水箱液位单回路控制系统的综合设计(doc毕设论文)

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1、水箱液位单回路控制系统的综合设计一、控制目的和方式根据设定的控制对象和管道配置，运用计算机和INTOUCH组态软件，设计一套监控系统，并通过调试使得水箱液位维持恒定或保持在一定的误差范围内。二、水箱的性能和控制要求1、要求水箱液位恒定，液位设定值SP自行给定。2、无扰动时，水压基本恒定，由变频器控制水泵实现。3、扰动因数：水箱出水流量允许波动。4、预期性能：响应曲线为衰减震荡；允许存在一定误差。调整时间尽可能短。三、水箱系统的方案设计和控制规律选择简单控制系统一般是单回路控制系统。由于其结构简单并且能够满足大多数控制质量的要求，因此在生产过程控制中得到了广泛的应用，是生产过程控

2、制中最基本的一种控制系统。一个单回路反馈系统是由测量变送器装置、控制器、和被控对象所组成，按其被控变量类型的不同可以分为温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、液位控制系统等。控制系统设计时针对某一特定生产对象进行的，当系统安装完成之后，控制效果主要取决于控制器的参数设定整定。选择合适的比例度、积分时间、微分时间是保证和提高系统控制质量的主要途径。单回路水箱的原理，系统地输入变量为进水阀门、出水阀门的开度，输出变量为水箱液位。单回路PID控制的被控制量是水位，控制量是进水门、出水门开度。通过调节PID控制器的比例增益、积分时间、微分时间三个参数得到比较好的控制效果。PID调节

3、器构成的闭环控制回路一般原理如图1所示计算机控制器变频器水泵管道水位检测传感器_SPPVPv1图1控制系统方框图控制系统草稿图如图2上水箱电动调节阀流量计压力表容器水泵管道电磁阀电磁阀电磁阀压力表图2控制规律选择：目前工业上常用的控制规律主要有：比例控制、比例积分控制和比例积分微分控制等。本方案采用比例积分微分控制。比例控制——克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短。是最基本的控制规律。但在终了时会存在余差，负荷变化越大余差越大。使用于滞后较小、负荷变化不大、允许被控变量存在余差的场合。比例积分控制——在比例作用下引用积分作用，虽然会使系统的稳定性降低，但没有余差。适用于控制通道

4、滞后较小、负荷变化不大、不允许被控变量存在余差的场合。比例微分控制——引入了微分作用，具有超前控制作用，在被控对象具有较大滞后时，会有效的改善控制质量。但对于滞后小干扰作用频繁，含有高频噪声的系统，将可能使系统产生振荡，甚至失控。比例积分微分控制——综合了比例、积分、微分控制规律的优点。适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制要求高的场合。该方案的控制目标是使水位达到平衡状态，通过控制电动调节阀改变阀门开度，来控制流量的大小，从而来控制水位。选择阀门开度为控制量，水位为被控量。控制规律选择PID控制规律。四、测试的基本要求：1．使用INTOUCH组态软件。2．采用计算机控制方式和P

5、ID控制规律。3．设计出比较完整的控制画面。画面包括被控水箱、储水箱、电动调节阀、管道及其开关型电磁阀、流量检测仪表及显示、压力检测仪表及显示、阀位检测及显示、水位检测仪表及显示、实时曲线、历史曲线、PID参数调整框、手动控制开关、自动控制开关、结束退出开关。4．设计出采用PID控制规律的脚本程序。5．要求系统具备如下手动控制功能：控制电磁阀开通和关闭、通过直接给定控制电动调节阀开度。6．要求系统具备如下自动控制功能：控制电磁阀开通和关闭、通过闭环PID运算结果控制电动调节阀开度，允许在线实时调整PID参数和水位给定值。7．能够正确识别有关仪表和智能模块，按照I/O设定完成控制

6、台上所用I/O接线。8．能够通过OPCLINK完成INTOUCH组态软件和Kingview组态软件的实际连接。9．能够手动投运系统，实现手动功能。如有问题，能够修正设计。10．能够自动投运系统，实现自动控制功能。如有问题，能够修正设计。11．运行结果必须实现控制目的。五、所需的仪表和模块：1．装置柜：含被控对象―水箱、管道（直径4”）、仪表、供水设备、开关电磁阀和电动调节阀等。2．控制台：含接线端子、485总线模块、控制电源。3．计算机。4．组态软件。压力传感器:：压力传感器用来对管道压力进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力传感器，本传感器按标准的二线制传输，稳定性好，可靠

7、性高。可方便与其他DDZ—ⅢX型仪表互换配置,并能直接替换进口同类仪表。工作时需串入24V直流电压，0.5级精度，二线制4-20mA标准信号输出。变频器：三菱FR-S520变频器，4-20mA控制信号输入，可对压力进行控制，体积小，外加电流控制，频率可高达200Hz。水泵：采用丹麦格兰富循环水泵。220V供电。电动调节阀采用德国PS公司进口PSL201型智能电动调节阀。牛顿7000系列模块：D/A7024模块4路模拟输出，电流（4-20mA）电压（1-5V）信号均可，A/D7017模块8路模