基于组态软件的流量比值过程控制系统设计 - 图文(4)

取sp , pv形成偏差e(k) 做a2e(k-2)-a1e(k-1)+ a0e(k) 取a0 , e(k)做乘法 做a2e(k-2)-a1e(k-1)+ a0e(k)+u(k-1) 取a1 , e(k-1)做乘法 输出u(k) 取a2 , e(k-2)做乘法 数据传送：u(k)→u(k-1) 做a2e(k-2)数据传送：e(k)→e(k-1) e(k-1) →e(k-2)

图5.4 PID算法流程图

减a1e(k-1)

本系统采用PID位置控制算式，其控制算式如下：

u (k ) = u (k - 1) + K P (1 + T /Tt + TD/T)e(k )- K P (1 +2TD/T )e(k - 1) + K P* TD /Te(k - 2)

= u (k -1) + a0 e(k ) - a1e(k - 1) + a2 e(k - 2) a0= K P (1 + T/Tt+TD/T) a1=KP(1+2TD/T) a2= K P* TD/T

算式中，Kp 为比例系数，Ti 为积分时间，Td 为微分时间，以 u(k)作为计算 机的当前输出值，以 Kc*PV 作为给定值，PV2 作为反馈值即 AD 设备的转换值， e(k)作为偏差。

具体程序如下 启动时 T=1;

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TI=Ti/T; D=Td/T; U（k）=0; ek0=0; ek1=0; ek2=0;

Sp=0; ShowPicture(\开机画面\

运行时：

if(自动开关 == 1) { T=1; Gmax=100; P=Kp; TI=Ti/T; D=Td/T;

q01=P*(1+1/TI+D); q02=P*(1+2*D); q03=P*D; ek0=Kc*PV-PV2;

U（k）=q01*ek0-q02*ek1+q03*ek2+U（k0）; U（k0）=U（k）; ek2=ek1; ek1=ek0; Sp=设定值*0.4+4;

A 流量测量值=( PV-1 )/4*Gmax; B 流量测量值=( PV2-1 )/4*Gmax; B 阀门开度=( U（k）-1)/4*Gmax; }

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停止时 U（k）=0; Sp=0; ek0=0; ek1=0; ek2=0;

5.5 动画连接

图 5.5 动画连接图

当系统启动后，进入主界面，设定好参数后，进入自动状态。画面中的管道模拟液体的流动，它是与电动调节阀相关联的，只要电动调节阀是有开度的，管道就能模拟液体的流动。方块中的值为系统的相应实时值，它们分别与流量测量值、阀门开度相关联。矩形条中填充的红色反应电动调节阀的开度，它与方块中的值是相对应的，能比较直观的反应阀门的开度。

6 结论

单闭环流量比值控制系统在实际生产中应用十分广泛，它能使系统稳定，精

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确地输出，更能实现自动化控制，是过程控制系统的一个典型。本设计针对生产中两种液体的混合的控制， 对其设计了单闭环流量比值控制系统， 将硫化钠溶液作为主流量， 氧化铜溶液为副流量进行设计，设计中用到了多个硬件设备，并基于计算机实现过程的自动控制。

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心得体会

在这次课程设计中收获颇多，在查阅相关资料的同时，增长了不少知识， 学到了一些书本以外的应用性的东西。设计过程中，了解了一些从前没有多少接触的硬件设备，如电动调节阀、电磁流量计。经过本次课程设计，我对工业过程 控制系统的开发控制流程有了全面的了解， 初步了解了 PID 控制规律在实际控制工程中的应用，很好的做到了理论与实践的结合，进一步加深了对 PID 控制算法理解，除此之外，还对在实际工程中应用极为广泛的组态王软件，这让我们以后的工作打下了良好的基础。

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参考文献

[1] 组态王软件及其说明文件

[2] 邵裕森．过程控制工程．北京：机械工业出版社 2000 [3] 过程控制教材 [4] 辅导资料

[5]曹立学.基于组态软件的计算机液位串机控制系统设计 [J]工业控制计算机，2008

[6]韩军,冯辉. 双闭环比值控制系统应用实例[J].宁夏石油化工, 2004 [7]曹立学.基于组态软件的流量比值控制系统设计[J]仪器仪表标准化与计量, 2009

[8]王再英，刘淮霞，陈毅静.过程控制系统与仪表[M].北京：机械工业出版社，2006

[9]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].北京：化学工业出版社，1998 [10]丁轲轲.自动测量技术[M].北京：中国电力出版社，2004 [11]王俊杰.检测技术与仪表[M].武汉：武汉理工大学出版社,2001 [12]吴勤勤.控制仪表及装置[M].北京：化学工业出版社，2002

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