2024年综合实验题目 过控部分

发布 2024-03-26 05:50:14 阅读 4006

题目。一、基于labview的水箱液位和进口流量串级控制系统设计。

一、课题主要内容及目的。

虚拟仪器技术是将计算机强大的运算处理能力与传统仪器相结合,通过高性能数据采集卡(daq卡)和高效灵活的labview软件来完成各种测量、信号分析与控制功能。本课题的主要内容及目的是:使用ni公司的usb-6211采集水箱液位及进口流量数据后,上传到计算机,然后使用labview软件的 “控制设计与**工具包”中的vi设计“液位-进口流量闭环串级控制系统”,在进口流量存在扰动情况下实现对水箱液位的精确控制。

通过本课题研究,要求掌握闭环串级控制系统的原理、特点及设计方法,掌握闭环串级控制器参数调整的方法,掌握ni公司的daq卡和labview软件的使用和图形化编程方法。

二、实验设备。

a3000高级过程控制系统,ni usb-6211 daq卡,上位计算机,labview2013版软件。

三、课题的技术要求与数据。

1、系统结构。

液位-流量串级控制系统结构和框图分别如图1和图2所示:

系统以下水箱为主对象,通过串级控制系统来控制水箱液位(主变量),以第二支路流量为副对象,以labview虚拟仪器为控制系统。

在labview软件中:

编写相应的图形化测量i/o程序,控制usb-6211分别采集lt103(水箱液位传感器,4-20ma)和ft102(流量传感器,4-20ma)的信号上传并显示和存储。

编写相应的图形化控制程序,使用“控制设计与**工具包”中的分别设计液位-流量串级控制系统的将主调节器和副调节器,将主调节器的输出送到副调节器的给定,而副调节器的输出控制执行器(调节阀,fv101)。

参数选择与调整,运行labview程序,调节主、副两个调节器,详细显示和记录调节的过程曲线。并分别在主副回路中增加干扰,记录数据,分析系统稳定效果,包括时间、超调以及余差,根据测算结果不断修改参数,以便获得最好的控制效果。

2、主要技术指标。

① a3000系统的变送器和执行器采用的是4-20ma电流信号,而usb-6211只能采集和输出电压信号,请分别设计和制作“电流转电压”和“电压转电流”硬件电路,以实现信号对接。

串级控制的主、副2个调节器,要有手动自动切换功能,注意手-自动切换时控制信号的无缝连接。

以labview软件为开发平台,模拟真实的控制仪器的面板,前面板设计应具有直观、操作人性化的优点,能够实时显示液位-流量曲线、控制参数等数据,并具备实时棒图和数据列表显示、天趋势分析、年趋势分析、数据筛选、报警分析等功能。利用labview sql toolkit将监控数据写入microsoft access数据库中(可选做)。

网络功能:利用labview提供的“数据通信”工具包,通过局域网或internet扩展系统的应用范围,实现资源共享、网络化控制等功能(即通过网络获取系统的测量数据并发送控制参数)。

3、提交设计文件。

设计文件主要内容应包括:

1 系统分析(包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析等)。

系统设备说明(包括控制器、测量变送装置、执行器,io配置、上位机配置等),用工程语言进行明确阐述。

控制系统及控制流程的设计(包括控制回路、控制算法、被控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性、顺序逻辑、安全保障等功能设计,并说明设计理由)。

工程方案实施(包括labview控制方案编程、监控前面板编程、系统操作说明、响应曲线及性能分析等)。

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