液位控制設(shè)計(jì)

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1、自動(dòng)控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)前饋反饋系統(tǒng)的設(shè)計(jì)班級(jí)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師：設(shè)計(jì)時(shí)間：2013年7月1號(hào)—2013年7月19號(hào)摘要本文闡述了水位單回路控制系統(tǒng)與前饋反饋控制系統(tǒng)的工作原理與設(shè)計(jì)方法，并詳細(xì)介紹了兩種控制方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)與適用場(chǎng)合。針對(duì)兩種水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從軟硬件兩方面介紹其實(shí)現(xiàn)方法，最終在西門子S7300上利用step7編程設(shè)計(jì)完成了水位控制。本文首先介紹了國內(nèi)外控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，向讀者展現(xiàn)了過程控制技術(shù)對(duì)于國民生產(chǎn)的重要性，接著介紹了過程控制領(lǐng)域尚未解決的難題。而后針對(duì)要解決的

2、問題設(shè)計(jì)了兩種方案并得到了其可行性結(jié)論，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)、原理分析、設(shè)備選型、設(shè)備接線等工作，在此期間，本文既采用文字描述又通過繪制原理圖與方框圖進(jìn)行描述。最后，在西門子PLC上編程進(jìn)行實(shí)際操作。經(jīng)驗(yàn)證后，證明所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)可以達(dá)到預(yù)期目的。關(guān)鍵詞：水位控制、西門子PLC、控制系統(tǒng)1.1設(shè)計(jì)目的1.進(jìn)一步熟悉西門子PLC的工作原理及使用方法。2.掌握水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容本課程設(shè)計(jì)是以自動(dòng)化專業(yè)《過程控制系統(tǒng)》課程為背景，充分利用過程控制實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)條件，針對(duì)水位這一過程控制中非常

3、普遍的控制對(duì)象（被控參數(shù)）進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。1.3設(shè)計(jì)要求1.控制系統(tǒng)可行性分析。通過進(jìn)行背景調(diào)查最終得出控制系統(tǒng)可行的結(jié)論，給以下設(shè)計(jì)提供肯定的支持。2.控制原理分析與設(shè)計(jì)。得到可行結(jié)論后，開始對(duì)控制系統(tǒng)原理方案進(jìn)行詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)，根據(jù)所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)，參考實(shí)例、對(duì)水位控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.控制系統(tǒng)設(shè)備選型。根據(jù)系統(tǒng)需要確定設(shè)備數(shù)量和功能等要求，在多種設(shè)備中選擇性能最適合設(shè)計(jì)需要的儀表設(shè)備型號(hào)，最后根據(jù)設(shè)備型號(hào)與設(shè)備說明書、端子說明進(jìn)行接線圖的繪制。4.控制系統(tǒng)檢測(cè)控制原理圖。包括：控制系統(tǒng)檢測(cè)控制原理圖與控制

4、系統(tǒng)方框圖。5.控制系統(tǒng)接線圖。目錄摘要21.1設(shè)計(jì)目的31.2設(shè)計(jì)內(nèi)容31.3設(shè)計(jì)要求32.1控制系統(tǒng)可行性分析52.1.1國內(nèi)外控制水平發(fā)展及現(xiàn)狀52.1.2過程控制難點(diǎn)及目前解決程度62.1.3擬采用控制方案的特點(diǎn)及概述72.1.4所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可行性結(jié)論82.2控制原理分析與設(shè)計(jì)92.2.1水位單回路控制系統(tǒng)92.2.2水位單回路控制過程描述102.2.3水位前饋反饋控制系統(tǒng)112.2.4水位前饋反饋控制過程描述122.2.5檢測(cè)參數(shù)選擇和控制參數(shù)選擇132.3控制系統(tǒng)設(shè)備選型132.3.1實(shí)驗(yàn)裝置132.3

5、.2CPU152.3.3模擬量輸入模塊182.3.4模擬輸出模塊192.3.5QS智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥212.3.6電磁流量計(jì)222.3.7設(shè)備清單222.3.8軟件選型232.4控制系統(tǒng)接線圖24心得體會(huì)25參考文獻(xiàn)272.1控制系統(tǒng)可行性分析2.1.1國內(nèi)外控制水平發(fā)展及現(xiàn)狀20世紀(jì)40年代以后，工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展很快，尤其是近些年來，在IT技術(shù)的帶動(dòng)下，過程控制技術(shù)發(fā)展十分迅猛。過程控制裝置與系統(tǒng)的發(fā)展大致分為以下幾個(gè)階段：（1）局部自動(dòng)化階段（20世紀(jì)50--60年代）這個(gè)階段的過程控制系統(tǒng)大多數(shù)是單輸

6、入-單輸出系統(tǒng)；被控參數(shù)主要有溫度、壓力、流量和物位；控制的目的是保持這些工藝參數(shù)的穩(wěn)定，確保安全生產(chǎn)。生產(chǎn)的規(guī)模比較小，多用氣動(dòng)儀表實(shí)現(xiàn)就地的簡(jiǎn)單控制。到20世紀(jì)50年代后期至60年代，先后出現(xiàn)了氣動(dòng)和電動(dòng)單元組合儀表，采用了集中監(jiān)控與集中操作的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工廠儀表化和局部自動(dòng)化。（2）集中控制階段（20世紀(jì)60--70年代）這時(shí)的過程控制系統(tǒng)大量采用單元組合儀表和組裝式儀表，生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了車間范圍和大型系統(tǒng)的集中監(jiān)控。為了提高控制質(zhì)量和滿足特殊工藝的控制要求，開發(fā)使用了多種復(fù)雜控制系統(tǒng)方案。特別是前饋控制、

7、選擇控制的實(shí)現(xiàn)，使過程控制品質(zhì)、安全性大為提高。（3）集散控制階段（20世紀(jì)70年代中期至今）此時(shí)的大型生產(chǎn)過程一般都是分散系統(tǒng)，這樣可以使生產(chǎn)過程控制分散進(jìn)行，將發(fā)生故障和危險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)分散?；凇凹泄芾?，分散控制”理念，在數(shù)字儀表和計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)的集散型控制系統(tǒng)在大型生產(chǎn)過程控制中得到廣泛應(yīng)用。過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也由單變量控制系統(tǒng)發(fā)展到多變量系統(tǒng)，由生產(chǎn)過程的定值控制發(fā)展到最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制等。到了20世紀(jì)90年代以后，過程控制系統(tǒng)的開放性、兼容性和現(xiàn)場(chǎng)儀表與裝置的智能化水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。工廠自動(dòng)

8、化、計(jì)算機(jī)集成過程控制、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、和企業(yè)資源綜合規(guī)劃、等方案的規(guī)章和實(shí)施，正在成為提高工業(yè)生產(chǎn)過程經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵手段。2.1.2過程控制難點(diǎn)及目前解決程度過程參數(shù)的未知性、時(shí)變性、隨機(jī)性、分散性；過程時(shí)滯未知性和時(shí)變性；系統(tǒng)嚴(yán)重的非線性；各變量間的關(guān)聯(lián)性；環(huán)境干擾的未知性、多樣性和隨機(jī)性。上述特性，因其屬于不確定性過程控制，其控制難度是非常大的。目