单闭环比值控制系统3

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单闭环比值控制系统的信号 (xìnhào)连线
• 流量F1变送器FT101输出接在1#控制器的输入端〔PV〕，其输入的信号在计 算机内利用组态监控软件，除了在屏幕上显示，进行曲线绘制、存储外，还 在软件中进行乘法运算，与比值(bǐzhí)系数K’相乘，运算的结果通过智能模 块的模拟量输出端AO0连接到从动量控制器〔2#PID控制器〕的外给定端 〔SP〕
2. 检查管路阀门，翻开进入下水槽的管线手阀QV105、QV106，关闭进入中 水箱的管线手阀QV107、QV108。注意提高V103出口(chū kǒu)闸板 QV116在3cm以上，确保V103的积水能迅速流出。然后给系统加电；
3. 启动实验软件，选择“比值控制〞工程，两控制器都置于“手动〞；
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单闭环比值(bǐzhí)控制系统
K’
GC2(s)
GV (s)
Gm2 (s)
F2
G0 (s)
Gm1 (s)
F1
单闭环比值系统方框图
• K’是决定两个变送器输出信号能否形成正确比例关系的关键
• 比值(bǐzhí)控制系统要求：假设管路1的流量发生变化，管路2的流量 就要尽快跟随，并在一定范围内始终保持与管路1流量的比例关系
7. 改变主动量F1分别为20%F1max、40%F1max、60%F1max、80%F1max、 F1max，然后按同样间隔返回；同时观察、记录F2流量跟踪的结果〔从电 磁流量计直接读出流量值〕，判断其是否能够保持正确的流量比，并将对应 数据填入相应的表格；
8. 让主动量在40%F1max处，待从动量稳定，在从流量F2系统中施加一外部 干扰〔适度翻开另一水阀，如QV107〕，观察其自身抗扰控制(kòngzhì)效 果。

《单闭环管道流量比值控制系统》过程控制系统课程设计说明书专业班级：11级自动化1班姓名：孙勇李自强周程鲍凯学号：080311009 080311022080311035 080311047指导教师：陈世军设计时间: 2014年6月11日物理与电气工程学院2014年 6 月11 日摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是流量比值过程控制系统。

流量测量是比值控制的基础。

各种流量计都有一定的适用范围（一般正常流量选在满量程的70%左右），必须正确选择使用。

在工程上，具体实施比值控制时，通常有比值器、乘法器或除法器等单元仪表可供选择，相当方便。

若采用计算机控制来实现，只要进行乘法或除法运算即可，我们这次就主要使用计算机及组态王软件进行设计。

关键词：组态王；流量；比值控制系统目录1、引言 (1)1.1主要内容 (1)1.2任务要求 (1)2、设计方案 (2)2.1设计原理 (2)2.2系统原理图 (2)2.3 仿真调试 (3)3、硬件设计 (4)3.1使用仪器 (4)4、软件设计 (7)4.1 程序 (7)4.2 系统组态设计 (11)4.2.1组态图 (11)4.2.2静态画面 (12)4.2.3数字字典 (14)4.2.4系统应用程序 (16)4.2.5动画连接 (17)5、课程设计总结 (17)6、参考文献 (18)1、引言1.1主要内容本课程设计是学完《过程控制系统》课程后的一个应用性实践环节。

通过本课程设计的训练，对过程控制工程设计的概念有完整地了解，同时培养综合应用基础课、专业课所学知识与工程实际知识的能力。

摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进展，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否如此将使燃烧反响不能正常进展，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。

在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前与时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进展,因为比值控制具有前馈控制的实质。

关键词：流量；比值控制；PID控制；可编程控制器目录1设计背景12比值控制系统概述4比值控制系统定义5比值控制原理5比值控制系统特点5比值控制系统的类型6开环比值控制系统6单闭环比值控制系统73单闭环流量比值控制系统方案设计9系统方案设计9系统硬件设计104上位机组态与程序设计124.1组态软件WinCC104.1.1WinCC简介104.1.2WinCC的开展与应用104.2上位机组态设计114.3PLC程序设计125PID参数整定与系统调试19控制器19控制器的优点20控制规律的选择20控制器参数的调节与其对控制性能的影响21比例控制对控制性能的影响19积分控制对控制性能的影响20微分控制对控制性能的影响22控制系统的整定23控制系统整定的根本要求23调节器参数的整定方法23 调节器参数的整定与调试27总结29参考文献301设计背景石油炼制生产过程中，把两种或两种以上根底组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。

Q1
相当于改变空气量Ｑ２的给定值。所以，空气量就要跟随改变，从 而保持了比例关系。如果调节器 Gc 2 (s) 选用比例积分作用，则平衡 时
Gm 2 ( s) Q1 ( s) Q2 ( s) Gc1 ( s)Gm1 ( s)
式中；
Gm1 ( s)
－－为两个流量变送器的传递函数； Gm 2 ( s)
例如：合成炉的比值控制系统，如（图5－30）：
要求A、B两种物料的流 量保持一定比例，其中B 不可控，当它改变时， 由调节器控制调节阀，A、 B管路上都安装了节流元 件。DT为变送器，它将 两个压差变成两个电流， R为比值器，将压差控制 电流作为设定值送到调 节器，系统框图如下
QAC 是比例积分作用，通过调节A物料流量以保持 I I * A B
要求Ｑ１、Ｑ２流量比较恒定，因此，设计了双闭环比值控制系统。 其框图为：
X (s )
Gc1 ( s)
Gv1 (s)
G p1 (s)
Q1 ( s )
Gm1 ( s)
K
Y (s)
Gc 2 ( s)
Gv 2 ( s)
Gm 2 ( s)
（ 图5－25）
G p 2 ( s)
Q2 (s)
在生产恒定的情况下，主动量Ｑ１通过本身的闭合回路保持在给定 值ｘ（ｔ）上，同时，通过比值器Ｋ给出从流量回路的给定值ｙ （ｔ）。从流量根据给定值ｙ（ｔ）进行调节，以保持主流量、从 流量之间为一定比例。
由于采用了开方器,比值系数的计算需要稍加改动.

从压差变送器输出的信号仍为IA和IB, 经过开方器后得到
（5－28）
同样,IB’ 经过比值器后得到：
I
' B
' ( I B 4) 4

比值控制系统的工作原理
比值控制系统是一种基于偏差量和比例常数的控制系统。

其工作原理如下：
1. 比例控制：比值控制系统根据输入偏差量和比例常数，计算出输出信号。

比例控制的原理是通过将错误信号和一个固定的乘法因子相乘来产生输出信号。

这个因子就是比例常数，用于调整输出与输入之间的比例关系。

2. 反馈环路：比值控制系统通常采用反馈环路来实现。

它将输出信号与期望输出值进行比较，通过反馈回路将差异信号传递回控制器。

控制器根据差异信号调整输出信号，使其接近期望输出值。

这样，控制系统就能够实时地校正偏差，并不断调整输出信号以实现稳定的控制。

3. 闭环控制：比值控制系统通过闭环控制来实现。

它不仅考虑输入和输出之间的比例关系，还根据反馈信号对输出信号进行调整。

这种控制方式能够根据实际情况动态地调整输出信号，提高控制的准确性和稳定性。

总体而言，比值控制系统的工作原理是通过比例调节和反馈控制来实现对输出信号的调整和校正。

它能够实时地根据反馈信号对输出信号进行调整，达到期望的控制效果。

《单闭环管道流量比值控制系统》过程控制系统课程设计说明书专业班级： 11级自动化1班姓名：孙勇李自强周程鲍凯学号：080311009 080311022080311035 080311047指导教师：陈世军设计时间: 2014年6月11日物理与电气工程学院2014年 6 月 11 日摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是流量比值过程控制系统。

流量测量是比值控制的基础。

各种流量计都有一定的适用范围（一般正常流量选在满量程的70%左右），必须正确选择使用。

在工程上，具体实施比值控制时，通常有比值器、乘法器或除法器等单元仪表可供选择，相当方便。

若采用计算机控制来实现，只要进行乘法或除法运算即可，我们这次就主要使用计算机及组态王软件进行设计。

关键词：组态王；流量；比值控制系统目录1、引言 (1)1.1主要内容 (1)1.2任务要求 (1)2、设计方案 (2)2.1设计原理 (2)2.2系统原理图 (2)2.3 MATLAB仿真调试 (3)3、硬件设计 (4)3.1使用仪器 (4)4、软件设计 (7)4.1 PLC程序 (7)4.2 MCGS系统组态设计 (11)4.2.1组态图 (11)4.2.2静态画面 (12)4.2.3数字字典 (14)4.2.4系统应用程序 (16)4.2.5动画连接 (17)5、课程设计总结 (17)6、参考文献 (18)1、引言1.1主要内容本课程设计是学完《过程控制系统》课程后的一个应用性实践环节。

通过本课程设计的训练，对过程控制工程设计的概念有完整地了解，同时培养综合应用基础课、专业课所学知识与工程实际知识的能力。

比值控制系统的种类
比值控制系统根据其结构和特性可以分为不同的种类。

以下是比值控制系统的一些常见种类：
1. 开环比值控制系统：在这种系统中，主动量的比例关系是通过预设的参数直接调节的，没有反馈机制。

这种控制系统比较简单，但对于外界干扰很敏感。

2. 单闭环比值控制系统：这种系统中，主动量的比例关系是通过一个反馈回路进行调节的。

反馈机制可以根据实际输出与期望输出之间的差异来调整主动量，以保持比例关系。

3. 双闭环比值控制系统：这种系统在单闭环比值控制系统的基础上增加了一个内环控制回路。

这个内环可以进一步调整主动量，使其更准确地维持比例关系。

4. 变比值控制系统：这种系统中，比例关系不是固定的，而是可变的。

根据特定条件或需求，系统可以自动调整比例关系来满足要求。

5. 串级比值控制系统：这种系统中，多个比值控制系统按一定次序串联连接，形成一个层级关系。

每个控制环节都负责维持其管理的比例关系，最终实现整体的比值控制。

6. 比值控制组合的系统：这种系统结合了多种比值控制技术和方法，根据具体需求和复杂性进行组合，以实现更精确的比值控制效果。

单闭环流量比值控制系统一、实验目的1．了解单闭环比值控制系统的原理与结构组成。

2．掌握比值系数的计算方法。

3．掌握比值控制系统的参数整定与投运方法。

二、实验设备三、实验原理在工业生产过程中,往往需要几种物料以一定的比例混合参加化学反应。

如果比例失调，则会导致产品质量的降低、原料的浪费，严重时还会发生事故。

这种用来实现两个或两个以上参数之间保持一定比值关系的过程控制系统，均称为比值控制系统。

本实验是单闭环流量比值控制系统。

其实验系统结构图如图1所示。

该系统中有两条支路，一路是来自于电动调节阀支路的流量Q1，它是一个主流量；另一路是来自于变频器—磁力泵支路的流量Q2，它是系统的副流量。

要求副流量Q2能跟随主流量Q1的变化而变化，而且两者之间保持一个定值的比例关系，即Q2/Q1=K。

图1 单闭环流量比值控制系统(a)结构图 (b)方框图由图中可以看出副流量是一个闭环控制回路，当主流量不变，而副流量受到扰动时，则可通过副流量的闭合回路进行定值控制；当主流量受到扰动时，副流量按一定比例跟随主流量变化，显然，单闭环流量控制系统的总流量是不固定的。

四、比值系数的计算设流量变送器的输出电流与输入流量间成线性关系，即当流量Q 由0～Q max 变化时，相应变送器的输出电流为4～20mA 。

由此可知，任一瞬时主流量Q 1和副流量Q 2所对应变送器的输出电流分别为I 1＝416max11+⨯Q Q (1) I 2＝416max 22+⨯Q Q (2) 式中Q 1max 和Q 2max 分别为Q 1和Q 2 最大流量值，即涡轮流量计测量上限，由于两只涡轮流量计完全相同，所以有Q 1max ＝Q 2max 。

设工艺要求Q 2/Q 1＝K ，则式（1）、（2）可改写为Q 1＝16)4(1-I Q 1max (3) Q 2＝16)4(2-I Q 2max (4) 于是求得12Q Q ＝4412--I I ×max 1max 2Q Q ＝4412--I I (5) 折算成仪表的比值系数K ′为K ′＝K ×max2max 1Q Q ＝K (6) 五、实验内容与步骤本实验选择电动阀支路和变频器支路组成流量比值控制系统。

举例说明单闭环比值控制系统的工作过程
单闭环比值控制系统是一种常见的自动控制系统，它通过测量被控对象（如温度、压力等）与给定参考值之间的误差，并利用控制器对输出信号进行调整，从而实现对被控对象的控制。

下面以温度控制系统为例来说明单闭环比值控制系统的工作过程：
1. 设置参考值：首先，我们需要设置一个目标温度作为参考值。

2. 测量过程变量：通过传感器实时测量被控对象（如温度）的当前值。

3. 计算误差：将测量到的当前值与设置的参考值进行比较，计算出误差（即偏差）。

4. 控制器调整输出：控制器根据误差信号来决定需要进行的调整动作。

比如，如果当前温度低于目标温度，则控制器会通过增加供热设备的输出来达到升温的目的。

5. 反馈控制：控制器对输出信号进行调整后，被控对象的状态会发生变化。

系统通过反馈机制重新测量被控对象的状态，并将新的测量值与参考值进行比较，重新计算误差。

6. 循环控制：系统会不断地重复上述步骤，通过不断调整输出信号来使误差逐渐减小，直到被控对象的状态稳定在设定值附近。

需要注意的是，单闭环比值控制系统只考虑当前的误差和输出调整，对于系统动态特性的影响较小。

有些情况下，可能需要更为复杂的控制方式，如采用多闭环控制系统来改善系统响应速度和稳定性。

以上就是单闭环比值控制系统的简要工作过程。

1．主、副物料流量的确定的原则是：
在工业生产过程中起主导作用的物料流量一般选为主 流量，其它的物料流量选为副流量，其副流量跟随主流量 变化。
在工业生产过程中不可控的或者工艺上不允许控制的 物料流量一般选为主流量 ，而可控的物料流量选为副流 量。
在生产过程中较昂贵的物料流量可选为主流量，这样 可以不会造成浪费或提高产量。
在现代工业生产过程中，对自动化的要求较高。就比值控制而 言，不仅要求静态比值恒定，且还要求动态比值一定，在扰动 作用下，要求主、副流量接近同步变化即要求静态与动态时物 料量保持一定比值。为了使 主、副流量在时间上和相位 上同步变化，必须引入“动态 补偿环节”Wb(s)，从原理上 分析，Q2(s)/Q1(s)=K，就可
Q2 s Wm1 sWb sWK sWT 2 sW2 s
Q1 s
1WT 2 sW2 sWm2 s
若能使Q2(s)/Q1(s)=K，就能达到主、副流量在 控制过程中的每一瞬时都能成比值变化即主、副 流量变化在时间和相位上同步。
Wm1
sWb sWK sWT 2 sW2 1WT 2 sW2 sWm2 s
作迅速。
例: “燃料-空气”系统
例： 带氧量校正信号的“燃料-空气”系统
1．信号的静态配合 流量与测量信号成线性关系
I1
Q1 Q1max
16
4
I2
Q2 Q2 max
16
4
由于生产工艺要求Q2/ Q1＝K，则
K I2 4 Q2max I1 4 Q1max
Wk (s)
K
I2 I1
4 4
K
Q1max Q2 max
若采用比值器来实现比值控制时，由上式计算出的仪表比 值系数K′，即为比值器的比值系数,W(s)= K′。

实验三单闭环流量定值控制系统一、实验目的1．了解单闭环流量控制系统的结构组成与原理。

2．掌握单闭环流量控制系统调节器参数的整定方法。

3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。

4．研究P、PI、PD和PID四种控制分别对流量系统的控制作用。

5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。

二、实验设备（同前）三、实验原理图3-27 单闭环流量定值控制系统(a)结构图 (b)方框图本实验系统结构图和方框图如图3-27 所示。

被控量为电动调节阀支路（也可采用变频器支路）的流量，实验要求电动阀支路流量稳定至给定值。

将涡轮流量计FT1检测到的流量信号作为反馈信号，并与给定量比较，其差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制管道流量的目的。

为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI 控制，并且在实验中PI 参数设置要比较大。

四、实验内容与步骤本实验选择电动阀支路流量作为被控对象。

实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8、F1-11 全开，其余阀门均关闭。

将“FT1电动阀支路流量”钮子开关拨到“ON”的位置。

具体实验内容与步骤可根据本实验的目的与原理参照前面的单闭环定值控67制中相应方案进行，下面只给出实验的接线图。

图3-28 智能仪表控制单闭环流量定值控制实验接线图五、实验报告要求1．画出单闭环流量定值控制实验的结构框图。

2．用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。

六、思考题1．如果采用变频器支路做实验，其响应曲线与电动阀支路的曲线有什么异同？并分析差异的原因。

2．改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？3．在本实验中为什么采用PI 控制规律，而不用纯P控制规律？。

摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否则将使燃烧反应不能正常进行，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。

在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前及时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进行,因为比值控制具有前馈控制的实质。

关键词：流量；比值控制；PID控制；可编程控制器目录1设计背景 (1)2比值控制系统概述 (2)2.1 比值控制系统定义 (2)2.2 比值控制原理 (2)2.3 比值控制系统特点 (2)2.4 比值控制系统的类型 (3)2.4.1 开环比值控制系统 (3)2.4.2 单闭环比值控制系统 (4)3单闭环流量比值控制系统方案设计 (7)3.1 系统方案设计 (7)3.2 系统硬件设计 (7)4上位机组态与程序设计 (10)4.1 组态软件WinCC (10)4.1.1 WinCC简介 (10)4.1.2 WinCC的发展及应用 (10)4.2 上位机组态设计 (11)4.3 PLC程序设计 (12)5 PID参数整定及系统调试 (17)5.1 PID控制器 (17)5.1.1 PID控制器的优点 (18)5.1.2 控制规律的选择 (18)5.2 PID控制器参数的调节及其对控制性能的影响 (19)5.2.1 比例控制对控制性能的影响 (19)5.2.2 积分控制对控制性能的影响 (20)5.2.3 微分控制对控制性能的影响 (22)5.3 控制系统的整定 (23)5.3.1 控制系统整定的基本要求 (23)5.3.2 调节器参数的整定方法 (23)5.4 调节器参数的整定及调试 (25)总结 (28)参考文献 (29)1设计背景石油炼制生产过程中，把两种或两种以上基础组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。

单闭环流量比值控制系统试验一、试验目1、学习百分比控制原理。

2、了解百分比控制特点。

3、掌握闭环百分比单回路控制设计。

二、试验设备A3000-FS/FBS现场系统, 任意控制系统。

三、试验原理1、控制原理电磁流量计流量与涡轮番量计比值控制试验, 能够与“随动系统”和“串级系统”进行比较。

如图6-10所表示。

若支路2安装是涡轮番量计, 则是两个涡轮番量计进行比值控制。

被调量为调整阀开度, 控制目标是水流量, 经过两个流量不一样百分比下比较, 然后输出控制值到调整阀。

实施PID控制, 看控制效果, 进行比较。

如图6-10所表示。

图6-10 比值控制系统原理图假如进行常规PID 仪表试验, 比值器经过内给定智能PID 调整器实现。

把微分, 积分调整取消。

就是一个比值器。

注意调整器百分比带是P 调整中百分比系数P K 求反, 即P=PK 1*100%。

AI0为第一个内给定调整仪输入。

显示范围能够是4-20mA, 则给定值4 mA; 也能够是(工程量)0-1.2, 也能够是0-100百分比, 那个给定值就是0。

在第一个调整仪作为比值器使用之前, 请切换到手动, 设置输出为4 mA, 然后切换到自动状态, 而且把SP 值设为4 mA 。

假如把P K 简单看成百分比, 那么能够控制两个流量百分比相等。

(注意水泵提供流量占电磁流量计最大50%, 所以电磁流量计不能超出该数值)。

假如要正确到流量成百分比, 只需要在原来P K 值修正两个流量计最大值之比就行。

比如: 涡轮番量计百分比: 电磁流量计百分比=1: P K , 那么实际流量比就是1.2: 3P K 。

外给定调整仪输入为FT102, 给定值为第一个调整仪(作为比值器)输出。

输出控制电动调整阀。

2、 测量与控制端连接表3、 参考结果常规智能仪表控制P=30、 I=100S 、 D=2S, 控制曲线如图6-11所表示:图6-11 比值控制试验四、试验要求1、设计串级控制器。

摘要在现代工业生产过程中，工艺上常需要两种或两种以上的物料流量保持一定的比例关系，一旦比例失调，就会影响生产的正常进行，影响产品质量，浪费原料，消耗动力，造成环境污染，甚至产生生产事故。

例如氨分解工艺中的氨分解炉，入炉煤气和空气应保持一定的比例，否则将使燃烧反应不能正常进行，而煤气和空气比例超过一定的极限将会引起爆炸。

实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。

通常以保持两种或几种物料的流量为一定比例关系的系统，称之为流量比值控制系统，这次课程设计的内容就是单闭环流量比值过程控制系统。

在实际的生产过程控制中,比值控制系统除了实现一定比例的混合外,还能起到在扰动影响到被控过程质量指标之前及时控制的作用.而且当最终质量指标难于测量,变送时,可以采用比值控制系统,使生产过程在最终质量达到预期指标下安全正常地进行,因为比值控制具有前馈控制的实质。

关键词：流量；比值控制；PID控制；可编程控制器目录1设计背景 (1)2比值控制系统概述 (5)2.1 比值控制系统定义 (5)2.2 比值控制原理 (5)2.3 比值控制系统特点 (5)2.4 比值控制系统的类型 (6)2.4.1 开环比值控制系统 (6)2.4.2 单闭环比值控制系统 (7)3单闭环流量比值控制系统方案设计 (10)3.1 系统方案设计 (10)3.2 系统硬件设计 (10)4上位机组态与程序设计 (13)4.1 组态软件WinCC (10)4.1.1 WinCC简介 (10)4.1.2 WinCC的发展及应用 (10)4.2 上位机组态设计 (11)4.3 PLC程序设计 (12)5 PID参数整定及系统调试 (20)5.1 PID控制器 (20)5.1.1 PID控制器的优点 (21)5.1.2 控制规律的选择 (21)5.2 PID控制器参数的调节及其对控制性能的影响 (22)5.2.1 比例控制对控制性能的影响 (19)5.2.2 积分控制对控制性能的影响 (20)5.2.3 微分控制对控制性能的影响 (22)5.3 控制系统的整定 (23)5.3.1 控制系统整定的基本要求 (23)5.3.2 调节器参数的整定方法 (23)5.4 调节器参数的整定及调试 (28)总结 (31)参考文献 (32)1设计背景石油炼制生产过程中，把两种或两种以上基础组分油与各种添加剂按一定比例均匀混合，从而成为一种新产品的过程称为调和。

经常需要提降负荷的场合。
小结
比值控 制系统
比值控制系统的定义。 开环比值控制系统。 单闭环比值控制系统。 双闭环比值控制系统。
ห้องสมุดไป่ตู้
思考
什么是比值控制系统？
比值控制系统
比值控制系统
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统， 称为比值控制系统。通常为流量比值控制系统。
几个概念
主物料、主动量（Q1 、主流量） 从物料、从动量（Q2 、副流量）
副流量Q2与主流量Q1的比值关系为 K Q2 Q1
比值控制系统
开环比值控制系统
图1 开环比值控制
图2 开环比值控制方块图
比值控制系统
图3 单闭环比值控制
图4 单闭环比值控制系统方块图
比值控制系统
它能实现副流量随主流量的变化而变化，还可以克服副流量本 身干扰对比值的影响。
结构简单，实施方便，尤其适用于主物料在工艺上不允许进 行控制的场合。
虽然能保持两物料量比值一定，但由于主流量是不受控制的， 当主流量变化时，总的物料量就会跟着变化。
比值控制系统
双闭环比值控制系统 它是在单闭环比值控制的基础上，增加了主流量控制回路而构成的。
图5 双闭环比值控制
图6 双闭环比值控制系统方块图
比值控制系统
实现了比较精确的流量比值，也确保了两物料总量基本不变。 提降负荷比较方便，只要缓慢地改变主流量控制器的给定值，就可以
提降主流量，同时副流量也就自动跟踪提降，并保持两者比值不变。 结构较复杂，使用的仪表较多，投资较大，系统调整较麻烦。 主要适用于主流量干扰频繁、工艺上不允许负荷有较大波动或工艺上
比值控制系统
结构简单，只需一台纯比例控制器，其比例度可以根据比值 要求来设定。

单闭环流量比值控制系统matlab在控制系统工程中，单闭环流量比值控制系统是一种常见的控制系统结构，它可以实现对给定流量比值的精准控制。

在本文中，我们将探讨这一主题，并结合Matlab的实际应用来深入理解。

1. 单闭环流量比值控制系统概述单闭环流量比值控制系统是指在控制过程中，通过检测两个流量变量的比值，从而实现对流量比值的控制。

这种控制系统结构通常包括传感器、控制器和执行器等组成部分，它能够在一定程度上解决流量控制中的非线性和耦合问题。

2. 控制系统参数评估在设计单闭环流量比值控制系统时，需要对系统参数进行评估。

我们需要确定传感器的精度和灵敏度，以确保能够准确地检测流量比值。

控制器的参数也需要进行调整，包括比例、积分和微分参数的设定，以实现对流量比值的精准控制。

在Matlab中，可以通过仿真和参数优化的方法来进行参数评估，从而实现系统控制的优化。

3. Matlab在单闭环流量比值控制系统中的应用Matlab作为一种功能强大的工具，可以用于建立单闭环流量比值控制系统的数学模型，并进行仿真分析。

通过Matlab/Simulink工具箱，可以方便地搭建系统模型，并对控制器参数和系统结构进行优化。

Matlab还提供了丰富的数据可视化和分析工具，可以帮助工程师更直观地理解控制系统的性能，并进行系统设计与优化。

4. 个人观点和理解在实际工程应用中，单闭环流量比值控制系统具有广泛的应用价值，尤其是在化工、环保和生物工程等领域。

通过Matlab对控制系统进行建模和仿真分析，可以帮助工程师更加深入地理解系统动态特性和稳定性，从而实现系统设计的优化。

在实际工程中，需要综合考虑系统的稳定性、鲁棒性和实时性等因素，进一步优化单闭环流量比值控制系统的性能和可靠性。

总结回顾通过本文对单闭环流量比值控制系统的深入探讨，我们更深入地理解了控制系统工程中的关键概念和方法。

Matlab作为一种功能强大的工具，为工程师提供了便利的系统设计与优化评台，可以帮助实现对单闭环流量比值控制系统的高效建模和仿真分析。

烟气
引风机
3
原油 q
热油阀
热油
4
燃油阀
2
1
燃油泵
燃油
任务1 方案设计、仪表选择
一、方案设计
单回路系统控制方案设计包含的主要内容： ★ 合理选择系统性能指标 ★ 合理选择被控参数和控制参数
多回路（复杂过程）系统控制方案设计包含的内容： ——除上述内容外，重点选择系统结构
任务1 方案设计、仪表选择
1、过程控制系统的性能指标
阶跃响应性能指标 偏差积分性能指标
衡量系统性能好坏应考虑：
给定变化
干扰变化 控制系统
输出迅速、准确、平稳 达到新值的能力
输出迅速、准确、平稳 回到 (或接近)原值的能力
阶跃响应性能指标
扰动影响 （给定不变）
C
给定变化
任务1 方案设计、仪表选择
1）余差（稳态误差）C ——衡量精度
过程控制系统设计概述
一般要求 安全性、稳定性、经济性
设计步骤 建立模型、选择方案、选择仪表、实验仿真、投运
主要设计内容 方案设计、工程设计、工程安装及仪表调校 调节器参数整定
安全保护问题 设置越限报警与联锁保护 采用系统可靠性设计 选用本质安全防爆仪表及装置
任务1 方案设计、仪表选择
加热炉温度控制系统
提高测量精度
2、执行器选择（针对阀）
执行器的作用： • 接受调节器的命令； • 改变流进或流出被控对象的能量或物料
任务1 方案设计、仪表选择
执行器的选择
电动、气动、液动 大小及工作区间 流量特性 气开、气关形式
电动执行器：输入直流电流信号 DC 4~20mA 特点：动作迅速、便于远传、便于与计算机配合 适用场合：不适于易燃易爆场合。