修订版-流量监控系统设计

力控组态软件课程设计报告摘要衡量自动控制系统的先进程度，除了完成一定的自动控制功能外，日常生产管理功能也是其重要指标之一。流程生产中物料消耗和产量的自动统计是生产管理的基本功能。中国属于能源短缺的国家，因此更有必要研究和实施精确的自动监测。通过设置多个采集点，通过硬件配置、数据配置、图像配置等功能，实现上位机对供水管道的实时检测，为操作人员的合理实时调度提供可靠的技术保障，实现最优的能量分配，提高管道稳定性，提高事故预测，降低能耗。系统运行正常，完全满足设计要求。力控制软件的流量监控设计，从成本、开放性、灵活性、功能和界面等方面为企业用户提供最佳的控制系统解决方案。介绍了一种采用力控制软件的工业流量控制系统。所用硬件：涡轮流量计、压力传感器、可编程控制器等。关键词：组态软件；硬件链接；流量监控；远程数据采集131.介绍随着工业控制系统应用的深入，当面对规模更大、更复杂的控制系统时，人们逐渐意识到原来的上位机编程开发模式对于项目来说既费时又费力。同时，管理信息系统(MIS)和CIMS(Computer Integrated Manufacturing System)，计算机集成制造系统的大量应用要求工业现场为企业的生产、经营和决策提供更加详细和深入的数据，从而优化企业生产经营的各个环节。组态软件作为工业信息化的管理工具，其发展方向必须是不断减少工程开发工作量，提高工作效率。易用性是提高效率的永恒主题，但是提高易用性仅限于提高开发效率。Subcontrol Technology率先提出通过重用提高效率，创造性地开发模型技术，并将该技术集成到组态王7.0中。该技术可以将客户的工程开发周期缩短到30%或更少，将配置软件为客户创造价值的能力提高到一个新的水平，代表了配置软件的未来。整合。该系统是由计算机、PLC、流量计等外围设备组成的计算机控制系统。计算机控制系统由工业控制机和生产过程两部分组成。工业控制机硬件是指计算机本身和外围设备。硬件包括计算机、过程输入/输出接口、人机接口、外部存储器等。软件系统是能够完成各种功能的计算机程序的总和，通常包括系统软件和应用软件计算机。通过测量元件、传输单元和模数转换器发送的数字信号直接反馈到输入端，与设定值进行比较，然后根据要求的偏差进行计算。所获得的数字输出信号通过数模转换器发送到执行机构，以控制受控对象并将受控变量稳定在设定值。系统软件选择力控6.0监控配置。力控制软件是运行在Windows98/NT/2000/XP操作系统上的监控组态软件，主要包括工程管理器、人机界面、实时数据库、输入输出驱动程序、控制端ROM生成器和各种网络服务组件。力控力控6.0监控组态软件，基于成熟的5.0技术，对历史数据库、人机界面、输入输出驱动调度等主要核心部分进行了极大的改进和完善，并对核心组件进行了重新设计。力控6.0开发过程采用先进的软件工程方法：“试驾开发”，充分保证了产品质量。组态软件是用于数据采集和过程控制的专用软件。它可以在灵活多样的配置模式下提供良好的用户开发界面和干净的使用方法。其预置的软件模块可以轻松实现和完成监控层的各种功能。它还可以支持硬件制造商生产的各种计算机和硬件设备。结合高可靠性工业控制计算机和网络系统，可为整个监控系统提供所有软硬件接口，实现系统集成。2.系统总体方案设计2.1流量监控系统的设计目的和数据处理流程图1.设计目的：利用组态软件“力控6.0”，结合工业过程实验室现有设备，根据定值系统的控制要求，采用PID控制算法设计流量监控系统。构建了流量监控系统设计系统，调整了相关的PID控制参数，使系统能够稳定运行。最后，可以获得具有更漂亮的配置画面和更完善的配置控制程序的流量监控系统。2.流量监控系统的数据处理流程如下：图1。数据处理流程2.2系统要求该系统要求采集供水过程中的流量、水压等关键数据，以保证水泵的正常运行。压力阀和其他设备的正确操作。具体功能要求如下：1.它能及时、准确、可靠地反映水塔供水系统主要设备的运行情况。2.它能保证调度人员有效管理供水设施。3.通过系统的运行，发现并找出供水系统布局的不合理部分，并提出改进建议，确定合理、经济的供水流量。4.恢复各种信息数据库，对积累的数据进行合理而经济的调度5.水位传感器用于实时监控铲斗的水位。组态软件用于实现控制监控。采用合理的控制律。桶内水位稳定在设定值附近，达到了整个系统稳定运行的效果。同时要求实现与下位机(智能仪表)的通讯，动态显示现场变量和设备的工作状态，显示水位，进行PID控制。当水位超过10%时，将发出低报警，当水位低于90%时，将发出高报警。2.3系统控制方案整个过程控制系统由控制器、调节器、测量传输和被控对象组成。在该控制系统中，控制器为计算机，算法为PID控制律，调节器为电磁阀，测量传输为HB和FT，被控对象为流量PV。结构组成如下图2所示。当系统启动时，水泵开始抽水，并通过管道分别将水送到上水箱和下水箱。HB返回信号可用。是否有必要将水排放到下水箱。如果仍然需要(即水位太低)，通过电磁控制流速来增加流速，使得水箱的水位达到适当的水位；如果不需要(即水位太高或刚刚好)，流量由电磁阀维持或降低，整个过程如图2所示。图2流程单回路控制系统流程图2.4系统计划在每个检测点安装压力变送器、流量计、调速阀等设备。系统的主界面如图所示：图2系统主页2.5系统结构过程控制系统由控制器、调节器、被控对象和测量传输四部分组成。该设计流量回路控制是一个闭环控制系统，如下图2.2所示。图2.2流程单回路控制系统框图2.6 PID控制算法1.PID是一种闭环控制算法。因此，为了实现PID算法，有必要在硬件上进行闭环控制，即反馈控制。例如，要控制电机的转速，必须有一个传感器来测量转速，结果将反馈到控制路线。下面还将以转速控制为例。2.PID是比例的比例，反应系统的基本(当前)偏差e(t)，系数大，可以加快调节，减少误差，但过大的比例会使系统的稳定性下降，甚至引起系统不稳定；积分反映了系统的累积偏差，使系统能够消除稳态误差，提高无差度。由于该误差，进行积分调整，直到没有误差。微分反映了系统偏差信号的变化率e(t)-e(t-1)，具有预见性，能够预见偏差变化的趋势，具有超前的控制效果。在偏差形成之前，通过差动调节消除了偏差，从而提高了系统的动态性能。然而，微分会放大噪声干扰，强化微分不利于系统抗干扰。积分和微分都不能独立运行，必须与比例控制相协调。4.控制器项目P、I、D、I和D的选择。5.公式：数字pid的计算；6.问题。关键点、时间间隔和时间间隔参数的设定是PID控制算法的关键问题。一般来说，在编程过程中只能设置它们的近似值，而最佳值可以在系统运行时通过反复调试来确定。因此，程序必须能够在调试阶段的任何时候修改和记忆这三个参数。7.参数的自调整。在一些应用中，如通用仪器行业，系统的工作对象是不确定的，不同的对象必须采用不同的参数值，因此在无法为用户设置参数时引入参数自整定的概念。其实质是在新工作对象首次使用时，通过n次测量为其找到一组参数，并将其作为以后工作的基础进行记忆。8.pid算法流程图：3.流量监测系统中仪器的选择3.1液位传感器液位传感器是测量液位的压力传感器。静压输入液位变送器(液位计)是基于被测液体的静压与液体的高度成正比的原理，采用国外先进的隔离式扩散硅敏感元件或陶瓷电容压敏传感器将静压转换成电信号，再经过温度补偿和线性校正后转换成标准电信号(一般为4-20mA/1-5DC)。液位传感器用于检测上水箱的压力，压力传感器用于检测上水箱和中水箱的压力。3.2电磁流量传感器电磁流量传感器是根据法拉第电磁感应定律设计的。一对检测电极安装在测量管的壁上，测量管的轴线和磁场线相互垂直。当导电液体在交变磁场中沿着测量管在垂直于磁场线的方向上移动时，导电液体切割磁场线以产生感应电动势。流量传感器用于检测电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量。3.3电动控制阀电动调节阀调节控制回路的流量。采用智能电动调节阀，无伺服放大器，驱动电机为高性能稀土磁性材料同步电机，运行稳定，体积小，扭矩大，抗失速，控制精度高。控制单元与电动执行器集成，可靠性高，操作方便，可与计算机配合形成最佳调节回路。输入4-20mA控制信号和单相电源，可控制和旋转调节压力、流量、温度和压力等参数。它具有体积小、重量轻、连接简单、泄漏少的优点。采用PS电子直行程执行器，4-20mA阀位反馈信号输出双导向单座柱塞阀芯。流量具有等百分比、直线、快速开启的特点。阀门由弹簧连接，可预设阀门关闭力，确保阀门可靠关闭，防止泄漏。性能稳定可靠，控制精度高，使用寿命长等优点。3.4逆变器西门子M440适用于各种变速传动。Beca4.2系统数据库建立和配置屏幕1.关于数据库的建立，请参见下表：变量名可变类型编号连接注册s年记忆类型1s月记忆类型2母亲节记忆类型3s小时记忆类型4s点记忆类型5秒记忆类型6日期存储字符串7时间到了存储字符串8PV1输入输出实型9广告传播AI1英国输入输出实型10DA通信AO1高级副总裁记忆类型11光伏记忆类型12埃克记忆类型13OP1记忆类型14K1记忆类型15D1记忆类型16MX记忆类型17Q0记忆类型18雌三醇环戊醚记忆类型19Q2记忆类型20EK1记忆类型21EK2记忆类型22TS记忆类型23二记忆类型242.系统的主界面1)动态显示屏未调试2)调试动态显示界面3)PID调节画面3.报警屏幕如下5.摘要经过一个多星期的努力，力控流量监测系统的设计终于结束了。这个过程充满了惊喜和损失，可以说是曲折的。在此期间，我遇到了许多目前无法解决的难题。我在课堂上似乎理解了他们，但当我理解了，我觉得真的很难。这是典型的眼高手低。通过这些问题的解决，我充分认识到我以前在学习和实践中的不足，也认识到我们的工作是一项团队工作，团队需要个人，个人不能离开团队，所以我们必须发扬团结合作的精神。在这个设计中，我也意识到仅仅知道工作原理是不够的。在我对设计感到满意之前，有必要加强练习和更多的练习。通过这次实习，我也锻炼了这一点，这很有价值！此外，我还要感谢郑凡先生对我们部队控制配置软件的解释。6.参考1吴晓刚。工业配置技术及应用M。北京：人民邮电出版社，2006.52孙华。监控组态软件及应用技术M。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.23于，自动控制原理与系统；第一版。北京：高等教育出版社，2001年9月4齐志才，刘红丽，自动化仪表；第一版。北京：北京大学出版社，2006年8月5郭锁峰，计算机控制系统，航空工业出版社，2008.9附录1参考资料(主要标题)字