基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计

基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计

基于PID智能调节仪表的温度控制系统

第1章 绪论

1.1 课题背景

温度是生产过程和科学实验中基本的而且重要的物理参数之一，温度控制效果直接影响到生产效率和产品质量，因而对温度的监测和控制要求很高。近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决的问题。在很多生产过程中，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度的测量和控制都直接影响了安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。本系统便可以实现对控制系统的控制精度和准确度的要求。温度控制仪表广泛地使用在工业生产领域以及人们的日常生产、生活中，但是温度控制仪表普遍存在一些问题。首先，被控温度点的滞后性；其次，加热系统与PID调控系统设计不匹配[1]。因此本设计主要采用PID智能调节仪表来解决温度控制系统中存在的问题。

1.2 目的和意义

基于PID智能调节仪表的温度控制系统是用来对卤钨灯的温度进行采集、监控并调节。在工业生产中有很广泛的应用，这种温度控制系统包括对温度的检测、控制信息的输出以及温度的实时控制等，实现生产过程长期可靠地、无人干预地自动运行。这种温控系统的另一个特点是可以远程控制，避免生产环境的不安全，即把温度控制系统的温度值上传给PC机管理，以实现对温度控制系统的实时监控；同时可以通过上位机对下位机进行温度设定值、温度上限、温度下限、温度上上限、温度下下限、量程上下限、比例值、积分值、微分值的设置，方便控制系统的管理。整个系统可分为五部分：温度传感器单元、温度调节控制单元、数据通信单元、调压模块单元、上位机监控管理单元。

过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工 具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。过程控制系统的设计是根据工业过程的特性和工艺要求，通过选用过程检测控制仪表构成系统，再通过PID参数的整定，实现对生产过程的最佳控制。过程控制系统广

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东北林业大学专科毕业设计

泛采用PID控制，它们的性能直接关系到生产过程的平稳运行与产品的最终质量，因而其优化设计具有重要的价值。PID控制器的特点是结构简单，适应性强，特别是不依赖对象的精确模型，对系统参数的变化具有较好的鲁棒性，可以解决工业过程精确建模的困难，而且其应用时期较长，控制工程师们已经积累了大量的PID控制器参数的调节经验[2]。但是，简单的PID控制往往不能达到令人满意的程度，对于时变对象和非线性系统，传统的PID控制更显得无能为力， 因此需要采用PID智能调节仪表来监控过程控制系统。PID智能调节仪表结构简单、性能可靠、价格低廉、测量精度较高,适合测量精度和准确度要求高的温度控制系统。

1.3 过程控制系统概述

1.3.1 过程控制系统的概念以及组成

过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表(包括电动仪表和气动仪表、模拟仪表和智能仪表)和电子计算机(看作一台仪表)等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成。过程检测控制仪表包括检测元件、变送器、调节器(包括计算机)、调节阀等。过程控制系统的设计是根据工业过程的特性和工艺要求，通过选用过程检测控制仪表构成系统，再通过PID参数的整定，实现对生产过程的最佳控制。

1.3.2 过程控制发展概述

自20世纪40年代以后，工业生产过程自动化技术发展很快。尤其是这些年来，过程控制技术发展更为迅猛。纵观过程控制的发展历史，大致经历了如下四个阶段：

1．第一阶段是50年代前后，过程控制实现了仪表化合局部自动化，过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统，被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数，过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经 典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题；

2．第二阶段是自60年代以来，过程控制开始大量采用气动和电动单元组合仪表，计算机控制系统开始应用于过程控制领域，在过程控制理论方面，现代控制理论得到了应用；

3．第三阶段是70年代，过程控制发展到现代过程控制的新阶段—计算机时代，计算机广泛应用在过程控制系统中；

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基于PID智能调节仪表的温度控制系统

4．第四阶段是80年代以后，工业过程控制得到了一个飞跃的发展，现代控制理论得到广泛应用，过程控制的结构已成为具有高度自动化的集中、远动控制中心。

1.4 工业自动化仪表的发展过程

1.4.1 自动化仪表的发展过程

工业自动化仪表是用以实现信息的获取、传输、变换、存储、处理与分析，并根据处 …… 此处隐藏：8264字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……