过程控制课程设计报告
——水槽液位控制系统
一、课程设计目的
1.熟悉并熟练掌握组态王软件；
2.通过组态王软件的使用，进一步掌握了解过程控制理论基础知识；
3.培养自主查找资料、收索信息的能力；
4.培养实践动手能力与合作精神。
二、组态王简介
“组态王”是运行于microsoft windows 200/NT4.0.XP中文平台的中文界面软件，充分利用了windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，并且采用了多线程。COM 组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行稳定可靠。
“组态王”软件包括由工程浏览器(TouchExplorer)、工程管理器(Proj-Manager)和画面运行系统（TouchVew）三大部分组成。在工程浏览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统touchMak和运行系统touchVew来完成。
三、工程建立
设计思路：这个系统是我们对照着课本课后题的图画的，所以在控制上可能会有点粗糙；首先，一打开运行，就是进入首页，点击“水槽液位控制系统”进入主界面，动作之前，先要给定高水位、低水位和出口温度预设值，然后点击自动按钮，就可以观察实时曲线；也可以手动控制，当水位超过90时，报警指示灯会亮并水箱会排水。
（一）设计过程
首先建立工程“水槽液位控制系统”，进入画面界面，点击新建工程画面，进入开发系统界面，确定背景属性，打开工具栏，使用图库（快捷键F2）创建所需的器件：泵、电动阀门、流量计、水槽等；并设计水流的动态表示；
设置串口（根据教程设置就行）；
然后打开数据词典，定义所需的变量，注意其变量类型及其后续设置；
接下来就是动画连接，双击画面上的器件，输入变量，或点击“？”进入变量浏览器选择所需变量，当设定完成后，进入工程浏览器双击“应用程序命令语言”输入控制程序。
系统变量定义
图1.变量定义
图2.数据词典-变量集合
图形界面的设计
运行结果如下
图5.系统运行图
（二）运行程序如下：
//自动控制状态
if(\\本站点\装换开关==1)
{
\\本站点\a=\\本站点\出口温度期望值-\\本站点\出口温度;
\\本站点\出口温度=\\本站点\出口温度+0.05*\\本站点\a;
if(\\本站点\液位变化<=\\本站点\水槽液位低水位) //如果水槽实际液位低于设定的低水位
{
\\本站点\阀门1=1; //打开阀门1
\\本站点\阀门2=1; //打开阀门2
\\本站点\阀门3=0; //关闭阀门3
}
if(\\本站点\液位变化>\\本站点\水槽液位高水位) //如果水槽实际液位高于设定的高水位
{
\\本站点\阀门1=0; //关闭阀门1
\\本站点\阀门2=0; //关闭阀门2
\\本站点\阀门3=1; //打开阀门3
}
if(\\本站点\液位变化==\\本站点\水槽液位高水位) //如果水槽实际液位等于设定的高水位
{
\\本站点\阀门1=0; //关闭阀门1
\\本站点\阀门2=0; //关闭阀门2
\\本站点\阀门3=0; //关闭阀门3
}
if(\\本站点\液位变化>\\本站点\水槽液位低水位&& \\本站点\液位变化<\\本站点\水槽液位高水位&& \\本站点\液位变化!=(\\本站点\水槽液位高水位+\\本站点\水槽液位低水位)/2)//如果水槽实际液位在设定的高水位和低水位之间
{
\\本站点\阀门1=1; //打开阀门1
\\本站点\阀门2=1; //打开阀门2
\\本站点\阀门3=1; //打开阀门3
}
if(\\本站点\液位变化>\\本站点\水槽液位低水位&& \\本站点\液位变化<\\本站点\水槽液位高水位&& \\本站点\液位变化==(\\本站点\水槽液位高水位+\\本站点\水槽液位低水位)/2)//如果水槽实际液位在设定的高水位和低水位之间
{ \\本站点\阀门1=0; //关闭阀门1
\\本站点\阀门2=0; //关闭阀门2
\\本站点\阀门3=0; //关闭阀门3
}
} //自动控制结束
//手动控制状态
if(\\本站点\停止按钮==1)
{\\本站点\装换开关=0;
\\本站点\阀门1=0;
\\本站点\阀门2=0;
\\本站点\阀门3=0;
}
//液面高度保持不变
if(\\本站点\阀门1==0 && \\本站点\阀门2==0 && \\本站点\阀门3==0 )
{ \\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化; }
else
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化;
//最大进水量
if(\\本站点\阀门1==1 && \\本站点\阀门2==1 && \\本站点\阀门3==0 )
{\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化+4;}
else
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化;
//阀门1进水
if(\\本站点\阀门1==1 && \\本站点\阀门2==0 && \\本站点\阀门3==0 )
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化+2;
else
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化;
//阀门2进水
if(\\本站点\阀门1==0 && \\本站点\阀门2==1 && \\本站点\阀门3==0 )
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化+2;
else
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化;
//最大排水量
if(\\本站点\阀门1==0 && \\本站点\阀门2==0 && \\本站点\阀门3==1 ) \\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化-1;
else
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化;
//最小排水量
if(\\本站点\阀门1==1 && \\本站点\阀门2==0 && \\本站点\阀门3==1 ) \\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化-2;
else
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化;
//适中排水
if(\\本站点\阀门1==0 && \\本站点\阀门2==1 && \\本站点\阀门3==1 ) \\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化-2;
else
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化;
//最小进水量
if(\\本站点\阀门1==1 && \\本站点\阀门2==1 && \\本站点\阀门3==1 ) { \\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化+1; }
else
\\本站点\液位变化=\\本站点\液位变化;
//管道流动动画
if(\\本站点\阀门1==1)
\\本站点\管道流动=\\本站点\管道流动+5;
if(\\本站点\管道流动>95)
\\本站点\管道流动=0;
if(\\本站点\阀门2==1)
\\本站点\管道流动2=\\本站点\管道流动2+5;
if(\\本站点\管道流动2>95)
\\本站点\管道流动2=0;
if(\\本站点\阀门3==1)
\\本站点\管道流动3=\\本站点\管道流动3+5;
if(\\本站点\管道流动3>95)
\\本站点\管道流动3=0;
//水泵
if(\\本站点\阀门1==1)
\\本站点\泵=1;
else
\\本站点\泵=0;
if(\\本站点\阀门2==1)
\\本站点\泵2=1;
else
\\本站点\泵2=0;
//指示灯
if(\\本站点\液位变化>=90)
\\本站点\指示灯=0;
else
\\本站点\指示灯=1;
if(\\本站点\指示灯==0)
{
\\本站点\阀门1=0; //关闭阀门1
\\本站点\阀门2=0; //关闭阀门2
\\本站点\阀门3=1; //打开阀门3
}
//实时曲线
\\本站点\x轴=\\本站点\x轴+1;
xyAddNewPoint( "液位实时监控", \\本站点\x轴, \\本站点\液位变化,1);
\\本站点\x轴=\\本站点\x轴+1;
xyAddNewPoint( "液位实时监控", \\本站点\x轴, \\\本站点\出口温度,2);
（三）运行结果
如图中实时曲线所示当水槽液位等于设定的高、低水位的平均值时，水位保持恒定（未加热）；
加热器可以等到液位恒定之后启动加热或者是一边加液一边加热。
四、课程设计感想
通过这次课程设计，我们熟练掌握了组态王软件6.52版的使用。
使我对组态软件有了更深刻的理解，特别是组态王软件的应用、组态王软件的系统开发过程。在画面加工上做的更美观，立体感更强。使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。相信以后在使用组态软件设计能够更全面，设计出更方便的实现监控和控制的功能，同时让我在使用编程技巧的熟悉度向前迈了一大步。
五、参考文献
《可编程序控制器应用系统设计及通信网络技术》郭宗仁吴弈锋郭宁明编著人民邮电出版社出版
《组态软件控制技术》覃贵礼吴尚庆编著北京理工大学出版社出版
《过程控制》金以慧编著清华大学出版社出版
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
内蒙古科技大学信息工程学院测控专业毕业实习报告 题目：基于组态王的单容水箱液位控制系统 学生姓名： 学号： 专业：测控技术与仪器 班级：测控2009-1 指导教师：李文涛教授
前言 随着科学技术的发展，现代工业生产中的控制问题也日趋复杂。在人们的生活中以及某些化工和能源的生产过程中，常常涉及一些液位或流量控制的问题。比如，在石油、化工、轻工等工业生产过程中，有许多贮罐作为原料、半成品的贮液罐，前一道工序的成品或半成品不断地流入下一道工序的贮液罐进行加工和处理，为保证生产过程能连续进行，必须对贮罐的液位进行控制。此外，居民生活用水的供应，通常需要使用蓄水池，蓄水池中的液位需要维持合适的高度。还有一些水处理的过程也需要对蓄水池中的液位实施控制。这些实际问题都可以抽象为某种水箱的液位控制。因此，液位控制系统是过程控制的重要研究模型，对液位控制系统的研究具有显著的理论和实际意义。 本课题主要以单容水箱作为研究对象，运用研华PCI1710及1720板卡进行单容水箱对象特性的测试，从而求得其数学模型，并利用MATLAB软件进行了控制系统的仿真及分析，并确定出一组合适的PID参数对其进行控制。其次，采用组态王进行系统监控，通过对调节器PID参数的整定，实现了水箱液位的闭环控制，使水箱液位稳定在设定值，满足设计要求。
一、总体方案设计 该设计方案硬件部分由计算机，水泵，电磁阀，液位变送器，PCI-1710与1720板卡组成，软件部分以组态王来实现编程控制。组态王通过从 PCI-1710与1720板卡两个I/ O模块与外界硬件设备通讯,对采集的数据进行处理来实时监控。系统启动后，水泵由水源抽水，通过管道将水送到上水箱，液位变送器测得水箱液位通过板卡PCI-1710转换为数字信号输入计算机，组态监控中心对测得信号进行处理，通过PID运算，输出控制信号由板卡PCI-1720进行D/A转换，传送给电磁阀，进而控制水的流量实现对水箱液位控制。系统方框图如图1.1所示。 图1.1系统方框图
北京理工大学珠海学院 课程设计 课程设计（C） 学院：信息学院 专业班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 201 年月日 北京理工大学珠海学院
北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2011 ～2012 学年第 1 学期 学生姓名：专业班级：自动化 指导教师：工作部门：信息学院 一、课程设计题目水塔水位控制系统 二、课程设计内容： 1、硬件设计 （1）用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器，P1.1接水位上限传感器，P1.2输出经反相器后接光电耦合器，通过继电器控制水泵工作，P1.3输出经反相器后接LED，当出现故障时LED闪烁；P1.4输出经反相器后接蜂鸣器，当出现故障时报警。 （2）用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处，接5V电源的正极，B级置于水位15CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口，C 电级置于水位的20CM处，经4.7K下拉电阻接单片机的P1.1口。 （3）设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制，计算出LED限流电阻，接好继电器的续流二极管。 2、软件设计 （1）根据功能要求画出控制程序流程图。 （2）根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序。 三、功能要求： 1、水塔水位下降至下限水位时，启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。 2、水塔水位在上、下限水位之间时，水泵保持原状态。 3、供水系统出现故障时，自动报警。 四、调试 1、在Kerl-uvision上单步调试，观察累加器寄存器存储器的运行之间是否正常。 2、将程序下载到仿真仪上，进行模拟仿真，检查程序工作是否正常。 3、将模拟水塔、传感器、控制电路和水泵联成一个完整的系统，进行整机调试，观察系统工作是否正常。 撰搞人教研室主任院长 签名 日期2010.10.6
自动化应用软件实训
1 绪论 组态王Kingview是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作及工厂资源管理于一体，将一个企业部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现了最优化管理。适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。在日常生活中，我们最常见的就是对储水罐液位的控制，系统是根据用户使用水的情况自动向储水罐中注水，确保储水罐也为保持在一定围。在这里我们运用组态王对单容水箱液位控制系统进行自动控制。 2 系统需求分析 为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。 3 系统方案论证 整个供水系统可以抽象为原水箱和储水箱两个容器的液位控制。原水箱的水来自地下，储水箱的液位由水塔的水泵和储水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。 单容水箱液位控制系统主要有以下几个基本环节组成：被控对象（水箱）、液位测量变送器、控制器（计算机）、执行机构（电动调节阀）、水泵、储水箱。 本文的设计原理：当注水阀和用户阀同时打开时，水箱液位以较小的速度增长，增到（60,80）围，水位达到动态平衡；当用户阀关闭时，水箱液位以较快速度增长，增到（80,90）围，注水阀自动关闭；当注水阀关闭，用户阀打开时，水位下降到30以下，注水阀自动打开。水位高于80和低于30时，报警指示灯开始闪烁，提醒工作人员系统是否正常工作。这样便实现了单容水箱液位的自动控制。 4 系统监控界面设计 设计的界面有：水箱水位监控界面，实时曲线界面，实时报表界面，报警记录界面、历史曲线界面。 水箱水位监控界面如图4.1所示，实时曲线界面如图4.2所示，实时报表界
自动化应用软件实训 专业：______ 自动化_______ 班级：动1101 姓名： __________________ 学号：— 指导教师：____________
基于组态王的储液罐液位自动控制系统 1任务要求 基于组态王的储液罐液位自动控制系统的要求：进水阀控制储液罐的水位，出水阀 控制主液箱的水位，排气阀用于保持储液罐内的压强与外界压强一致 ，储液罐与主液 箱设置的最大水位值为100。当储液罐水位＜100时，出水阀打开，储液罐液位增加，直 到水位达到100；当主液箱水位＜100并且储液罐液位不等于0时，出水阀打开，主液箱 水位增加，储液罐液位减少；当主液箱水位 ＜100时，出水阀打开，主液箱液位增加， 直到水位达到100；当用户打开水龙头时，主液箱液位减少，出水阀打开，储液罐液位 减少，进水阀打开，储液罐液位增加，如此循环。 2界面设计 2.1新建工程 打开组态王首先新建立工程“课程工程”，进入画面界面，进入画面界面，点击新 建工程画面，进入开发系统界面，确定背景属性。如图 1所示 图1建立工程 22主监控界面设计 打开“控制中心”画面，调用所需要的器件，然后调整好各器件的位置，进行相应 的管道连接，使得整个画面安排合理、紧凑。如图 2所示。 I 字凰 C0M1 COM2 COM3 悔 DDE 实时鶴吨 捱薛匚
图2储蓄罐液位自动控制系统主监控界面 2.3实时趋势曲线设计 新建画面，调用实时趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.4历史趋势曲线设计 新建画面，调用历史趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.5实时报警设计 新建画面，调用报警窗口，选择实时报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.6历史报警设计 新建画面，调用报警窗口，选择历史报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.7报表设计 新建画面，调用报表窗口，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 3数据字典设计 选中数据字典，然后双击新建来定义变量，按要求定义相应的变量，并注意其变量类型及其后续设置。最后结果如图3所示。
目录 1绪论 (1) 2系统需求分析 (1) 3系统方案论证 (1) 4系统监控界面设计 (1) 5数据字典设计 (4) 6动画连接 (5) 7储水箱液位控制程序 (7) 8心得体会 (9)
1绪论 组态王Kingview是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现了最优化管理。适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。在日常生活中，我们最常见的就是对储水罐液位的控制，系统是根据用户使用水的情况自动向储水罐中注水，确保储水罐也为保持在一定范围内。在这里我们运用组态王对单容水箱液位控制系统进行自动控制。 2系统需求分析 为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。 3系统方案论证 整个供水系统可以抽象为原水箱和储水箱两个容器的液位控制。原水箱的水来自地下，储水箱的液位由水塔的水泵和储水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。 单容水箱液位控制系统主要有以下几个基本环节组成：被控对象（水箱）、液位测量变送器、控制器（计算机）、执行机构（电动调节阀）、水泵、储水箱。 本文的设计原理：当注水阀和用户阀同时打开时，水箱液位以较小的速度增长，增到（60,80）范围内，水位达到动态平衡；当用户阀关闭时，水箱液位以较快速度增长，增到（80,90）范围内，注水阀自动关闭；当注水阀关闭，用户阀打开时，水位下降到30以下，注水阀自动打开。水位高于80和低于30时，报警指示灯开始闪烁，提醒工作人员系统是否正常工作。这样便实现了单容水箱液位的自动控制。 4系统监控界面设计 设计的界面有：水箱水位监控界面，实时曲线界面，实时报表界面，报警记
摘要 本文根据液位系统过程机理，建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID 液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析，FX2系列可编程控制器的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展，已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集，然后经过自动调节方式来确定完PID参数后，通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表，设计液位控制系统，利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。 关键词：组态王，液位控制，PID算法，过程控制
一、设计任务 (3) 二、实验目的 (3) 三、实验方案 (4) 四、实验过程 (5) 实验总结 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)
一、设计任务： （1）液位监控：完成一个液位监控系统，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。 （2）通过组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。 设计要求 (1)根据液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 (2)运用组态软件，正确设计液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。 二、实验目的： （1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 （2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。 （3）能根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。
课程设计(论文) 题目名称： 课程名称： 学生姓名： 学号： 学院： 指导教师：
课程设计任务书
目录 摘要 (4) 引言 (5) 1几种方案的比较 (6) 1.1 简单的机械式控制方式 (6) 1.2 复杂控制器控制方案 (6) 1.3通过水位变化上下限的控制方式 (6) 2水塔水位控制原理 (8) 3电路设计 (9) 3.1原件的介绍 (9) 3.2引脚功能 (10) 3.3 水位检测接口电路 (13) 3.4报警接口电路 (14) 3.5 存储器扩展接口电路.................. .. (14) 4系统软件设计 (15) 4.1 流程图 (15) 4.2程序 (16) 5实验仿真 (18) 6结语 (19)
7参考文献 (19) 摘要 随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，水位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。 关键词：单片机；水位检测；控制系统；仿真
基于组态王的水箱液位控制系统 1.引言 自动化软件在自动化产品的研发过程中有着举足重轻的地位，尤其在科学技术飞速发展的今天，自动化软件的应用越来越受到人们的重视。本文采用的自动化软件是北京亚控公司出品的组态王6.53，其软件包由工程浏览器（TouchExploer）、工程管理器（ProjMamager）和画面运行系统（TouchView）三部分组成。在工程浏览器中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库的构造、定义外部设备等工作；工程管理器内嵌画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAKE和工程运行系统TOUCHVIEW来完成的。 本文利用组态王强大的组态功能和友好的人机界面实现了对供水系统中水塔和储水箱的实时监控，并且具有一定的工程应用价值。 2.系统需求分析及方案论证 2.1 系统需求分析 为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。
2.2 系统方案论证 整个供水系统可以抽象为水塔和主水箱两个容器的液位控制。水塔的水来自地下水，主水箱的液位由水塔的水泵和主水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。 系统通过智能模块将液位的检测量采集到组态王对应变量中,由组态王统一管理给出系统各部分运行趋势、报表及报警事件,并通过与给定的液位设定比较来控制入水量，从而使液位保持在一定的范围之内。 本系统假定主水箱满液位为100，而水塔容量相对于主水箱来说应该大很多，为了明显起见，我们选水塔容量为500.当水塔液位低于100时水塔进水，主水箱液位低于20时水塔自动供水，高于90时供水关闭。由于工业用水和生活用水的需求相差比较大，所以给他们设定了不同的流速，并且它们的使用时随机的，顾没有对两储水罐的出水阀进行自动控制。应运程序代码如下: if(\\本站点\泵==1) {\\本站点\控制水流=8; \\本站点\水塔=\\本站点\水塔-8; \\本站点\主水箱= \\本站点\主水箱+8; } else {\\本站点\控制水流=0; \\本站点\水塔=\\本站点\水塔; \\本站点\主水箱= \\本站点\主水箱; } if(\\本站点\阀门1==1) {\\本站点\控制水流1=5; \\本站点\主水箱= \\本站点\主水箱-5; } else \\本站点\控制水流1=0; if(\\本站点\主水箱>90) \\\本站点\泵=0; if(\\本站点\主水箱<20)
自动化应用软件实训 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 动1101 自动化
基于组态王的储液罐液位自动控制系统 1 任务要求 基于组态王的储液罐液位自动控制系统的要求：进水阀控制储液罐的水位，出水阀控制主液箱的水位，排气阀用于保持储液罐内的压强与外界压强一致，储液罐与主液箱设置的最大水位值为100。当储液罐水位<100时，出水阀打开，储液罐液位增加，直到水位达到100；当主液箱水位<100并且储液罐液位不等于0时，出水阀打开，主液箱水位增加，储液罐液位减少；当主液箱水位<100时，出水阀打开，主液箱液位增加，直到水位达到100；当用户打开水龙头时，主液箱液位减少，出水阀打开，储液罐液位减少，进水阀打开，储液罐液位增加，如此循环。 2 界面设计 2.1 新建工程 打开组态王首先新建立工程“课程工程”，进入画面界面，进入画面界面，点击新建工程画面，进入开发系统界面，确定背景属性。如图1所示。 图1建立工程 2.2 主监控界面设计 打开“控制中心”画面，调用所需要的器件，然后调整好各器件的位置，进行相应的管道连接，使得整个画面安排合理、紧凑。如图2所示。
图2 储蓄罐液位自动控制系统主监控界面 2.3 实时趋势曲线设计 新建画面，调用实时趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.4 历史趋势曲线设计 新建画面，调用历史趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.5 实时报警设计 新建画面，调用报警窗口，选择实时报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.6 历史报警设计 新建画面，调用报警窗口，选择历史报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.7 报表设计 新建画面，调用报表窗口，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 3 数据字典设计 选中数据字典，然后双击新建来定义变量，按要求定义相应的变量，并注意其变量 类型及其后续设置。最后结果如图3所示。
摘要 在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。而液位不仅是工业过程中常见的参数，且便于直接观察，也容易测量。过程时间常数一般比较小。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态，实施各种不同的控制方案。液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。国外很多实验室有此类装置，如瑞典LUND大学等。很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置! 本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。这套系统由多个水箱，液位检测变送器，电磁流量计，涡轮流量计，自动调节阀，控制面板等喝多器件构成。 液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段，控制理论由经典控制理论到现代控制理论，再到多学科交叉；控制工具由模拟仪表到DCS，再到计算机网络控制；控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。而其中应用最广泛的就是PID 控制器。 这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。学会建立了最初的四种模型。接着后几天就是开始熟悉各种控制系统，以及运用它们去控制水箱的液位，从而更加深刻的理解控制的概念。并且在过程中，要熟练学会调整PID的参数，学会使用MATLAB等。 关键词：水箱液位；PID控制；串级控制；前馈控制；经验凑试法
目录 1引言 (1) 2 实验设备 (2) 2.1 THJ-FCS型或THJ-3型高级过程控制系统实验装置 (2) 2.2计算机及相关软件。 (6) 2.2.1 SIMATIC WinCC简介 (6) 2.2.2 监控界面 (7) 3 设备工作原理及运行过程 (8) 3.1 设备工作原理 (8) 3.2 控制系统流程图 (9) 3.3系统投运及步骤 (10) 4 参数整定与结果分析 (12) 4.1 参数整定 (12) 4.1.1 比例（P）调节 (12) 4.1.2 比例积分（PI）调节 (14) 4.1.3 比例积分微分（PID）调节 (17) 4.2 结果分析 (19) 总结 (20) 参考文献 (21)
目录 水箱水位控制 (1) 第一章绪论 (1) 第二章系统需求分析 (1) 第三章系统控制方案 (1) 第四章系统监控界面设计 (2) 第五章数据字典设计 (4) 第六章应用程序命令语言 (4) 反应中心监控车间的设计 (6) 第一章系统监控界面设计 (6) 第二章应用程序命令语言 (8) 心得体会 (9)
水箱水位控制 第一章绪论 在日常生活中，我们最常见的就是对储水罐液位的控制，系统是根据用户使用水的情况自动向储水罐中注水，确保储水罐也为保持在一定围。在这里我们运用组态王对单容水箱液位控制系统进行自动控制。在双容水箱中，我们需要实时检测和调节水箱水位，为为了最大程度上减轻了人们工作负担，需要设计一个组态王液位控制系统对水箱的水位进行实时检测。双位水箱串级控制系统是被测对象由两个不同容积的水箱串联组成，故称其为双容水箱，控制原理是通过水泵将储水箱中的水送上水箱，通过阀门对其控制，使其可以合理的进行储水，当然，如果进水量大于出水量，则自动通过溢水口排入储水箱。 第二章系统需求分析 为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。 第三章系统控制方案 整个供水系统可以抽象为主水箱和储水箱两个容器的液位控制。主水箱的水来自地下，储水箱的液位由水泵和储水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。 单容水箱液位控制系统主要有以下几个基本环节组成：被控对象（水箱）、液位测量变送器、控制器（计算机）、执行机构（电动调节阀）、水泵、储水箱。 本文的设计原理：当主水箱进水阀打开时，水箱液位以较小的速度增长，增到90，水位达到高水位线，发出警报，水箱液位达到98时，主水箱进水阀自动关闭；此时，储水箱水泵打开，开始抽水，输送到储水箱中；当储水箱液位到达高水位时（90）报警，到达液位98时关闭水泵；储水箱出水阀打开；当储水箱
组态王软件的应用与控制系统的设计 姓名：徐标标（080312080） 指导老师:徐文权 摘要：组态王软件是完成数据采集与过程控制的专用软件，它是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业控制系统。同时组态王软件开发的监控系统软件以标准的工业计算机软、硬件平台构成的开放式系统取代传统的封闭式系统，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态。本文通过介绍组态王的特点、基本功能及组态王应用实例与控制系统的设计，详细直观的把组态王软件的特性展示出来。 关键词：组态王，组态王软件的应用，组态控制系统的设计 一、组态王软件简介 组态王软件是利用系统软件提供的工具，用户通过简单的形象组织组合工作，即可实现所需的软件功能。工业过程控制系统中，常常要求有如下功能：数据采集与数据处理功能、数据存储功能、包括数据查询、数据管理和数据显示等系统故障或事故报警、现场动态图形功能、显示现场生产过程或实时状态、自动或召唤出实时和历史报表功能或数据曲线显示功能、友好的人机界面等。过去在开发控制系统软件时开发者要选择一种程序设计语言来实现上述功能。往往软件的编程量很大软件开发成本高、开发周期长、软件的维护量大组态软件就是在这当种需求下产生。组态软件将士主常用功能组合在一起形成一个新的软件平台用户只须在这个软件平台下进行二次开发，系统所需的软件即可。组态软件正在代替各种计算机语言的软件开发。其优点有：提高系统的成功率和可靠性、缩短项目开发周期、减少开发费用组态王组态软件是在流行的微机上建立工业控制对象的人机接口的一种智能软件包。它是以windows98/windowsnt4.0中文操作系统为其操作平台。充分利用了windows的图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。它使采用微机开发的系统工程比以往的使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大地减少了工控软件开发者的重复性工作并可运用微机丰富的软件资源进行开发。 二、组态王的特点 它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 三、组态王功能简介 组态王软件是真正的32位程序支持多任务、多线程、运行于windows98等操作系统。
目录 任务书 (3) 第一章火电发电厂的介绍 (6) 1.1设计目的 (6) 1.2 厂用电的设计 (6) 1.3厂用电的设计原则 (6) 1.4主接线中设备配置的一般准则 (6) 1.4.1开关的配置 (6) 1.4.2电压互感器的配置 (6) 1.4.3电流互感器的配置 (7) 第二章基于组态王的油罐液位控制 (8) 2.1 设计目的 (8) 2.2 组态王简介 (8) 2.3 控制要求 (8) 2.4组态软件在油罐液位中的应用 (8) 2.4.1定义外部设备 (8) 2.4.2数据词典定义 (9) 2.4.3创建组态画 (12) 2.4.4动画连接 (12) 2.4.5阀门动画设 (13) 2.4.6液体流动动画设置 (14) 2.4.7 命令语 (17) 2.4.8 报警和件 (17) 2.4.8.1 报警和事件窗口用 (17) 2.4.8.2 建立报警和事件窗口 (18) 2.4.9趋势曲线 (20) 2.4.9.1实时趋势曲线 (20) 2.4.9.2历史趋势曲线 (21) 2.4.9.3定义历史数据文件的存储目录 (21) 2.4.10运行结果图 (21) 第三章心得体会 (22) 第四章参考文献 (22)
第一章火电发电厂的介绍 1.1设计目的 （1）对发电厂各子系统有明确的认识和了解； （2）学会厂用电的设计； （3）学会发电厂如何并网。 1.2厂用电的设计 发电厂在启动、运转、停役、检修过程中，有大量由电动机拖动的机械设备，用以保证机组的主要设备（如锅炉、气轮机或水轮机、发电机等）和输煤、碎煤、除灰、除尘及水处理的正常运行。这些电动机以及全厂的运行、操作、试验、检修、照明用电设备等都属于厂用负荷，总的耗电量，统称为厂用电。 1.3厂用电设计原则 厂用电的设计原则与主接线的设计原则基本相同，主要有： （1）接线应保证对厂用负荷可靠和连续供电，使发电厂主机安全运转。 （2）接线应灵活的适应正常、事故、检修等各种运行方式的要求。 （3）厂用电源的对应供电性。 （4）设计还应适当注意其经济性和发展的可能性并积极慎重的采用新技术、新设备，使厂用电接线具有可行性和先进性。 （5）在设计厂用电接线时，还应对厂用电的电压等级、中性点接地方式、厂用电源及其引线和厂用电接线形式等问题，进行分析和论证。 1.4 主接线中设备配置的一般规则 1.4.1 开关的配置 （1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关；容量为200MW及以上大 机组与双绕组变压器的单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。 （2）在出线上装设电抗器的6~10KV配电装置中，当向不同用户供电的两 回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。 （3）接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。 （4）一台半断路器接线中，视发变电工程的具体情况，进出线可装设隔离开关也可不装设隔离开关。 （5）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。 （6）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必装设隔离开关。 1.4.2 电压互感器的配置
河南科技学院机电学院电子课程设计报告（论文） 题目：水位控制器 专业班级: 电气工程及其自动化132班 姓名：************ 时间：2014.12.28～2015.01.10 指导教师：张伟邓丽媛 完成日期：2015年01月10日
水位控制器设计任务书 1．设计目的与要求 设计一个水塔或锅炉水位控制电路，准确地理解有关要求，独立完成系统设计，要求所设计的电路具有以下功能： （1）多点水位实时采集和显示功能； （2）当水位低时，启动水泵自动加水，达到高水位时自动停止水泵； （3）当达到警戒水位（高水位或低水位）时，电路能够自动报警提示； （4）具备报警消音控制功能； （5）所设计的电路具有一定的抗干扰能力。 2．设计内容 （1）画出电路原理图，正确使用逻辑关系； （2）确定元器件及元件参数； （3）进行电路模拟仿真； （4）SCH文件生成与打印输出。 3．编写设计报告 写出设计的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。 4．答辩 在规定时间内，完成叙述并回答问题。
目录 1 引言 (1) 2 总体设计方案 (1) 2.1 设计思路 (1) 2.1.1水位控制系统的流程图 (2) 2.1.2水位控制系统的流程 (2) 2.2总体设计框图 (2) 3 设计原理分析 (2) 3.1逻辑关系表 (2) 3.2控制原理 (3) 3.3 总控制电路 (3) 3.4局部仿真电路 (3) 3.5显示电路 (3) 4 总结与体会 (4) 参考文献 (5) 附录1 (6) 附录2 (7)
引言 随着现代科技的发展，智能化是未来科技发展的趋势。而且水是人类不可缺少的一部分，所以自动供水是非常重要的。水位控制乃为自动供水的核心。本文采用简单的数模电知识，运用逻辑电路控制电路。 总体设计方案 下图1为水位控制原理图。在水箱内的不同高度安装1根水位监测器，以感知 水位变化情况，能用数码管显示水箱的液位，液位分1，2，3档，当检测到水位低 于1档时，发出缺水报警，并通过继电器打开电磁阀M1M2向水箱供水，当水位超过1 档时，停止缺水报警，但M2继续供水，当水位超过2档时，M1开始供水，M2停止工 作直到水位达到3档为止，关闭电磁阀。接＋5V电源，1，2，3各通过一个霍尔元件， 当磁悬浮球经过霍尔元件时使霍尔元件表面产生压差并对外产生一个电压信号经 过处理后进入控制性系统。 设计思路 图 1 图 2
基于组态王的储油罐液位控制的监控软件系统 设计 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
毕业设计（论文）任务书 储油罐液位控制的监控软件系统设计
摘要：利用组态王开发的监控软件系统，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代了传统的封闭式系统。组态王监控软件系统在石油化工生产中起着非常重要的作用。 本文针对生产过程中的储油罐液位，设计开发了基于组态王的上位机监控软件系统。该系统利用北京亚控公司生产的组态王软件实施上位机界面组态，对系统进行实时的操作和监控，在整个原油液位控制过程中不需要下位机。储油罐液位监控软件系统实现上位机直接控制，使用组态王软件设计人机对话界面，完成上下限参数的在线设置，通过在组太王工程浏览器中的命令语言编辑对话框里输入控制程序，并且经过不断地调试运行，实现计算机在线自动监控。在实际的原油生产中，该监控软件系统必须和外部硬件设备连接，通过RS232/485通讯电缆进行计算机与现场设备之间的数据交换，从而实现了对过程控制装置液位的实时数据采集和实时控制。 通过分析储油罐液位监控软件系统的设计要求，文章详细阐述了该系统的设计方法和制作流程，并进行了模拟仿真运行，最终达到了液位自动监控。本次设计的重点是组态画面的建立以及命令语言程序的编写，只有准确地完成这两个方面，才能有效地实现液位的自动控制功能。 仿真测试结果表明：该系统满足了设计需求，能够按照给定值进行储油罐液位的实时自动监控，具有良好的稳定性。 关键词：监控；组态王；液位 The design of Tank level control monitoring software system Abstract: The monitoring software system developed by the Kingview is a new type of industrial automatic control system, which is an integrated system having standard industrial computer software and hardware platform. It has replaced the traditional closed system. The monitoring software based on the Kingview plays a very important role in the petrochemical industry. In this paper, aiming at the tank level in the production process, the PC monitoring software system based on the kingview has been designed and developed. The system implement the PC interface configuration using the Kingview produced by Bejing Asia control company. It can complete the real-time operation and monitoring of the system. The oil level control in the whole process does not require the the next crew. The tank level monitoring software system achives the direct control of the host computer. It completes the on-line set of the upper and lower parameters using the interactive
电子信息工程专业课程设计任务书 题目：水位自动控制设计 目录 一、总体设计方案 (2) 1.1 设计功能及要求 (2) 1.2 设计方案 (6) 二、硬件设计 (10) 2.1 液位检测电路 (10) 2.2 单片机最小系统 (11) 2.3 LED显示电路 (11) 2.4 按键电路 (12) 2.5 报警电路 (13) 三、软件设计 (15) 3.1 主程序设计 (15) 3.2 子程序设计 (17) 四、结论 (20) 五、设计体会 (21) 参考文献 (22)
一、总体设计方案 本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述，并给出了主要的流程图和软件设计程序。 1.1 设计功能及要求 1、利用单片机和传感器构建一套完整的水位自动控制系统。 功能：1、当水位低于最低点时，电路能自动加水。
2、当高于最高点时，电路能自动停水。 3、该电路的直流电源自行设计。（可采用W78× ×系列） 要求既能实现水位自动控制，又能显示实际水位，便于用户监视。在水塔中经常要根据水面的高低进行水位的自动控制，同时进行水位压力的检测和控制。本液位器具有水位检测、报警、自动上水和排水（上水用电机正转模拟，下水用电机反转模拟）、压力检测功能。 2、该系统以89S52单片机 为水塔水位控制系统的核心，用 传感器采集水压模拟信号，然后 将模拟信号送入A/D转换器， 换算出某一时刻水塔水位的实 际高度，然后拿它与标定水位进行比较，要求实时检测水箱的液位高度，并与开始预设定值做比较，由单片机控制开关的开断进行液位的调整，最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设
安徽工业大学 课程设计说明书 课程名称自动控制原理课程设计 学院电气与信息工程学院 专业班级自132 姓名李嘉明 学号139064403 指导教师贺容波 设计时间2016.6.17---2016.6.27 题目 15. 浮球液位控制系统及要求:图 1 所示为液位控制系统，假设稳态输入流量为 Q ，稳态输出流量为 Q ,稳态水头为 H ,稳态导阀的位移为 X = 0 ，稳态阀的位置为 Y 。假设设定点 R 对应于稳态水头 H ，设定点是固定的。又假设扰动输入流量 qd 在 t = 0 时刻作用于水箱， qd 的量值很小。 要求： 1. 建立系统的传递函数，并画出结构图； 2. 当扰动输入量 qd 为单位阶跃函数时，试分析系统的时域性能； 3. 当系统不稳定时，用根轨迹校正系统并确定系统校正装置参数，画出系统波特图，指出校正方法；如果系统是稳定的，那么就设计一个二阶不稳定系统，用根轨迹进行分析并确定系统校正装置参数，画出系统波特图，指出校正方法； 4. Matlab 进行仿真验证。
目录 1设计题目与题目分析 (1) 1.1设计题目 (1) 1.2题目分析 (1) 2建立系统传递函数及结构图.....................................................................................错误！未定义书签。 2.1系统传递函数..................................................................................................错误！未定义书签。 2.2系统结构图............................................................................................错误！未定义书签。 3分析时域性能 (3) 3.1暂态性能 (3) 3.2稳态性能 (3) 4判断系统稳定性，分析并校正 (3) 4.1设计一个二阶不稳定系统 (3) 4.2对系统进行校正 (5) 5Matlab仿真验证 (6) 5.1校正前系统Bode图 (7) 5.2校正后系统Bode图 (7) 5.3单位阶跃响应曲线 (8) 5.4Simulink模型图 (8) 6校正装置电路图与电路参数 (9) 7设计结论 (9) 8心得体会 (9) 9参考文献 (10)
双容水箱液位串级控制系统课程设计 1. 设计题目 双容水箱液位串级控制系统设计 2. 设计任务 图1所示双容水箱液位系统，由水泵1、2分别通过支路1、2向上水箱注水，在支路一中设置调节阀，为保持下水箱液位恒定，支路二则通过变频器对下水箱液位施加干扰。试设计串级控制系统以维持下水箱液位的恒定。 1 图1 双容水箱液位控制系统示意图 3. 设计要求 1） 已知上下水箱的传递函数分别为： 111()2()()51p H s G s U s s ?==?+，22221()()1()()()201 p H s H s G s Q s H s s ??===??+。 要求画出双容水箱液位系统方框图，并分别对系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真（假设干扰为在系统单位阶跃给定下投运10s 后施加的均值为0、方差为0.01的白噪声）； 2） 针对双容水箱液位系统设计单回路控制，要求画出控制系统方框图，并分别对控制系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真，其中PID 参数的整定要求写出整定的依据（选择何种整定方法，P 、I 、D 各参数整定的依据如何），对仿真结果进行评述； 3） 针对该受扰的液位系统设计串级控制方案，要求画出控制系统方框图及实施方案图，对控制系统的动态过程进行仿真，并对仿真结果进行评述。 4.设计任务分析
系统建模基本方法有机理法建模和测试法建模两种，机理法建模主要用于生产过程的机理已经被人们充分掌握，并且可以比较确切的加以数学描述的情况；测试法建模是根据工业过程的实际情况对其输入输出进行某些数学处理得到，测试法建模一般较机理法建模简单，特别是在一些高阶的工业生产对象。对于本设计而言，由于双容水箱的数学模型已知，故采用机理建模法。 在该液位控制系统中，建模参数如下： 控制量：水流量Q ； 被控量：下水箱液位； 控制对象特性： 111()2()()51 p H s G s U s s ?==?+（上水箱传递函数）； 22221()()1()()()201p H s H s G s Q s H s s ??= ==??+（下水箱传递函数）。 控制器：PID ； 执行器：控制阀； 干扰信号：在系统单位阶跃给定下运行10s 后，施加均值为0、方差为0.01的白噪声 为保持下水箱液位的稳定，设计中采用闭环系统，将下水箱液位信号经水位检测器送至控制器（PID ），控制器将实际水位与设定值相比较，产生输出信号作用于执行器（控制阀），从而改变流量调节水位。当对象是单水箱时，通过不断调整PID 参数，单闭环控制系统理论上可以达到比较好的效果，系统也将有较好的抗干扰能力。该设计对象属于双水箱系统，整个对象控制通道相对较长，如果采用单闭环控制系统，当上水箱有干扰时，此干扰经过控制通路传递到下水箱，会有很大的延迟，进而使控制器响应滞后，影响控制效果，在实际生产中，如果干扰频繁出现，无论如何调整PID 参数，都将无法得到满意的效果。考虑到串级控制可以使某些主要干扰提前被发现，及早控制，在内环引入负反馈，检测上水箱液位，将液位信号送至副控制器，然后直接作用于控制阀，以此得到较好的控制效果。 设计中，首先进行单回路闭环系统的建模，系统框图如下： 可发现，在无干扰情况下，整定主控制器的PID 参数，整定好参数后，分别改变P 、I 、D 参数，观察各参数的变化对系统性能的影响；然后加入干扰（白噪声），比较有无干扰两