过程控制系统课程设计报告

过程控制系统课程设计(总14页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--过程控制系统课程设计班级：本组成员：2012年01月12日设计报告目录【1】内容一：过程控制课程设计的相关资料 (1)【2】内容二：过程控制课程设计 (6)（1）过程控制系统设计及其主要内容 (6)（2）被控对象特性分析 (6)（3）控制系统控制结构原理图 (7)（4）控制系统工艺流程图 (8)（5）一次仪表选型表 (10)（6）课程设计总结 (11)（7）参考文献 (12)内容一：过程控制课程设计的相关资料一．液位控制系统中PID控制数字PID控制是在实验研究和生产过程中采用最普遍的一种控制方法，在水箱控制系统中有着极其重要的控制作用。

常用的PID控制系统原理框图如下所示：PID控制器是一种线性控制器，它是根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成偏差PID控制规律为：写成传递函数形式为：PID是比例,积分,微分的缩写形式：比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。

比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。

积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。

因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。

积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。

反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。

积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。

微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。

因此,可以改善系统的动态性能。

在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。

微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。

过程控制系统课程设计专业：自动化设计题目：单容水箱液位控制系统设计班级：学生姓名：学号：指导教师：雷霞分院院长：许建平教研室主任：方健电气工程学院一、课程设计任务书1.设计内容针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。

具体设计内容是利用西门子S7-200PLC作为控制器，实现对单容水箱液位高度的定值控制，同时利用MCGS组态软件建立单容水箱液位控制系统的监控界面，实现实时监控的目的。

2.设计要求1、以RTGK-2型过程控制实验装置中的单个水箱作为被控对象、PLC作为控制器、静压式压力表作为检测元件、电动调节阀作为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。

2、PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量20%，稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤60s；3、组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线；4、选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数；5、通过S7-200PLC编程软件Step7实现PLC程序设计与调试；6、分析系统基本控制特性，并得出相应的结论；7、设计完成后，提交打印设计报告。

3.参考资料[1]邵裕森,戴先中主编.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.2003[2]崔亚嵩主编.过程控制实验指导书（校内）[3]廖常初主编.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.2007[4]吴作明主编.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.20074.设计进度（2010年12月27日至2011年1月9日）时间设计内容2010年12月27日布置设计任务、查阅资料、进行硬件系统设计2010年12月28日～2010年12月29日编制PLC控制程序，并上机调试；2010年12月30日～2010年12月31日利用MCGS组态软件建立该系统的工程文件2011年1月2日～2011年1月4日进行MCGS与PLC的连接与调试进行PID参数整定2011年1月5日～2011年1月6日系统运行调试，实现单容水箱液体定值控制2011年1月7日～写设计报告书2011年1月9日5.设计时间及地点设计时间：周一～周五，上午：8：00～11：00下午：1：00～4：00 设计地点：新实验楼，过程控制实验室（310）电气工程学院机房（320）二、评语及成绩设计成绩：指导教师：过程控制系统课程设计报告班级：姓名：学号：指导教师：撰写日期：目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1课程设计内容 (1)1.2课程设计要求分析 (1)1.2.1系统单元电路组成 (1)第二章 Protel原理图绘制 (4)过程控制系统课程设计总结 (7)参考文献 (8)附录 (8)注意：目录内容根据所作设计自行编排，但格式如上所示.注意：页码右对齐，使用超级链接，连接章节使用超级链接，连接章节的方法：1步：选择大纲视图2步：选择目录等级3步：定义标题2为2级目录4步：定义标题3为3级目录后以此类推。

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。

本次工程实践就是针对单容水箱液位进行恒高度控制通过调试，来熟悉THJ-2型高级过程控制实验装置。

通过本次工程实践，来熟悉工业过程控制的工作流程以及其控制原理。

课程设计报告名称：过程控制院系：班级：学号：学生姓名：同组人：指导教师：设计周数： 1 成绩：一．课程设计总体目标通过该课程设计，使学生进一步掌握过程控制课程主要内容，深入理解过程控制系统的分析与综合。

要求学生：1．了解过程控制技术与系统设计与分析的关键技术；2．了解过程控制方案的组成；3．能够进行控制系统的设计与仿真及工程实现。

二．课程设计主要内容本课程设计是为实现生产过程自动化，应用图纸资料和文字资料来表达设计思想、实验室试验、现场工程实现方法。

设计分为两个阶段：1．设计前期工作（1）查阅资料：对被控对象动态特性进行分析；确定控制系统的被调量和调节量（2）确定自动化水平：自动控制范围、控制质量指标、报警设限及手自动切换水平（3）提出仪表选型原则：包括测量、变送、调节及执行仪表的选型2．设计工作（1）根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图；（2）根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID图）；（3）根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）；（4）对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定（5）编写设计报告(说明书)。

三．设计正文：1．主汽温串级控制系统的基本任务和要求锅炉过热蒸汽温度是影响机组生产过程安全性和经济性的重要参数。

现代锅炉的过热器是在高温、高压的条件下工作的，过热器出口的过热蒸汽温度是机组整个汽水行程中工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处。

过热器采用的是耐高温高压的合金刚材料，过热器正常运行的温度已接近材料所允许的最高温度。

如果过热蒸汽温度过高，容易损坏过热器，也会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀而毁坏，影响机组的安全运行。

如果过热蒸汽温度过低，将会降低机组的热效率，一般蒸汽温度降低5-10℃，热效率约降低1%，不仅增加燃料的消耗量，浪费能源，而且还将使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀。

《过程控制系统》实验报告实验报告：过程控制系统一、引言过程控制系统是指对工业过程中的物理、化学、机械等变量进行监控和调节的系统。

它能够实时采集与处理各种信号，根据设定的控制策略对工业过程进行监控与调节，以达到所需的目标。

在工业生产中，过程控制系统起到了至关重要的作用。

本实验旨在了解过程控制系统的基本原理、组成以及操作。

二、实验内容1.过程控制系统的组成及原理；2.过程控制系统的搭建与调节；3.过程控制系统的优化优化。

三、实验步骤1.复习过程控制系统的原理和基本组成；2.使用PLC等软件和硬件搭建简单的过程控制系统；3.设计一个调节过程，如温度控制或液位控制，调节系统的参数；4.通过修改控制算法和调整参数，优化过程控制系统的性能；5.记录实验数据并进行分析。

四、实验结果与分析在本次实验中，我们搭建了一个温度控制系统，通过控制加热器的功率来调节温度。

在调节过程中，我们使用了PID控制算法，并调整了参数，包括比例、积分和微分。

通过观察实验数据，我们可以看到温度的稳定性随着PID参数的调整而改变。

当PID参数调整合适时，温度能够在设定值附近波动较小，实现了较好的控制效果。

在优化过程中，我们尝试了不同的控制算法和参数，比较了它们的性能差异。

实验结果表明，在一些情况下，改变控制算法和参数可以显著提高过程控制系统的性能。

通过优化，我们实现了更快的响应时间和更小的稳定偏差，提高了系统的稳定性和控制精度。

五、结论与总结通过本次实验，我们了解了过程控制系统的基本原理、组成和操作方法。

我们掌握了搭建过程控制系统、调节参数以及优化性能的技巧。

实验结果表明，合理的控制算法和参数选择可以显著提高过程控制系统的性能，实现更好的控制效果。

然而，本次实验还存在一些不足之处。

首先，在系统搭建过程中，可能由于设备和软件的限制，无法完全模拟实际的工业过程。

其次，实验涉及到的控制算法和参数调节方法较为简单，在实际工程中可能需要更为复杂和精细的控制策略。

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()1ske 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）（2）过程时间常数T 和滞后时间τ可用两点法求得：T=)](1ln[)](1ln[2*1*12t y t y t t ----τ=)](1ln[)](1ln[)](1ln[)](1ln[2*1*2*11*2t y t y t y t t y t ------选取系统终值100℃，t 1=90s ，对应)(1*t y =0.36，t 2=300s ，对应)(2*t y =0.86得到K=0.8，T=138.1, τ=28.3系统开环传递函数：K=11388.0+S（二）基于MATLAB 的PID 仿真(1)PID 控制算法目前大部分温度控制器还是采用PID 控制算法，PID 控制是比例—积分—微分控制，PID 控制是最早发展起来的、应用领域至今仍然广泛的控制策略之一。

*****大学《过程控制系统》课程设计文件设计小组名称：设计小组班级：设计小组成员：2016年6月20日一、方案设计依据、范围及相关标准设计依据一个典型的化工生产过程大致有三个组成部分：（1）原料预处理（2）化学反应（3）产物分离很显然，化学反应是化工生产过程的核心，化学反应器是化工生产装置中的关键设备。

反应器各部分控制的选择、设计与操作，涉及如何在工业规模上实现反应过程，以及最有效地把化工原料转化为尽可能多的目的产品，实现经济效益，以满足国民经济需要。

设计范围本设计包括：1、系统分析（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等）2、基础控制系统及开车顺序控制系统的设计（包括控制回路、控制算法、被控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性、顺序逻辑、安全保障等功能设计）3、安全系统的设计（包括声光报警、安全联锁、紧急停车、安全仪表等功能设计）4、绿色生产、节能减排降耗方面的考虑设计遵循的标准及规范HG/T20505-2000《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》GB/T21109-2007《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》HG20505-2000《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》HG20559-1993《管道仪表流程图设计规定》GB/Z18718-2002《热处理节能技术导则》GB12241-89《安全阀一般要求》HG/T20511-2014《信号报警及联锁系统设计规范》二、系统分析（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等）一、需求分析1、进料流量及比例控制反应器共有两股连续进料。

要求选手设计控制系统克服每股进料的流量扰动。

同时，需要保证两股物料以一定比例进料。

2、反应器液位控制要求选手设计液位控制系统，保证液位处于80％，以获得较大的反应停留时间，保证反应充分进行。

3、反应器压力安全控制为保证反应安全，需要对压力进行安全控制系统的设计。

4、反应器组份控制为得到一定的转化率的产品，要求选手对反应器最终产物的组份进行控制。

过程控制课程设计报告一、课程设计目的：1.熟识并娴熟掌控组态王软件；2.通过组态王软件的运用，进一步掌控了解过程掌握理论基础知识；3.了解典型工业生产过程(锅炉设备)的工艺流程和掌握要求；4.加强对课堂理论知识的理解与综合应用技能，提高解决实际工程问题的技能；5.培育自主查找资料、收索信息的技能以及实践动手技能与合作精神。

二、组态王简介：“组态王”是运行于 Microsoft Windows 200/NT4.0.*P 中文平台的中文界面软件，充分利用了 windows 图形功能完备、界面全都性好、易学易用的特点，并且采纳了多线程。

COM 组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定牢靠。

“组态王”软件包括由工程浏览器(TouchE*plorer) 、工程管理器 (Proj-Manager)和画面运行系统〔TouchVew〕三大部分组成。

在工程阅览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。

画面的开发和运行由工程阅览器调用画面制作系统 touchMak 和运行系统 touchVew 来完成。

三、锅炉设备的的掌握原理及工艺流程：锅炉是过程工业中不可缺少的动力设备，它所产生的蒸汽不仅能够为蒸馏、化学反应、干燥、蒸发等过程提供热源，而且，还可以作为风机、压缩机、泵类驱动透平的动力源。

随着石油化学工业生产规模不断强化，生产设备不断革新，作为全厂动力和热源的锅炉，亦向着大容量、高参数、高效率方向进展。

为确保安全，稳定生产，对锅炉设备的自动掌握就显得非常重要。

为实现调整任务，将锅炉设备掌握划分为假设干个掌握系统，主要掌握系统有：〔1〕给水自动掌握系统〔即锅炉汽包水位的掌握〕操纵变量是给水流量，它主要考虑汽包内部的物料平衡，使给水量适应蒸汽量，维持汽包中水位在工艺允许范围内。

维持汽包中水位在给定范围内是保证锅炉、汽轮机安全运行的须要条件，使锅炉正常运行的主要标识之一。

1.概述课程设计的目的了解具体过程控制系统设计的基本步骤和方法，加深对过程控制系统基本原理的理解和对S7-300PLC与S7-200PLC编程的实际应用能力，培养运用WINCC组态软件和计算机设计过程控制系统的实际能力。

课程设计的内容用S7-300PLC与S7-200PLC主-从站进行单回路流量过程控制。

要实现的目标（1）明确控制要求，设计出系统结构图、方框图、电气接线图、程序流程图等。

（2）S7-200PLC从站程序设计①采用模块程序设计，控制程序包括主程序OB1、子程序SBR_0和中断程序INT_0。

②流量给定700升。

③采用定时中断SMB35，来调用流量采样定时中断程序INT_0，把实时检测的管路流量反馈到S7-200PLC的模拟量输入口，与流量给定量进行比较算出误差e。

④采用指令系统中的PID控制算法，整定好PID参数，计算出的实时控制量通过S7-200PLC的模拟量输出口输出，来控制电动执行器和阀门的开度。

⑤所有信号要转换为4-20mACD信号，并与流量物理量0-2500升建立对应关系。

⑥采用状态表进行各变量的监视与修改，系统有启动、停止按钮操作功能。

（3）S7-300PLC主站程序设计①要求采用SFC14和SFC15指令进行主-从站的数据交换，通过S7-300PLC 主站进行写操作（如系统启动/停止等），并能读取S7-200PLC从站的参数；S7-200PLC能接受S7-300PLC主站的指令；实现主-从站读/写（接收/发送）操作。

（4）性能指标要求无超调量，稳态误差为3%，加随机扰动能克服掉。

（5）上位监控要求：采用WINCC上位监控软件，设计出单回路流量一阶的上位监控系统，包括建立通讯，数据变库组态、工艺图形组态、数据组态与显示、趋势组态与显示、报表组态与显示等功能。

2.S7-300PLC与200PLC主-从站单回路流量系统硬件设计方案2.1主-从站单回路流量过程控制系统硬件组成原理该实验过程控制系统的控制器选用S7—300PLC作为主站控制器，由电源模块307—1BA00—00AA00、CPU模块315—2AG10—0AB0、模拟量输入模块331—5HF02—0AB0、模拟量输出模块332—5HF02—0AB0、数字量输入/输出模块323—1BH01—0AA0组成，PC机与300PLC采用MPI(CP5611)通讯。

过程控制系统课程设计报告姓名：殷宏宇班级：0891311专业：自动化指导教师：张玉萍刘洋、李冰哈尔滨工业大学华德应用技术学院2010年6月30 日目录一、题目要求……………………………………………………………二、系统器件选择…………………………………………………………三、总体设计方案…………………………………………………………四、硬件设计（包括电气接线）…………………………………………五、控制算法选择…………………………………………………………六、控制参数整定………………………………………………………七、控制器程序设计……………………………………………………八、心得体会………………………………………………………一、题目要求：设计任务：1. 画出控制系统框图；2．采用MATLAB对系统的阶跃响应进行仿真，根据仿真结果，判断塔釜温度的最大偏差是否满足工艺要求？3. 在系统稳定运行大约900s后，突加幅值为设定值40%的二次阶跃扰动信号，根据仿真曲线，分析系统调节时间。

4.将蒸汽流量作为副变量，把蒸汽压力的干扰包括在副回路中，构成精馏塔釜温度与蒸汽流量串级控制系统。

副控制器选择P作用，主控制器选择PID作用，整定串级控制系统的参数为最佳值。

5.在40%的蒸汽扰动下，观察塔釜温度的响应曲线，最大偏差是否满足工艺要求？二、总体设计方案综合考虑到系统的安全性，稳定性和经济性，我们首先考虑了设计一个简单过程控制系统。

1.根据要求先设计一个简单控制系统，框图如下：初步确定了上述方案后，经过对系统静态和动态仿真，发现系统稳态时偏差不满足设计要求，经过比较我们考虑设计一个以温度为主控参数，以蒸汽压力为被控参数的串级控制系统。

2.简单系统不满足精度要求，设计一个串级控制系统，框图如下：三、系统器件选择（包括器件参数）1.仪表校验实验室应具备的条件：室内清洁、光线充足、无对仪表及线路的电磁场干扰。

室内温度保持在10~35C。

成绩课程设计报告设计题目锅炉液位控制课程名称过程控制系统姓名刘颖莹学号2009001115班级自动化0902 导师何小刚设计日期2013年1月15日《过程控制系统》课程设计报告锅炉液位控制系统摘要在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统设计方法、系统设计原则的基础上，结合实际，根据工艺过程、工艺条件和工艺要求，制定正确的控制方案。

以过程控制实验室的“EFPT过程控制实验装置”为被控对象、“SUPCON JX-300 DCS”为控制装置，构成一个闭环系统，列写出“EFPT过程控制实验装置”阀门状态表，画出被控对象工艺流程图。

设计被控对象特性组态和控制系统一次仪表选型设计，控制系统测控点和控制回路设计，DCS的硬件配置和I/O点配置设计等。

设计用以VC2作出水量执行器的锅炉液位L2定值调节、以自来水作水源VC1作执行器的串联式压力定值调节以及以锅炉液位L2串级出水流量F2调节的控制系统。

关键词：EFPT过程控制；SUPCON JX-300 DCS；工艺流程图；锅炉液位；锅炉液位控制系统《过程控制系统》课程设计报告目录摘要 (I)第1章DCS系统设计的目的和任务 (1)1.1 设计目的 (1)1.2设计任务 (1)第2章设计的主要内容与要求 (2)2.1 主要设计内容 (2)2.2 设计基本要求 (2)第3章设备选型 (4)3.1“EFPT过程控制实验装置”阀门状态表 (4)3.2一次仪表选型表 (6)第4章系统设计 (8)4.1 系统流程图 (8)4.2 控制系统一次仪表和DCS I/O点接线图 (9)4.3 DCS卡件配置图 (9)4.4 DCS系统（控制站卡件）地址配置表； (11)4.5 DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表 (12)4.5.1模拟量输出 (13)4.5.2常规控制方案 (13)4.5.3信号板上与控制对象连接的现场仪表信号 (13)4.6系统控制框图 (14)4.7控制回路设计 (16)4.7.1水箱液位L2定值调节之一（VC1作出水量执行器）的流程图 (16)4.7.2压力P2定值调节之五（用水泵作水源、变频器作执行器的串联式压力调节）的流程图 (16)4.7.3锅炉液位L2调节之一串级进水流量F1调节的流程图 (17)总结 18参考文献 (19)总管图 (20)《过程控制系统》课程设计报告第1章DCS系统设计的目的和任务1.1 设计目的在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统设计方法、系统设计原则的基础上，结合联系实际的课程设计题目，使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法，初步掌握控制系统的工程性设计步骤，进一步增强解决实际工程问题的能力。

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 (3)2.1 铝工业的国内外现状 (3)2.2 氧化铝生产过程 (4)2.3 高压溶出工序 (9)第三章氧化铝高压溶出工序生产设备及控制要求 (12)3.1 双程预热器 (12)3.2 溶出器 (12)3.3 自蒸发器 (13)3.4 蒸汽缓冲器 (14)第四章氧化铝高压溶出工序3#溶出器温度控制系统设计 (16)4.1 方案论证 (16)4.2 硬件设计 (17)4.3 控制算法 (20)4.4 软件设计 (21)第五章总结 (24)5.1 方案评价及改进方向 (24)5.2 收获及体会 (24)参考文献 (26)第一章概述现代工业生产过程，随着生产规模的不断扩大，生产过程的强化，对产品质量的严格要求，以及各公司的激烈竞争，人工操作与控制已远远不能满足现代化生产的要求，工业过程控制系统已成为工业生产过程必不可少的设备，因为，它是保证现代企业安全、优化、低功耗和高效益生产的主要技术手段。

由于工业生产过程各种各样而且非常复杂，工业生产过程可分连续的生产过程和离散的生产过程。

因此，在设计工业生产过程控制系统时，必须花大量的时间和精力了解该工业生产过程的基本原理、操作过程和过程特性，这是设计和实现一个工业生产过程控制系统的首要条件。

工业生产过程由简单到复杂，规模由小到大。

至今，已有各种各样的生产工业过程，生产出各种各样的产品满足人们的生活需要。

作为工业生产过程的一部分的工业过程控制系统也在不断发展和提高。

在工业生产过程中，通常需要测量和控制变量有：温度、压力、流量、物位（液位）、物质成分和物性（PH值）等。

1.1 设计目的经过一个学期的过程控制系统课程的学习，对过程控制有了一个基本的了解。

然而仅仅在理论方面是远远不够的，需要将所学的应用于实际生产过程中，只有这样才能真正的对过程控制有一个比较深入的认识，为以后的学习和工作打下一个良好的基础。

过程控制系统课程设计报告书过程控制系统课程设计报告书课设小组:第四小组目录摘要 1第一章课程设计任务及说明 21.1课程设计题目 21.2 课程设计内容 31.2.1 设计前期工作 31.2.2 设计工作 4第二章设计过程 42.1符号介绍 42.2水箱液位定制控制系统被控对象动态分析 62.3压力定制控制系统被控对象动态分析72.4串级控制系统被控对象动态分析7第三章压力 P2 定值调节83.1 压力定值控制系统原理图83.2 压力定值控制系统工艺流程图 8第四章水箱液位L1定值调节94.1 水箱液位控制系统原理图94.2 水箱液位控制系统工艺流程图 9第五章锅炉流动水温度T1调节串级出水流量F2调节的流程图105.1串级控制系统原理图105.2串级控制系统工艺流程图11第六章控制仪表的选型126.1 仪表选型表126.2现场仪表说明136.3 DCS I/O点位号、注释、量程、单位、报警限及配电设置表14 第七章控制回路方框图15总结15参考文献16摘要过程控制课程设计是过程控制课程的一个重要组成部分。

通过实际题目、控制方案的选择、工程图纸的绘制等基础设计和设计的学习,培养学生理论与实践相结合能力、工程设计能力、创新能力,完成工程师基本技能训练。

使学生在深入理解已学的有关过程控制和DCS系统的基本概念、组成结构、工作原理、系统设计方法、系统设计原则的基础上,结合联系实际的课程设计题目,使学生熟悉和掌握DCS控制系统的设计和调试方法,初步掌握控制系统的工程性设计步骤,进一步增强解决实际工程问题的能力。

关键词:过程控制设计 DCS第一章课程设计任务及说明1.1课程设计题目:附图为某过程控制实验装置的P&ID图,该图为一示意图,并不完全符合规范。

根据该图,请完成以下任务:不完全符合规范的P&ID图1、指出该图不符合“自控专业工程设计用图形符号和文字代号(HG/T20637.2)”的地方。

过程控制工程课程设计报告书课程设计任务书设计名称：扬子烯烃厂丁二烯装置操纵模拟设计设计时刻：2006.2.20~2006.3.10姓名：毛磊班级：自动化0201学号：05号南京工业大学自动化学院2006年3月1.课程设计内容：学习«过程操纵工程»课程和下厂毕业实习2周后，在对扬子烯烃厂丁二烯装置的实际过程操纵策略、实习环节的操纵系统以及相应的组态软件有一定的认识和了解的基础上，针对扬子烯烃厂丁二烯装置，设计一个复杂操纵系统〔至少包含一个复杂回路和3-5个简单回路〕，并利用组态软件进行动态仿真设计，调剂系统操纵参数，使操纵系统达到要求的操纵成效。

1)独立完成设计任务，每个人依照下厂具体实习装置，确定自己的课程设计题目，每1-3人/组；2)选用一种组态软件〔例如：采纳力控组态软件〕绘制系统工艺流程图；3)绘制操纵系统原有的操纵回路；4)利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利用组态软件，对操纵系统进行组态；5)改进原有的操纵回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态；6)调剂操纵参数，使性能指标达到要求；7)写出设计工作小结。

对在完成以上设计过程所进行的有关步骤：如设计思想、指标论证、方案确定、参数运算、元器件选择、原理分析等作出说明，并对所完成的设计做出评判，对自己整个设计工作中体会教训，总结收成。

2. 进度安排〔时刻3周〕1)第1周选用一种组态软件绘制系统工艺流程图；绘制操纵系统原有的操纵回路；2)第2周利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利用组态软件，对操纵系统进行组态；3)第3周(1-3) 改进原有的操纵回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态；调剂操纵参数，使性能指标达到要求；4)第3周(4) 书写课程设计说明书5)第3周(5) 演示、答辩过程操纵工程课程设计报告书课程设计名称：扬子烯烃厂丁二烯装置操纵模拟设计设计时刻：2006.2.20~2006.3.10姓名：毛磊班级：自动化0201学号：05号南京工业大学自动化学院2006年3月四、课程设计内容〔包括：现场的实际过程操纵策略、以及相应的组态软件介绍，针对具体被控对象，设计4-5个简单回路和至少包含一个复杂操纵系统的操纵策略，并利用组态软件进行动态仿真设计，调剂系统操纵参数，使操纵系统达到要求的操纵成效，写出设计说明书。

一、设计目的与要求：了解并掌握单回路控制系统的构成和控制原理。

了解PID 参数整定的基本方法，如Ziegler-Nichols 整定方法、临界比例度法或衰减曲线法。

学会用matlab 中的Simulink 仿真系统进行PID 参数整定。

二、设计正文：在热工生产过程中，最简单、最基本且应用最广泛的就是单回路控制系统，其他各种复杂系统都是以单回路控制系统为基础发展起来的。

单回路控制系统的组成方框原理图如图1所示，它是由一个测量变送器、一个控制器和一个执行器（包括调节阀），连同被控对象组成的闭环负反馈控制系统。

干扰图1、单回路控制系统组成原理方框图控制器的参数整定可分为理论计算法和工程整定法。

理论计算方法是基于一定的性能指标，结合组成系统各环节的动态特性，通过理论计算求得控制器的动态参数设定值。

这种方法较为复杂繁琐，使用不方便，计算也不是很可靠，因此一般仅作为参考；而工程整定法，则是源于理论分析、结合实验、工程实际经验的一套工程上的方法，较为简单，易掌握，而且实用。

常用的工程整定法有经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法等等，本设计中主要是应用Ziegler-Nichols 整定方法来整定控制器的参数。

参数整定的基本要求如下所述：1、通过整定选择合适的参数，首先要保证系统的稳定，这是最基本的要求。

2、在热工生产过程中，通常要求控制系统有一定的稳定裕度，即要求过程有一定的衰减比，一般要求4：1~10：1。

3、在保证稳定的前提下，要求控制过程有一定的快速性和准确性。

所谓准确性就是要求控制过程的动态偏差和稳态偏差尽量地小，而快速性就是要求控制时间尽可能地短。

总之，以稳定性、快速性、准确性去选择合适的参数。

目前工程上应用最广泛的控制是PID 控制，这种控制原理简单，使用方便；适应性强；鲁棒性强，其控制品质对被控对象的变化不太敏感。

（1）比例控制（P 控制）：G c (s)=K p =1/δ； （2）比例积分控制（PI 控制）：G c (s)=K p (1+1/T I s)=1/δ(1+1/T I s)； （3）比例积分微分控制（PID 控制）：G c (s)=K p (1+1/T I s+T D s)。

过程控制系统课程设计2篇过程控制系统课程设计（一）一、引言过程控制系统是现代工业生产中不可或缺的重要组成部分，它通过对工业过程中涉及的各个环节进行控制，提高生产效率、优化工艺流程、降低生产成本。

本文将对过程控制系统进行设计和优化，以实现对工业生产过程的有效控制和管理。

二、设计目标本次课程设计的目标是设计一个能够对一个工业生产过程进行控制和管理的过程控制系统。

通过该系统，能够实时监测和控制工业生产过程中的各个环节，提高生产效率和产品质量，减少资源浪费和成本损失。

三、系统需求1. 数据采集和监测：系统需要能够实时采集和监测工业生产过程中涉及的各个参数和数据，包括温度、压力、流量等。

2. 控制算法设计：系统需要能够根据实时采集的数据，设计和优化控制算法，从而实现对生产过程的精确控制和调节。

3. 故障检测和预警：系统需要能够检测和诊断生产过程中的故障，并及时发出预警信号，以减少故障对生产过程的影响。

4. 数据存储和分析：系统需要能够对采集到的数据进行存储和分析，以便后续的数据挖掘和决策支持。

四、系统设计1. 硬件设计：系统的硬件部分主要包括传感器、控制器和执行器。

传感器用于采集工业生产过程中的各种数据和参数，控制器用于实时监测和控制生产过程，执行器用于执行控制指令。

2. 软件设计：系统的软件部分主要包括数据采集与监测模块、控制算法设计模块、故障检测与预警模块以及数据存储与分析模块。

3. 网络设计：为了实现远程监控和管理，系统需要建立一个可靠的通信网络，以实现与远程终端的数据传输和控制。

五、系统优化在设计过程中，我们还可以对系统进行优化，以进一步提高生产效率和产品质量。

具体的优化措施包括以下几个方面：1. 控制算法优化：通过对控制算法的优化和改进，可以进一步提高对生产过程的控制效果，实现更加精确和稳定的控制。

2. 故障检测与预警优化：通过对故障检测与预警模块的优化，可以提高故障检测的准确性和预警的时效性，为及时处理故障提供有力支持。

过程控制系统 课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解过程控制系统的基本概念、原理及分类；2. 掌握过程控制系统中各组成部分的作用及其相互关系；3. 学会分析简单过程控制系统的工作原理和性能指标；4. 了解过程控制系统在实际工程中的应用。

技能目标：1. 能够运用所学知识设计简单的过程控制系统；2. 能够分析过程控制系统存在的问题，并提出相应的优化方案；3. 能够熟练运用相关软件工具对过程控制系统进行模拟与仿真；4. 能够撰写过程控制系统相关报告，并进行展示和交流。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制系统相关领域的兴趣，激发其探索精神和创新意识；2. 培养学生具备良好的团队合作精神和沟通能力，提高其解决实际问题的能力；3. 培养学生关注过程控制系统在工程实践中的应用，认识到其在社会发展中的重要性；4. 培养学生遵循工程伦理，具备良好的社会责任感和职业道德。

课程性质：本课程为理论与实践相结合的课程，旨在帮助学生掌握过程控制系统的基本知识和技能，提高解决实际问题的能力。

学生特点：学生具备一定的物理、数学和工程基础，具有较强的学习能力和动手能力。

教学要求：结合学生特点和课程性质，通过案例分析、实验操作、小组讨论等形式，引导学生主动参与教学过程，提高其理论联系实际的能力。

在教学过程中，注重培养学生的创新意识和团队协作精神，使学生在掌握基本知识的同时，提升自身综合素质。

最终实现课程目标的分解和落实，为后续教学设计和评估提供依据。

二、教学内容1. 过程控制系统的基本概念与原理- 控制系统的定义、分类及特点- 控制系统的数学模型- 控制系统的性能指标2. 过程控制系统的组成与设计- 控制器的设计与选择- 执行器的类型与特性- 测量变送器的原理与应用- 控制系统的工程设计与实现3. 过程控制系统的分析方法- 稳态分析及稳态误差- 动态分析及系统稳定性- 频率响应分析及应用4. 过程控制系统的先进控制策略- 模糊控制原理及应用- 神经网络控制原理及应用- 预测控制原理及应用5. 过程控制系统的实际应用案例分析- 工业生产过程中的控制系统案例分析- 环境监测过程中的控制系统案例分析- 机器人控制系统案例分析6. 过程控制系统实验与仿真- 控制系统的模拟实验- 控制系统的仿真软件应用- 实验数据分析和报告撰写教学内容安排与进度：第1-2周：过程控制系统的基本概念与原理第3-4周：过程控制系统的组成与设计第5-6周：过程控制系统的分析方法第7-8周：过程控制系统的先进控制策略第9-10周：过程控制系统的实际应用案例分析第11-12周：过程控制系统实验与仿真教学内容与教材关联性：本教学内容紧密结合教材，涵盖过程控制系统的基础知识、设计方法、先进控制策略及实际应用等方面，确保学生能够系统地掌握过程控制系统的相关理论和技术。