过程控制课程设计精馏塔温度控制系统

南华大学

过程控制仪表课程设计

设计题目 精馏塔提馏段的温度控制系统 学生姓名 XXX 专业班级 自动化XXX 学 号 XXXXXXXXXX 指导老师 XXX

2012年6月25日

目 录

1. 系统简介与设计目的………………………………………….2 2. 控制系统工艺流程及控制要求…………………………….3 3．设计方案及仪表选型……………………………………….4 3.1控制方案的确定……………………………………………..4 3.2控制系统图、方框图……………………………………….5 4.各个环节仪表的选型，仪表的工作原理以及性能指标.......…..7 4.1检测元件…………………………………………………7 4.1.1铠装热电偶特点…………………………….……. 7

4.1.2铠装热电偶主要技术参数…………………………….……7 4.2变送器……………………………………………..…7 4.2.1变送器主要技术指标……………

过程控制系统课程设计题目 要求：

（一）采用MATLAB仿真；所有仿真，都需要做出以下结果： （1） 超调量 （2） 峰值时间 （3） 过渡过程时间 （4） 余差 （5） 第一个波峰值 （6） 第二个波峰值 （7） 衰减比 （8） 衰减率 （9） 振荡频率

（10） 全部P、I、D的参数 （11） PID的模型 （二）每人一个题目，自己完成课程设计报告，报告的格式如图论文格式

一． 液氨的水温控制系统设计

液氨蒸发器主、副对象的传递函数分别为：

G01(s)?11， G02(s)?e?0.1s

(20s?1)(30s?1)0.2s?1主、副扰动通道的传递函数分别为：

Gf1(s)?1， Gf2(s)?1 0.2s?1试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：

（1） 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭

环系统原理图；

（2） 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次

扰动）；

（3） 说明不同控制方案对系统的影响。

二．炉温控制系统设计

设计任务：某加热炉的数学模型为G(s)?如下：

（1） 仿真分析以下控制方案对系统性能的影响：PID、微分先行、中间微分、

过程控制系统课程设计题目 要求：

（一）采用MATLAB仿真；所有仿真，都需要做出以下结果： （1） 超调量 （2） 峰值时间 （3） 过渡过程时间 （4） 余差 （5） 第一个波峰值 （6） 第二个波峰值 （7） 衰减比 （8） 衰减率 （9） 振荡频率

（10） 全部P、I、D的参数 （11） PID的模型 （二）每人一个题目，自己完成课程设计报告，报告的格式如图论文格式

一． 液氨的水温控制系统设计

液氨蒸发器主、副对象的传递函数分别为：

G01(s)?11， G02(s)?e?0.1s

(20s?1)(30s?1)0.2s?1主、副扰动通道的传递函数分别为：

Gf1(s)?1， Gf2(s)?1 0.2s?1试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：

（1） 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭

环系统原理图；

（2） 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次

扰动）；

（3） 说明不同控制方案对系统的影响。

二．炉温控制系统设计

设计任务：某加热炉的数学模型为G(s)?如下：

（1） 仿真分析以下控制方案对系统性能的影响：PID、微分先行、中间微分、

目 录

第一章 概 述 ............................................................................................................... 1

1.1 设计目的 ............................................................................................................ 1

1.2 具体任务 ............................................................................................................ 1 1.3 氧化铝生产的意义 .............................................................................................. 2 第二章 氧化铝高压溶出工序介绍 .................................

一．概述

温度是工业生产中常见的工艺参数之一，任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关，因此温度控制是生产自动化的重要任务。对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制，所采用的加热方式，燃料，控制方案也有所不同。本设计的控制对象为一电加热炉，输入为加在电阻丝两断的电压，输出为电加热炉内的温度。输入和输出的传递函数为：G(s)=2/(s(s+1))。控温范围为100~500℃，利用PID控制算法进行温度控制。

二．温度控制系统的组成框图

采用典型的反馈式温度控制系统，组成部分见下图。其中数字控制器的功能由单片机控制实现。

图1..1温度控制系统的组成框图

三．温度控制系统结构图及总述

图1.2温度控制系统结构图

图中由4~20mA变送器，I/V，A/D转换器构成输入通道，用于采集炉内的温度信号。其中，变送器选用XTR101，它将热电偶信号（温度信号）变为4~20mA电流输出，再由高精密电流/电压变换器RCV420将4~20mA电流信号变为0~5V标准电压信号，以供A/D转换用。转换后的数字信号送入AT89C51单片机中与与

炉温的给定值进行比较，即可得到实际炉温和给定炉温的偏差，其偏差被PID程序计算出输出控制量。由AT89C51输出电信号送至SC

过程控制课程设计

设计题目：贮槽液位控制系统设计

学院：电气工程学院 专业：自动化

班级：091班

2012年6月4日

小组成员：

序号 学号 16 0902100138 17 0902100140 18 0902100141 19 0902100142 20 0902100147 21 0902100148 22 0902100149 23 0902100202 24 0902100203 25 0902100204 26 0902100206 27 0902100208 28 0902100209 29 0902100213 30

0902100216

姓名

姚航程 韦寿德 张印 邓世杰

杨奉志 钟昌帅 李晓明 张凯强 农志兴 袁剑波 李季 黄灵浩 谭雷 吴高阳 潘敏

设计分工

总方案的确定及原理、控制参数的整定、simulink仿真 测量变送器的选型、控制参数的整定、查阅资料 测量变送器的选型、控制参数的整定 调节阀的选型、水箱的建模

总方案的确定及原理、控制参数的整定、simulink仿真 simulink仿真、调节阀的选型

控制器的选型、控制参数的整定、设计总结、整理报告

simulink仿

对象一 锅炉水温与流量串级控制系统（2-4人）

一、系统说明

本系统以锅炉水温为主要控制对象，以进水流量为辅助控制对象。目的是在一定加热功率下，控制水温的恒定。其流程图如图1.1所示：

图1.1 测量被控对象阶跃响应流程图

由温度传感器（主检测变送器）将温度信号转变为电信号与温度给定值相比较后送至主控制器，主控制器输出流量控制值与流量变送器（副检测变送器）反馈回来的进水流量信号相比较后输入流量调节器（副控制器），由流量调节器控制调节阀的开度来控制进水流量，由此来对锅炉水温进行定值控制。其系统框图如图1.2所示：

流量扰动 温度扰动 e1 温度给定值 主控制器 m1 + e2 流量调节器 m2 调节阀 流量 c2 水温 温度输出值

- - 流 量 变 送 器 水 温 传 感 器 图1.2 锅炉水温与流量串级控制系统框图

二、设计要求及步骤如下：

1）建立被控对象的数学模型

在控制系统设计工作中，需要针对被控过程中的合适对象建立数学模型。被控对象的数学模型是设计过程控制系统、确定控制方案、分析质量指标、整定调节器参数等的重要依

据。被控对象的数学模型（动态特性）是指过程在各输入量（包括控制量和扰动量）作用下，其相应输出量（被控量）变化函数关系

湖南工程学院

课 程 设 计

课程名称 过程控制 课题名称 单容水箱液位PID控制系统设计

专 业 自动化 班 级 0904班 学 号 200901020435 姓 名 王 笛 指导教师 李亚老师

2012年12月26日

湖南工程学院 课 程 设 计 任 务 书

课程名称 过程控制 课 题 单容水箱液位PID控制系统设计

专业班级 自动化0904 学生姓名 王 笛 学 号 200901020435 指导老师 李亚老师 审 批

液位控制系统综合设计与调试

过程控制课程设计设计题目：液位控制系统综合设计与调试 设计题目： 控制科学与工程系实验中心

液位控制系统综合设计与调试

一、设计目的 综合控制理论、过程控制、微机控制、可编程 控制器、软件程序设计等课程的相关理论知识， 设计一个完整的液位控制系统，全面学习和掌 握典型控制系统的设计方法、控制方法、调试 方法。 设计需求： 二、设计需求： 设备： 设备：液位过程控制对象以及相应的检测装置、执 行装置，可编程控制器，计算机等。 设计目标：用所提供的设备构建如图2 设计目标：用所提供的设备构建如图2所示系统，设 计控制界面，实现液位的实时控制和监测。

液位控制系统综合设计与调试

图2

液位控制系统综合设计与调试

任务要求 1、实现计算机与PLC之间的通讯。编制计算 、实现计算机与PLC之间的通讯。编制计算 机与PLC通信程序，实现采集数据的上传， 机与PLC通信程序，实现采集数据的上传， 控制量下传(见参考图1 控制量下传(见参考图1)。

液位控制系统综合设计与调试

2、实现计算机对PLC的实时读、写并显示读、 、实现计算机对PLC的实时读、写并显示读、 写数据曲线 。

液位控制系统综合设计与调试

3、实现控制功能： 基本功能：设置参数，实现

过程控制仪表课程设计

题目：锅炉汽包水位控制系统 姓名： 班级： 学号： 学院： 指导老师： 2011年1月5日

1. 锅炉汽包水位控制系统简介

锅炉是一个复杂的被控对象，主要输入变量包括符合的蒸汽需求量、给水量、燃料量、减温水量、送风量和引风量等；主要输出变量有锅筒水位、蒸汽压力、过热蒸汽温度、炉膛负压、过剩空气（烟气含氧量）等，图1-1所示为输入变量与输出变量之间的相互关系。如果蒸汽符合变化或给水量发生变化，会引起锅筒水位、蒸汽压力和过热蒸汽温度等的变化；而燃料量的变化不仅影响蒸汽压力，还会影响锅筒水位、过热蒸汽温度、过剩空气和炉膛负压、可见，锅炉是一个具有多输入、多输出且变量之间相互关联的被控对象。

图1-1 锅炉的输入输出变量示意图

1.1锅炉汽包水位自动控制的意义

锅筒水位是保证锅炉安全运行的重要指标。水位过低时，如果符合（蒸汽用量）较大，水的气话速度又快，使锅筒内的水量变化速度较快，一旦锅炉内的水全部气话，会导致锅炉烧坏，甚至爆炸；水位过高、影响锅筒的汽水分离，产生蒸汽带液现象，是过热器关闭结垢导致损坏，同时