水箱液位控制系统

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1、过程控制综合训练课程报告16—17学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的系统姓名学号班级成绩水箱液位控制系统[摘要]在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽内的液位需维持在给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。关键词：过程控制液位控制PID控制Abstra

2、ct:Intheprocessofindustrialproduction,liquidstoragetanksuchasproductcans,buffer,tanksandotherequipmentsarewidelyused.Inordertoensurethenormalproduction,materialsupplyanddemandmustbebalancedtoguaranteetheprocessoftheproduction.So,theprocessrequiresthattheliquidlevelinthetankshouldb

3、emaintainedatagivenvalue,orchangeinasmallrange,andensurethatthematerialdoesnotoverflow,forinstance,systemofboilerdrumlevelcontrol,levelcontroloffilterpoolandclarificationpoolofself-flowingwaterproductionsystemandsoon.Accordingtotherequirementofproject,weneeddesignaliquidlevelproce

4、sscontrolsystemforasingletankwhichmaketheliquidlevelontheconstantheight.Keywords:ProcessControlLiquidLevelControlPIDControl一、系统建模如图所示，单容液位过程只有一个储液箱。流入量为Q1，由进水阀的开度μ控制Q1的大小；流出量为Q2，随下游工序的需要而变化，其大小由出水阀的开度控制；在出水阀开度不变的情况下，液位h越高，储液箱静压越大，流出量Q2越大。下面分析进水阀的开度μ与液位h之间的动态关系，建立该单容水箱的数学模型。图1-1单容水

5、箱模型根据动态物质平衡关系可得：其中设稳态时变量为：各变量相对稳态的增量为：由的增量形式可得：得到：令则有取拉氏变换得：由上述可知，单容水箱系统为一阶惯性系统，其中时间常数T是表征液位过程响应快慢的重要参数。二、系统设计2.1系统总体设计恒液位水箱控制系统是一个闭环负反馈控制系统，将给定输入和实际输出相比较，得到的误差经PID控制器计算后送给D/A，经过D/A转换后得到0～10V的电压来控制变频器的频率，以此来控制电动调节阀的开度达到控制液位的目的。液位经过传感器转换成4～20mA的电流信号在经过A/D转换反馈至输入端，这样就形成了一个闭环控制系统，当液位

6、过高时，控制输出减小，当液位过低时，控制输出增大，以此来达到恒液位控制。图2-1液位控制系统总体框图2.2D/A模块设计2.2.1端子接线本模块采用电压输出方式，故接线图如图2-2所示。图2-2D/A模块端子接线图图2-3输入输出特性其输入输出特性如图2-3所示，当输入数字范围为0～4000时，输出模拟电压为0～10V，且成线性关系。2.2.2编程设计图2-4D/A转换程序如图2-4所示，首先将D10寄存器中的数值传到辅助继电器（M100～M115）中，然后写低8位数据并保持，接着写高4位数据并保持，最后执行D/A转换，输出0～10V电压。2.3变频器设置

7、2.3.1接线因为本次设计只用到了正转功能，所以只连接了STF端和COM端，电压输入并联在2和5端口来控制频率输出。接线图如图2-5所示。图2-5变频器接线图2.3.2变频器参数设置参数79可以用来设置变频器运行模式，其中79-1为固定PU运行模式，即所有指令通过控制面板输入；79-2为固定外部运行模式，即所有指令通过外部输入；79-3为组合运行模式1，启动指令通过外部控制，而频率通过面板上的旋钮来控制；79-4为组合运行模式2，其启动指令通过控制面板上的RUN来发出，而频率则通过外部模拟量来控制，如图2-6所示。本次设计采用79-2固定外部运行模式。图2

8、-6变频器运行模式2.4A/D模块设计2.4.1端子接线液位变送器