单闭环管道流量比值FX2n-32MR控制系统设计

1、课程设计说明书（ 2013/2014 学年第二学期）课程名称：过程控制系统题目 ：单闭环流量比值FX2n-32MR 控制系统设计专业班级：2011 级自动化 1班学生姓名：孙勇 李自强 周程鲍凯学 号：080311009 080311022080311035080311047指导教师：陈世军2014年 06月 11日目录1、课程设计目的22、设计任务23、设计要求24、 设计正文2设计原理24.1 使用仪器 .34.2系统原理图54.3 硬件系统设计 .54.4 软件系统 .64.5 PLC 程序75、课程设计总结.6、参考文献：.1、课程设计目的通过对一个完整的生产过程控制系统的课程设计，使

2、我们进一步加深对 过程控制系统1/12课程中所学内容的理解和掌握，提高我们将过程检测与控制仪表、自动控制原理、微机控制技术等课程中所学到知识综合应用的能力。锻炼学生的综合知识应用能力，让学生了解一般工程系统的设计方法、步骤， 系统的集成和投运。从而培养学生分析问题和解决问题的能力。2、设计任务了解流量比值控制系统的物理结构，闭环调节系统的数学结果和PID 控制算法。逐一明确各路检测信号到PLC的输入通道， 包括传感器的原理，连接方法， 信号种类，信号调理电路，引入PLC的接线以及PLC中的编址。逐一明确从PLC到各执行机构的输出通道，包括各执行机构的种类和工作原理，驱动电路的构成， PLC输出

3、信号的种类和地址。绘制出流量控制系统的电路原理图，编制I/O 地址分配表。编制 PLC的程序结合过程控制实验室的现有设备进行调试，要求能在实验设备上演示控制过程。3、设计要求流量比值控制系统有两路供水系统。第一路由异步电动机（不具备调速功能）和水泵构成动力系统，由涡轮流量计检测流量，电动调节阀控制流量。第二路由变频器，电动机和水泵构成动力系统，依靠动力系统的变频调速控制流量，由电磁流量计检测流量。流量比值控制就是由可编程控制器控制两路供水系统的流量保持设定的比例。本设计假设第一路的流量由其他系统控制或手动控制，本系统把第一路的流量（检测值） 乘以设定的比例系数后的值作为流量给定值，控制第二路供

4、水管道的流量。控制器采用PID 算法决定变频器的给定值，从而实现两路流量的按比例控制。4、 设计正文设计原理比值控制有开环比值控制、单闭环比值控制、双闭环比值控制、串级比值控制系统和变比值控制系统。 开环比值控制是最简单的控制方案。单闭环比值控制和双闭环比值控制是实现两种物料流量间的定比值控制在系统运行过程中其比值系数是不变的。串级比值控制系统实现两种物料的比值随第三个参数的需求而变化。变比值控制系统最终目的是生产过程的结果，物料按比值输出不是关键。根据设计要求， 本系统必须采用单闭环比值控制或双闭环比值控制，本系统采取单闭环控制方案。2/124.1 使用仪器流量计（涡轮流量计、电磁流量计）1

5、）、涡轮流量计：3输出信号：频率，测量范围：00.6m /h接线如图所示：接线说明：传感器的供电电源由24VDC开关电源提供，负载为流量积算变送仪。注：使用涡轮流量计时，必须将24VDC开关电源打开。2) 、电磁流量计：3输出信号： 420mA，测量范围： 00.4 m /h接线说明：转换器为交流220V 供电， X、Y 和 A、B、C 为传感器和转换器之间的连线， 输出信号线直接接控制台上的电磁流量计信号输出端。、电动调节阀QSVP20-15N智能电动单座调节阀主要技术参数：执行机构型式：智能型直行程执行机构输入信号： 010mA/420mADC/05VDC/15VDC输入阻抗： 250 /

6、500 输出信号： 420mADC输出最大负载： <5003/12信号断电时的阀位：可任意设置为保持/ 全开 / 全关 /0 100%间的任意值电源： 220V± 10%/50Hz、变频器面板如图所示，变频器型号为三菱 FR-S520S-0.4K 型变频调速器，具体数设置如下表：名称表示设定范围设定值上限频率P10-120Hz60Hz下限频率P20-120Hz20Hz扩张功能显示选择P300， 11频率设定电流增益P391-120Hz60HzRH端子功能选择P624操作模式选择P790-80C5C5输出频率大小25HzC6C6偏置20%A 面板接线端子功能说明：为了保护变频器各

7、接线端子不因实验时经常装拆线而损坏或丢失，故将其常用的端子引到面板上。（ 1） 控制信号输入：可输入外部 05V 电压或 420mA电流控制信号。（ 2） STF 、 STR：电机的正、反转控制端， SD 与 STF 相连为正转，SD与 STR相连时为反转。B 变频器使用说明：本装置中使用变频器时，主要有两种输出方式：一种是直接调面板旋钮输出频率，另一种是用外部输入控制信号改变变频器输出频率。两种输出方式具体接线方法如下：4/12（1） 变频器面板旋钮输出接线方法：SD与 STF（或 STR）短接，当需要改变输出频率时，旋动面板上的旋钮，顺时针旋可增大输出频率， 逆时针旋可减小输出频率。 待旋

8、至所需要的频率时，按变频器上白色的SET键，即可选定所需的输出频率。（2） 变频器外部控制信号控制输出接线方法：SD与 STF（或 STR）、RH两端都短接， 在控制信号输入端接入控制信号 （正极、负极应对应，不能接错） ，打开变频器的电源开关即可输出。通过改变控制信号的大小来改变输出频率。4.2系统原理图4.3 硬件系统设计模拟量输入有涡流流量传感器和电磁流量传感器组成，PLC 选西门子S7200 系列中的 226，上位机和下位机的电缆采用RS458 通讯电缆。第一路由异步电动机和水泵构成动力系统，第二路由变频器、电动机和水泵构成动力系统。端口分配表输入端子输出端子地址信号名称说明号号号第一

9、路供水系统涡流流量传感器161AIW0输入位5/12第二路供水系统电磁流量传感器162AIW2输入位1AQW0输出控制电动调节阀16位2AQW4输出控制变频器16位4.4 软件系统。内存变量分配表序号名称地址说明1涡流流量传感器AIW016 位2电磁流量传感器AIW216 位3电动调节阀AQW016 位4变频器AQW416 位5PID 表地址VB1008 位6过程变量 PVVD10032 位7设定值 SPVD10432 位8输出 MVD10832 位9增益 KVD11232 位，设定为 0.7510采样时间 TsVD11632 位，设定为 0.5 秒11积分时间 TiVD12032 位，设定为

10、 5 分12微分时间 TdVD12432 位，设定为 0 分13积分前项VD12832 位14过程变量前值VD13232 位15定时中断 0 时间间隔 SMB348 位，设定为 100 毫秒4.5 PLC 程序6/127/128/129/125、课程设计总结经过这次的过程控制系统课程设计，自己学到很多。不仅巩固了以 前 所 学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。提高了自己的自学能力， 学会了如何去搜寻自己需要的资料。 通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的， 只有理论知识是远远不够的， 只有把所学的理论知识与实践相结合起来， 从理论中得出结论， 才能提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。 在设计的过程中遇到问题， 可以说得是困难重重， 难免会遇到过各种各样的问题， 同时在设计的过程中发现了自己的不足之处， 对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。10/12在设计的过程中我们还得到了老师的帮助与意见。在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法。思而不学则罔，思而不学则殆。做事要学思结合。最后要对各位辛勤指导的老师表示忠心的感谢。6.参考文献1 王树青等编 . 工业过程控制工程 .北京：化学工业出版社，