基于组态的智能仪表液位控制系统设计
基于组态软件的液位单回路控制系统研究
基于组态软件的液位单回路控制系统研究摘要: 通过组态软件，结合实验设备，按照定值系统的控制要求，依据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID控制规律，可以设计一个包含组态画面、并且应用组态控制程序的液位单回路模拟过程控制系统。
该文就是以工控组态软件MCGS为载体，为用户构建工业自动控制、系统监控功能的平台。
应用组态软件来检测、控制液位，设计简单，控制灵活，应用性很高。
关键词:液位单回路控制组态PID 调试工业控制深入各个领域，比如电力、冶金、石化、环保、交通、建筑等行业。
在各种控制领域中最基本的控制就是过程控制系统，即便是复杂、高水平的过程控制系统，基本的过程控制系统也要占70%以上。
基于组态软件的过程控制系统直观、简单、特别适用于教学。
1 液位控制系统硬件设计(图1）这是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高值；并设法减小或消除干扰，这种影响主要来自系统内部或外部（电机运行参数、仪表指示误差等等）。
当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。
因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。
一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。
2 组态软件应用设计2.1 数据库的创建新建MCGS工程文件，命名为“液位控制系统”。
在实时数据库窗口页创建数据对象，实时数据的定义一句工作需要可分为以下几部分：通信、控制变量和参数、控制方式、控制算法、存盘数据、报警等。
2.2 画面设计与动画连接2.2.1 液位控制系统流程根据工艺和功能要求设计，由水箱、传感器\变送器、控制器和执行器构成一个闭环控制系统。
2.2.2 系统流程制作与控件的动画连接应用绘图工具绘制水箱和储水箱：从对象元件库中选出显示仪表、调节阀、水泵、传感器和手动阀，插入到用户窗口；插入位图：PC机和RS-232转换器；从对象元件库插入水路管道，并在其上面覆盖有流动块；各电器元器件之间进行电气连接。
基于组态王的水箱液位控制系统
理 器 ，具有 四则运算 、逻辑 判断、命 态 王 图形 界 面 开 发 功 能使 用 方 便 ，对
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湖北师 范 学院机 电 与控制 工程 学院 叶 梦君 胡长 晖 张 先鹤 万里 光 詹 习生
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对 于相关 的工 程应 用具 有一 定 的价值 。 关键 词 ：组态 王 智 能仪 表 Ｐ Ｉ Ｄ
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基于组态王的水箱液位控 制系统
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A3000的液位控制系统设计
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赢得 了日益广泛的市场 ， 电力、 在 化工、 交通 、 机械 、 过程控制等领域发挥重要作用。 组态王可 以与一些 常用 ＩＯ设 备直接进行通 ／ 信。ＩＯ设备 包括 Ｐ Ｃ 智 能模块、 卡、 ／ Ｌ、 板 智能仪表
基金项 目： 基于虚拟技术的 自动化控制实训室的构建 （０５— ２ １１ ０ ） 作者简介 ： 王银锁 （ ９ ６ ， ， １６ ） 女 河北阜城人 ， 大学本 科 ， 副教 授 ， 主要从 事生产 过程 自动化专业 的教学和科研工作 。
１ Ａ ０ ０智 能 仪 表 控 制 装 置 概 述 ３０
Ａ ００智 能仪 表控 制 系统采 用 了福 建百 特 公 司 ３０ 的 ２个 智能 ＰＤ控 制 仪 表 。一 个 内给 定 ， 个 外 给 Ｉ 一 定 。具 有智 能 ＰＤ控 制算法 ， 以实 现 自整定 功 能 。 Ｉ 可
基于51与组态王的智能仪表
基于51单片机的智能仪表与组态王的通讯圈子类别：嵌入式系统(未知) 2009-8-10 23:01:00[我要评论] [加入收藏] [加入圈子]1、引言随着工业自动化进程的不断加快，现场仪器、仪表、设备正不断向数字化、智能化和网络化方向推进。
单片机以其强大的现场数据处理能力，低廉的价格，紧凑的系统结构、高度的灵活性，微小的功耗等一系列优良特性成为构建智能化现场仪器仪表、设备的重要手段，现已广泛应用于工业测量和控制系统中。
组态王Kingview工控组态软件以其工作性能稳定可靠、人机界面友善、硬件配置方便以及编程简单易用同时其驱动程序较为丰富，如支持DDE、板卡、OPC服务器、PLC、智能仪表、智能模块等；支持ActiveX控件、配方管理、数据库访问、网络功能、冗余功能。
其扩展性强，配有加密锁，支持工程加密；可方便与管理计算机或控制计算机联网通信等优良特性，提供了对工业控制现场大量数据进行采集、监控、处理的解决方案。
在各种工业控制领域中得到了大量使用[1-2]。
将单片机和组态王优良的特性结合起来，使它们实现“强强联合”，成为改造传统工业，提升企业技术竞争力的重要趋势。
目前许多测控系统是由通用机或工控机和底层单片机控制装置组成，通用机或工控机通过组态软件控制现场仪器设备，单片机采集数据和现场状态通过串行口传送到通用机或工控机，由组态软件对采集到的现场数据进行分析、存储或显示，并将命令和控制通过串行口传到单片机以监控现场设备的运转。
可靠地实现它们之间的通讯是实现各种测控任务必须解决的首要问题。
对于一些重要名家厂商的板卡和模块，一般组态王可直接提供为数据采集和控制所需的底层硬件设备的驱动程序。
但对于绝大多数一般用户自行设计开发的采集、控制装置则没有驱动程序提供。
因此实现它们“强强联合”，必须解决它们之间之间的通信问题。
迄今为止，人们对单片机与组态王的通信问题进行了广泛的研究[1-2]。
目前，单片机与组态王的通讯方法有主要有3种[3]：①利用组态的驱动程序开发包进行驱动开发自己的通讯驱动程序，该方法适用于专业厂商；②通过动态数据交换(DDE)方式进行通讯，该方法带来一些额外的开销，如会降低系统实时性，增加系统的不可靠性等，对开发人员的要求也更高。
基于组态软件的液位单回路控制系统研究
１ 液 位 控制 系统 硬 件设 计
出的字 符 。 报 警指 示 即液 面低 干 １ ０ ｃ ｍ时， 示区别。 窗 口右 下 方 增 加 显 示 为 “ 退 出” 标 指示灯为绿色， 当液 面超 出１ ０ ｃ ｉ ｎ 时， 用 途 签 。
是 红 色 图符 可 见 ， 即 ２ ． ３ 控 制程 序编 写 （ 图１ ） 这 是 一 个单 回路 反馈控 制 系统 ， 可 见 度变 化 实 现 闪烁 ， 依 据 控 制 要求 ， 控 制 策 略 可以 设 置 成 ６ 它 的 控 制 任 务 是 使 水 箱 液位 等于 给 定 值 所 指 示 灯 为 红 绿 交 替 。 在窗Ｖ １ 的 右上 方 ， 插 入 其 中两个 标 签 显 示字 符 “ 控 制 方 个 用户策 略 ， 其 中控 制 算 法 均为 脚本 程 序 策 要 求 的高 值 ； 并 设 法 减 小 或消 除 干 扰 ， 这 种 三 个标 签， 影 响 主要 来 自系统 内 部或 外部 （ 电 机运 行 参 式 ” 和“ 控 制 算 法”， 另 一 个 用来 显 示 控 制 略 。 手动 和 自动 ） ， 插入一 个 下拉 框 ， 用来 其 中在 工 程 运 行 时 ， 若执 行该 策略， 数、 仪 表指示误差 等等） 。 当一 个 单 回路 系 方式 （ 打 开 显 示 控 制 方 式 则 组 对 象 包 含 的数 据 被 保 存 在 Ｓ ａ ｖ ｅ Ｄａ ｔ ａ ． 统设 计安装就绪 之后， 控 制 质 量 的 好 坏 与 提 供 控 制 算 法 的 选择 。 允 许字 符 颜 色 、 显 示 输 出和 按 Ｄ Ａ Ｔ中。 控制器参 数的选择 有着很大的关系。 合 适 的标 签 属 性 ， 的控制参数， 可 以带 来满 意的 控 制 效 果 。 反 钮 输 入 连 接 。 设 置 默 认算 法 为Ｐ １ Ｄ算 法 （ 标 ２ ． ４ 设 备 组态 Ｉ Ｄ） ， 将 选 中 的算 法 名 称 作 为 字符 型数 进 入 设 备 窗 口， 进 行 设 备组 态 。 打 开 设 之， 控 制 器 参数 选择 得 不 合 适 ， 则会 导 致 控 准 Ｐ 制 质 量 变坏 ， 甚 至 会使 系 统 不能 正 常工作 。 据 对象 “ 控 制 算 法 ”的值 ， 下 拉 框 中包 括 的 备 工 具 箱 在 设 备窗 口管 理 选 择 通 用 设 备 中
基于组态王的智能仪表温度控制系统的设计与实现
２ Ｐ Ｉ Ｄ控 制算 法
ｌ ａ ｉ Ｄ调节是连续控 制系统 中应用 最多 的一 种控制 调节 规律 。其本身根据控制对象的动态特性 ， 按需要可以分解成
Ｐ、 Ｐ Ｉ 、 Ｐ Ｄ调节模块 ， 而且多数 复杂控制 （ 如串级调节 ， 比值控 制） 中均采 用了 Ｐ Ｉ Ｄ控制规 律。生 产实际 证明 ， Ｐ Ｉ Ｄ控制能
第 ６期
马 志刚 ， 等： 基于Ｓ Ｔ Ｃ的便携 式 温度传 感 器设 计
Ｐ Ｃ Ｏ Ｎ ｌ ＿ Ｏ Ｘ Ｏ １ ； ／ ／ 进入休闲模式
｝ ｝
４ ｌ
４ 结 论
本仪器采用超 低功耗单 片机 ， 工作 电流小 ， 增加 了电池
的使用时间 ， 工作 三年 不需要更换 电池。同时适 应能 力强 ，
信号 间任意切换 ， 即设 即用 。多种给定方式 内给定调节仪具
１ 系统 介绍
本 系统 通过智能 仪表设计实现锅 炉过热蒸 汽温度 的控
制， 利用 Ｐ Ｔ １ ０ ０温 度传感 器采集 现场 的实 际温 度并通过 其
内部 Ｐ Ｉ Ｄ调节器来 调节和控制 电动调节 阀。当主汽温 的测 量值等 于设定 值 时 ， 喷 水 阀门 保持 不 动 ， 系 统 处 于 动态平
监控系统 ， 该系统工艺流程显示 直观 ， 人机界面友好 ， 易于操
执行器采用 台湾 Ｈ ｏ ｎ ｅ ｙ ｗ ｅ ｌ有 限公 司的 ＭＬ ７ ４ ２ ０ Ａ ３ ０ ５ ５一 Ｅ型 电动 调节 阀。该 电动调 节 阀采用 四线 制 接线 ， 电源为 ２ ２ ０ Ｖ Ａ Ｃ ， 其信号线分为输入控制信号 和阀位输 出信号（ ４—
基于PLC的液位控制系统设计_图文
课程设计说明书名称2010年 6月7日至 2010年6月11日共 1 周院系班级姓名学号系主任教研室主任指导教师目录绪论 . (2)第1章液位控制系统总体方案设计 . (3)1.1单回路控制系统 (3)1.2水箱液位的串级控制系统 (4)第2章过程控制装置概述 . (6)2.1系统简介 (6)2.2系统装置 (7)2.3 S7-300PLC 控制柜的组成 . (8)第3章硬件组态设计 . (10)3.1PLC 的选择 (10)3.2组态硬件 (11)第4章软件组态设计 . (12)4.1 实现WINCC 与S 7-300的软件通讯 (12)4.2 程序设计 (15)第5章调试过程及结果分析 . (20)5.1单容液位控制系统调试结果及分析 (20)5.2双容串级液位控制系统调试结果及分析 (23)第6章课程设计总结 . (26)参考文献： . (27)绪论课程设计是检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统。
课程设计也是教学过程中的一个重要环节，通过设计可以巩固各课程理论知识，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对工业的有关方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为以后工作奠定基础。
工业生产过程控制是现代工业自动化的一个重要领域。
它是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表等知识相结合的一门综合性应用学科，理论性、综合性和实践性都很强。
随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，做为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。
在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。
在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。
基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统的设计
第 １ ５卷 第 ４ 期 ２０ ０ ７年 Ｏ ７月
河南 机 电高 等 专 科 学 校学 报
Ｊ ｕ ｇ Ｃ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｏ Ｈｅ ａ ｃ ａ ｉ ｄＥｌ ｒ ａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｏ ｌ ｅ ａａ ｃｉ ｎ ｅ
Ｖ０１ １ № ． ．５ ４
Ｊ ｌ． ０ ７ ｕｙ ２ ０
基 于 智 能 仪 表 的 串联 双 容 水 箱 液 位 控 制 系统 的设 计
朱 广 ， 君 晓 吴
（． １ 河南 高速 公路 发 展 有 限 公 司 ， 南 新 乡 ４ ３０ ；． 南 机 电高 等 专 科 学校 自动控 制 系 ， 南 新 乡 ４ ３ ０ ） 河 ５００２河 河 ５０ ２ 摘 要 ：提 出了 一种 利 用 智 能仪 表 ＡＩ０ ８８对 串联 双 容 水 箱液 位 进 行 串级 控 制 ． ＭＣ Ｓ组 态 软 件 实 现 上 位 机 对现 以 Ｇ
４ 控 制 系统 的 调试
为 了满 足 控 制 系统 的精 度 要 求 ， 用 两 步 整 定 采 】 先整 定 副 环 ， ４ ｌ衰减 曲线 法 得 到 ８ ］ 按 ： 一８ ， ３ 输 入时 ， 仪表 内部 带有 冷端 补偿 部件 ； 电压／ 接 电流 输 法［ ， 入时 ， 应 显 示 的 物理 量 程 可 任 意 设 置 。适 合 于 温 Ｔ ０ ， 同样 的方 法 再整 定 主环 ， 到 一６ ５ 对 。 一４ ｓ用 得 ．，
于增加 了一个水 箱 ， 得被 控量 的 响应 在 时间上 更 落 数 ， 使 构成 串联双 容水箱 串级 控 制 系统 。低位 水 箱 的液 后一 步 ， 即存 在容 积延 迟 ， 而 导致 该 过 程 的难 以控 位传感 器检 测 的液 位 信 号与 给 定 液位 值 进 行 比较后 从
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毕业设计说明书基于组态的智能仪表简单控制系统设计专业自动化学生姓名班级B自动化074学号0710603408指导教师赵兰完成日期2011年6月5日基于组态的智能仪表简单控制系统设计摘要：现代控制系统的规模日趋大型化、复杂化，对设备和被控系统安全性、可靠性和有效性的要求也越来越高。
为了确保工业生产过程高效、安全的进行,保证并提高产品的质量,对生产过程进行在线监测,及时准确地把握生产运行状况,已成为目前过程控制领域的一个研究热点。
近几十年来，液位控制系统已被广泛使用，在其研究和发展上也已趋于完备。
在轻工行业中，液位控制的应用非常普遍，从简单的浮球液位开关、非接触式的超声波液位检测一直到高精度的同位素液位检测系统到处都可以见到他们的身影。
而控制的概念更是应用在许多生活周遭的事物上。
而且液位控制系统已是一般工业界所不可缺少的元件。
凡举蓄水池，污水处理场等都需要液位元的控制.如果能通过一定的系统来自动维持液位的高度那么操作人员便可轻易地在操作时获知真个设备的储水状况,如此不但工作人员工作的危险性,同时更提升了工作的效率及简便性.基于智能仪表的水箱液位控制系统正是具有这种功能。
本课题利用智能仪表控制系统，结合组态王监控软件设计人机对话界面，实现水箱液位自动控制系统设计。
通过对现场系统数据的采集处理，在组态王中实现动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线和报表输出等功能。
同时利用智能仪表控制系统，在所设计的组态王监控界面中，进行相关仪表调校和控制器参数整定。
最后向用户提供锅炉过热蒸汽控制系统的动态运行结果。
关键词：液位控制；智能仪表；组态王The Simple Control System Desigm of the IntelligentInstrumeng Based on ConfigurationAbstract:With production levels and the development of science and technology, modern control systems become increasingly large scale, complex, and controlled system of equipment safety, reliability and validity requirements are also increasing. In order to ensure that the industrial production process efficient, safe conduct, to ensure and improve product quality, production-line process monitoring, timely and accurate grasp of production and operation conditions, the field of process control has become a hot research topic. In recent decades, level control system has been widely used in its research and development has become complete. In light industry, the level control was very common, ranging from simple float level switch, non-contact ultrasonic liquid level detection up to high-precision isotope level detection system can be seen everywhere in their shadows. The control concept is used in many things around the living. And the level control system is essential for the general industry components. Where the move tanks, sewage treatment plants and so needs to control level element. If through the system to automatically maintain a certain level of height that the operator can easily operate the device when the water really a learned condition, so staff work not only dangerous, but also enhance the efficiency and simplicity. based on water level of intelligent instrument control system is with this function.The subject of the use of intelligent instrument control system, combined with monitoring software Kingview interactive interface design, to achieve tank liquid level control system. Through field data acquisition and processing system, implemented in the configuration king animation, alarm processing, process control, real-time curve and the report output and other functions. While taking advantage of intelligent instrument control system, the configuration designed by the king in the control interface, the relevant instrument calibration and controller parameter tuning. Finally, to provide users with superheated steam boiler control system for dynamic operation results.Key Words: liquid level control; intelligent instrument; Kingview目录1.绪论 (1)1.1 课题研究背景、意义和目的 (1)1.2 设计内容与要求 (2)1.3 过程控制概述 (2)1.3.1过程控制的发展历程 (2)1.3.2 过程控制系统的组成 (3)1.3.3过程控制系统的特点 (4)1.3.4过程控制的发展方向 (5)2. 液位控制系统硬件设计 (6)2.1 液位控制的工作原理 (6)2.2 系统的硬件组成 (7)2.2.1控制机构 (7)2.2.2执行机构 (12)2.2.3检测与变送机构 (13)3. 控制系统设计 (14)3.1 控制方案设计 (14)3.1.1单容水箱液位控制系统原理 (14)3.1.2 液位控制的实现 (15)3.2PID控制的原理和特点 (15)3.3 PID控制器的基本结构 (16)3.4 PID控制各参数的作用 (17)3.5 PID控制器的设计 (18)4. 系统监控界面设计 (19)4.1组态软件简介 (19)4.2 组态王概述 (22)4.3 组态王人机界面开发 (23)5. 系统运行及结果 ........................................................................ 错误！未定义书签。
6. 结束语 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录 (32)附录1. 水箱液位串级控制系统原理图 (32)附录2. 水箱液位简单控制系统监控组态界面 (33)盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2011)1绪论1.1 课题研究背景、意义和目的随着现代科学技术的飞速发展，控制理论及技术越来越重要，控制技术广泛应用于冶金、石化、机械、制药、航空航天以及军事系统等领域，其中应用最为广泛的仍然是PID控制。
智能控制是控制理论发展的高级阶段，它主要用来解决传统控制方法难以解决的复杂系统控制问题，将PID控制技术引入控制仪表构成智能PID控制器，本设计用智能仪表作为的PID控制器。
本设计的液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。
在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。
液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是是利用组态软件创建的人家界面结合仪表控制。
组态软件最早出现时主要解决人机图形界面问题，随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、监控与数据采集、通信及联网、开放数据接口、对I/O设备的支持已经成为它的主要内容。
可以在系统中配置需要监控的对象，能够通过界面系统实时反映各个被监控对象的状态。
这种组态技术结合现场智能仪表控制方法有以下明显优势：(1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。
(2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。
(3)具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。
综合以上的种种优点可以预见利用计算机创建组态监控界面与现场智能控制仪表的结合是行业的大势所趋。
智能仪表中所配有的微控制器，使其具有对数据、命令等进行存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能。
自智能仪器仪表问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。