集散控制系统 设计论文
第1章绪论
本课题主要是利用组态软件模拟PLC的被控对象和控制过程。主要涉及PLC和组态王软件的运用和集散控制系统的应用。随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。自动化已经成为一种趋势，对自动化过程的监控就成为我们不可以回避的课题。现在组态软件做为通用的工具提醒本课题的重要性。
2000年以来，国内监控组态软件产品、集散控制技术、市场都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展，用户和应用工程师数量不断增多。充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分，其发展受到很多因素的制约，归根结底，是应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。集散控制系统和组态软件是在信息化社会的大背景下，随着工业 IT 技术的不断发展而诞生、发展起来的。在整个工业自动化软件大家庭中，监控组态软件属于基础型工具平台。集散控制系统给工业自动化、信息化、一体化、及社会信息化带来的影响是深远的，这种变化仍在继续发展。因此集散控制系统作为新生事物尚处于高速发展时期，目前还没有专门的研究机构就它的理论与实践进行研究、总结和探讨，更没有形成独立、专门的理论研究机构。
第2章概述
2.1集散控制系统
集散控制系统（DCS）即分散控制系统。以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统。
1.高可靠性
由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统
2.开放性
DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。
3.灵活性
通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。
4.易于维护
功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。
5.协调性
各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。
6.功能齐全
控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。
DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。
处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。
2.2 PLC的结构与特点
PLC主要由CPU模块、输入模块、输出模块和编程器组成，如图2-1所示。
图2-1 PLC的控制系统示意图
PLC能如此迅速发展的原因，除了工业自动化的客观需要外，还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。其主要特点如下。
1.可靠性高，抗干扰能力强
可靠性指的是PLC平均无故障工作时间。由于PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，平均无故障时间达到数万小时以上，可以直接用于有强烈干扰的工业生产现场。PLC已被广大用户公认为是最可靠的工业控制设备之一，主要有这样几方面：(1)输入、输出均采用光电隔离，提高了抗干扰能力；(2)主机的输人电源与输出电源均可相互独立，减少了电源间干扰；(3)采用循环扫描工作方式，提高抗干扰能力；(4)内部采用“监视器”电路，有良好的自诊断功能，以保证CPU可靠地工作；(5)采用密封防尘抗震的外壳封装及内部结构，可适应恶劣环境；(6)在软件方面，增加故障检测和程序诊断等措施。
2．控制功能强一台小型PLC内有成百上千个可供用户使用的编程元件，可以实现
非
常复杂的控制功能。与相同功能的继电器系统相比，它具有很高的性能价格比。PLC可以通信联网，实现分散控制与集中管理。
3．用户使用方便
PLC产品已经标准化、系列化、模块化，配备有品种齐全的各种硬件装置供用户选用，用户能灵活方便地进行系统配置，组成不同功能、不同规模的系统。PLC的安装接线也很方便，有较强的带负载能力，可以直接驱动一般的电磁阀和交流接触器。硬件配置确定后，可进行在线修改，柔性好，通过修改用户程序，方便快速地适应工艺条件的变化。
4．编程方便、简单
梯形图是PLC使用最多的编程语言，其电路符号、表达方式与继电器电路原理图相似。梯形图语言形象、直观、简单：易学，熟悉继电器电路图的电气技术人员只要花几天时间就可以熟悉梯形图语言，并用来编制用户程序。
5．设计、安装、调试周期短
PLC用软件功能取代了继电器控制系统中大量的中间继电器、时间继电器、计数器等器件，使控制柜的设计、安装、接线工作量大大减少，缩短了施工周期。PLC的用户程序可以在实验室模拟调试，模拟调试好后再将PLC控制系统在生产现场进行安装和接线，在现场的统一调试过程中发现的问题一般通过修改程序就可以解决，大大缩短了设计和投运周期。
6．易于实现机电一体化
PLC体积小、重量轻、功耗低、抗振防潮和耐热能力强，使之易于安装在机器设备内部，制造出机电一体化产品。目前以PLC作为控制器的计算机数控装置(CNC)设备和机器人装置已成为典型。
2.3 PLC的发展趋势
目前PLC及其网络技术发展势头迅猛，PLC及网络成为工企自动化设备的首选，由PLC组成的多级分布式PLC网络成为CIMS系统的基础组成部分，成为现代工业自动化设备的三大支柱（可编程控制技术、机器人技术、CAD/CAM 技术）之一。为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要PLC的各种功能不断进步。一方面PLC在继续提高CPU 运算速度、位数的同时，开发了适应与过程控制、运动控制的特殊功能与模块，使PLC 的应用范围开始涉及工业自动化的全部领域。与此同时PLC的网络与通信功能得到迅速发展，PLC不仅可以连接传统的编程与通用输入/输出设备，还可以通过各种总线构成各个网络，为工厂自动化奠定了基础。这一时期，典型的PLC产品有西门子的Simatic S5系列，欧姆龙公司的C系列，松下电工的FP系列，三菱的FX系列，施耐德公司的
TSX Compact系列、Twido等。
2.4组态软件的整体结构
软件系统包括组态环境和运行环境两个部分。组态环境相当于一套完整的工具
软件，用来帮助用户设计和构造自己的应用系统。运行环境则按照组态环境中构造的组态工程，以用户指定的方式运行，并进行各种处理，完成用户组态设计的目标和功能。组态环境和运行环境的关系如图2-2所示。
图2-2 组态环境与运行环境的关系
第3章硬件设计
3.1总体方案设计
整个设计过程是按思想工艺流程设计，为设备安装、运行和保护检修服务。设计的编写按照国家关于电气自动化工程设计中的电气设备常用基本图形符号（GB4728）及其他相关标准和规范编写。设计原则主要包括：工作条件；工程对电气控制线路提供的具体资料。系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、合用，减小设备成本。在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品。控制由人工控制到自动控制，由模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善。对于本课题来说，如果液体混合系统部分是一个较大规模工业控制系统的改造升级，新控制装置需要根据企业设备和工艺现况来构成并需尽可能的利用旧系统中的元器件。对于人机交互方式改造后系统的操作模式应尽量和改造前的相类似，以便于操作人员迅速掌握。从企业的改造要求可以看出在新控制系统中既需要处理模拟量也需要处理大量的开关量，系统的可靠性要高，人机交互界面友好，应具备数据储存和分析汇总的能力。要实现整个液体混合控制系统的设计，需要从怎样实现各电磁阀的开关以及电动机启动的控制这个角度去考虑，现在就这个问题的如何实现以及选择怎样的方法来确定系统方案。
3.2总体方案介绍
就目前的现状有以下几种控制方式满足系统的要求：继电器控制系统、单片机控制、工业控制计算机控制、可编程序控制器控制。
1.继电器控制系统控制功能是用硬件继电器实现的。继电器串接在控制电路中根据主电路中的电压、电流、转速、时间及温度等参量变化而动作，以实现电力拖动装置的自动控制及保护。系统复杂，在控制过程中，如果某个继电器损坏，都会影响整个系统的正常运行，查找和排除故障往往非常困难，虽然继电器本身价格不太贵，但是控制柜的安装接线工作量大，因此整个控制柜价格非常高，灵活性差，响应速度慢。
2.单片机控制单片机作为一个超大规模的集成电路，机构上包括CPU、存储器、定时器和多种输入/输出接口电路。其低功耗、低电压和很强的控制功能，成为功控领域、尖端武器、日常生活中最广泛的计算机之一。但是，单片机是一片集成电路，不能直接将它与外部I/O信号相连。要将它用于工业控制还要附加一些配套的集成电路和
I/O接口电路，硬件设计、制作和程序设计的工作量相当大。
3.工业控制计算机控制工控机采用总线结构，各厂家产品兼容性强，有实时操作系统的支持，在要求快速、实用性强、功能复杂的领域中占优势。但工控机价格较高，将它用于开关量控制有些大材小用。且其外部I/O接线一般都用于多芯扁平电缆和插头、插座，直接从印刷电路板上引出，不如接线端子可靠。
4.可编程序控制器控制可编程序控制器配备各种硬件装置供用户选择，用户不用自己设计和制作硬件装置，只须确定可编程序控制器的硬件配制和设计外部接线图，同时采用梯形图语言编程，用软件取代继电器电器系统中的触点和接线，通过修改程序适应工艺条件的变化。
5.可编程控制器PLC从上个世纪70年代发展起来的一种新型工业控制系统，起初它主要是针对开关量进行逻辑控制的一种装置，可以取代中间继电器、时间继电器等构成开关量控制系统。随着30多年来微电子技术的不断发展，PLC也通过不断的升级换代大大增强了其功能。现在PLC已经发展成为不但具有逻辑控制功能、还具有过程控制功能、运动控制功能和数据处理功能、连网通讯功能等多种性能，是名符其实的多功能控制器。由PLC为主构成的控制系统具有可靠性高、控制功能强大、性价比高等优点，是目前工业自动化的首选控制装置。
3.3液体混合总体结构
由图3-1可知是液体混合装置的工作示意图，用于将两种液体按一定的比例进行充分混合。
图3-1 液体混合装置的工作示意图
此装置需要控制的元件有：传感器1、传感器2、传感器3为液面传感器，液面到达该位置是传感器接通；另外还有电机去控制搅拌器。所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。
3.4水塔水位总体结构
由图3-2可知是水塔水位装置的工作示意图，用于将液体按一定高度进行调整。
图3-2 水塔水位装置的工作示意图
此装置需要控制的元件有：传感器4、传感器5、传感器6、传感器7为液位传感器，液面到达该位置是传感器接通，另有阀门4和阀门5控制两个管道的液体流通，所有这些元件的控制都属于数字量控制，可以通过引线与相应的控制系统连接从而达到控制效果。
第4章程序设计
4.1 液体混合装置具体控制要求
液体混合装置的工作过程如下：
1.按启动开始按钮后，阀门A打开，液体A流入容器。
2.当液位高度到达传感器2时，液位传感器2接通，此时阀门A断电关闭,而阀门B 通电打开，液体B流入容器。
3.当液位高度到达传感器3时，液位传感器3接通，这是阀门B关闭，同时启动电动机M搅拌。
4.10秒后，电动机M停止搅拌，这时阀门C自动打开，放出混合后的液体到下一道工序。
5.当液位高度下降到传感器1后，再延时2s，阀门3断电关闭，并自动开始新的工作周期。
此外，该液体混合装置在按下停止按钮时，要求不要立即停止，而是将停止信
号记忆下来，直到完成一个工作循环才停止工作。
4.2 水塔水位装置具体控制要求
液体混合装置的工作过程如下：
1.当按下开始按钮后电机1启动水箱1开始进水。
2.当水箱1液面高度到达上限时电机1关闭电机2启动水箱2开始进水。
3.当水箱1液面高度到达下限时电机2关闭电机1启动水箱1开始进水而水箱2关闭。
4.当水箱2液面高度达到上限时电机2关闭，到达下限时电机2启动。
4.3 PLC I/O分配
表4-1 PLC输入、输出地址分配表
4.4 PLC编程
对PLC进行编程，以保证PLC能按照要求，对现场设备进行控制。程序如附录1所示。写完程序后，点击“保存”，再对程序进行编译和下载，将计算机中写的程序下载到PLC的内卡上，这样，PLC就会按照内存卡上的内容，对现场的设备进行控制了。
第5章系统组态设计
5.1 画面组态
建立一个新工程，执行以下步骤：
1.在工程管理器中选择“文件”菜单中的“新建工程”命令，出现“新建工程向导之一”对话框，如图5-1所示。
图5-1 新建工程向导之一
2.单击“下一步”按钮，弹出“新建工程向导之二”对话框，如图5-2所示。
图5-2 新建工程向导之二
3.单击“浏览”按钮，选择新建工程的存储路径。如果该路径不存在，系统会提示是否创建，选择创建。组态王将在“新建工程向导之二”对话框中所设置的路径下生成新的文件夹“基于组态王的液体混合装置设计”。
4.单击“下一步”按钮，弹出“新建工程向导之三”对话框，如图4-3所示。在对话框中输入工程名称：液体混合。在工程描述中输入：基于组态王的液体混合装置设计。
5.单击“完成”按钮，并将新建工程设为猪头的当前工程。
6.系统自动生成文件：液体混合.dat，保存新建工程的基本信息。
5.2 组态王与PLC建立通讯
组态王把所有与之交换数据的硬件设备或软件都作为外部设备使用。外部设备包括PLC、仪表、模块、板卡、变频器等。按照通信方式可以分为：串行通信、以太网、专业通讯卡等。只有在定义了外部设备以后，组态王才能通过I/O 变量和它们交换数据。为了方便定义外部设备，组态王设计了“设备配置向导”，引导设计人员一步步完成设计。如图5-3：
图5-3 组态与PLC连接
5.3 变量的连接
打开刚刚新建的画面，双击每一个图素，将每个图素跟相应的变量进行连接。其作
用是：在监控画面中，这些变量将会把PLC从现场采集的数据显示在监控画面上，这样，可以随时对现场的设备进行监控。如图5-4所示：
图5-4 组态液体画面
5.4 程序语言编写
根据设计要求，结合所学知识，编写组态语言程序。如附录3所示。
5.5 组态王系统控制画面
在新建画面，定义变量等所有动作完成之后，我们就要对此设备运行调试。在主监控画面，点击左上角文件按钮，在菜单中找到全部存，并切换到view进入到监控画面，画面将显示整个液体混合的过程。如图5-5所示；
5-5 系统控制画面
结论
经过两周的课设计，经过查阅大量的参考资料和动手实践，让我知道了用集散控制系统可以实现对多个画面及过程的控制，经过对设备的选择和控制，我懂得了集散控制系统的重要性，当然设备的连线和程序也是必不可少的，连线和程序不正确等等，这样的问题大部分都克服了。我知道了要分析、设计并应用好一个生产集散控制系统，首先要对集散控制系统有全面的了解，这样才能做好第一步。经过对PLC程序和组态王分析之后，应用自己掌握的理论知识，拟定合理的控制方案，选择合适的设备。这门课程非常的实用而且有趣，并且也让我深深的知到了自己的知识和理论水平远远的不足，距离要求有一点距离，还有待提高。
致谢
本设计是在孟凡姿和唐志国老师的精心指导和大力支持帮助下顺利完成的。在此设计中我也学到了很多有关集散控制系统的知识，而且还学会应用集散控制系统来进行水塔水位和液体混合的控制，尽管最后的结果与实际有点误差，但通过不断的调试使我实验技能也都有了提高，非常感谢老师的指导。
在设计的过程中，老师很有耐心的给我们讲解集散控制系统相关知识，不怎么熟练，所以出现了好多问题，在我着急，没有信心的时候，老师过来帮我检查问题，指导我哪里出现了问题，帮我调试，还告诉我别着急，慢慢来。使我有信心继续的做下去，让我深受鼓舞。
在这两个星期的设计当中，使自己学会了如何面对困难和解决困难，也学会了团结合作。虽然两个星期就快过去了，但是少不了老师的精心指导。
最后，再次对关心我，帮助我的老师和同学表示衷心的感谢，是你们的热情帮助让我有了很大的进步。
参考文献
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附录1 液体混合PLC程序：
附录2 水塔水位PLC程序：
附录3
集散控制系统组态程序：
启动时：
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运行时：
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自动控制系统课程设计说明书
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书（论文） 课程名称：自动控制理论课程设计 设计题目：直线一级倒立摆控制器设计 院系：电气学院电气工程系 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 设计时间：2016.6.6-2016.6.19 手机： 工业大学教务处
*注：此任务书由课程设计指导教师填写。
直线一级倒立摆控制器设计 摘要：采用牛顿—欧拉方法建立了直线一级倒立摆系统的数学模型。采用MATLAB 分析了系统开环时倒立摆的不稳定性，运用根轨迹法设计了控制器，增加了系统的零极点以保证系统稳定。采用固高科技所提供的控制器程序在MATLAB中进行仿真分析，将电脑与倒立摆连接进行实时控制。在MATLAB中分析了系统的动态响应与稳态指标，检验了自动控制理论的正确性和实用性。 0.引言 摆是进行控制理论研究的典型实验平台，可以分为倒立摆和顺摆。许多抽象的控制理论概念如系统稳定性、可控性和系统抗干扰能力等，都可以通过倒立摆系统实验直观的表现出来，通过倒立摆系统实验来验证我们所学的控制理论和算法，非常的直观、简便，在轻松的实验中对所学课程加深了理解。由于倒立摆系统本身所具有的高阶次、不稳定、多变量、非线性和强耦合特性，许多现代控制理论的研究人员一直将它视为典型的研究对象，不断从中发掘出新的控制策略和控制方法。 本次课程设计中以一阶倒立摆为被控对象，了解了用古典控制理论设计控制器(如PID控制器)的设计方法和用现代控制理论设计控制器(极点配置)的设计方法，掌握MATLAB仿真软件的使用方法及控制系统的调试方法。 1.系统建模 一级倒立摆系统结构示意图和系统框图如下。其基本的工作过程是光电码盘1采集伺服小车的速度、位移信号并反馈给伺服和运动控制卡，光电码盘2采集摆杆的角度、角速度信号并反馈给运动控制卡，计算机从运动控制卡中读取实时数据，确定控制决策(小车运动方向、移动速度、加速度等)，并由运动控制卡来实现该控制决策，产生相应的控制量，使电机转动，通过皮带带动小车运动从而保持摆杆平衡。
《过程控制系统》期末考查论文
《过程控制系统》期末考查论文 ——集散控制系统简介 DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的，综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。 概述 首先，DCS的骨架—系统网络，它是DCS的基础和核心。由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。 其次，这是一种完全对现场I/O处理并实现直接数字控制（DDC）功能的网络节点。一般一套DCS中要设置现场I/O控制站，用以分担整个系统的I/O和控制功能。DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点，其主要功能是提供对DCS进行组态，配置工作的工具软件（即组态软件），并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况，使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定，使DCS随时处在最佳的工作状态之下。 发展历史 第一阶段 1975-1980年，在这个时期集散控制系统的技术特点表现为： 1）采用微处理器为基础的控制单元，实现分散控制，有各种各样的算法，通过组态独立完成回路控制，具有自诊断功能
集散控制系统试卷及答案(2012)
昆明理工大学试卷（）B5-1 考试科目：集散控制系统考试日期：命题教师： 学院：信自专业班级：自动化07、测控07 学生姓名：学号： 任课教师：课序号：考试座位号： 一、填空题(共32 分，每空1分) 1、DCS 设计思想是分散________、集中________，设计原则是分而 ________、综合________。 2、一个典型的DCS应该包括四大部分组成：至少一台___________站，至少一台___________站，一台___________站（也可以兼做）和一条通信系统。 3、在DCS操作站的画面体系中有___________、____________及______________这三种类型的显示画面。 4、DCS 控制层软件的基本功能可以概括为__________________、____________、____________、及I/O 数据的输出。 5、现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂的____________。 6、集散控制系统是___________、___________、___________、___________技术（简称四C技术）发展的产物。
B5-2 7、发送装置和接收装置之间的信息传输通路称为___________，它包括 ___________和有关的中间设备。 8、DCS中报警优先级由高到底依次是：___________、___________、___________、___________和___________。 9、集散控制系统中，各种在组态中定义的回路控制算法、顺序控制算法、计算功能均在____________中实现。 10请列出主要DCS 生产厂家及产品①厂家:____________产品:____________ ②厂家:____________产品:____________③厂家:____________产 品:____________。 二、名词解释(12分,每题3分) 1、实时 2、在线 3、集散控制系统
机电控制系统课程设计
JIANG SU UNIVERSITY 机电系统综合课程设计 ——模块化生产教学系统的PLC控制系统设计 学院：机械学院 班级：机械 (卓越14002) 姓名：张文飞 学号： 3140301171 指导教师：毛卫平 2017年 6月
目录 一： MPS系统的第4站PLC控制设计 (3) 1.1第四站组成及结构 (3) 1.2 气动回路图 (3) 1.3 PLC的I/O分配表，I/O接线图（1、3、6站电气线路图） (4) 1.4 顺序流程图&梯形图 (5) 1.5 触摸屏控制画面及说明，控制、信息软元件地址表 (10) 1.6 组态王控制画面及说明 (13) 二： MPS系统的两站联网PLC控制设计 (14) 2.1 PLC和PLC之间联网通信的顺序流程图（两站）&从站梯形图 (14) 2.2 通讯软元件地址表 (14) 三：调试过程中遇到的问题及解决方法 (18) 四：设计的收获和体会 (19) 五：参考文献 (20)
一：MPS系统的第4站PLC控制设计 1.1第四站组成及结构： 由吸盘机械手、上下摆臂部件、料仓换位部件、工件推出部件、真空发生器、开关电源、可编程序控制器、按钮、I/O接口板、通讯接口板、多种类型电磁阀及气缸组成，主要完成选择要安装工件的料仓，将工件从料仓中推出，将工件安装到位。 1．吸盘机械手臂机构：机械手臂、皮带传动结构真空吸嘴组成。由上下摆臂装置带动其旋转完成吸取小工件到放小工件完成组装流程的过程。 2．上下摆臂结构：由摆臂缸（直线缸）摆臂机械装置组成。将气缸直线运动转化为手臂旋转运动。带动手臂完成组装流程。 3．仓料换位机构：由机构端头换仓缸带动仓位装置实现换位（蓝、黑工件切换）。 4．推料机构：由推料缸与机械部件载料平台组成。在手臂离开时将工件推出完成上料。 5．真空发生器：当手臂在工件上方时，真空发生器通气吸盘吸气。 5．I/O接口板：将桌面上的输入与输出信号通过电缆C1与PLC的I/O相连。 6．控制面板：完成设备启动上电等操作。（具体在按钮上有标签说明）。
过程控制系统课程设计报告报告实验报告
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
课程设计—材料分拣控制系统
材料分拣控制系统设计 自动化专业课程设计
一．设计要求 设计于东控制系统模拟自动化工业生产过程，通过传感器采集信号，利用PLC 控制器实现对电机和气缸的控制，完成对不同材料的分拣，系统的调速定位控制可进行PID控制 主要技术参数 1．电源：AC220V±10%（带保护地三芯插座） 2．气源：0.2Mpa~0.85Mpa洁净压缩空气 3．分拣容： （1）金属与非金属料块 （2）某一颜色料块 （3）金属中某一颜色料块 （4）非金属中某一颜色料块 （5）金属中某一颜色料块和非金属中某一颜色料块 建议分拣颜色为：红、黄、蓝；建议分拣材料为：铁、铝、塑料 4．外形尺寸：800X500X1100 mm 二．设计方案 实物图
图一材料分拣装置结构图(正面) 1-输送带；2-输送带驱动电机；3-料块仓库；4-分类储存滑道；5-料仓料块检测传感器；6-电感式识别传感器；7-电容式识别传感器；8-颜色识别传感器；；9-旋转编码器；10-手动操作盘 图二材料分拣装置结构图(后面)
12-气缸；13-气源过滤减压阀；14-电磁阀；15-控制器；16-端子板；17-继电器；18-功能转换开关。 材料分拣装置由料块仓库、电动输送带、自动分拣部件、控制器和手动操作盘组成，如图一和图二所示。 料块仓库是一个手动入库自动出库的部件。使用时可将料块放入仓库中，当光电传感器感测到料块时系统开始运行，即启动输送带并由出库气缸将库最底层料块推入输送带。 电动输送带是由交流减速电机驱动的皮带式水平输送装置。它将料块匀速平稳的送至自动分拣部件。 自动分拣部件由传感器、旋转编码器、微型直线气缸及滑道组成。当传感器检测到相应料块时，对应的气缸将其推入应去的滑道；当料块的材料或颜色为非分拣要求时，经旋转编码器计量后对应的气缸将其推入应去的滑道。 控制器采用PLC。它接受料仓传感器、各料块传感器、旋转编码器、气缸位置传感器的信号，根据要求分别控制输送带电机和各电磁换向阀。 手动操作盘可以通过按钮控制装置的各种动作，并实现自动运行的启动。 本装置还可以与其他装置联机运行（如本厂生产的机械手模型），构成连续性生产线模型。
集散控制系统-设计论文
第1章绪论 本课题主要是利用组态软件模拟PLC的被控对象和控制过程。主要涉及PLC和组态王软件的运用和集散控制系统的应用。随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。在开发传统的工业控制软件时，当工业被控对象一旦有变动，就必须修改其控制系统的源程序，导致其开发周期长；已开发成功的工控软件又由于每个控制项目的不同而使其重复使用率很低，导致它的价格非常昂贵；在修改工控软件的源程序时，倘若原来的编程人员因工作变动而离去时，则必须同其他人员或新手进行源程序的修改，因而更是相当困难通用工业自动化组态软件的出现为解决上述实际工程问题提供了一种崭新的方法，因为它能够很好地解决传统工业控制软件存在的种种问题，使用户能根据自己的控制对象和控制目的的任意组态，完成最终的自动化控制工程。自动化已经成为一种趋势，对自动化过程的监控就成为我们不可以回避的课题。现在组态软件做为通用的工具提醒本课题的重要性。 2000年以来，国内监控组态软件产品、集散控制技术、市场都取得了飞快的发展，应用领域日益拓展，用户和应用工程师数量不断增多。充分体现了“工业技术民用化”的发展趋势。监控组态软件是工业应用软件的重要组成部分，其发展受到很多因素的制约，归根结底，是应用的带动对其发展起着最为关键的推动作用。集散控制系统和组态软件是在信息化社会的大背景下，随着工业 IT 技术的不断发展而诞生、发展起来的。在整个工业自动化软件大家庭中，监控组态软件属于基础型工具平台。集散控制系统给工业自动化、信息化、一体化、及社会信息化带来的影响是深远的，这种变化仍在继续发展。因此集散控制系统作为新生事物尚处于高速发展时期，目前还没有专门的研究机构就它的理论与实践进行研究、总结和探讨，更没有形成独立、专门的理论研究机构。
集散控制系统的设计
前言 计算机控制技术在通信、遥感、无损检测、智能仪器、工业自动控制等工程领域有着广泛的应用。在开发计算机控制系统时，程序设计是很多技术人员要面临的问题。在高校和科研院所，有众多的研究人员在使用各种计算机控制系统，他们都迫切需要相关的书籍来学习相关的编程技术。 组态软件是标准化、规模化、商品化的通用工控开发软件，只需进行标准功能模块的软件组态和简单的编程，就可以设计出标准化、专业化、通用性强、可靠性高的上位机人机界面工控程序，且工作量较小，开发调试周期短，对程序设计员要求低，因此，组态软件是性能优良的软件产品，成为开发上位机工控程序的主流开发工具。 近几年来，随着计算机软件技术的发展，组态软件技术的发展也非常迅速，可以说是到了令人目不暇接的地步，特别是图形界面技术、面向对象编程技术，组件技术的出现，使原来单调、呆板、操作麻烦的人机界面变得耳目一新，因此，除了一些小型的工控系统需要开发者自己编写应用程序，凡属于大中型的工控系统，最明智的办法应该是选择一个合格的组态软件。 然而，集散控制系统则是一个很好的选择。分布式集散控制系统是由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据集中管理和集中控制的自动控制系统。分布式集散控制系统采用微处理机分别控制各个回路，而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制，各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。分布式集散控制系统具有数据获取直接，数字控制人机交互以及监控和管理等功能。分布式集散控制系统是在计算机监督控制系统直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的，是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统。在分布式集散控制系统中，按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近，将控制功能尽可能分散，管理功能相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性不会由于计算机的故障而使整个系统失去控制，当管理级发生故障时过程控制级控制回路仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不致影响全局与计算机多级控制系统。相比，分布式控制系统在结构上更加灵活，布局更为合理和成本更低。因此，以后的发展用途将会更广泛。
控制系统课程设计
控制系统（1）课程设计指导书1 2012-2013学年第一学期 班级：电气定单2009级一班 指导教师：张开如 一、课程设计任务书 1.课程设计题目：双闭环直流调速系统的设计 2.课程设计主要参考资料 （1）电力拖动自动控制系统-运动控制系统，陈伯时主编，第3、4版，机械工业出版社 （2）电力电子技术（教材），王兆安，黄俊主编，机械工业出版社 （3）电力电子技术，孙树朴等编著，2000.7，中国矿业大学出版社 3.课程设计应解决主要问题 （1）推导双闭环调速系统的静特性方程式：工作段和下垂段静特性方程式； （2）计算系统的稳态参数； （3）用工程设计方法进行动态设计，确定ASR和ACR结构并选择参数（注：应考虑给定和反馈滤波）； （4）画出三相全控桥式晶闸管整流电路图，计算晶闸管定额参数（电压、电流等）。 4.课程设计相关附件 这一项不填（所有相关图纸画在设计过程中的相关位置）。 5.时间安排 共四周：2012.8.27～2012.9.21。 第一、二周：2012.8.27～2012.9.7理论设计。要求：根据指导书进行设计。 第三、四周：2012.9.10～2012.9.21实验室调试（根据实验室情况，可以延期到四周后的周六或周日做实验）。 二、已知条件及控制对象的基本参数 （1）已知电动机参数为：额定功率P N=3kW，额定电压U N=220V，额定电流I N=17.5A，额定转速n N=1500r/min，电枢绕组电阻R a=1.25Ω，GD2=3.53N·m2。 （2）采用三相全控桥式晶闸管整流，整流装置内阻R rec =1.3Ω。平波电抗器电阻R L=0.3Ω。整流回路总电感L=200mH（考虑了变压器漏感等）。 （3）采用速度、电流双闭环调节。这里暂不考虑稳定性问题，设ASR和ACR均采用PI调节器，ASR 限幅输出U im*=-10V，ACR限幅输出U ctm=10V，ASR和ACR的输入电阻R o=20KΩ，最大给定U nm*=10V，调速范围D=20，静差率s=10%，堵转电流I dbl=2.1I N，临界截止电流I dcr=2I N。 （4）设计指标：电流超调量σi %≤5%，空载起动到额定转速时的转速超调量σn≤10%，空载起动到额定转速的过渡过程时间 t S≤1.5s。 三、设计要求 （1）画出双闭环调速系统的电路原理图和系统的稳态结构图（设ASR和ACR均采用PI调节器）； （2）推导系统的静特性方程式：工作段和下垂段静特性方程式； （3）计算系统的稳态参数，包括：推导计算K ASR公式、推导计算K ACR公式；计算C e、n cr(临界截止电流I dcr对应的电动机转速)、电流反馈系数β、K ASR、K S和K ACR； （4）用工程设计方法进行动态设计，决定ASR和ACR结构并选择参数（注：应考虑给定和反馈滤波）； （5）动态设计过程中画出双闭环调速系统的电路原理图及动态结构图； （6）画出三相全控桥式晶闸管整流电路图，计算晶闸管定额参数； （7）（此小题为选做）若选用锯齿波垂直移相相控触发电路，试画出与电流调节器输出信号和各晶闸管的连接线路图，并选择触发电路同步电压（画出晶闸管主电路及同步变压器）。 四、设计方法及步骤 1.稳态设计 （1）画系统的稳态结构图时，应先画出电路原理图，而此时的PI调节器只有两种状态：饱和-输出达到限幅植，不饱和-输出未达到限幅植。参考教材。 （2）在推导系统的静特性方程式时，注意所谓工作段是指调节器的输出未达到限幅植，此时的稳态结构图参考教材。下垂段静特性方程式是指速度调节器的输出达到限幅植，此时只有电流环起
集散控制系统论文
摘要 本文介绍了集散控制系统（DCS）的发展。并以日本横河公司的第三代中型集散控制系统为例介绍了集散控制系统的结构。本文还介绍了当前流行的一些集散控制系统的结构，组成，特点与应用。最后文章还阐述了集散控制系统的发展前景 关键词：集散控制系统；发展；应用 图1一般测控系统
1 绪论 集散控制系统（TotalDistributedControlSystem）是以处理器为基础的集中分散型的控制系统。第一套集散控制系统在70年代中期问世以来，集散控制系统已在工业控制领域中得到了广泛的应用与发展，越来越多的仪表和控制工程师已经认识到集散控制系统必将成为过程控制的主流，在计算机集成制造系统（ComputerIntegratedManufacturingSystem）或计算机集成作业系统(ComputerIntegratedProductionSystem)中，集散控制系统将成为主角，发挥它们的优势。 集散控制系统的主要特性是它的集中管理和分散控制。而且，随着计算机技术的发展，网络技术已经使集散控制系统共不仅主要用于分散控制，而且向着集成管理的方向发展，系统地开放不仅使不同制造厂商的集散控制系统产品可以互相连接，而且使得他们可以方便的进行数据交换，系统地开放也是第三方的软件可以方便的在现有的集散控制系统上应用。。因此，集散控制系统早已在原有的概念上有了新的含义。我国已引进的不同型号的集散控制系统的数量多达几百套，应用的工业控制领域也已遍及石油化工，冶金，炼油，建材，纺织，制药等行业。 2 集散控制系统的发展历史 初始阶段：1975年美国霍尼韦尔公司第1套TDC2000集散控制系统问世不久。世界各国仪表制造商就相继推出了自己的集散控制系统。即第1代集散控制系统，比较著名的有：霍尼韦尔公司的TDC2000；FOXBORO 公司的SPECTRUM；FISHER公司的PROV0X；横河公司的CENTUM；西门子公司的TELEPERM等。这些产品虽只是集散控制系统的雏形，但已经
集散控制系统期末考试试题库及答案解析(1)
集散控制系统期末考试试题库及答案解析 一、填空 4. TDC3000系统中，一条LCN网最多可连40 个模块，通过扩大器可连64 个模块。 5. CS3000系统主要由操作站、现场控制站、工程师站、通信总线、通信网关等部分组成。 7.现场总线是一种数字式、双向传输、多分支结构、计算机局部网络的底层控制网络。 9.现场总线的基本设备有现场总线变送器、温度变送器、电流-现场总线转换器、现场总线-电流变换器等。 10. PROFIBUS现场总线的组态软件是STEP7。 11.计算机控制系统由:工业控制机生产过程组成。 12.计算机控制系统按参与控制的计算机不同，可分为工业控制机控制系统、PLC控制、单片机控制 20. CS3000集散控制系统的FCS有标准型、扩展型、紧凑型三种。 22.计算机控制系统按其结构不同可分为集中结构、分散结构大类。 23.集散控制系统由:工业控制机、通信网络、现场检测控制设备大部分组成。 25.集散控制系统又称为分散控制系统，英文简称DCS ，现场总线控制系统简称为FCS 。
二、名词解释 数据采集系统：计算机只承担数据的采集和处理，而不直接参与控制。 直接数字控制系统：计算机既采集数据，又对数据进行处理，并按照一定的控制规律进行运算，其结果经输出通道作用到控制对象，使被控变量符合要求。 现场总线控制系统：利用现场总线将分布在工业现场的各种智能设备和I/O单元方便的连接在一起构成的系统。 实时控制：计算机在规定的时间内完成数据的采集、、计算和输出。 传输速率：单位时间内通信系统所传输的信息量，一般以每秒种能够传输的比特数来表示，其单位是bps。 计算机控制系统：利用计算机来实现工艺过程自动控制的系统。 集散控制系统：是一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层结构形式、局部网络通信的计算机综合控制系统。 现场总线：连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。组态：利用软件工具将计算机的软硬件及各种资源进行配置，使其按预定的功能实现特定的目的。 串行传输：把数据逐位依次在信道上进行传输的方式。 通信协议：通信双方共同遵守的规则，包括语法、语义、时序。 监督计算机控制系统：简称SCC系统，是一种两级微型计算机控制系统，其中DDC级计算机完成生产过程的直接数字控制。 分级控制系统：由多台计算机完成不同的控制功能和对多个设备的控制，其特点是控制分散、危险分散。 模拟通信：通信系统中所传输的是模拟信号，通常采用0-10m A DC或4-20m A DC电流信号传输信息。 数字通信：通信系统中所传输的是数字信号。 并行传输：把数据多位同时在信道上进行传输的方式。 开放系统互连参考模型：信息处理领域内最重要的标准之一，是一种框架模型，它将开发系统的通信功能分为七层，描述了各层的意义及各层的命名和功能。 六、问答题 1.操作站的主要功能：为过程显示和控制、系统生成与诊断、现场数据的采集和恢复显示等。工程师站的主要功能：控制系统组态的修改、控制参数的调试 监控计算机的主要功能：在车间管理级与过程优化级之间起到信息传递的作用，同时可对信息进行优化计算，为系统决策提供参考。 2.组态设计的一般步骤如下： （1）组态软件的安装按照要求正确安装组态软件，并将外围设备的驱动程序、通信协议等安装就绪。 （2）工程项目系统分析首先要了解控制系统的构成和工艺流程，弄清被控对象的特征，明确技术要求，然后再进行工程的整体规划，包括系统应实现哪些功能、需要怎样的用户界面窗口和哪些动态数据显示、数据库中如何定义及定义哪些数据变量等。
控制系统仿真课程设计
控制系统仿真课程设计 （2010级） 题目控制系统仿真课程设计学院自动化 专业自动化 班级 学号 学生姓名 指导教师王永忠/刘伟峰 完成日期2013年7月
控制系统仿真课程设计（一） ——锅炉汽包水位三冲量控制系统仿真1.1 设计目的 本课程设计的目的是通过对锅炉水位控制系统的Matlab仿真，掌握过程控制系统设计及仿真的一般方法，深入了解反馈控制、前馈-反馈控制、前馈-串级控制系统的性能及优缺点，实验分析控制系统参数与系统调节性能之间的关系，掌握过程控制系统参数整定的方法。 1.2 设计原理 锅炉汽包水位控制的操作变量是给水流量，目的是使汽包水位维持在给定的范围内。汽包液位过高会影响汽水分离效果，使蒸汽带水过多，若用此蒸汽推动汽轮机，会使汽轮机的喷嘴、叶片结垢，严重时可能使汽轮机发生水冲击而损坏叶片。汽包液位过低，水循环就会被破坏，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，甚至爆炸。 常见的锅炉汽水系统如图1-1所示，锅炉汽包水位受汽包中储水量及水位下汽包容积的影响，而水位下汽包容积与蒸汽负荷、蒸汽压力、炉膛热负荷等有关。影响水位变化的因素主要是锅炉蒸发量（蒸汽流量）和给水流量，锅炉汽包水位控制就是通过调节给水量，使得汽包水位在蒸汽负荷及给水流量变化的情况下能够达到稳定状态。 图1-1 锅炉汽水系统图
在给水流量及蒸汽负荷发生变化时，锅炉汽包水位会发生相应的变化，其分别对应的传递函数如下所示： （1）汽包水位在给水流量作用下的动态特性 汽包和给水可以看做单容无自衡对象，当给水增加时，一方面会使得汽包水位升高，另一方面由于给水温度比汽包内饱和水的温度低，又会使得汽包中气泡减少，导致水位降低，两方面的因素结合，在加上给水系统中省煤器等设备带来延迟，使得汽包水位的变化具有一定的滞后。因此，汽包水位在给水流量作用下，近似于一个积分环节和惯性环节相串联的无自衡系统，系统特性可以表示为 ()111()()(1)K H S G S W S s T s ==+ （1.1） （2）汽包水位在蒸汽流量扰动下的动态特性 在给水流量及炉膛热负荷不变的情况下，当蒸汽流量突然增加时，瞬间会导致汽包压力的降低，使得汽包内水的沸腾突然加剧，水中气泡迅速增加，将整个水位抬高；而当蒸汽流量突然减小时，汽包内压力会瞬间增加，使得水面下汽包的容积变小，出现水位先下降后上升的现象，上述现象称为“虚假水位”。虚假水位在大中型中高压锅炉中比较显著，会严重影响锅炉的安全运行。“虚假水位”现象属于反向特性，变化速度很快，变化幅值与蒸汽量扰动大小成正比，也与压力变化速度成正比，系统特性可以表示为 222()()()1f K K H s G s D s T s s ==-+ （1.2） 常用的锅炉水位控制方法有：单冲量控制、双冲量控制及三冲量控制。单冲量方法仅是根据汽包水位来控制进水量，显然无法克服“虚假水位”的影响。而双冲量是将蒸汽流量作为前馈量用于汽包水位的调节，构成前馈-反馈符合控制系统，可以克服“虚假水位”影响。但双冲量控制系统要求调节阀具有好的线性特性，并且不能迅速消除给水压力等扰动的影响。为此，可将给水流量信号引入，构成三冲量调节系统，如图1-2所示。图中LC 表示水位控制器（主回路），FC 表示给水流量控制器（副回路），二者构成一个串级调节系统，在实现锅炉水位控制的同时，可以快速消除给水系统扰动影响；而蒸汽流量作为前馈量用于消除“虚假水位”的影响。
过程控制系统课程设计报告
~ 过程控制系统课程设计报告 · 题目：温度控制系统设计 姓名： 学号： 班级： 指导教师： ` )
温度控制系统设计 一、设计任务 设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。 二、预期实现目标 通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。( 三、设计方案 （一）系统数学模型的建立 要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。 在本系统中，被控量是温度。被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。在整个实验过程中，水量是不变的。 经过试验，得到下表所示的时间-温度表： 表1 采样时间和对应的温度值
采样时间 t 8 》 9 10 11 12 13 温度值℃ 64 · 72 79 86 93 98 以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线： < 图1 时间-温度曲线 采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。 从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。因此我们选用 ()1s ke G s Ts τ-= + （式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内
控制系统课程设计大纲
控制系统课程设计大纲 课程名称：《运动控制系统》课程设计 授课单位：电气工程学院 课程类型：专业课 授课学时及学分：讲课24学时 适用对象：自动化及相近专业 先修课程：电力拖动自动控制系统、电力电子技术、自动控制原理、电子技术 一、课程设计的目的 课程设计是本课程教学中极为重要的实践性教学环节，它不但起着提高本课程教学质量、水平和检验学生对课程内容掌握程度的作用，而且还将起到从理论过渡到实践的桥梁作用。因此，必须认真组织，周密布置，积极实施，以达到下述教学目的。 （1）通过课程设计，使学生进一步巩固、深化和扩充在交直流调速及相关课程方面的基本知识、基本理论和基本技能，达到培养学生独立思考、分析和解决实际问题的能力。 （2）通过课程设计，使学生养成严谨科学、严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，达到提高学生基本素质的目的。 （3）通过课程设计，让学生独立完成一项直流或交流调速系统课题的基本设计工作，达到培养学生综合应用所学知识和实际查阅相关设计资料的能力的目的。 （4）通过课程设计，使学生熟悉设计过程，了解设计步骤，掌握设计内容，达到培养学生工程绘图和编写设计说明书能力的目的，为学生今后从事相关方面的实际工作打下良好基础。 二、课程设计的要求 （1）根据设计课题的技术指标和给定条件，在教师指导下，能够独立而正确地进行方案论证和设计计算，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整。（2）要求学生掌握直流调速系统的设计内容、方法和步骤。 （3）要求会查阅有关参考资料和手册等。 （4）要求学会选择有关元件和参数。 （5）要求学会绘制有关电气系统图和编制元件明细表。 （6）要求学会编写设计说明书。 三课程设计的选题原则 本课程设计的选题要坚持难易适度、繁简适量的原则，避免选题过于简易或过于繁难，以防学生无事可做或无力完成。 四、课程题目及设计内容 题目一：不可逆V-M双闭环直流调速系统设计 (一) 性能指标要求： 稳态指标：系统无静差
基于DCS的温度控制系统的设计及应用
2009届毕业设计说明书基于DCS的温度控制系统的设计与应用 院、部：电气与信息工程学院 学生姓名： 指导教师：职称 专业：自动化 班级： 完成时间：2013年5月
摘要 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。在科学研究和生产实践的诸多领域中，温度控制占有着极为重要的地位，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，具有举足轻重的作用。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。DCS具有通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范、调试方便、运行安全可靠的特点。它能够适应工业生产过程的各种需要，进一步提高生产自动化水平和管理水平，提高劳动生产率，保证生产安全。本文介绍了DCS的组态、下装及控制原理，完成了DCS温度定值控制系统的设计，通过操作员站、DCS分布式过程控制系统、THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置，对温度进行定值控制，并对结果进行了讨论和总结。这次设计可以使我了解DCS的控制原理和使用方法，为以后的学习和工作奠定基础。 关键词：DCS；温度定值控制；组态
ABSTRACT Temperature is the common industrial production process parameter, any physical change and chemical reaction process closely is related with the temperature. In scientific research and production practice in many fields of temperature control in the occupied an extremely important position especially in the metallurgical, chemical, building materials, food, machinery, petroleum industry, which play a decisive role role. For different production conditions and technological requirements of temperature control, the way of heating, fuel, control scheme is also different.DCS have strong generality, flexible system configuration, control function concentrated operation of the perfect, convenient data processing, display, man-machine interface friendly, simple installation, convenient debugging and running characteristics of safe and reliable. It is able to meet the needs of industrial production process of all kinds, to further improve the level of production automation and management level,
控制系统仿真课程设计
控制系统数字仿真课程设计 1．课程设计应达到的目的 1、通过Matlab仿真熟悉课程设计的基本流程； 2、掌握控制系统的数学建模及传递函数的构造； 3、掌握控制系统性能的根轨迹分析； 4、学会分析系统的性能指标； 2．课程设计题目及要求 设计要求 1、进行系统总体设计，画出原理框图。（按给出的形式，自行构造数学模型，构造成1 个零点，三个极点的三阶系统，主导极点是一对共轭复根） G（s）=10(s+2)/(s+1)(s2+2s+6) 2、构造系统传递函数，利用MATLAB绘画系统的开环和闭环零极点图；(分别得 到闭环和开环的零极点图)参考课本P149页例题4-30 clear; num = [10,20]; den =[1 3 8 6]; pzmap(num,den) 3、利用MATLAB绘画根轨迹图，分析系统随着根轨迹增益变化的性能。并估算超 调量=16.3%时的K值（计算得到）。参考课本P149页例题4-31 clear num=[10,20]; den=[1 3 8 6]; sys=tf(num,den); rlocus(sys) hold on jjx(sys); s=jjx(sys); [k,Wcg]=imwk(sys)
set(findobj('marker','x'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); set(findobj('marker','o'),'markersize',8,'linewidth',1.5,'Color','k'); function s=jjx(sys) sys=tf(sys); num=sys.num{1}; den=sys.den{1}; p=roots(den); z=roots(num); n=length(p); m=length(z); if n>m s=(sum(p)-sum(z))/(n-m) sd=[]; if nargout<1 for i=1:n-m sd=[sd,s] end sysa=zpk([],sd,1); hold on; [r,k]=rlocus(sysa); for i=1:n-m plot(real(r(i,:)),imag(r(i,:)),'k:'); end end else disp; s=[]; end function [k,wcg]=imwk(sys) sys=tf(sys) num=sys.num{1} den=sys.den{1}; asys=allmargin(sys); wcg=asys.GMFrequency; k=asys. GainMargin;
过程控制系统课程设计报告
过程控制系统课程设计报告 题目：温度控制系统设计 姓名： 学号： 班级： 指导教师：
温度控制系统设计 一、设计任务 设计电热水壶度控制系统方案，使系统满足85度至95度热饮需要。 二、预期实现目标 通过按键设定温度，使系统水温最终稳定在设定温度，达到控制目标。 三、设计方案 （一）系统数学模型的建立 要分析一个系统的动态特性，首要的工作就是建立合理、适用的数学模型，这也是控制系统分析过程中最为重要的内容。数学模型时所研究系统的动态特性的数学表达式，或者更具体的说，是系统输入作用与输出作用之间的数学关系。 在本系统中，被控量是温度。被控对象是由不锈钢水壶、2Kw电加热丝组成的电热壶。在实验室，给水壶注入一定量的水，将温度传感器放入水中，以最大功率加热水壶，每隔30s采样一次系统温度，记录温度值。在整个实验过程中，水量是不变的。 经过试验，得到下表所示的时间-温度表： 表1 采样时间和对应的温度值
以采样时间和对应的温度值在坐标轴上绘制时间-温度曲线，得到图1所示的曲线： 图1 时间-温度曲线 采用实验法——阶跃响应曲线法对温箱系统进行建模。将被控过程的输入量作一阶跃变化，同时记录其输出量随时间而变化的曲线，称为阶跃响应曲线。 从上图可以看出输出温度值的变化规律与带延迟的一阶惯性环节的阶跃曲线相似。因此我们选用 ()1s ke G s Ts τ-= + （式中：k 为放大系数；T 为过程时间常数；τ为纯滞后时间）作为内胆温度系统的数学模型结构。 （1）k 的求法：k 可以用下式求得： ()(0) y y k x ∞-= （x ：输入的阶跃信号幅值）
自动控制系统课程设计
黑龙江科技大学 自动控制系统课程设计 课程名称自动控制系统课程设计 班级 学号 姓名
第一章系统工作原理 直流电机调速控制系统的原理框图如图1-1所示： 图1-1 原理框图 1.1 结构与调速原理 直流电机由定子和转子两部分组成，其间有一定的气隙。其构造的主要特点是具有一个带换向器的电枢。直流电机的定子由机座、主磁极、换向磁极、前后端盖和刷架等部件组成。其中主磁极是产生直流电机气隙磁场的主要部件，由永磁体或带有直流励磁绕组的叠片铁心构成。直流电机的转子则由电枢、换向器（又称整流子）和转轴等部件构成。其中电枢由电枢铁心和电枢绕组两部分组成。电枢铁心由硅钢片叠成，在其外圆处均匀分布着齿槽，电枢绕组则嵌置于这些槽中。换向器是一种机械整流部件。由换向片叠成圆筒形后，以金属夹件或塑料成型为一个整体。各换向片间互相绝缘。换向器质量对运行可靠性有很大影响。 直流电机斩波调速原理是利用可控硅整流调压来达直流电机调速的目的，利用交流电相位延迟一定时间发出触发信号使可控硅导通即为斩波，斩波后的交流电经电机滤波后其平均电压随斩波相位变化而变化。为了达到控制直流电机目的，在控制回路加入了速度、电压、电流反馈环路和PID调节器来防止电机由于负载变化而引起的波动和对电机速度、电压、电流超常保护。
第二章主电路的设计与分析 2.1 主电路的各个部分电路 主电路主要环节是：整流电路、斩波电路。 图2-1 调速系统 直流脉宽调速系统的组成如图2-1所示，由主电路、控制及保护电路、信号检测电路三大部分组成。二极管整流桥把输入的交流电变为直流电，电阻R1为起动限流电阻，C1为滤波电容。可逆PWM变换器主电路系采用MOSFET所构成的H型结构形式，它是由四个功率IGBT管（VT1、VT2、VT3、VT4）和四个续流二极管（VD1、VD2、VD3、VD4）组成的双极式PWM可逆变换器，根据脉冲占空比的不同，在直流电机M上可得到正或负的直流电压。 2.1.1 整流电路 晶体二极管桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成"桥"式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。