单回路双容水箱液位控制系统组态软件课程设计Word文档下载推荐.docx
《单回路双容水箱液位控制系统组态软件课程设计Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单回路双容水箱液位控制系统组态软件课程设计Word文档下载推荐.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
其主要目的是：
根据用户的需求，按照用户所设定的水箱液位值，系统自动识别并给出相应的电压信号，控制进水流量，从而控制水箱液位达到设定液位。
此外在操作方面，该系统紧密联系实际，可以进行手动控制和自动控制的自由切换。
同时为了便于用户使用和实时监控，该系统设置了多项曲线和报表显示窗口，以及多个显示标签。
在安全机制方面，在操作权限上根据实际情况进行人员分组管理设置，并设有密码，以便提高系统的安全性能。
通过本次课设学生不仅对课程内容更加了解，通过也提高了学生的动手实践和设计能力。
关键词：
水位控制；
PID；
课程设计；
自动化
Single
loopanddouble
tankwaterlevelcontrolsystem
Abstract
Withtheprogressofscienceandtechnology,
automation
andgradually
intothethousandsofhouseholds.
Thissemester
incompletingthe
"
program"
monitoringsystem
design
technology
course,
theuseof
industrial
monitoringsystemconfiguration
software
（MCGS）,
combinedwith
anautomaticcontrolsystem,studentschoose
thesubject
ofEngineeringdesign.
Engineeringsystem
ofthisdesignisa
single
tankwaterlevelcontrolsystem"
.
Throughaccesstorelevantinformation,
understanding
tothe
level
ofsingleloopcontroloftwotank
usingPIDregulation
method,
setthe
waterlevelandtheactual
waterlevel
deviationandthe
pump
voltage
signaltoform
thePIDinputandoutput
regulation
tankwaterlevelcontrol
system,
fullyembodiestheadvantages
ofautomationtechnology,
throughsimpleoperation
to
realizetheautomaticcontrol
oftanklevel.
Itsmainpurposeis:
accordingtotheneedsofusers,
accordingtothe
setbytheuser
value,
automaticidentificationsystem
andthecorresponding
voltagesignal,
waterflowcontrol,
soastocontrolthe
reachesaset
level.
Inaddition,
intheoperation
ofthesystem,closeconnectionisactual,
canbemanually
controlled
and
freeswitch
automaticcontrol.
Atthesametimeinorderto
facilitatetheuseoftheuser
andthereal-timemonitoring,
the
systemhassetup
anumberof
curvesand
reportdisplaywindow,
andapluralityofdisplay
tag.
Inasafemechanism,
set
inthe
personnelgroupingmanagement
operationauthority
basedontheactualsituation,
andisprovidedwitha
password,
soasto
improvethesafetyperformanceofthesystem.
Throughthis
lessonstudent
notonly
learnmoreaboutthe
contentofthecourse,through
hands-onpracticeand
also
improvethe
students'
abilitytodesign.
KeyWords：
Waterlevelcontrol;
PID;
Curriculumdesign;
Automation
目录
摘要I
AbstractII
第1章选题及工艺流程分析说明1
1.1系统概述1
1.1.1选题想法1
1.1.2设计思路1
1.2组态设计的目标3
1.3PID控制原理3
1.3.1PID概况3
1.3.2系统串级控制方案设计5
第2章MCGS工程组态7
2.1主控窗口设计7
2.2设备窗口设计8
2.3用户窗口设计9
2.4实时数据库设计11
2.5运行策略设计12
2.6脚本程序设计12
第3章仿真15
3.1运行结果分析15
3.2组态设计和调试中遇到的问题、解决方法和结果15
3.2.1遇到的问题15
3.2.2解决方法和结果15
第4章总结16
参考文献17
第1章选题及工艺流程分析说明
在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。
在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。
通过液位的检测与控制，了解容器中的原料﹑半成品或成品的数量，以便调节容器内的输入输出物料的平衡，保证生产过程中各环节的物料搭配得当。
通过控制计算机可以不断监控生产的运行过程，即时地监视或控制容器液位，保证产品的质量和数量。
如果控制系统设计欠妥，会造成生产中对液位控制的不合理，导致原料的浪费﹑产品的不合格，甚至造成生产事故，所以设计一个良好的液位控制系统在工业生产中有着重要的实际意义。
在单回路双容水箱液位控制系统的设计中将以THJ-2高级过程控制实验系统为基础，展开设计控制系统及工程实现的工作。
虽然是采用传统的PID控制的方法，但是将利用智能调节仪表﹑数据采集模块和计算机控制来实现控制系统的组建，努力使系统具有良好的静态性能，改善系统的动态性能。
在设计系统中，主要利用MCGS组态软件对其进行设计，仿真。
1.1系统概述
1.1.1选题想法
在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。
1.1.2设计思路
（1）双容水箱对象液位定值控制系统如图1所示。
系统包括两个横截面积分别为A1和A2的水箱T1和T2,水箱T1和水箱T2之间通过连通阀CV1连接，CV1截面积为AF1,其开度可调整。
水箱系统由给水泵供水，负载阀CV2决定出水量，水箱T2有一干扰水源，用以施加供水干扰，用户的用水量改变的扰动可通过调整负载阀CV2开度进行模拟。
图1双容水箱液位控制系统原理图
（2）首先是建立系统的对象模型，模型建立思路如下：
系统由水泵供水，水泵的控制电压输入范围为0-10V，水泵出水量与控制电压之间的传递函数为：
式中，Qi是流入水箱的流量；
Up是水泵的控制电压，水泵的参数可近似为τd=0.65s，Tp=5s，Kp=0.1升/伏·
秒，当输入控制电压为0V时，水泵的出水量为0。
水箱T2的出水量由阀门CV2控制，阀门的截面积为AF2。
以水泵作为系统输入，水箱T2的液位作为系统输出，即可实现单入单出二阶惯性对象。
假设系统是线性或者可线性化的，因此可以推导系统的微分方程如下：
设阀门CV1和CV2的流量与阀门开度μ为线性关系，则水箱T1流到水箱T2的水流量Q1和水箱T2的流出的水量Qo分别为：
1.2组态设计的目标
输入一个设定水位，系统通过算法，自动调节水泵电压和阀门开度，使水箱2的液位达到设定值
1.3PID控制原理
1.3.1PID概况
目前，随着控制理论的发展和计算机技术的广泛应用，PID控制技术日趋成熟。
先进的PID控制方案和智能PID控制器（仪表）已经很多，并且在工程实际中得到了广泛的应用。
现在有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器（PLC），还有可实现PID控制的计算机系统等。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
图2PID控制基本原理图
PID控制器是一种线性负反馈控制器，根据给定值r（t）与实际值y（t）构成控制偏差：
。
PID控制规律为：
或以传递函数形式表示：
式中，KP:
比例系数TI:
积分时间常数TD:
微分时间常数
PID控制器各控制规律的作用如下：
（1）比例控制（P）：
比例控制是一种最简单的控制方式。
其控制器的输出与输入误差信号成比例关系，能较快克服扰动，使系统稳定下来。
但当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差
（2）积分控制（I）：
在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。
对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在
升级会员 