课程名称：计算机测控技术课程设计
英文名称：Curriculum Design of Computer measurement and control technology
课程编号：2403241
学时/学分：40学时/ 2学分
适用专业：本科四年制自动化专业
一、 课程设计的目的及要求
（一）课程设计的教学目的
本课程设计是《计算机测控技术》课程的具体应用和实践，是自动化专业的各项基础课和专业课知识的综合应用，通过对计算机监控系统的设计、配置和实现，掌握计算机测控技术在过程控制领域的应用。
（二）课程设计的基本要求
完成一个监控系统的硬件配置和软件控制方案设计。其中硬件配置可以采用IPC结构配置、DCS结构配置，也可采用PLC的结构配置；监控系统方案设计可以选用一种组态软件（P3DCS，Force control或其它软件）来实现监控功能，其中包括控制策略组态（SAMA图组态）、流程图组态、操作器组态（具有手动/自动切换功能和自动设定功能），以及趋势曲线的组态；并通过参数整定与系统调试实现其监控功能。
二、 设计的内容及组织形式
（一）主要内容
1.以计算机监控系统为课程设计对象。
2.课程设计内容在以下两个方向中选择一个：
（1）蒸汽温度监控系统设计
图1所示的串级汽温控制系统和其相应的工艺流程，蒸汽温度控制系统需要将过热器出口温度设定在一定的温度设定值上。
工艺系统和控制设计说明：只要导前汽温
发生变化，副调节器P就去改变减温水流量，初步维持后级过热器入口汽温 在一定范围内，起粗调作用。而过热器出口汽温 的控制，则是通过主调节器PI来校正副调节器工作，只要 未达到给定值，主调节PI的输出信号就不断递变化，使副调节器不断去控制减温水喷水量的变化，直到 恢复到给定值为止。稳态时，导前汽温可能稳定在与原来数值不同的数值上，而主汽温则一定等于给定值。
在串级汽温控制系统中，由于两个回路的任务及动态特性不同，可以选用不同的调节器。副回路及副调节器的任务是快速消除内扰，要求控制过程的持续时间较短，但不要求无差，故一般可选用纯比例调节器。当到前汽温惯性较大时，也可选用比例微分调节器。主回路及主调节器的任务是维持恒定，一般选用比例积分调节器。当过热器惰性区较大时，也可选用比例、积分、微分调节器。
图1 串级汽温控制系统工作原理
其中导前区的对象传递函数为
过热惰性区的传递函数为
其它执行器和测量电路的传递函数简化为K = 1
（2）水箱水位监控系统设计
图2和图3所示的串级水箱水位控制系统方框图以及工艺流程图，水箱监控系统需要将下水箱水位控制在所需要的高度r1。
工艺系统和控制设计说明：只要上水箱水位hB2B 发生变化，副调节器就去改变调节阀开度u，初步维持上水箱水位hB2B在一定范围内，起粗调作用。而下水箱水位hB1B的控制，则是通过主调节器来校正副调节器工作，只要hB1B未达到给定值，主调节的输出信号rB2B就不断递变化，使副调节器不断去控制减温水喷水量的变化，直调节阀的开度，直到下水箱水位hB1B达到给定值为止。
图 2 双容水箱串级控制系统框图
图3 双容水箱串级控制系统示意图
其中上水箱水位的对象传递函数为
上水箱水位对下水箱水位传递函数为
其它执行器和测量电路的传递函数简化为K = 1
(二) 组织形式
每人独立实现，完成后是一个完整的串级控制设计方案，包括硬件配置和软件组态程序，并能够实现相应的监控功能功能。
三、 课程设计进度安排
序号 | 课 程 设 计 内 容 | 时间安排（学时） |
1 | 内容讲解 | 2 |
2 | 系统设计及调试 | 32 |
3 | 答辩 | 4 |
课时合计 | 40 | |
四、 考核方式
成绩评定：采用答辩方式及课程设计说明书的质量，并结合平时考勤进行考核，成绩评定采用优秀、良好、中等、及格和不及格五级制评定成绩。其中，平时成绩不超过30%。
五、 教材及参考书
教材：林敏．计算机控制技术及工程应用（第2版）．北京：国防工业出版社．2010.6
参考书：
1、潘新民，王燕芳．微型计算机控制技术．北京：北京电子工业出版社．2003.1
2、刘宝坤．计算机过程控制系统．北京：机械工业出版社．2000.10
3、肖大雏．火电厂计算机控制．北京： 中国电力出版社．1995.11