双容液位控制系统的设计

i双容液位控制系统的设计摘要在化学工业生产中，液位控制是一项非常重要的环节。本论文所论述的双容液位控制系统是以过程综合自动化控制系统实验为平台，以仪表控制方法为主要工具，进行液位控制方法设计。智能控制仪表蕴含大量高科技技术，且具备许多优点，因此越来越广泛的被应用于工业控制领域。论文也对组态软件MCGS的特点及基本使用方法进行了简单介绍，这样对串级控制实施监控，提供了条件。在控制算法方面，系统选用PID控制器。然后根据系统具体的控制要求，主回路选择PI调节器，副回路选择P调节器；并选用适当整定法对调节器参数进行整定。关键词：双容液位控制系统，智能仪表控制，MCGS组态软件，PID控制iiDual-tankliquidlevelcontrolsystemdesignAbstractProductioninthechemicalindustry,liquidlevelcontrolisaveryimportantpart.Discussedinthispapertwo-tankliquidlevelcontrolsystemisbasedontheprocessofexperimentsIntegratedAutomationControlSystemasaplatformtoinstrumentcontrolasthemaininstrumentdesignedforliquidlevelcontrol.IntelligentControlInstrumentcontainsalargenumberofhightechnology,andhavemanyadvantages,somoreandmorewidelyappliedinindustrialcontrol.PapersalsofeaturesMCGSconfigurationsoftwareandthebasicuseabriefintroduction,thisimplementationofthecascadecontrolmonitoring,providedtheconditions.Inthecontrolalgorithm,thesystemadoptsPIDcontroller.Andspecificcontrolrequirementsaccordingtothesystem,themainloopselectPIregulator,theDeputyloopselectPregulator;andanappropriatetuningtheparametersoftheregulatortuning.Keywords:dual-tankliquidlevelcontrolsystem,intelligentinstrumentcontrol,MCGSconfigurationsoftware,PIDcontroliii目录双容液位控制系统的设计...................................................i摘要....................................................................iAbstract................................................................ii1绪论.................................................................11.1课题来源，背景及意义..............................................11.2课题研究的内容安排................................................22THJ-2型高级过程控制系统...............................................32.1系统简介和组成....................................................32.2系统控制仪表的组成................................................32.2.1检测装置......................................................32.2.2执行机构......................................................42.2.3控制器........................................................42.3智能仪表的发展前景、应用领域和优点................................42.4系统软件..........................................................52.5系统特点..........................................................52.6本章小结..........................................................63MCGS组态软件........................................................73.1什么是MCGS组态软件..............................................73.2MCGS组态软件的系统构成...........................................73.3MCGS组态软件的特点...............................................73.4建立MCGS工程....................................................83.4.1设计画面流程..................................................93.4.2整体画面.....................................................133.5本章小结.........................................................154液位串级控制系统分析与建模..........................................156iv4.1串级控制系统的分析...............................................164.1.1串级控制系统及组成结构.......................................164.1.2串级控制系统的特点和适用场合.................................164.1.3串级控制系统的设计...........................................164.1.4双容水箱液位串级控制系统的组成...............................174.2系统建模.........................................................184.3系统特性测试.....................................................194.4模型最终确定.....................................................214.5本章小结.........................................................225系统的PID参数整定...................................................235.1PID概述..........................................................235.2控制器参数整定方法...............................................235.3PID参数的确定....................................................275.4系统特性测试．...................................................285.5本章小结.........................................................306结论................................................................31参考文献................................................................32致谢...................................................................3311绪论1.1课题来源，背景及意义过程控制涉及炼油、化工、发电、冶金、造纸、医药和轻工业等工业部门，对国民经济的发展起着十分重要的作用。过程控制涉及的对象一般具有过程复杂、系统大和安全性要求高等特点，对自动化要求比较高，自动化程度发展也比较快。过程控制的发展经历了从常规仪表（包括气（液）动和电动仪表）到集散计算机控制系统（DCS）的发展过程，进入20世纪90年代，企业的自动化向着以计算机网络为基础的计算机集成系统的方向发展。从系统的功能角度看，连续过程工业自动化由过去的以保证平稳生产为目标的简单控制装置发展到考虑过程非线性、时变性和耦合性等因素的先进控制系统。随着科学技术的发展和市场竞争的日趋激烈，企业把注意力集中到如何形成一个能适应生产环境不确定性和市场供求多变性的、具有高柔性、全局最优、高经济效益和高管理水平的，集生产与经营管理于一体的综合自动化系统，也就是连续生产过程的计算机继承制造系统CIMS（computerintegratedmanufacturingsystem）,亦称计算机综合处理系统CIPS（computerintegratedmanufacturingprocessingsystem）。连续过程工业的CIMS完全摆脱了传统的“孤岛”式的自动化模式，它以计算机的硬、软件系统的集成为基础，实现企业外生产信息和管理信息的集成，控制功能、计划调度和管理决策能力的集成，使企业成为一个整体，有机、协调地运行，从而创造最好的经济效益和社会效益。在现代的大型企业中，尽管过程控制采用了先进的DCS系统，但绝大部分的控制回路仍采用比例积分和微分。据有关资料介绍，在连续工业过程控制中，5%-15%的控制回路是常规PID控制所不能奏效或者效果不好的，而必须采用高等过程控制策略。高等过程控制APC（advancedprocesscontrol）,亦称先进过程控制，目前尚无严格而统一的定义。习惯上，将基于数学模型而又必须用计算机来实现的控制算法，统称为高等过程控制策略。如补偿控制（包括smith补偿控制、前馈控制等）、模糊控制、预测控制、自适应控制、多变量控制、非线性控制、分布参数控制等。广义的讲，质量预估、过程优化和动态系统故障诊断也可列入高等过程控制的范畴。这些先进控制方法的实现，无不依赖于计算机的参与。换言之，先进的控制算法（软2件）和执行、检测部件（硬件）是对复杂过程对象进行有效控制的前提与保障。而本设计的基本出发点便在于构建一个基本的计算机控制软硬件平