【正文】 摘 要隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程向著大型、連續(xù)和強化方向發(fā)展，對控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)提出了日益增長的要求。在這種情況下，簡單的單回路控制已經(jīng)難以滿足一些復(fù)雜的控制要求。串級控制系統(tǒng)是過程控制中的一種多回路控制系統(tǒng)，是為了提高單回路控制系統(tǒng)的控制效果而提出來的一種控制方案。串級控制系統(tǒng)把兩個單回路控制系統(tǒng)以一定的結(jié)構(gòu)形式串聯(lián)在一起，它不僅具有單回路控制系統(tǒng)的全部功能，而且還具有許多單回路控制系統(tǒng)所沒有的優(yōu)點。串級控制系統(tǒng)采用了兩個調(diào)節(jié)器，因此它的調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定更復(fù)雜一些。本論文論述了一個液位——流量串級控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟，介紹了它的參數(shù)整定方法。在此過程中，介紹了對液位和流量進行檢測和轉(zhuǎn)換的常用元件，應(yīng)用階躍響應(yīng)曲線推導(dǎo)了廣義對象的傳遞函數(shù)，簡單地論述了串級控制系統(tǒng)的優(yōu)點，討論了它對控制效果的改善作用，并使用仿真軟件對該系統(tǒng)進行了仿真，最后用組態(tài)軟件編制程序來實現(xiàn)控制。關(guān)鍵詞：串級控制系統(tǒng)，液位，流量，仿真ABSTRACTAlong with the modern industry production process to largescale,continuously is developing with the strengthened direction, proposed to the control system control quality day by day grows request. In this kind of situation, the simple single return route control already with difficulty satisfied some plex control requests. The cascade control system is in the process control more than one kind of return routes control system, is for enhance one kind of control plan which the single return route control system the control effect cascade control system two single return routes control system by the certain structural style connects in together, it not only has the single return route control system the plete function, moreover also has many single return routes control system no merit. The cascade control system has used two regulators, therefore it is more plex to set its regulator parameter.The present paper elaborated a fluid position —current capacity cascade control system design method and the step, introduced its parameter set method. In this process, introduced carries on the examination and the transformation monly used part to the fluid position and the current capacity, has inferred the generalized object transfer function using the step leap response curve, simply elaborated the cascade control system merit, discussed it to control the effect the improvement function, and use simulation software has carried on the simulation to this system, finally used the configuration software coding to realize the control.KEY WORDS: Cascade control system, fluid position, current capacity,simulation前 言過程控制是指在生產(chǎn)過程中，運用合適的控制策略，采用自動化儀表及系統(tǒng)來代替操作人員的部分或全部直接勞動，使生產(chǎn)過程在不同程度上自動地運行，所以過程控制又被稱為生產(chǎn)過程自動化，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、機械、電力、輕工、紡織、建材、原子能等領(lǐng)域。過程控制系統(tǒng)是指自動控制系統(tǒng)的被控量是溫度、壓力、流量、液位、成分、粘度、濕度以及PH值等這樣一些過程變量的控制系統(tǒng)。過程控制是提高社會生產(chǎn)力的有力工具之一。它在確保生產(chǎn)正常運行，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低能耗，降低生產(chǎn)成本，改善勞動條件，減輕勞動強度等方面具有巨大的作用。單回路控制系統(tǒng)是過程控制中結(jié)構(gòu)最簡單、最基本、應(yīng)用最廣泛的一種形式，它解決了工業(yè)生產(chǎn)過程中大量的參數(shù)定值控制問題。但是，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程向著大型、連續(xù)、和強化方向發(fā)展，對操作條件、控制精度、經(jīng)濟效益、安全運行、環(huán)境保護等提出了更高的要求。此時，單回路控制系統(tǒng)往往難以滿足這些要求。為了提高控制品質(zhì)，需要在單回路的基礎(chǔ)上，采取其它措施，組成復(fù)雜控制系統(tǒng)。而串級控制就是其中一種提高控制品質(zhì)的有效方案。 本畢業(yè)設(shè)計課題針對液位對象淺述了串級控制系統(tǒng)的主要設(shè)計方法和步驟，雖然只是串級控制系統(tǒng)的一個簡單的應(yīng)用例子，但也初步綜合了自動控制原理、過程控制、檢測與轉(zhuǎn)換技術(shù)、組態(tài)軟件等自動控制專業(yè)的知識，對于提高對專業(yè)知識的認(rèn)識水平、培養(yǎng)實踐動手能力有重要意義。本論文共分為五章：第一章為概述；第二章為總體方案的設(shè)計；第三章敘述了控制系統(tǒng)的控制規(guī)律的確定；第四章介紹了實際控制系統(tǒng)的運行與調(diào)試；第五章為論文的結(jié)論、討論和建議。本課題的設(shè)計和論文的編寫得到了尹紹清老師的指導(dǎo)，在此表示衷心的感謝。第一章 概述167。 本畢業(yè)設(shè)計課題研究的意義隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程向著大型、連續(xù)和強化方向發(fā)展，對控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)提出了日益增長的要求。在這種情況下，簡單的單回路控制已經(jīng)難以滿足一些復(fù)雜的控制要求。在單回路控制方案基礎(chǔ)上提出的串級控制方案，則對提高過程控制的品質(zhì)有極為明顯的效果。串級控制系統(tǒng)具有單回路控制系統(tǒng)的全部功能，而且還具有許多單回路控制系統(tǒng)所沒有的優(yōu)點。因此，串級控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量一般都比單回路控制系統(tǒng)好，而且串級控制系統(tǒng)利用一般常規(guī)儀表就能夠?qū)崿F(xiàn)，所以，串級控制是一種易于實現(xiàn)且效果又較好的控制方法，在生產(chǎn)過程中的應(yīng)用也比較普遍。本畢業(yè)設(shè)計課題討論了一個簡單的液位—流量串級控制系統(tǒng)的設(shè)計方法及步驟。液位和流量是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常用的兩個測控參數(shù)，因此本畢業(yè)設(shè)計課題具有較大的現(xiàn)實意義。而且通過綜合應(yīng)用自動控制專業(yè)的各門課程知識，有助于加深對專業(yè)知識的理解，提高專業(yè)理論水平，并培養(yǎng)實踐動手能力，為今后走上工作崗位打下堅實的基礎(chǔ)。167。 本論文的目的和內(nèi)容 目的通過畢業(yè)設(shè)計，加深對所學(xué)傳感器技術(shù)、轉(zhuǎn)換技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制原理以及過程控制的基本原理、基本知識的理解和應(yīng)用，掌握串級控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟和方法，掌握工程整定參數(shù)方法，培養(yǎng)創(chuàng)新意識，增強動手能力，為今后工作打下一定的理論和實踐基礎(chǔ)。 內(nèi)容一、題目液位——流量串級控制系統(tǒng)二、設(shè)計指標(biāo)液位在0～500mm內(nèi)給定一個值，＜5%，穩(wěn)定時間＜300s,穩(wěn)態(tài)誤差≤∣177。2mm∣。三、作者的主要任務(wù)以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度對待畢業(yè)設(shè)計，認(rèn)真復(fù)習(xí)有關(guān)基礎(chǔ)理論和技術(shù)知識，認(rèn)真查閱參考資料，仔細分析被控對象的工作原理、特性以及控制要求。能在指導(dǎo)老師的幫助下解決設(shè)計中的各種問題，按計劃完成畢業(yè)設(shè)計各階段的任務(wù)，使設(shè)計的系統(tǒng)的各項指標(biāo)達到要求。重視理論與實際結(jié)合，寫好畢業(yè)論文。并以積極、認(rèn)真的態(tài)度參加畢業(yè)設(shè)計答辯。第二章 總體方案的設(shè)計167。 本控制系統(tǒng)在實際應(yīng)用中的重要意義及現(xiàn)有的一些方案進行比較與選擇的論述單回路控制系統(tǒng)是過程控制中結(jié)構(gòu)最簡單的一種形式，它只用一個調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器也只有一個輸入信號，從系統(tǒng)方框圖看，只有一個閉環(huán)。在大多數(shù)情況下，這種簡單系統(tǒng)已經(jīng)能夠滿足工藝生產(chǎn)的要求，因此，它是一種最基本的、使用最廣泛的控制系統(tǒng)。但是也有另外一些情況，譬如調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性決定了它很難控制，而工藝對調(diào)節(jié)質(zhì)量的要求又很高；或者調(diào)節(jié)對象的動態(tài)特性雖然并不復(fù)雜，但控制的任務(wù)卻比較特殊，則單回路控制系統(tǒng)就無能為力了。另外，隨著生產(chǎn)過程向著大型、連續(xù)和強化方向發(fā)展，對操作條件要求更加嚴(yán)格，參數(shù)間相互關(guān)系更加復(fù)雜，對控制系統(tǒng)的精度和功能提出許多新的要求，對能源消耗和環(huán)境污染也有明確的限制。為此，需要在單回路的基礎(chǔ)上，采取其它措施，組成復(fù)雜控制系統(tǒng)，而串級控制系統(tǒng)就是其中一種改善和提高控制品質(zhì)的極為有效的控制系統(tǒng)。液位和流量是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常用的兩個參數(shù)，對液位和流量進行控制的裝置在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的十分普遍。液位的時間常數(shù)T一般很大，因此有很大的容積遲延，如果用單回路控制系統(tǒng)來控制，可能無法達到較好的控制質(zhì)量。而串級控制系統(tǒng)可以用一般常規(guī)儀表來