基于组态软件的液位流量串级控制系统(精)
基于组态软件的液位监测控制系统的设计
行机构所需要的 ４ — ２ ０ ｍ Ａ直流运行信号 。 传感器选
择扩散硅压力变送器 ， 分别作 为上下水箱液位的 检测和变。 执行器选用 电动调节阀。 １ ． ２ 软件 部分
系 统 的软件 系统包 括 两大 部分 ： 一 是 基 于 Ｓ Ｔ Ｅ Ｐ ７ 一 Ｍｉ ｃ ｍ Ｉ Ｎ的 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 程 序 ， 二 是 基 于 ＭＣ Ｇ Ｓ组态 软件 的监控 程 序 。 本 文 主要 阐述基 于组
量值 ， 然后 通 过 Ａ Ｉ Ｄ转 换 把模 拟 的测 量量 变成 计
中图分 类号 ： １ ］ Ｐ ２ ７ ３
文献标志码 ： Ａ
０ 引言
液位控制是工业生产过程中的常见参数控制 之一 ， 如火电厂 的汽包水位控制便属于液位控制 。 随着控制要求的提高 ， 传统的单 回路液位控制系 统 已经难 以满足一些复杂的控制要求 ， 串级控制
过 程 就 是一 个 完 整 的控制 过程 。 控 制 器 采 用 西 门 子Ｓ ７ — ２ ０ ｏ系列 Ｐ Ｌ Ｃ， Ｃ Ｐ Ｕ型 号 为 ２ ２ ６型 ， 集成 ２ ４ 输 入／ １ ６输 出共 ４ ０个 数字 量 Ｉ ／ Ｏ口， 还可 以进 行扩
与一个控制器 ， 增加 的投资并不多 ， 但控制效果却
有 了显 著 的提高 ［ １ １ 。
展。 在液位控制系统中 ， 传感器将检测到的液位转 换成的 ４ ～ ２ ０ ｍ的电流信号 ， 因此需要配置模拟量 输入模块 ， 本系统配备 了西门子 Ｅ Ｍ ２ ３ ５ 模拟量输 入输 出模块 ， 它具有 ４ 路模拟量输入和 １ 路模 拟 量输 出１ ３ １ 。 Ｅ Ｍ ２ ３ ５ 模拟量输入输出模块可接受传感
文章编号 ： １ ６ ７ ３ ． ２ ０ ２ ２ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ ． ０ ０ ５ ５ ． ０ ３
基开LC和组态王的液位流量串级控制系统设计
液 位 控 制 涉及 工 业 控 制领 域 广 泛 ，同 时液 位 控 制 过 程 具 有 非 线 性 及滞 后 性 等 特 点 ，传 统 的单 回路 控 制 系 统 在 大 多 数 工 业 控 制 场 合 能够 基 本 满 足 生 产 工 艺 要求 ． 但 是 现 代
工业生产朝着大型化、 智能 化 方 向发 展 ， 对控 制质 量 的要 求 不断提升 ， 有 些 控 制 过程 存 在 大滞 后 现 象 。 有 明显 的时 变 性
在 工 业 控 制 领 域得 到 广 泛应 用 ，组 态 王 是面 向 自动 化 现 场 的工 业 控 制 软 件 ， 能 够 在线 显 示 实 时 曲线 和 历 史 曲 线 ， 在 线 修 改 控 制 参 数 并 可 编辑 任 意 流程 画 面 进 行动 态实 时显 示 等 功 能 应 用 广 泛闭 。 本 文介 绍 的 液位 流 量 控 制 把 两 者结 合 起 来 实现对液位 的精确控制 ， 具有控制精度 高、 编程实现方便 、 显 示 界 面 友好 及控 制品 质 高 等优 点 。
（ 宿 州 学 院 机 械 与 电子 工程 学 院 ， 安徽 宿州 ２ ３ ４ ０ ０ ０ ）
摘
要： 水 箱 液位 控 制 过 程 存 在 大 纯 滞后 、 明 显 的 非 线性 及 时 变性 等 特 点 ． 使 用 传统 的单 回路 控 制 系统 在有 些场 合 难 以
满足高精度、 高控 制 品质 的要 求 。该 文 以过 程控 制 系统 实验 装 置 中 的水 箱 液住 为控 制 对 象 ． 控 制 器 采 用 西 门子 Ｐ Ｌ Ｃ 对 现 场 液
第 ５ 期
李 彪： 基于 Ｐ Ｌ Ｃ 和 组 态 王 的 液位 流量 串级 控 制 系统 设 计
毕业设计论文：基于MCGS组态软件及水位控制系统
新疆工程学院课程设计题目：基于MCGS组态软件的水位控制系统目录前言 (1)1.设计概述 (2)1.1 设计任务介绍 (2)1.2 设计系统组成框图 (2)1.3 设计分析 (2)1.4. 设计所用软件介绍 (3)1.4.1什么是MCGS组态软件 (3)1.4.2 MCGS组态软件的系统构成 (3)1.4.3 MCGS组态软件的功能和特点 (5)1.4.4 MCGS组态软件的工作方式 (5)2 设计思路 (6)3 组态画面的设计 (7)3.1 工程建立 (7)3.2建立流程画面 (7)3.3 定义数据对象 (8)3.4.动画连接 (9)3.5模拟设备连接 (9)3.6 控制流程 (10)3.7 报警显示 (10)3.8 报表输出 (12)3.9 趋势曲线显示 (13)3.10 安全机制 (13)3.11 水位控制系统总效果 (16)4总结 (17)5参考文献 (18)前言计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。
MCGS是一种流行的组态软件开发环境，组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。
MCGS通用版组态软件主要完成通用工作站的数据采集和加工，实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等日常性监控事务。
对工作站软件的要求主要是系统稳定可靠，能方便的代替大量的现场工作人员的劳动和完成对现场的自动监控和报警处理，随时或定时的打印各种报表。
由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。
采用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的可靠性和开发速度提高了，开发难度却下降了。
随着国内工业生产技术的进步以及自动化技术的发展,人们对自动化监控系统的需求越来越大,要求越来越高。
基于组态软件的液位—液位串级控制系统设计
基于组态软件的液位—液位串级控制系统设计液位—液位串级控制系统是指通过控制多个液位传感器的液位信号，来实现多个液位控制阀门的自动调节，以达到控制系统中多个液位的目标值的系统。
组态软件是指一种用于编程和配置自动化系统的软件工具，它可以通过图形化界面来配置系统的控制逻辑，监视系统的状态并进行调试。
在液位—液位串级控制系统中，组态软件可以用于设计控制逻辑、配置传感器和执行器、进行调试和监视等工作。
本文将详细介绍基于组态软件的液位—液位串级控制系统的设计过程和关键技术。
首先，我们需要确定系统的目标和需求。
例如，我们可能需要将液位控制在一定的范围内，或者需要保持不同液位之间的差值在一定的范围内。
根据具体的需求，我们可以确定系统中需要使用的液位传感器数量和位置。
接下来，我们需要选择合适的液位传感器。
液位传感器的选择应该考虑到被测液体的性质、液体的压力和温度范围、传感器的精度和可靠性等因素。
常见的液位传感器包括浮球液位传感器、电容式液位传感器、压力式液位传感器等。
然后，我们需要选择合适的执行器，用于控制液位阀门的开关。
执行器可以是电磁阀、调节阀等。
选择执行器时，需要考虑其控制精度、响应速度和使用寿命等因素。
接着，我们可以使用组态软件来进行系统的设计和配置。
组态软件通常提供了一个图形化界面，可以通过拖拽和连接元件来设计控制逻辑。
我们可以将液位传感器和执行器等元件添加到画布中，并进行连接和配置。
例如，我们可以将液位传感器的输出信号连接到执行器的输入端口，并设置液位的目标值和控制算法等参数。
在配置完成后，我们可以使用组态软件提供的调试和监视工具来检查系统的状态和调整控制参数。
例如，我们可以使用组态软件提供的实时监视功能来查看液位传感器的读数和执行器的状态。
如果系统的反馈不符合预期，我们可以通过调整控制参数来优化系统的性能。
最后，我们需要进行系统的联调和测试。
在联调过程中，我们需要验证系统的各个组件之间的协作是否正常，并调整参数来使系统达到预期的控制效果。
基于组态软件的液位控制系统设计
善 ，串级 调节 系统 对进 入 主 回路 的干 扰 也 有较 强 的 克服 作 用 ；串 级调 节 系 统的 副 回路 对 非 线性 环节 的补 偿具 有 鲁 棒性 ，能适 应 负
荷和 操作 条 件的 变化 ，具 有一 定 的 自适 应 能 力。
串级 控制 系统 的 设计 需 从 副 回路 的选 择 、主 辅 调节 器 的调 节 规律 选 择 、防 止 积分 饱 和和 主 辅调 节 器 正 反作 用 的选 择 等 多方 面 来 考虑 。从 对 象 中能 引出 中 间变量 是 设 计 串级 系统 的前 提条 件 。 凡是 设计 串级 控制 系 统 的场 合 ，对 象 特性 总 有 较大 的 滞后 ，主 调 节器 采用 三作 用Ｐ Ｄ 制规 律 是必 要 的 ，而 副 回路 是随 动 回路 ， Ｉ控
一
个调 节 阀 ，主 调节 器的输 出作 为 副调 节 器 的给 定 ，副 调 节 器输
，
它 由Ｐ Ｓ Ｌ 智能 型 电动执 行 器 与 优 质的 国产 阀门 相 组合 构 成 ，
出到调 节 阀 。 当干扰 进 入 副 回路 时 ，由于 主 、副 调 节 器的 共 同作
是 一 种 高性 能 的调 节 阀 ，适 用 于 各种 不 同压 力 和温 度 的流 体 和对
３ 控制 方案 的选 取和 设计
基 于双 容水 箱 系统 的 工程 要 求 ，当 扰动 无 论是 进 入 主 回路还
是 副 回路 ，都 能 进 行有 效 迅速 地 克 服 ，并 且对 系统 的工 作 频率 有
一
的应 用 系统 。 运行 环 境 则按 照 组态 环 境 中构 造 的组 态 工程 ，以用 户指 定 的方 式运 行 ，并进 行 各 种处 理 ，完成 用 户组 态 设计 的 目标 和 功 能 。ＭＣ ＧＳ组 态软 件所 建 立的 工程 由主 控 窗 口、设 备窗 口、 用 户 窗 口、实 时数 据 库和 运 行 策略 五 部分 构 成 ，每 一部 分 分 别进
基于组态王6.5+DDC的流量液位串级控制系统设计
基于组态王6．5＋ＤＤＣ的流量液位串级控制系统设计【摘要】：在过程控制实验室的硬件基础上开发基于组态软件组态王（Kingview）6.5的流量液位串级控制实验系统，该实验系统完全可模拟工业生产过程中过程装置的流量、液位等工艺参数的自动控制。
该串级控制系统可以满足不同专业自动化控制科研与教学的需要。
【关键词】：串级控制系统；组态软件组态王中国分类号：TN6 文献标识码：A 文章编号：1002-6908(2007)0120057-011. 主要问题本次设计主要是完成流量液位串级控制系统的设计，组态，调试和对系统数据的分析。
如何设计合理的数字PID 控制算法，用组态王6.5实现对实验设备的监视控制,如何获取实验设备的控制数据和实现实时曲线和历史曲线的显示，如何进行参数整定，如何合理分析实验数据是要解决的主要问题。
2. 组态王组态原理“组态王”把每一台与之通讯的设备看作是外部设备，为实现组态王和外部设备的通讯，组态王通过内置的大量设备的驱动作为组态王和外部设备的通讯接口，在开发过程中只需根据工程浏览器提供的”设备配置向导”一步步完成连接过程即可实现组态王和相应外部设备驱动的连接，如图1组态王通讯原理图。
在运行期间，组态王就可通过驱动接口和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。
从而实现组态王对设备运行情况的监测和控制。
串级控制系统是在单回路PID控制的基础上发展起来的一种应用非常普遍的控制技术。
虽然单回路PID控制在控制一个变量时，大都能够完成控制任务。
但是，当系统中同时有几个因素影响同一个变量，或对象的容量滞后较大，负荷或干扰变化比较剧烈或比较频繁，或调节质量要求很高，或控制任务比较特殊，则采用单回路控制的方案就无效了。
串级控制系统就是在单回路的基础上，加入另一个PID单回路控制系统作为副回路，将两个单回路控制系统以一定的结构形式串联在一起，以实现很好的控制效果。
一般来说，主回路的选择是由主变量来确定的，多数由工艺要求决定；副变量的选择对于串级系统的设计至关重要，一般要求副变量能很好的影响主变量、副回路包括主要的和较多的干扰。
基于组态软件的液位-流量比值控制系统设计资料
过程控制系统课程设计题 目: 基于组态软件的流量比值过程控制系统设计院系名称： 自动化 专业班级： 1002学生姓名： 秦凯新学 号： 201046820427指导教师：王伟生 设计地点： 31520 设计时间： 2013/7/2摘要随着科学技术的飞速发展，人们对过程控制提出了更高更新的要求，在许多生产过程中，要求两种或两种以上的物料流量成一定的比例关系混合进行化学反应，对于物料比例的要求就变得甚为严格，如果比例不能满足要求，或是比例失调，则会导致产品的质量达不到要求，以致造成损失，严重时会导致事故的发生。
例如在制药过程中，为增加药效，需要对其中成分药物加注入剂，生产工艺要求药物和注大剂混台后的含量必须符合要求的比例，否则会使药效降低而达不到要求。
研究比值控制系统很有必要，提高比值控制的精度及水平具有深远的意义。
关键字：物料流量比例比值控制系统深远的意义目录引言 (1)1设计目的与要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计要求 (2)2系统结构设计 (2)2.1 控制方案 (2)2.2 系统结构流程 (2)3 过程仪表选择 (3)3.1 流量检测传感器 (3)3.2 电动调节阀 (4)3.3 水泵 (4)3.4 过程模块 (5)4 系统组态设计 (6)4.1 工艺流程图 (6)4.2组态画面 (6)4.3 数据字典 (9)4.4 应用程序 (11)4.5 动画连接 (13)5实验总结 (14)6 参考文献 (14)引言在工业产品生产中，经常需要两种或两种以上的物料按一定比例混合或进行生产，如果比例失调，轻则造成产品质量不合格，重则会造成生产事故或发生人身伤害，给企业带来较大的损失。
实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统.由于过程工业中大部分物料都是以气态,液态或混合的流体状态在密闭管道,容器中进行能量传递与物质交换,所以保持两种或几种物料的比例实际上是保持两种或几种物料的流量比例关系,因此比值控制系统一般是指流量比值控制系统.该设计以电动调节阀为中心对控制回路的液体的流量进行比例控制，从而实现对压力流量温度液位等参数的调节。
基于组态软件的水位控制系统设计实验报告
监控组态软件实验报告实验名称：基于组态软件的水位控制系统设计一．实验目的能应用通用版MCGS组态软件基本功能进行简单项目设计、仿真运行。
掌握MCGS通用版的基本操作，完成工程分析及变量定义。
掌握简单界面设计，完成数据对象定义及动画连接。
掌握模拟设备连接方法，完成简单脚本程序编写及报警显示。
掌握制作工程报表及曲线方法。
二．实验内容用MCGS组态软件构建存储罐的液位监控系统，包括用画面组态工具生成工艺流程图、配置实时数据库点及工程变量、使用脚本语言编程、系统调试运行。
三．实验步骤1．新建窗口在图所示的MCGS组态平台上，单击“用户窗口”，在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，则产生新建的“窗口0”。
选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入图所示的“用户窗口属性设置”对话框，将“窗口名称”改为“水位控制”；将“窗口标题”改为“水位控制”；在“窗口位置”中选中“最大化显示”，其他不变，单击“确认”按钮。
选中“水位控制”，单击“动画组态”，进入图所示的“动画制作”窗口。
3. 制作文字框图用鼠标单击图所示的“标签”按钮，鼠标的光标变为“十”字形，在窗口任何位置拖拽鼠标，拉出一个一定大小的矩形。
建立矩形框后，光标在其内闪烁，可直接输入文字“水位控制系统演示工程”，按回车键或在窗口任意位置用鼠标单击一下，文字输入过程结束。
如果用户想改变矩形内的文字，先选中文字标签，按回车键或空格键，光标显示在文字起始位置，即可进行文字的修改。
选择菜单项“文件”中的“保存窗口”，则可对所完成的画面进行保存。
2．定义数据变量实时数据库是MCGS工程的数据交换和数据处理中心。
数据变量是构成实时数据库的基本单元，建立实时数据库的过程也即是定义数据变量的过程。
定义数据变量的内容主要包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围，确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。
指定名称类型：在窗口的数据对象列表中，用户将系统定义的缺省名称改为用户定义的名称，并指定类型，在注释栏中输入变量注释文字。
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任务要求1.根据液位-流量串级过程控制系统的具体对象和控制要求,独立设计控制方案,正确选用过程仪表。
2.根据液位-流量串级过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要,正确选用过程模块。
3.根据与计算机串行通讯的需要,正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。
4.运用组态软件,正确设计液位-流量串级过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。
学生姓名金星宇专业班级自动化1105学号201123910807题目基于组态软件的液位—流量串级控制系统设计
课题性质课题来源自拟题目
指导教师马利冯肖亮
主要内容
通过某种组态软件,结合实验室已有设备,按照定值系统的控制要求,根据较快较稳的性能要求,采用双闭环控制结构和PID控制规律,设计一个具有较美观组态画面和较完善组态控制程序的液位—流量串级过程控制系统。
过程控制系统
课程设计
题目:基于组态软件的液位—流量串级控制系统设计
院系名称:电气工程学院
专业班级:自动化1105
学生姓名:金星宇
学号:201123910807
指导教师:马利冯肖亮
设计地点: 31520
设计时间: 2014.7
设计成绩:指导教师:
本栏由指导教师根据大要求审核后,填报成绩并签名。
工业过程控制课程设计任务书之
。
关键词:控制系统单回路串级控制
1引言(1
2系统结构设计(1
2.1控制方案(1
2.2控制规律(2
3过程控制仪表的选择(2
3.1液位传感器(2
3.2电磁流量传感器电磁流量转换器(3
3.3电动调节阀(3
3.4变频器(4
3.5水泵(5
3.6模拟量采集模块(5
3.7模拟量输出模块(6
3.8通信转换模块(6
4系统组态设计(6
PID控制的技术成熟,结构灵活,不仅可以实现常规的PID调节,而且还可以根据系统要求,采用PI、PD、带死区的PID控制等。PID控制不需要求出系统的数学模型,控制效果好。虽然计算机控制是非连续的,但由于计算机的运算速度越来越快,因此用数字PID完全可以代替模拟调节器,并且能够取得比较满意的效果。3过程控制仪表的选择
本设计利用过程仪表和计算机,结合组态王6.53软件设计人机交互界面,设计实现水箱液位—流量串级控制系统。同时,在组态软件中实现动画显示、实时曲线显示等功能。
2系统结构设计
2.1控制方案
在本系统中,被控参量有两个,上水箱液位和管道流量,这两个参量具有联系,流量的大小可以影响上水箱的液位,根据流量与液位之间的关系,采用液位—流量串级控制,系统框图如图2.1所示。
3.1液位传感器
传感器用来对水箱液位进行测量检测,采用工业用的DBYG扩散硅压力传感器。DBYG扩散硅压力传感器按标准的二线制传输,采用高品质、低功耗的精密器件,稳定性和可靠性高,可以方便的与其他DDZ —X型仪表互换配置。DBYG扩散硅压力传
感器如图3.1所示。
图3.1 DBYG扩散硅压力传感器
使用时,要对其进行校验。校验的方法是通电预热15分钟后,分别在零压力和满量程压力下检测输出电流。在零压力下调整零电位器,使输出电流为4mA;在满量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,因为采用二线制,因此工作时需要串接24V直流电源。
2.2控制规律
本设计采用工业过程控制中最常用的PID控制规律。在工程实际中,应用最广泛的调节器控制规律为比例、积分和微分控制,即PID控制,其结构简单,参数易于调整,在长期的应用中积累了大量丰富的经验。主回路与副回路的控制算法均采用PID算法。PID算法实现简单,控制效果好,系统稳定性好。主回路PID的输出做为副回路的输入,副回路跟随主回路的输出。
4.1系统工艺流程图(6
4.2组态画面(7
4.3数据字典(8
4.4 PID控制算法(8
设计心得(10
参考文献(12
附录A系统脚本程序(13
1引言
制是根据工业生产过程的特点,采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具,应用控制理论,设计工业生产过程控制系统,实现工业生产过程的自动化。过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程和测量变送环节等组成。在工业过程控制系统中,单回路控制系统约占一半以上,但是单回路控制系统适用于控制要求不高的场合。对于某些控制要求比较高的场合,单回路控制系统却远远不能满足控制要求,因此就提出了串级控制系统。
5.提交包括上述内容的课程设计报告。
主要参考资料[1]组态王软件及其说明文件
[2]邵裕森.过程控制工程.北京:机械工业出版社2000
[3]过程控制教材
[4]辅导资料
审查意见
指导教师签字:
年月日
摘要
随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展,对控制系统的控制品质提出了越来越高的要求。在这种情况下,简单的单回路控制系统已经难以满足一些复杂的控制要求,因此就提出了串级控制方案。串级控制具有单回路控制系统的全部功能,而且还具有很多单回路控制系统所没有的优点。因此,串级控制系统的控制质量一般都比单回路控制系统好,而且串级控制系统利用一般常规仪表就能够实现,所以,串级控制是一种易于实现且效果又极好的控制方法。
计算机计算机调节阀流量液位流量变送器
液位变送器
x1(t x2(t
e(tu(t f1(tg(t q(tf2(ty(t-
z2(t-
z1(t
图2.1
在图2.1中,副回路为流量控制回路,主回路为液位控制回路。主回路液位控制器的输出作为副回路流量控制器的设定值,副回路流量控制器的输出来控制调节阀的大小,控制管道流量的大小,进而控制上水箱液位。
串级控制系统是采用两个控制器串联工作,主控制器的输出作为副控制器的设定值,由副控制器的输出去操纵调节阀,从而对主被控变量具有更好的控制效果。与单回路控制系统相比,串级控制系统在结构上增加了一个副回路,对进入副回路的扰动有很强的抑制作用;同时由于副回路的存在,改善了系统的动态性能,提高了系统的工作频率,并且使系统具有一定的自适应能力。