液位串级控制系统

课题：液位串级控制系统设计成绩评定·一、指导教师评语(根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定)。课程设计成绩评定指导教师签字.1系统结构设计1.1控制方案串级控制系统是一种常见的复杂控制系统，它是根据系统结构命名的。一、基本原理：它是由两个或者两个以上的控制器串联而成的，一个控制器的输出是另一个控制器的的给定值。二、结构：整个系统包括两个控制回路，即主回路和副回路。主回路有主控制器、副回路、主对象和主变送器构成；而副回路由副控制器、控制阀、副对象和副变送器构成。三、特点：与简单控制系统相比，串级控制系统由于在结构上增加了一个副回路，所以有以下特点(1)、对于进入副回路的扰动具有较快、较强的克服能力。(2)、改善主控制器的广义对象的特性。(3)、对符合和操作条件的变化有一定的自适应能力。(4)、副回路可以按照主回路的需要更精确地控制操纵变量的质量流和能量流。四、应用场合：(1)、用于克服变化剧烈的和幅值大的干扰。(2)、用于时滞较大的对象。(3)、用于容量之后较大的对象。(4)、用于克服对象的非线性。本控制系统中，被控参量有两个，上水箱的液位和下水箱的液位，这两个参量具有相关关系。上水箱的液位可以影响下水箱的液位，根据上下水箱的液位相关关系，故系统采用的串级控制。其中，内环控制上水箱的液位，外环控制下水箱的液位，系统远行使下水箱的液位跟随给定值，系统框图如下图3.1所示计算机液位变送器液位变送器调节阀g(t)计算机液位液位y(t)图3.1液位一液位串级控制系统框图1.2控制规律本设计采用的是工业控制中最常用的PID控制规律，内环与外环的控制算法采用PID算法，PID算法实现简单，控制效果好，系统稳定性好，外环PID的输1.3过程仪表及过程模块本设计中共用到了以下过程仪表和过程模块：液位传感器是用来上位水箱和下位水箱的液位进行检测，采用工业用的,在满程压力下调整量程电位器，使输出电流为20mA。本传感器精度为0.5级，变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电用电子元件对直流电进行开关.变为交流电.一般功率较大的变频器用可控硅.并设一个可调频率的装置.使频率在一定范围内可调.用来控制电机的转数.使转数在一定的范围内可调.变频器广泛用于交流电机的调速中.变频调速技术是现代动力。抽水的电动机泵通常把提升液体、输送液体或使液体增加压力,即把原16位A/D循环采样，采样速率：3000次/S;1.2倍量程可正确测量，过载2倍可用于驱动继电器、开关等。这用A/D牛顿7017模块8路模拟电压(1-5V)D/A牛顿7024模块4路模拟输出，电流(4—20mA)电压(1—5V)信号均可。485/232转换牛顿7520模块，转换速度极高，232口可长距离传输。8.电源变送器输出的都是电流信号，而A/D模块输出的都是电压信号，所以在A/D通道的正负端并联一个250欧姆的电阻，将电流信号转换成电压信号。2.系统组态设计组态(Configuration)为模块化任意组合。通用组态软件主要特点有(1)延续性和可扩充性。用通用组态软件开发的应用程序，当现场(包括硬件设备或系统结构)或用户需求发生改变时，不需作很多修改而方便地完成软件的更新和升级；(2)封装性(易学易用),通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，对于用户，不需掌握太多的编程语言技术(甚至不需要编程技术),就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；(3)通用性，表、智能模块、板卡、变频器等)的I/0Driver、开放式的数据库和画面制作用高昂等因素，这些也正是国内通用组态软件在国内不能广泛应用的原因。随着国内计算机水平和工业自动化程度的不断提高，通用组态软件的市场需求日益增大。近年来，一些技术力量雄厚的高科技公司相继开发出了适合国内使用的通用组态软件。2.2系统流程图系统流程图如图2.1所示P-73P-78V-13■V-11V-12P-88P-91计算机调节阀HBV-10P-89贮水池图2.1流程图2.3系统组态图LSB1P]N1PID2OUTPID1自动自动OUTU(K)2.4组态结果是测量对象的液位并对其进行归一化等处理；PID控制器是整个控制系统的核[1]邵裕森.过程控制工程[M].[2]姜秀英.过程控