中国石油大学第二届
计算机仿真大赛
圆柱形卧灌液位控制
参赛人员：张颖颖 黎玲
2009-12-6
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目录
中国石油大学第二届计算机仿真大赛......................................................................................... 2
圆柱形卧灌液位控制.................................................................................................................... 2
参赛人员：张颖颖 黎玲........................................................................................................ 2
目录................................................................................................................................................ 4
一、 被控对象工艺流程概述................................................................................................ 5
1.1 工艺流程.................................................................................................................. 5
1.2 控制要求.................................................................................................................. 5
1.3 变量分析.................................................................................................................. 6
二、被控对象模型的建立..................................................................................................... 6
2.1 卧罐模型.................................................................................................................. 6
2.2 模型分析.................................................................................................................. 7
2.3 液位测量环节........................................................................................................... 8
三、 控制系统硬件设计...................................................................................................... 10
3.1 出口管径选型......................................................................................................... 10
3.2 入口管径选型......................................................................................................... 11
3.3 离心泵选型............................................................................................................. 11
3.4 阀门选型................................................................................................................ 12
四、控制方案及程序设计................................................................................................... 12
4.1 液位上升速度控制................................................................................................. 13
4.2 液位定值控制 DMC-PID 控制.................................................................................14
4.3 总体控制系统仿真................................................................................................. 20
4.4 安全联锁和报警系统设计.....................................................................................21
五、系统投运步骤.............................................................................................................. 22
六、参考文献...................................................................................................................... 23
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一、被控对象工艺流程概述
1.1 工艺流程
被控对象为过程工业常见的圆柱形卧灌。其工艺流程图如图1.1所示。
工艺流程：水由水泵从大水箱流入卧罐，液位由此上升，通过液位的测量变送单
元，将液位信号传递给液位控制器，由控制器控制阀门，从而控制流量的大小，最终
实现液位的控制。
1.2 控制要求
1) 开车时，手动阀 1、2 关闭，要求以 0.1cm/s 的速率使卧罐液位 h 上升到 75%D 处；
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