【精品完整版】双容水箱液位控制系统设计

1、温州职业技术学院毕业综合实践课题名称：双容水箱液位控制系统设计作者：学号：系 另寸：电气电子工程系专 业：电气自动化指导老师：专业技术职务2016年3月浙江温州课题摘要在工业生产中，液位控制通常具有滞后性、 大惯性和时变性等特点，所以实现 液位控制的快速性和稳定性，对于提高产品质量和生产效率有很重要的现实意义。本课题针对液位控制系统的特点及实现快速、稳定的液位控制在现实工业生产 中的意义，设计了一个双容水箱液位控制系统。其中运用到传感器、采集卡检测液 位，并采用了 PLC的AD/DA转换模块将数字量转换成模拟量输出。本系统PID参数在整定的设置和范围，使最终系统无稳态误差，无超量调节， 各项指

2、标均满足设计要求。本系统实现简单，硬件要求不高，且能对液位进行实时 显示，具有控制过程的特殊性，本设计提出了一种基于PID算法来实现双容水箱液 位控制系统，主要是为了达到生产过程中对液位控制速度快，稳定性高等特点。关键词 PID控制 传感器AD/DA转换-5 -1 绪论 -4 -1.1 课题的提出 -4 -1.2 国内外研究现状 -5 -1.2.1 国外研究现状 -5 -1.2.2 国内研究现状 -6 -1.3 过程控制的发展过程 -7 -1.3.1 过程控制的发展 -7 -1.3.2 过程控制策略与算法的进展 -8 -1.3.3 传统过程控制存在的问题 -9 -1.4 PID 控制的发展现状

3、及意义 -10 -2水箱的数学建模 -11 -2.1 数学模型的介绍 -11 -2.2 数学模型的建立 -11 -2.2.1 机理法 -11 -2.2.2 实验法 -12 -2.3 本文中水箱液位数学模型的建立 -13 -2.3.1 系统介绍 -13 -2.3.2 建立步骤 -14 -2.3.3 实验数据 -15 -3硬件设计 -16 -3.1变频器 -16 -3.1.1 主回路 -17 -3.1.2 控制回路 -18 -3.1.3 变频器的选择 -19 -3.1.4 变频器的作用 -20 -3.2 压力传感器 -20 -3.2.1 工作原理 -20 -3.3 电动调节阀 -21 -3.3.1

4、 工作原理 -21 -4 PID 控制 -21 -4.1 比例（P）控制及调节过程 -21 -4.2 积分（I ）控制及调节过程 -22 -4.3 微分（D）控制及调节过程 -23 -5 MCGS组态软件 -24 -5.1 MCGS 简介 -24 -5.2 MCGS 的构成 -25 -5.2.1 MCGS组态软件的系统构成 -25 -522 MCGS组态软件界面简介 -26 -5.3 MCGS组态软件的功能和特点 -27 -5.4 MCGS组态软件的工作方式 -29 -5.5 画面的制作和编辑 -30 -5.5.1 主页面 -30 -5.5.2 模拟水流动 -31 -5.5.3 各个控件的制作

5、 -32 -5.5.4 水箱中液位变化的动画效果制作 -33 -结论 -34 -致谢 -35 -参考文献 -35 -1.1 课题的提出随着工业生产的飞速发展，人们对控制系统的控制精度、响应速度、系统稳 定性与适应能力的要求越来越高。而实际工业生产过程中的被控对象往往具有非 线性、时线性、时延对象的先进控制策略，提高系统的控制水平，具有重要的实 际意义。每一个先进、实用的控制算法的出现都对工业生产具有巨大的推动作用。 然而，当前的学术研究成果与实际生产应用技术水平并不是同步的，甚至相差几 十年。在我国，越是高深的、先进的控制理论，其研究越是局限于少数科研院所 的狭小范围内，也越是远离了国民生产这个应用基地。最近几年，国内一些控制 领域已接近甚或超越了国际水平，然而，就先进理论应用于工业生产等领域的状 况来讲，与发达国家相比却存在较大差距。其原因固然是多方面的。但是，个很明显的原因就是在于理论研究尚缺乏实际背景的支持，理论的算法一旦应用 于现场就会遇到各种各样的实际问题，制约了其应用前景。在目前尚不具有在实 验室中复现真实工业过程条件的今天，开发经济实用的具有典型对象特性的实验装置无疑是一条探索将理论成果转化为应用技术的捷径。本文所提及的水箱液位控制系