【正文】 武漢理工大學(xué)《儀表與過(guò)程控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)學(xué) 號(hào)：課 程 設(shè) 計(jì)題 目水泵流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 院自動(dòng)化學(xué)院專(zhuān) 業(yè)自動(dòng)化班 級(jí)皇馬姓 名皇馬指導(dǎo)教師2013年1月15日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 工作單位： 自動(dòng)化學(xué)院 題 目: 水泵流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 初始條件：1. 課程設(shè)計(jì)輔導(dǎo)資料：“過(guò)程控制系統(tǒng)和應(yīng)用”、“過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表”、“過(guò)程控制儀表及控制系統(tǒng)”、“過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表”等；2. 先修課程：儀表與過(guò)程控制系統(tǒng)等。3. 主要涉及的知識(shí)點(diǎn)： 過(guò)程控制儀表、控制系統(tǒng)、被控過(guò)程等要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)等具體要求）1. 課程設(shè)計(jì)時(shí)間：；2. 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：根據(jù)指導(dǎo)老師給定的題目，按規(guī)定選擇其中1套完成； 本課程設(shè)計(jì)統(tǒng)一技術(shù)要求：研讀輔導(dǎo)資料對(duì)應(yīng)章節(jié)，對(duì)選定的設(shè)計(jì)題目所涉及的生產(chǎn)工藝和控制原理進(jìn)行介紹，針對(duì)具體設(shè)計(jì)選擇相應(yīng)的控制參數(shù)、被控參數(shù)以及過(guò)程檢測(cè)控制儀表，并畫(huà)出控制流程圖及控制系統(tǒng)方框圖。3. 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按學(xué)校“課程設(shè)計(jì)工作規(guī)范”中的“統(tǒng)一書(shū)寫(xiě)格式”撰寫(xiě)，具體包括：① 目錄；② 摘要；③ 生產(chǎn)工藝和控制原理介紹；④ 控制參數(shù)和被控參數(shù)選擇；⑤ 控制儀表及技術(shù)參數(shù)；⑥ 控制流程圖及控制系統(tǒng)方框圖；⑦ 總結(jié)與展望；（設(shè)計(jì)過(guò)程的總結(jié)，還有沒(méi)有改進(jìn)和完善的地方）；⑧ 課程設(shè)計(jì)的心得體會(huì)（至少500字）；⑨ 參考文獻(xiàn)（不少于5篇）；⑩ 其它必要內(nèi)容等。時(shí)間安排：具體時(shí)間設(shè)計(jì)內(nèi)容1月2日指導(dǎo)老師就課程設(shè)計(jì)內(nèi)容、設(shè)計(jì)要求、進(jìn)度安排、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等做具體介紹。學(xué)生確定選題，明確設(shè)計(jì)要求1月3日開(kāi)始查閱資料，了解系統(tǒng)生產(chǎn)工藝和控制原理。1月4日確定系統(tǒng)所需檢測(cè)元件、執(zhí)行元件、調(diào)節(jié)儀表技術(shù)參數(shù)1月7日—1月8日確定控制流程圖及控制系統(tǒng)方框圖1月9日—1月10日撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1月11日答辯并上交課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 指導(dǎo)教師簽名： 2012 年 12 月 27 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日目錄摘要 51 設(shè)計(jì)目的與要求 6 設(shè)計(jì)目的 6 設(shè)計(jì)的意義 6 要求完成的主要任務(wù) 72 自來(lái)水廠生產(chǎn)工藝 7 生產(chǎn)工藝 7 生產(chǎn)工藝流程圖 83 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 9 控制方案 9 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 94被控變量與控制變量選擇 10 10 10 115檢測(cè)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì) 11 11 126執(zhí)行器設(shè)計(jì) 13 13 147調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì) 14 14 14 17總結(jié)與展望 19課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) 21參考文獻(xiàn) 22摘要隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，科技及人們?nèi)粘Ｉ钪邪l(fā)揮著重要的作用。過(guò)程控制通常是指連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，是自動(dòng)化技術(shù)最重要的組成部分之一。其應(yīng)用范圍覆蓋石油、化工、制藥、生物、醫(yī)療、水利、電力、冶金、輕工、紡織、建材、核能、環(huán)境等許多領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要事務(wù)地位。過(guò)程控制的主要任務(wù)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的有關(guān)的參數(shù)進(jìn)行控制。使其保持恒定或按一定規(guī)律變化，在保證總質(zhì)量和生產(chǎn)的前提下，使連續(xù)型生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地進(jìn)行下去。連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，流量是一個(gè)很重要的參數(shù)。 在連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中，有各種物料在工藝設(shè)備間傳送。為了有效地進(jìn)行生產(chǎn)操作和工藝控制，經(jīng)常需要測(cè)量介質(zhì)（液體、氣體和蒸汽等）的流量。同時(shí)，為了進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，也需要知道在一段時(shí)間內(nèi)流過(guò)的介質(zhì)總量。所以，流量監(jiān)測(cè)是控制生產(chǎn)和進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算所必需的一個(gè)重要手段。按照控制任務(wù)要求，流量控制系統(tǒng)一般是定值的，根據(jù)較快較準(zhǔn)較穩(wěn)得性能要求，采用單閉環(huán)控制系統(tǒng)，控制規(guī)律是PID控制規(guī)律。閉環(huán)相比開(kāi)環(huán)可以減小誤差，滿(mǎn)足需要。流量控制系統(tǒng)一般有四部分組成，控制器、執(zhí)行器、被控對(duì)象以及流量檢測(cè)傳感變送器?？刂破鞯妮斎胗山o定與反饋的偏差決定，控制器的輸出控制調(diào)節(jié)閥，從而控制被控對(duì)象。傳感變送器將被控變量檢測(cè)并變送到輸入端與給定進(jìn)行比較，得到的偏差作為控制器的輸入，閉環(huán)控制系統(tǒng)是按偏差控制的，因而性能比較優(yōu)越。我本次進(jìn)行的課程設(shè)計(jì)是儀表與過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，題目是水泵流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)流量控制系統(tǒng)，使流量能滿(mǎn)足要求，從而保證總質(zhì)量和生產(chǎn)的前提下，使連續(xù)型生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地進(jìn)行下去。關(guān)鍵詞：過(guò)程控制 流量控制 閉環(huán)控制系統(tǒng) 水泵流量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)目的與要求 設(shè)計(jì)目的給定量Qs偏差Qi調(diào)節(jié)器D/A電子閥流量對(duì)象內(nèi)容器擾動(dòng)f流量變送器無(wú)紙記錄儀A/D反饋Qf+ 圖1 水泵流量控制系統(tǒng)原理圖PID智能調(diào)節(jié)器本次課程設(shè)計(jì)的目的在于培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用理論知識(shí)來(lái)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，使學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手對(duì)一個(gè)工業(yè)過(guò)程控制對(duì)象進(jìn)行儀表設(shè)計(jì)與選型，使學(xué)生加深對(duì)儀表控制及其理論與設(shè)計(jì)的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是設(shè)計(jì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)常遇到的壓力、流量、液位及溫度控制系統(tǒng)，使學(xué)生將理論與實(shí)踐有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，有效的鞏固與提高理論教學(xué)效果。如圖1所示，這是一個(gè)流量控制系統(tǒng)原理圖，按照生產(chǎn)的要求，一般設(shè)計(jì)成定值控制系統(tǒng)，要求流量穩(wěn)定在某個(gè)值，根據(jù)較快較穩(wěn)較準(zhǔn)和抗干擾的性能要求下，采用單閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)和PID控制規(guī)律，閉環(huán)控制系統(tǒng)相比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，性能更加優(yōu)越。對(duì)自來(lái)水廠用泵將水打入水槽（泵1和泵2同時(shí)用），以備下一道工藝生產(chǎn)需要，進(jìn)行設(shè)計(jì)將流量控制在500177。3立方米/小時(shí)，以滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。 設(shè)計(jì)的意義本次課程設(shè)計(jì)是為《過(guò)程控制儀表》課程而開(kāi)設(shè)的綜合實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)以前學(xué)的《傳感與檢測(cè)技術(shù)》、《自動(dòng)控制原理》、《儀表與過(guò)程控制系統(tǒng)》、《計(jì)算機(jī)