，热流体出口温度变化等一系列过程，因 此整个控制通道的容量滞后大、时间常数大、这就导致控制系统的控制作用不及时、 最大偏差大、过度时间长、抗干扰能力差、控制精度降低。可以讲来自冷流体流量方 面的干扰因素包括在副回路内，因此可以大大减少这些扰动因素对于热流体出口温度 的影响。对于热流体流量和温度方面的干扰，采用串级控制系统也可以得到改善，具 体控制效果明显改善。
2.2 系统组成总体结构 .......................................... 3 2.2.1 换热器温度控制系统的组成与特点 ....................... 3 2.2.2 换热器温度控制原理 ................................... 3
史密斯(Smith)预估补偿器是得到广泛应用的纯滞后系统的控制方法。它针对纯滞 后系统闭环特征方程中含有纯滞后项，在 PID 反馈控制基础上,引入了一个预估补偿 环节，从而使系统闭环特征方程不含纯滞后项，抵消纯滞后特性所造成的影响，明显 地减小超调量和加速调节过程，提高了控制质量。
过程控制系统课程设计(锅炉汽包温度控制系统论文)
洛阳理工学院过程控制系统课程设计题目：水塔温度控制系统目录第1章水塔温度控制系统设计方案 (1)1. 1系统设计方案概述 (1)1.2 水塔温度串级控制系统仿真 (2)第2章水塔温度控制系统硬件设计 (3)2.1系统对象特性设计 (3)2.2系统检测回路设计 (3)2.3控制器设计 (5)2.4执行器选择 (8)2.5参数整定 (9)第3章水塔温度控制系统软件设计 (10)3.1 程序设计 (11)3.2 温度控制算法程序设计 (10)第4章设计结论 (13)参考文献 (14)第1章水塔温度控制系统设计方案1. 1系统设计方案概述本次设计采用串级控制系统对水塔温度进行控制。
过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成，通过各种类型的仪表完成对过程变量的检测、变送和控制，并经执行装置作用于生产过程。
串级控制系统是两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。
此系统改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量，能迅速克服进入副回路的二次扰动，提高了系统的工作频率，对负荷变化的适应性较强。
串级控制系统工程应用场合如下：（1）应用于容量滞后较大的过程。
（2）应用于纯时延较大的过程。
（3）应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程。
（4）应用于参数互相关联的过程。
（5）应用于非线性过程。
正因为串级控制系统具有上述特点，所以本次设计采用串级控制系统对锅炉汽包温度进行控制。
采用单片机作为主控制器，水塔温度为主被控对象，上水的流量为副被控对象，电磁阀为执行器，利用AD590传感器检测水塔温度，利用流量传感器检测上水流量。
水塔温度串级控制系统框图如图1.1所示，系统原理图如图1.2所示。
图1.1水塔温度串级控制系统框图图1.2 水塔温度串级控制系统原理图1.2 水塔温度串级控制系统仿真水塔温度串级控制系统仿真，积分环节Initial=0，两个检测变送环节参数设定时间常数T=0.01s，扰动通道传函为时间常数T=2s。
plc温度控制系统课程设计
plc温度控制系统课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和工作机制，特别是温度控制模块的功能与操作。
2. 学生能够掌握温度控制系统中传感器、执行器与PLC的连接和配置方法。
3. 学生能够解释温度控制算法，如PID控制，并在PLC编程中实现。
技能目标：1. 学生能够独立进行PLC温度控制系统的电路设计与搭建。
2. 学生能够运用PLC编程软件，编写和调试温度控制程序，实现对温度的精确控制。
3. 学生能够运用相关的技术文档和资料，进行故障诊断和系统优化。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对自动化技术的兴趣，认识到其在工业生产和日常生活中的重要性。
2. 学生能够通过团队协作完成项目，增强合作意识，提高沟通与解决问题的能力。
3. 学生能够养成严谨的科学态度，注重实践操作的规范性和安全性。
课程性质分析：本课程为实践性较强的专业课，要求学生通过动手实践，将理论知识与实际应用紧密结合。
学生特点分析：考虑到学生处于高年级，已具备一定的电子电气基础和PLC操作知识，有较强的自主学习能力和问题解决能力。
教学要求：1. 理论与实践相结合，注重学生操作技能的培养。
2. 采用项目导向教学法，提高学生的实际应用能力。
3. 鼓励学生创新思维，培养解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 理论知识：- PLC工作原理与结构特点- 温度传感器类型及特性- 执行器的工作原理与选型- PID控制算法原理及其在温度控制中的应用2. 实践操作：- 温度控制系统的电路设计与搭建- PLC编程软件的使用方法- 温度控制程序的编写与调试- 温度控制系统的故障诊断与优化3. 教学大纲：- 第一周：PLC工作原理与结构特点，温度传感器类型及特性- 第二周：执行器的工作原理与选型，PID控制算法原理- 第三周：温度控制系统的电路设计与搭建，PLC编程软件的使用- 第四周：温度控制程序的编写与调试，系统故障诊断与优化4. 教材章节：- 教材第3章：PLC原理与应用- 教材第4章：传感器与执行器- 教材第5章：自动化控制系统设计- 教材第6章：PID控制算法及其应用教学内容组织：按照由浅入深的原则，先介绍PLC及温度控制相关理论知识，然后进行实践操作，使学生能够在理解理论知识的基础上，掌握实际操作技能。
过程控制课程设计加热炉出口温度控制系统的设计
通过合理的控制策略和算法设计，成功实现了对加热炉出口温度的精确控制，提高了生产过程的稳定性和产品质量。
实现了加热炉出口温度的稳定控制
通过参数整定和算法优化，提高了控制系统的响应速度和稳定性，减少了温度波动和误差，提高了生产效率。
优化了控制性能
尽管已经实现了对加热炉出口温度的稳定控制，但在某些极端情况下，控制精度仍可能受到一定影响，需要进一步优化控制算法以提高控制精度。
利用热电效应测量温度，具有测量范围广、精度高、稳定性好等特点。适用于高温环境，可将温度变化转换为电信号输出。
热电阻传感器
基于电阻随温度变化的原理，具有测量精度高、稳定性好、响应速度快等优点。适用于中低温测量，输出信号为电阻值变化。
红外温度传感器
通过测量目标物体辐射的红外能量来推算温度，具有非接触式测量、响应速度快、适用于远距离测量等特点。但受环境因素影响较大，测量精度相对较低。
控制器根据设定的控制算法对温度信号进行处理，计算出控制量，并输出相应的控制信号。
采用比例、积分、微分控制算法，对加热炉出口温度进行精确控制，具有响应快、精度高的特点。
PID控制
结合人工智能、神经网络等先进技术，对加热炉出口温度进行智能预测和控制，提高系统的自适应能力和智能化水平。
智能控制
利用模糊数学理论对加热炉出口温度进行模糊推理和控制，适用于难以建立精确数学模型的复杂系统。
仿真模型搭建
在仿真平台上，根据系统模型搭建仿真模型，包括各组成部分的模型、控制算法的实现等。
仿真参数设置
设置仿真参数，如仿真时间、步长、初始条件等，以确保仿真的准确性和有效性。
仿真平台选择
选择合适的仿真平台，如MATLAB/Simulink、LabVIEW等，用于实现系统仿真。
过程控制系统课程设计
根据执行器的原理可知，如果系统接受一阶阶跃信号，执行器得由一个开度变化到另一个开度，因此这有一个过程，则中间就有一个过渡，但时间较短。因此执行器的传递函数可以近似为一阶惯性环节：
（2-6）
由于检测和变送器的输入信号和输出信号可以看成已线性化，因此其传递函数可以看成纯比例，即
G(S)=Kp（2-7）
调节器：DDZ-III型PID调节器
执行器：气动薄膜执行机构并配上电/气阀门定位器
电/气阀门定位器：ZPD-01
安全栅：型号：DFA-3100，防爆等级：ia II CT6 ，最大允许电压VM：（防爆额定值）AC/DC、220V
配电器：型号：DFP-2100 ，通道数:2，重量:1.5Kg，功耗：2.4W
[5] 张志涌等．MATLAB教程[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006．
[6] 刘文定．MATLAB/Simulink与过程控制系统[M]．北京：机械工业出版社，2013，1．
因此，在本设计中要做两个控制系统。一个是温度控制系统；一个是炉膛负压控制系统。则控制参数分别为炉膛内温度和炉膛负压。炉膛内温度范围是1100~1200℃，炉膛负压范围是0~-30Pa[3]。
2）控制燃烧方案
燃烧自动调节系统包括热负荷、送风、引风三个调节回路。其中，燃料量和送风量的比例是影响燃烧经济性的主要因素。为了防止不完全燃烧，保证动态过程中风量始终有一定裕量，就需要采用单交叉控制（或称选择性控制），以实现加负荷时先加风后加燃料，减负荷时先减燃料后减风。
2.2
对于燃烧控制系统，空气过剩系数u是一个重要参数。因为燃烧控制系统一个最重要的参数就是空燃比k，而k=β×u，其中β为量程修正系数。u与节能有着直接的联系。如下图所示
图2.2.1空气过剩系数与节能的关系
-温度控制系统的设计单片机期末课程设计
第1节引言 (2)1.1 温度控制系统概述 (2)1.2 本设计任务和主要内容 (2)第2节系统主要硬件电路设计 (4)2.1 温度控制系统原理图 (4)2.2 系统电路 (4)2.2.1 8155用作键盘/LED显示器接口电路 (4)2.2.2 温度检测和变送器 (5)2.2.3 接口电路 (5)2.2.4 温度控制电路 (6)第3节系统的软件设计 (7)3.1 温度控制算法 (7)3.2 系统主程序设计 (7)3.3 中断服务程序设计 (9)3.4 采样程序设计 (11)3.5 数字滤波子程序设计 (12)第4节结束语 (14)参考文献 (15)基于单片机的温度控制系统第1节引言随着社会主义现代化的发展，在科学技术突飞猛进的今天，人工智能起不不可忽视的作用。
尤其是各种智能化的仪器、仪表在农、工业的广泛应用给社会带来了极大的便利。
本文就是一个利用温度来实现简单智能控制的例子。
它完成了从温度的采集、转换、显示以及控制的一系列任务。
例如根据温度来控制热水器、电风扇等与温度有关的设备。
但是它提供了一个通过温度来控制设备的基本思想和原理。
相信能在实际应用中为我们的生活带来更大的便利。
1.1温度控制系统概述单片微型机简称单片机，它是在一片芯片上集成了中央处理部件，存储器、定时器/计数器和各种输入输出设备等接口部件。
单片机是微机发展的一个重要的分支，自问世以来，性能不断地改善和提高，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗小、使用方便、性能可靠、价格便宜等优点，故在工业控制、数据采集和处理、通信系统、家用电器等领域的应用日益广泛。
国内虽然起步较晚，但单片机的潜力越来越被人们所重视，尤其在工业控制、自动化仪器仪表、计算机系统接口、智能化外设等应用领域发展很快。
它的应用对于产品升级换代、机电一体化都具有重要的意义在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
其中，温度控制也越来越重要。
炉温控制系统设计
过程控制系统课程设计作者姓名：作者学号：指导教师：学院名称:专业名称：温度是工业控制中主要的被控参数之一，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足重轻的作用。
温度控制是控制系统中最为常见的控制类型之一。
最为常见的就是工业上使用电阻炉（本课程设计中的电烤箱即为电阻炉）处理和生产工业产品，最基本的要求是要保持炉内温度的恒定，并且在一定的扰动下，炉内的温度经过一定的调节时间能自动恢复正常值，从而保证所生产的产品质量.本设计基于单回路控制系统和PID控制器,使用计算机、铂电阻Pt100、控制箱、加热炉体和“组态王"软件设计电烤箱的炉温控制系统，使炉内温度基本保持在80℃不变，完成了系统所用到的设备的选型和组装接线，利用“组态王”软件编制上位机监控软件对炉内温度的采集和显示。
文中首先介绍了设计的背景和要求，接着对单回路控制系统做了简单的介绍，大致描述了通过组态王编制采集并绘制温度与时间曲线的步骤，并且介绍了整定PID控制器参数的步骤和结果，最终完成了利用单回路控制系统设计基于电烤箱的炉温控制系统，使其炉内温度经过一定的过渡过程始终维持在80℃。
关键词:电烤箱,单回路控制系统，PID控制，“组态王”软件，Pt100热电阻，CD901智能控制仪表，交流固态继电器摘要 (I)目录 (1)第一章引言 (3)1.1设计目的 (3)1。
2 设计背景及意义 (3)1。
3 设计任务及要求 (4)第二章单回路控制系统 (5)2.1 单回路控制系统简介 (5)2。
2 单回路控制系统的设计 (5)2。
2。
1 被控变量的选择 (6)2.2.2 操纵变量(控制参数）的选择 (6)2.2。
3测量变送问题和执行器的选择 (7)第三章硬件电路设计及原理 (8)3.1 系统设计 (8)3。
1。
1 方案论述 (8)3.1.2 系统原理图及工作原理 (9)3。
2 智能控制仪表设计 (10)3。
2.1 规格型号说明 (10)3。
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工业过程控制课程设计任务书 主要内容 通过某种组态软件，结合实验室已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID控制规律，设计个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的温度单回路过程控制系统。
任务要求 1. 根据温度单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 2. 根据温度单回路过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用过程模块。 3. 根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。 4. 运用组态软件，正确设计温度单回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。 5. 提交包括上述内容的课程设计报告。
主要参考资料
[1] 组态王软件及其说明文件 [2] 邵裕森.过程控制工程.北京：机械工业出版社2000 [3] 过程控制教材 [4] 辅导资料
审査意见 指导教师签字： 年月日 1
引言 温度控制，在工业自动化控制中占有非常重要的地位。单片机系统的开发应用给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命，自动化、智能化均离不开单片机的应用。将单片机控制方法运用到温度控制系统中，可以克服温度控制系统中存在的严重滞后现象，同时在提高采样频率的基础上可以很大程度的提高控制效果和控制精度。 温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。本文以它为例进行介绍，希望能收到举一反三和触类旁通的效果。 现代自动控制越来越朝着智能化发展，在很多自动控制系统中都用到了工控机，小型机、甚至是巨型机处理机等，当然这些处理机有一个很大的特点，那就是很高的运行速度，很大的内存，大量的数据存储器。但随之而来的是巨额的成本。在很多的小型系统中，处理机的成本占系统成本的比例高达20%，而对于这些小型的系统来说，配置一个如此高速的处理机没有任何必要，因为这些小系统追求经济效益，而不是最在乎系统的快速性，所以用成本低廉的单片机控制小型的，而又不是很复杂，不需要大量复杂运算的系统中是非常适合的。 随着电子技术以及应用需求的发展，单片机技术得到了迅速的发展，在高集成度，高速度，低功耗以及高性能方面取得了很大的进展。伴随着科学技术的发展，电子技术有了更高的飞跃，我们现在完全可以运用单片机和电子温度传感器对某处进行温度检测，而且我们可以很容易地做到多点的温度检测，如果对此原理图稍加改进，我们还可以进行不同地点的实时温度检测和控制。
1 设计目的 运用组态软件“组态王KingView6.05”，结合工业过程实验室已有设备，按照定值系统的控制要求，应用PID算法，自行设计，构成单回路温度控制系统，并整定现相关的PID参数以使系统稳定运行，最终得到一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的温度单回路控制系统。 2
2 控制要求 利用电阻丝加热器对流经加热罐中的水进行加热，使用组态软件实现控制监控，采用合理的控制规律，是管道中流动水的温度稳定在设定值附近，以达到整体系统稳定运行的效果。水温的测量范围为0—100°C，测量精度VI%。
3 系统结构设计 3.1系统结构框图 根据控制要求，温度单回路控制系统的控制参数是水的温度，测量便采用温 度传感器，被控参数是加热器的功率，控制器是计算机，执行器是加热器，所以温度单回路控制系统的结构框图如图1所示。
3.2仪表选择 3.2.1温度传感器 测量水温的传感器采用电热阻Cu50。热电阻Cu50在一50〜150C测量范围内电热阻和温度之间呈线性关系，温度系数越大，测量精度越高，热补偿性好，在过程控制领域使用广泛。系统采用三线制Cu50,温度信号经过变送单元转换成4〜20mADC电流信号，便于计算机采集。
3.2.2加热器 采用电阻丝作为加热器件，采用可控硅移相触发单元调节电阻丝的发热功
SP PT1
图1温度单回路系统结构框图 3
率，输入控制信号为4—20mA标准电流信号，其移相触发与输入控制电流成正比。输出交流电压来控制加热器电阻丝的两端电压，从而控制加热罐的温度。输入4mA电流时，加热器电阻丝的两端温度为OV,输入为20mA电流时，加热器电阻丝的两端温度为220V。
3.2.3过程模块 采用牛顿7000系列远程数据采集模块作为计算机控制系统的数据采集通讯过程模块。牛顿7000系列模块体积小，安装方便，可靠性高。 D/A模块采用牛顿7024，四通道模拟输出模块，电流输出4〜20mADC，电压输出1〜5VDC，精度14位。使用7024模块的1通道101作为可控硅的电压控制通道。 A/D模块采用牛顿7017，八通道模拟输出模块，电压输入1〜5VDC。。使用7024模块的4通道IN4作为温度信号检测输入通道。 通信模块采用牛顿7520，RS232转换485通讯模块。使用RS-232/RS485双向协议转换，速度为300〜115200BPS,可长距离传输。 控制回路中电磁阀的开关量输出模块采用牛顿7043，16通道非隔离集电极开路输出模块。最大集电极开路电压30V，每通道输出电流100mA，可直接驱动电磁阀设备。
3.2.4电动调节阀 采用电动调节阀对控制回路的水的流量进行调节。采用德国PS公司进口的PSL202型智能电动调节阀，无需配伺服放大器，驱动电路采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高。控制单元与执行机构一体化，可靠性高、操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。由输入控制信号4〜20mA及单相电源即可控制运转实现对压力流量温度液位等参数的调节，具有体积小，重量轻，连线简单，泄漏量少的优点。采用
PS电子式直行程执行机构，4〜20mA阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯，流量具有等百分比特性，直线特性和快开特性，阀门采用柔性弹簧连接，可预置4
阀门关断力，保证阀门的可靠关断防止泄露。性能稳定可靠，控制精度高，使用寿命长等优点。
3.2.5其他设备 在控制回路中所涉及到的设备还有水泵，变频器，电磁阀，开关电源等。水泵采用丹麦格兰富循环水泵。噪音低，寿命长，扬程可达10米，功耗小， 220V即可供电，在水泵出水口装有压力变送器，与变频器一起可构成恒压供水系统。 所用到的电磁阀的工作电源为DC24V，管段能力强，使用方便，结构简单。所米用的24V开关电源最大电流为2A，满足系统需要。
3.3系统流程图 根据系统组成框图和组成的仪表单元，得到系统流程图如图2所示。
图2系统流程图 5
4 系统组态设计 4.1组态王简介 组态王是在PC机上建立工业控制对象人机接口的一种智能软件包，该软件包从工业控制对象中采集数据，并记录在实时数据库中，同时负责把数据的变化用动画的方式想象得表示出来，还可以完成变量警报、操作记录、趋势曲线等监视功能，并按实际需要生成历史数据文件，它以Windows98/Windows2000/WindowsXP中文操作系统为操作平台，采用了多线程、COM组态等新技术，实现了实时多任务。它具有丰富的图库及图库开发工具，支持各种主流PLC、智能仪表、板卡和现场总线等工控产品；有一种类似C语言的编程环境，便于处理各种算法和操作，还内嵌了许多函数供用户调用，实现各种功能。
4.2组态软件设计 在WindowsXP环境下，控制系统软件以组态王6.01作为开发平台。整个监控系统实现数据采集，总体监视，相关参数实时在线调整，显示实时曲线，历史曲线等功能。
4.2.1设备设置 组态王对设备的管理是通过对逻辑设备名的管理实现的，具体将就是每一个实际I/O设备都必须在组态王中指定一个唯一的逻辑名称，此逻辑设备名就对应着该I/O的生产厂家、实际设备名称、设备通信方式、设备地址、与上位计算机的通讯方式等信息内容。 系统中与上位计算机进行数据交换外部的设备主要是AD设备牛顿7017模块和DA设备牛顿7024模块。在组态王软件工程浏览器中，设置7017模块IN4通道和7024模块i01通道名称分别为AD和DA,与计算机COM1串口通信，通信地址分别为0和1。 通信参数的设置如下表所示： 6
表1通信参数的设置表 设置项 推荐值
波特率 9600 数据位长度/位 7 停止位长度/位 1 奇偶校验位 偶校验
4．2．2组态画面 本系统绘制的组态画面主要有开机画面，系统组成画面等。开机画面主要显示课题题目图，制作人姓名，班级等相关信息。画面上设置有两个提示按键，分别提示操作员进入主界面或退出操作系统等。 系统主界面主要绘制的温度单回路控制系统的工艺组成图。包括水箱，管道，加热罐和阀门等设备以及相关的操作提示按钮等。基于动画连接，主界面可实现自动，手动切换，以及显示PID参数整定框和实时曲线框以方便操作员在线调节PID参数观察控制效果。系统主界面如下图3所示。
图3温度单回路控制系统组态图 7
4.2.3变量定义 根据控制系统的需要建立数据词典，以便确定内存变量与I/O数据，运算数据的关系。只有在数据词典中定义的变量才能在系统的控制程序中使用。本系统中所涉及到的变量的类型主要有AD,DA设备进行数据交换的I/O实型变量，控制电磁阀开关的I/O离散变量，用于定以开关动画连接的内存离散变量，参于 PID运算的内存实型变量和实现各种动画效果所用到的内存实型及内存整型变量等。具体的参数词典如下表所示。 变量名 变量类型 ID 连接设备 寄存器 $用户名 内存字符串 9 $访问权限 内存实型 10 $启动历史记录 内存离散 11 $启动报警记录 内存离散 12 $启动后台命令语言 内存离散 13 $新报警 内存离散 14 $双热机备状态 内存整型 15 $毫秒 内存实型 16 自动开头 内存离散 21 PID 内存离散 22
温度 I/O实型 23 AD AI4
Uk1 I/O实型 24 DA AO1 P 内存实型 25 I 内存实型 26 D 内存实型 27 sp 内存实型 28
ukp 内存实型 29
A0 内存实型 30 A1 内存实型 31