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水塔温度过程控制系统 学号：B ******** 姓名：*** 1 . 系统设计方案概述 本次设计采用串级控制系统对水塔温度进行控制。 过程控制系统由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成，通过各种类型的仪表完成对过程变量的检测、变送和控制，并经执行装置作用于生产过程。 串级控制系统是两只调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。此系统改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量，能迅速克服进入副回路的二次扰动，提高了系统的工作频率，对负荷变化的适应性较强。 串级控制系统工程应用场合如下： （1）应用于容量滞后较大的过程。 （2）应用于纯时延较大的过程。 （3）应用于扰动变化激烈而且幅度大的过程。 （4）应用于参数互相关联的过程。 （5）应用于非线性过程。 采用单片机作为主控制器，水塔温度为主被控对象，上水的流量为副被控对象，电磁阀为执行器，利用AD590 传感器检测水塔温度，利用流量传感器检测上水流量。水塔温度串级控制系统框图如图 1.1 所示，系统原理图如图 1.2 所示。 图1 .1 水塔温度串级控制系统框图 图1.2 水塔温度串级控制系统原理图 2. 水塔温度串级控制系统仿真 水塔温度串级控制系统仿真，积分环节 Initial=0，两个检测变送环节参数设定时 1 间常数T=0.01s，扰动通道传函为时间常数T=2s。输入信号和扰动信号皆为单位阶跃信号。扰动作用时间F1 为step time=50s， 仿真波形如图1.2 所示。 图1.2 串级控制系统仿真波形 3.系统对象特性设计 水塔温度串级控制系统选择水塔温度为主被控对象，副被控对象为上水流量。当水塔温度变化的时候，通过控制上水流量改变水塔温度，并最终使其恒定。 主被控对象：水塔温度 = （2—1） 副被控对象：上水流量 = （2—2） 主控、副控回路检测环节传感器选择 主控对象检测元件选择为温度传感器 AD590。 AD590 是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下： 1、流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： mA/K式中：—流过器件（AD590）的电流，单位为mA； T—热力学温度，单位为K。 2、AD590 的测温范围为-55℃～+150℃。 3、AD590 的电源电压范围为4V～30V。电源电压可在 4V~6V 范围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。AD590 可以承受44V 正向电压和20V 反向电压，因而器件反接也不会被损坏。 4、输出电阻为710MW。...