壓力控制變頻水箱過(guò)控課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　《過(guò)程控制系統(tǒng)》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目 壓力控制變頻水泵實(shí)訓(xùn)系統(tǒng) </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　設(shè)計(jì)者

2、 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) </p><p>　　學(xué) 號(hào) </p><p>　　設(shè)計(jì)日期 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 過(guò)程控制系統(tǒng)

3、課程設(shè)計(jì)的目的意義3</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)目的3</p><p>　　1.2課程在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用4</p><p>　　第二章 壓力控制氣箱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與調(diào)試（實(shí)驗(yàn)部分）5</p><p>　　2.1壓力控制系統(tǒng)裝置組成和原理5</p><p>　　2.2壓力控制系統(tǒng)裝置的選型6</

4、p><p>　　2.3控制系統(tǒng)的控制要求7</p><p>　　2.4控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試8</p><p>　　第三章 基于組態(tài)軟件下的壓力控制變頻水泵實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)（仿真部分）12</p><p>　　3.1 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成12</p><p>　　3.2組態(tài)環(huán)境下壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)14</p>

5、;<p>　　第四章 收獲、體會(huì)21</p><p><b>　　附錄：22</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p>　　第一章 過(guò)程控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)的目的意義</p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)目的</b><

6、;/p><p>　　經(jīng)過(guò)一個(gè)學(xué)期的過(guò)程控制系統(tǒng)的理論知識(shí)學(xué)習(xí)，為了將理論與實(shí)踐相結(jié)合更加緊密，將所學(xué)知識(shí)更加深入化，學(xué)校開(kāi)設(shè)了本次過(guò)程控制儀表的課程設(shè)計(jì)，本課程設(shè)計(jì)是為《過(guò)程控制系統(tǒng)》課程而開(kāi)設(shè)的綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)《現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)》、《自動(dòng)控制理論》、《過(guò)程控制儀表》、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》等前期課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的綜合應(yīng)用。其目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手對(duì)一個(gè)過(guò)程控制對(duì)象進(jìn)

7、行設(shè)計(jì)與選型，促進(jìn)學(xué)生對(duì)過(guò)控系統(tǒng)的理論與設(shè)計(jì)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。通過(guò)課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)前續(xù)課程所學(xué)過(guò)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用和實(shí)踐。掌握過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，熟悉各種儀表的選型，學(xué)會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)整定以及控制規(guī)律選擇的方法。</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)室中現(xiàn)有的設(shè)備進(jìn)行了解和分析，掌握實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理與設(shè)計(jì)、調(diào)試方法。闡述系統(tǒng)的工作原理、控制算法、儀表選型和軟、硬件設(shè)計(jì)方法。進(jìn)一

8、步加強(qiáng)對(duì)課堂理論知識(shí)的理解與綜合應(yīng)用能力，進(jìn)而提高學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力?；疽笕缦? </p><p>　　1）掌握實(shí)驗(yàn)裝置的工作原理與設(shè)計(jì)、調(diào)試方法；</p><p>　　2）熟悉過(guò)程參數(shù)的測(cè)量方法； </p><p>　　3）選擇合適的測(cè)控儀表；</p><p>　　4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求和控制理論的分析方法，合理地設(shè)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)，

9、并進(jìn)行硬件選型與設(shè)計(jì)；</p><p>　　5）選擇合適的控制算法，通過(guò)調(diào)節(jié)儀表的特性參數(shù)（主要是PID參數(shù)），使系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。</p><p>　　6）掌握MCGS工程組態(tài)軟件的使用方法，為上位機(jī)編制監(jiān)控軟件，繪制系統(tǒng)工藝流程圖和結(jié)構(gòu)組成圖。</p><p>　　1.2課程在教學(xué)計(jì)劃中的地位和作用</p><p>　　課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)

10、生獨(dú)立思考、開(kāi)拓創(chuàng)新及分析綜合性問(wèn)題的能力的重要途徑。本課程設(shè)計(jì)主要是通過(guò)對(duì)典型工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的典型工藝參數(shù)的測(cè)量方法、信號(hào)處理技術(shù)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握測(cè)控對(duì)象參數(shù)檢測(cè)方法、變送器的功能、測(cè)控通道技術(shù)、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥的功能、過(guò)程控制系統(tǒng)的PID控制參數(shù)整定方法，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)課堂理論知識(shí)的理解與綜合應(yīng)用能力，進(jìn)而提高學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。</p><p>　　它是一門(mén)培養(yǎng)學(xué)生具有一定的過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)能

11、力的主要專業(yè)課之一，工程性、實(shí)用性很強(qiáng)，除了在教學(xué)內(nèi)容中充分反映這一特點(diǎn)外，十分需要實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的配合。因此，實(shí)驗(yàn)課是該課程中重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生加深課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，了解集散控制系統(tǒng)基本操作，初步掌握集散控制系統(tǒng)的組態(tài)操作、監(jiān)視設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行集散控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的初步能力。</p><p>　　課堂教學(xué)的目的是為了把知識(shí)傳授給學(xué)生，而課程設(shè)計(jì)則是學(xué)生利用已掌握的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，同時(shí)也把學(xué)生對(duì)知識(shí)

12、的掌握程度反饋給老師，二者密不可分。過(guò)程控制儀表課程設(shè)計(jì)是本學(xué)期教學(xué)內(nèi)容的重點(diǎn)，是不可缺少的重要環(huán)節(jié)。這是在我們之前所做過(guò)的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次綜合性實(shí)驗(yàn)。本次課程設(shè)計(jì)的目的主要是培養(yǎng)我們?cè)O(shè)計(jì)控制整個(gè)系統(tǒng)的能力。是對(duì)幾門(mén)課程所學(xué)知識(shí)的綜合應(yīng)用，主要包括過(guò)程控制系統(tǒng)、自動(dòng)控制原理、微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)。同時(shí)由于本次實(shí)驗(yàn)任務(wù)比較重，需要每組成員之間進(jìn)行分析、討論，分工合作，通過(guò)幾位同學(xué)共同努力完成一項(xiàng)任務(wù)，培養(yǎng)了我們團(tuán)隊(duì)合作的精

13、神。</p><p>　　第二章 壓力控制氣箱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與調(diào)試（實(shí)驗(yàn)部分）</p><p>　　2.1壓力控制系統(tǒng)裝置組成和原理</p><p>　　壓力控制系統(tǒng)由下列4部分組成：①被控對(duì)象—密閉的壓力容器，②電動(dòng)閥，③壓力變送器和④PID智能調(diào)節(jié)器等。它們連接成控制系統(tǒng)的方框圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1壓力控制系統(tǒng)原理方

14、框圖</p><p>　　圖2.1中被控對(duì)象是三個(gè)互相串聯(lián)的不同大小的密閉壓力容器，被調(diào)參數(shù)是密閉壓力容器的壓力，調(diào)節(jié)參數(shù)是流入密閉壓力容器的氣流量Q，密閉壓力容器壓力由壓力變送器檢測(cè)得到壓力反饋信號(hào)PTf，它和壓力設(shè)定信號(hào)PTs進(jìn)行比較，得到偏差信號(hào)PTi，調(diào)節(jié)器對(duì)輸入偏差PTi進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出變化量y控制信號(hào)，控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)的閥位，改變調(diào)節(jié)參數(shù)Q，使被調(diào)參數(shù)PT保持在設(shè)定值。 </p>

15、<p>　　該裝置由三個(gè)互相串聯(lián)的不同大小的密閉壓力容器和針型閥、壓力及流量等檢測(cè)變送儀表組成，配套的儀表屏上安裝了控制、顯示等儀表,并配有帶連接信號(hào)插座孔的工藝模擬流程圖。工藝過(guò)程模擬流程圖如圖所示 。壓縮空氣分兩路進(jìn)入壓力容器。支路１為控制通道，壓縮空氣經(jīng)減壓調(diào)整為200KPa，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量可由玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)指示，經(jīng)１號(hào)氣罐和針閥Ｒ1（可調(diào)氣阻）、 2號(hào)氣罐和針閥Ｒ2、 3號(hào)氣罐和針閥R3最后排放入大氣。支路2為擾動(dòng)通

16、道，壓縮空氣經(jīng)減壓調(diào)整為60KPa，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的流量也可由玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)指示，進(jìn)入1號(hào)氣罐、 2號(hào)氣罐或3號(hào)氣罐的通路由截止閥F1、F2及F3控制，相當(dāng)于擾動(dòng)的加入位置可以選擇。</p><p>　　圖2.2帶連接信號(hào)插座孔的壓力裝置工藝模擬流程圖</p><p>　　本裝置有三個(gè)檢測(cè)變量（1號(hào)氣罐、2號(hào)氣罐、3號(hào)氣罐罐內(nèi)壓力）， 可從中選擇一至二個(gè)為被控變量。有兩個(gè)可控制的變量（兩個(gè)經(jīng)調(diào)

17、節(jié)閥的壓縮空氣流量），一般，支路１流量作為操作變量通路，支路２則為擾動(dòng)輸入通路。 在確定被控變量、操作變量、主要擾動(dòng)和控制方案后， 只要在模擬控制流程圖上的插座孔進(jìn)行不同的連接，就能方便、迅速地組成不同的控制回路。如圖２.２所示的簡(jiǎn)單內(nèi)給定閉環(huán)1號(hào)氣罐壓力控制回路的接線方式如下：首先把1號(hào)氣罐壓力PT1的電流信號(hào)串入無(wú)紙記錄儀的1號(hào)通道R1，再串入到1號(hào)調(diào)節(jié)器的輸入端PV，如：PT1(+)接R1(+)，R1（-）接C1(PV+)，C1(

18、PV-)接PT1(-)，再把調(diào)節(jié)器的輸出電流信號(hào)接到支路1電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上，如：C1(O+)接VL1（+）， VL1（-）接C1(O-)連接即可完成。用同樣的方法可構(gòu)成串級(jí)控制回路等復(fù)雜控制回路</p><p>　　2.2壓力控制系統(tǒng)裝置的選型</p><p>　　控制器（調(diào)節(jié)器）。該裝置配有三個(gè)單回路調(diào)節(jié)器C1、C2和C3，控制輸出信號(hào)為4~20mA。</p><p>

19、;　　記錄儀為無(wú)紙3通道記錄儀R，輸入信號(hào)4~20mA。</p><p>　　壓力變送器：壓力變送器為L(zhǎng)SYB，1號(hào)~3號(hào)輸入量程均為0~80KPa，變送輸出為4~20mA。</p><p>　　電子式電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：電子小流量調(diào)節(jié)閥，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸入4~20 mA電流信號(hào)，對(duì)應(yīng)閥門(mén)輸出開(kāi)度0~100%。</p><p>　　流量計(jì)：流量計(jì)是一種為L(zhǎng)GJ-6型的玻璃浮子流

20、量計(jì)，輸入流量為0~3m3/h，無(wú)信號(hào)變送輸出，只有浮子指示。</p><p>　　兩路電壓/電流轉(zhuǎn)換器。其中V1為第1路電壓輸入信號(hào)端，I1 為第1路電流輸出信號(hào)端，V2為第2路電壓輸入信號(hào)端，I2 為第2路電流輸出信號(hào)端，O上孔（＋插孔）接電壓/電流轉(zhuǎn)換器來(lái)的正信號(hào)，下孔（－插孔）接電壓/電流轉(zhuǎn)換器來(lái)的負(fù)信號(hào)。</p><p>　　2.3控制系統(tǒng)的控制要求</p><

21、;p>　　1.對(duì)不同的控制對(duì)象特性進(jìn)行測(cè)試，然后設(shè)計(jì)相應(yīng)的壓力、流量、液位及溫度控制系統(tǒng)方案，并根據(jù)不同的控制算法對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定，保證控制系統(tǒng)能正常運(yùn)行，來(lái)了擾動(dòng)信號(hào)，在100秒內(nèi)能消除擾動(dòng)，使系統(tǒng)最終穩(wěn)定在給定控制目標(biāo)值，要求控制誤差精度在1%以內(nèi)。</p><p>　　(1)理解PID控制算法及P、I、D各參數(shù)的含義及作用；</p><p>　　(2)用工程的方法（看曲線，

22、調(diào)參數(shù)）整定調(diào)節(jié)器控制規(guī)律及PID參數(shù)，并觀察PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能的影響。</p><p>　　(3)測(cè)取流量過(guò)程控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特性；</p><p>　　具體要求：在100秒內(nèi)能消除擾動(dòng)，使系統(tǒng)最終穩(wěn)定在給定控制目標(biāo)值，要求控制誤差精度在1%以內(nèi)。</p><p>　　2.PID參數(shù)整定原則和算法</p><p>　　(1)

23、PID調(diào)試方法一般原則: 在輸出不振蕩時(shí)，增大比例增益P。 在輸出不振蕩時(shí)，減小積分時(shí)間常數(shù)Ti。 在輸出不振蕩時(shí)，增大微分時(shí)間常數(shù)Td。</p><p>　　(2)PID控制器參數(shù)的工程整定,各種調(diào)節(jié)系統(tǒng)中P.I.D參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)以下可參照：壓力P: P=30~80%,T=24~180s</p><p>　　（3） PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成

24、。其輸入e(t)與輸出u(t)的關(guān)系為：</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　因此它的傳遞函數(shù)為：</p><p>　　其中Kp為比例系數(shù)；TI為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù) </p><p>　　2.4控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)調(diào)試</p><p>　　1.壓力簡(jiǎn)單閉環(huán)控制

25、系統(tǒng)</p><p>　　通常該裝置可選擇1號(hào)罐（2號(hào)或3號(hào)罐）壓力為被控變量，組成壓力簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。如圖為1號(hào)罐壓力簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的帶控制點(diǎn)工藝流程圖和方塊圖。</p><p>　　圖2.3號(hào)氣罐壓力簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的帶控制點(diǎn)工藝流程圖</p><p>　　在上圖2.3的壓力控制系統(tǒng)中，被控變量是1號(hào)氣罐罐內(nèi)壓力，設(shè)定值為50%（40Kpa），操作變量為支路1壓縮空氣流

26、量，支路2則選作擾動(dòng)輸入，擾動(dòng)的加入位置F1、F2及F3，可以選擇控制截止閥開(kāi)關(guān)。</p><p>　　圖2.4 1號(hào)氣罐壓力簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)方塊圖</p><p><b>　　2.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析</b></p><p><b>　　①只引入比例控制器</b></p><p>　　圖2.5 只引入比例

27、環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線(P=100)</p><p>　　圖2.6 只引入比例環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線（P=50）</p><p>　　由上兩圖可知，比例帶由大變小，比例系數(shù)由小變大時(shí)，系統(tǒng)靜差減小。但是單純的引入比例控制器，盡管靜差在減小，仍不能符合實(shí)驗(yàn)的要求，并且比例系數(shù)增大的同時(shí)，誤差減小但并不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而且過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)帶來(lái)振蕩，故根據(jù)實(shí)驗(yàn)曲線P調(diào)節(jié)到50。</p><p

28、>　?、谝氡壤e分控制器</p><p>　　圖2.7引入比例積分環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線</p><p>　　引入適當(dāng)?shù)姆e分環(huán)節(jié)后，由上圖可明顯看出，靜態(tài)誤差基本已消除，這也是積分環(huán)節(jié)的最大作用。在單純比例環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)上，又進(jìn)一步的調(diào)節(jié)比例帶P值，在不影響響應(yīng)時(shí)間的基礎(chǔ)上，使得系統(tǒng)響應(yīng)曲線的振蕩減小。同時(shí)，為了使得調(diào)節(jié)時(shí)間能夠滿足實(shí)驗(yàn)要求，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)節(jié)，最后整定在P=42, I=15。（控

29、制周期T=1S）</p><p>　　圖2.8 引入比例積分微分環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線</p><p>　　由圖可知，引入微分環(huán)節(jié)后，曲線并沒(méi)有太多變化，反而在某些時(shí)候的擾動(dòng)讓系統(tǒng)不穩(wěn)定起來(lái)，抗干擾能力減弱，故最后沒(méi)有引入微分環(huán)節(jié)。</p><p><b>　?。?）實(shí)驗(yàn)小結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)，最終PID整定

30、為P=42,I=15,D=0</p><p><b>　　由圖2.8可知：</b></p><p>　　超調(diào)量=（53.8-48)\48*100%=12.1%; </p><p><b>　　調(diào)節(jié)時(shí)間為85s;</b></p><p>　　穩(wěn)態(tài)誤差=(48.4-48)\48*100%=0.83%.&

31、lt;/p><p>　　可以滿足出現(xiàn)擾動(dòng)，能夠較好的完成在100秒內(nèi)能消除擾動(dòng)，使系統(tǒng)最終穩(wěn)定在給定控制目標(biāo)值，制誤差精度在1%以內(nèi)。</p><p>　　本次實(shí)驗(yàn)主要研究的是單回路控制系統(tǒng)，單回路控制系統(tǒng)給定量是某一固定的值，要求系統(tǒng)的輸出量穩(wěn)定到給定量，單回路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，性能比較好，調(diào)試方法簡(jiǎn)單。所以被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)單回路系統(tǒng)的分析和認(rèn)識(shí)，掌握了壓力控制的工作

32、原理、控制算法、儀表選型和軟、硬件設(shè)計(jì)方法。</p><p>　　基于組態(tài)軟件下的壓力控制變頻水泵實(shí)訓(xùn) 系統(tǒng)（仿真部分）</p><p>　　3.1 MCGS組態(tài)軟件的系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)所用的組態(tài)軟件為MCGS，MCGS(Monitor and Control Generated System)是一套基于Windows平臺(tái)的，用于快速構(gòu)造和生

33、成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)，可運(yùn)行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000等操作系統(tǒng)。</p><p>　　MCGS為用戶提供了解決實(shí)際工程問(wèn)題的完整方案和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，能夠完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動(dòng)畫(huà)顯示、趨勢(shì)曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能。</p><p>　　使用MCGS，用戶無(wú)須具備計(jì)算機(jī)編程的知識(shí)，就可以

34、在短時(shí)間內(nèi)輕而易舉地完成一個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能全面，維護(hù)量小并且具備專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。</p><p>　　MCGS具有操作簡(jiǎn)便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)、高性能、高可靠性等突出特點(diǎn)，已成功應(yīng)用于石油化工、鋼鐵行業(yè)、電力系統(tǒng)、水處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、機(jī)械制造、交通運(yùn)輸、能源原材料、農(nóng)業(yè)自動(dòng)化、航空航天等領(lǐng)域，經(jīng)過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)的長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)行，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。</p><p>　　（1）MCGS

35、組態(tài)軟件整體構(gòu)成</p><p>　　MCGS 6.2軟件系統(tǒng)包括組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)部分。組態(tài)環(huán)境相當(dāng)于一套完整的工具軟件，幫助用戶設(shè)計(jì)和構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)。運(yùn)行環(huán)境則按照組態(tài)環(huán)境中構(gòu)造的組態(tài)工程，以用戶指定的方式運(yùn)行，并進(jìn)行各種處理，完成用戶組態(tài)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和功能。</p><p><b>　　圖3.1</b></p><p>　　MCGS

36、組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱MCGS）由“MCGS組態(tài)環(huán)境”和“MCGS運(yùn)行環(huán)境”兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分互相獨(dú)立，又緊密相關(guān)。</p><p>　　圖3.2組態(tài)軟件系統(tǒng)圖</p><p>　　MCGS組態(tài)環(huán)境是生成用戶應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境，由可執(zhí)行程序McgsSet.exe支持，其存放于MCGS目錄的Program子目錄中。用戶在MCGS組態(tài)環(huán)境中完成動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)、設(shè)備連接、編寫(xiě)控制流程、編制工程打印報(bào)表等

37、全部組態(tài)工作后，生成擴(kuò)展名為.mcg的工程文件，又稱為組態(tài)結(jié)果數(shù)據(jù)庫(kù)，其與MCGS 運(yùn)行環(huán)境一起，構(gòu)成了用戶應(yīng)用系統(tǒng)，統(tǒng)稱為“工程” 。</p><p>　?。?）MCGS組態(tài)軟件的軟件構(gòu)成</p><p>　　MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。</p><

38、;p>　　圖3.3 工控軟件圖</p><p>　　3.2組態(tài)環(huán)境下壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　繪制工藝流程圖</b></p><p>　　利用MCGS組態(tài)軟件的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)版塊，創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)顯示，如下圖3.4</p><p>　　圖3.4 壓力控制變頻水泵系統(tǒng)的工藝流程圖</p>&l

39、t;p>　?。?）壓力控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)變量</p><p>　　設(shè)置PID參數(shù)控制區(qū)域</p><p>　　根據(jù)壓力單回路控制系統(tǒng)的原理，運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件所提供的類似于C語(yǔ)言的腳本程序編寫(xiě)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)PID控制算法。本系統(tǒng)采用PID位置控制算法，其控制算式如下：</p><p>　　上述算式中，為比例系數(shù)，為積分時(shí)間，為微分時(shí)間。</p><

40、p>　　單擊啟動(dòng)按鈕系統(tǒng)開(kāi)始工作，通過(guò)設(shè)置設(shè)定壓力值，根據(jù)PID的設(shè)置調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)給定輸出調(diào)節(jié)。同時(shí)，兩個(gè)水箱依次發(fā)生數(shù)值和圖像變化，顯示出要設(shè)置的給定值?？梢栽跀_動(dòng)輸入中輸入擾動(dòng)值，此時(shí)出現(xiàn)擾動(dòng)信號(hào)，根據(jù)PID控制，可以在100S內(nèi)消除擾動(dòng)，使系統(tǒng)再次達(dá)到穩(wěn)定。</p><p>　　（4）設(shè)置實(shí)時(shí)響應(yīng)曲線顯示部分</p><p><b>　　1——電磁閥控制</b&g

41、t;</p><p>　　分別設(shè)置紅色曲線代表控制輸出；天藍(lán)色曲線代表設(shè)定壓力，深藍(lán)色曲線代表實(shí)訓(xùn)水箱壓力。深藍(lán)色實(shí)時(shí)曲線量程為0——350KPa。</p><p><b>　　2——電磁球閥控制</b></p><p>　　分別設(shè)置紅色曲線代表控制輸出；天藍(lán)色曲線代表設(shè)定壓力，綠色曲線代表儲(chǔ)水箱壓力。綠色實(shí)時(shí)曲線量程為50——350KPa。&

42、lt;/p><p><b>　　3——比值控制</b></p><p>　　分別設(shè)置紅色曲線代表控制輸出；天藍(lán)色曲線代表設(shè)定壓力，綠色曲線代表儲(chǔ)水箱壓力。綠色實(shí)時(shí)曲線量程為50——350KPa，深藍(lán)色曲線代表實(shí)訓(xùn)水箱壓力，深藍(lán)色實(shí)時(shí)曲線量程為0——350KPa。比值為實(shí)訓(xùn)水箱的壓力與儲(chǔ)水箱的壓力之比，通過(guò)壓力比值，可以控制變頻水泵的頻率，達(dá)到控制水箱液位，最終達(dá)到壓力比值

43、的要求。</p><p>　　第四章 收獲、體會(huì)</p><p>　　本次課程設(shè)計(jì)我們做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目為壓力控制變頻水泵實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的調(diào)試和設(shè)計(jì)，在之前的課程實(shí)驗(yàn)中我們做的就是三個(gè)氣體壓力箱控制，所以這次課程設(shè)計(jì)的前半段比較輕松的完成了PID的調(diào)試，只不過(guò)此次實(shí)驗(yàn)是在計(jì)算機(jī)中控制PID參數(shù)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步熟悉里書(shū)本的理論知識(shí)，并且逐漸將理論與實(shí)踐相結(jié)合，掌握了具體的控制器等使用方法。此次課程設(shè)

44、計(jì)的要求是一個(gè)人做一臺(tái)設(shè)備，所以我選擇了今年的新設(shè)備——壓力控制變頻水泵實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。這不僅要求我從頭開(kāi)始了解設(shè)備的原理和控制方法，而且還要求自己摸索mcgs動(dòng)態(tài)仿真圖。我在自學(xué)的過(guò)程中，不僅把知識(shí)融會(huì)貫通，而且豐富了大腦，同時(shí)在查找資料的過(guò)程中也了解了許多課外知識(shí)，開(kāi)拓了視野，認(rèn)識(shí)了將來(lái)電子的發(fā)展方向，使自己在專業(yè)知識(shí)方面和動(dòng)手能力方面有了質(zhì)的飛躍。 在本次設(shè)計(jì)中，我們完成了具體的壓力控制變頻水泵實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的調(diào)試，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)預(yù)期的控制效果。

45、對(duì)相應(yīng)的控制器等元件有了個(gè)比較直觀的認(rèn)識(shí)，了解了壓力控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)和構(gòu)成要素。同時(shí)在整個(gè)設(shè)計(jì)種從對(duì)象分析、方案設(shè)計(jì)、硬件選擇、安裝調(diào)試等方面全面鍛煉了我的工程設(shè)計(jì)能力。</p><p>　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，逐步了解并熟悉了MCGS組態(tài)軟件下的壓力控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)解決工業(yè)控制、工業(yè)檢測(cè)等領(lǐng)域具體問(wèn)題的初步能力。從對(duì)象分析、方案設(shè)計(jì)、硬件選擇、安裝調(diào)試等方面全面鍛煉了我的工程設(shè)計(jì)能力。基本技能得到

46、訓(xùn)練和提高，例如組成系統(tǒng)、編程、調(diào)試、 查閱資料、繪圖、編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)等；理論聯(lián)系實(shí)際，提高動(dòng)手能力和分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。提高了分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，能夠很好的將一個(gè)問(wèn)題或系統(tǒng)從整體到部分再到整體的把握。</p><p>　　當(dāng)然也明白了自己在相關(guān)專業(yè)上知識(shí)的匱乏，已經(jīng)實(shí)際動(dòng)手能力的欠缺，以后會(huì)再學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，多多涉獵相關(guān)內(nèi)容，更多進(jìn)行實(shí)踐操作，充實(shí)自己，完善自己。</p><p&

47、gt;<b>　　附錄：</b></p><p>　　if 擾動(dòng)輸入>0 and FF1=1 then</p><p><b>　　擾動(dòng)1=擾動(dòng)輸入</b></p><p><b>　　擾動(dòng)閥1=1</b></p><p><b>　　else</b>

48、;</p><p><b>　　擾動(dòng)1=0</b></p><p><b>　　擾動(dòng)閥1=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 擾動(dòng)輸入>0 and FF2=1 then</p><p><b&

49、gt;　　擾動(dòng)2=擾動(dòng)輸入</b></p><p><b>　　擾動(dòng)閥2=1</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　擾動(dòng)2=0</b></p><p><b>　　擾動(dòng)閥2=0</b></p&g

50、t;<p><b>　　endif</b></p><p>　　if 擾動(dòng)輸入>0 and FF3=1 then</p><p><b>　　擾動(dòng)1=擾動(dòng)輸入</b></p><p><b>　　擾動(dòng)閥1=1</b></p><p><b>　　e

51、lse</b></p><p><b>　　擾動(dòng)1=0</b></p><p><b>　　擾動(dòng)閥1=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 控制死區(qū)>0 then</p><p><

52、b>　　死區(qū)壓力=控制死區(qū)</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　死區(qū)壓力=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p>　　IF 控制位=0 THEN</p><p

53、><b>　　壓力曲線1=0</b></p><p><b>　　壓力曲線2=0</b></p><p><b>　　endif </b></p><p>　　if 控制位=1 and FF1=1 then</p><p><b>　　流量2=0</b&g

54、t;</p><p><b>　　偏差1=偏差</b></p><p>　　偏差=設(shè)定壓力1-(壓力1+擾動(dòng)1)</p><p>　　if !abs(偏差)>死區(qū)壓力 then</p><p><b>　　P=KP*偏差</b></p><p><b>　　I

55、=I+KI*偏差</b></p><p>　　D=KD*(偏差-偏差1)</p><p><b>　　PID=P+I+D</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　PID=0</b></p><p>&

56、lt;b>　　endif</b></p><p><b>　　OUT=PID</b></p><p>　　調(diào)節(jié)閥1=OUT*1.5+25</p><p>　　調(diào)節(jié)閥=OUT*1.5+25</p><p>　　壓力1=壓力1+OUT</p><p>　　壓力曲線1=壓力1+擾動(dòng)1&

57、lt;/p><p>　　壓力曲線2=壓力2+擾動(dòng)2</p><p><b>　　Y1=壓力曲線1</b></p><p><b>　　Y2=壓力曲線2</b></p><p>　　控制輸出=OUT*1.5+25</p><p><b>　　endif</b>

58、</p><p>　　if 控制位=1 and FF2=1 then</p><p><b>　　流量1=0</b></p><p><b>　　壓力1=偏差</b></p><p>　　偏差=設(shè)定壓力1-(壓力2+擾動(dòng)2)</p><p>　　if !abs(偏差)>

59、死區(qū)壓力 then</p><p><b>　　P=KP*偏差</b></p><p><b>　　I=I+KI*偏差</b></p><p>　　D=KD*(偏差-偏差1)</p><p><b>　　PID=P+I+D</b></p><p>&l

60、t;b>　　else</b></p><p><b>　　PID=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p><b>　　OUT=PID</b></p><p>　　調(diào)節(jié)閥2=OUT*1.5+25</p><

61、p>　　調(diào)節(jié)閥=OUT*1.5+25</p><p>　　壓力2=壓力2+OUT</p><p>　　壓力曲線1=壓力1+擾動(dòng)1</p><p>　　壓力曲線2=壓力2+擾動(dòng)2</p><p><b>　　Y1=壓力曲線1</b></p><p><b>　　Y2=壓力曲線2<

62、;/b></p><p>　　控制輸出=OUT*1.5+25</p><p><b>　　endif</b></p><p>　　if 控制位=1 and FF3=1 then</p><p><b>　　偏差1=偏差</b></p><p>　　偏差=設(shè)定壓力1-(壓

63、力1+擾動(dòng)1)</p><p>　　if !abs(偏差)>死區(qū)壓力 then</p><p><b>　　P=KP*偏差</b></p><p><b>　　I=I+KI*偏差</b></p><p>　　D=KD*(偏差-偏差1)</p><p><b>

64、　　PID=P+I+D</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　PID=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p><b>　　OUT=PID</b></p>

65、<p>　　調(diào)節(jié)閥1=!abs(OUT)*2</p><p>　　流量1=流量1+OUT</p><p>　　壓力曲線1=壓力1+擾動(dòng)1</p><p>　　設(shè)定壓力2=壓力曲線1*比值</p><p><b>　　偏差1X=偏差X</b></p><p>　　偏差X=設(shè)定壓力2-(

66、壓力2+擾動(dòng)2)</p><p>　　if !abs(偏差X)>死區(qū)壓力 then</p><p>　　PX=KPX*偏差X</p><p>　　IX=IX+KIX*偏差X</p><p>　　DX=KDX*(偏差X-偏差1X)</p><p>　　PIDX=PX+IX+DX</p><p&g

67、t;<b>　　else</b></p><p><b>　　PIDX=0</b></p><p><b>　　endif</b></p><p><b>　　OUTX=PIDX</b></p><p>　　調(diào)節(jié)閥2=!abs(OUTX)*2</p&

68、gt;<p>　　壓力2=壓力2+OUTX</p><p>　　壓力曲線2=壓力2+擾動(dòng)2</p><p><b>　　Y1=壓力曲線1</b></p><p><b>　　Y2=壓力曲線2</b></p><p><b>　　endif</b></p>

69、;<p>　　!SetAlmValue(壓力1,壓力上限,3)</p><p>　　!SetAlmValue(壓力1,壓力下限,2)</p><p>　　!SetAlmValue(壓力2,壓力上限,3)</p><p>　　!SetAlmValue(壓力2,壓力下限,2)</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</

70、b></p><p>　　【1】方康玲編.《過(guò)程控制與集散系統(tǒng)》.北京：電子工業(yè)出版社.2008年</p><p>　　【2】吳同茂編.《過(guò)程控制系統(tǒng)》實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū).長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2009年</p><p>　　【3】向婉成編.《控制儀表與裝置》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999年</p><p>　　【4】于海生編.《微