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
工业过程控制课程设计题目:基于组态软件的液位-液位串级控制系统设计院系名称：专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：设计成绩：指导教师：本栏由指导教师根据大纲要求审核后，填报成绩并签名。
摘要随着电子技术、计算机技术和信息技术的发展，工业生产中传统的检测和控制技术发生了根本性的变化。
液位作为化工等许多工业生产中的一个重要参数，其测量和控制效果直接影响到产品的质量，因此液位控制成为过程控制领域中的一个重要的研究方向。
液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。
该系统利用了常见的芯片，设计并实现了液位控制系统的智能性及显示功能。
电路组成简单，调试方便，性价比高，抗干扰性好等优点，能较好的实现水位监测与控制的功能。
能够广泛的应用于工业场所。
液位控制有很多方法，如，非接触传感。
只需要将传感器紧贴在非金属容器的外壁，就可以侦测到容器里面液位高度变化，从而及时准确地发出报警信号，有效防止液体外溢或防止机器干烧。
由于不需要与液体接触且安装简便，避免了水垢的腐蚀，可取代传统的浮球传感和金属探针传感，延长寿命。
而本设计是基于纯电路的设计，低成本且抗干扰性好。
在本设计中较好的实现了水位监测与控制的功能。
液位控制系统是以液位为被控参数的系统，液位控制一般是指对某控制对象的液位进行控制调节，以达到所要求的液位进行调节，以达到所要求的控制精度。
关键字：检测控制液位控制监测与控制目录1设计目的 (5)2控制要求 (5)3系统结构设计 (5)3.1 控制方案 (5)3.2 控制规律 (6)3.4 硬件连接 (9)4 系统组态设计 (10)4.1 组态软件介绍 (10)4.2 系统流程图 (11)4.3 系统组态图 (12)4.4 数据词典 (14)4.5 组态画面 (14)设计心得 (16)参考文献 (17)1 设计目的（1）加深对过程控制系统基本原理的理解和对过程仪表的实际应用能力。
（2）培养运用组态软件和计算机设计过程控制系统的实际能力。
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
基于MCGS组态编程的液位控制系统设计
摘要应用组态软件设计一个仿真实验监控系统,实现对实际工程问题的过程控制,现在我们的具体问题是实现对水箱液位过程控制。
为了能设计一个解决实际工程问题的仿真实验监控系统,我们可以基于各种组态软件来设计这个仿真平台.而MCGS组态软件具有操作简便、可视性好、可维护性强、高性能等突出特点,它可以快速构造和生成上位机监控系统，并可稳定运行于多种操作系统.。
以MCGS组态软件为开发平台,设计一个仿真实验监控平台来实现对实际工程问题的控制.不仅能对水箱的液位进展监控,采集实验数据建立实验报表,而且能够脱机进展仿真实验、模拟控制。
为了能够很好的实现对水箱液位控制系统的仿真,综合考虑多方面的因素,本文将用MCGS组态软件设计一个仿真实验监控平台来对其进展实时控制.具体地,要将MCGS组态软件实现此方案。
在该系统中,利用MCGS组态软件完成数据采集、控制信息输出以及人机交互等工作，完成仿真实验监控平台的设计,最终到达对水箱液位实时监控,实验数据采集,报表的输出和数据的同步显示。
关键词：MCGS组态软件；液位系统；仿真实验AbstractTo design a simulation experiment monitoring platform with application configuration software, realizing the actual engineering problems of process control, currently, our concrete problem is to achieve the temperature of the boiler and water tank level process control.In order to be able to solve real engineering problems to design a simulation experiment monitoring platform, we can base on a variety of configuration software to design this simulation platform. The MCGS configuration software has simple operation, perfect visibility, strong maintainability, high performance and other salient features. It can construct and generate hostputer monitoring system quickly, and can be run on different kinds of operating systems steadily.With MCGS configuration software development platform, designing a simulation experiment monitor platform to achieve the process control of the actual engineering problems. Not only can monitorthe level of the water tank and the temperature of the boiler, gathering the experiment data and establishing experiment reports, but also can do the off-line simulation experiment, simulation control.In order to control the water tank level and the water temperature of boiler well. Take a prehensive consideration on various factors; this article will design a simulation experiment monitoring platform with MCGS configuration software to achieve the real-time control for this system. Specifically, we should use MCGS configuration software to implement this program. In this system, realizing the data acquisition, controlling information output, as well as the human-machine interaction by the MCGS configuration software, and acplishing the design of the simulation experiment monitoring platform, which can to achieve the level of the water tank and the water temperature of the boiler in real-time monitoring, experimental data collection, report forms of the output and synchronized curve display ultimately.Key Words：MCGS configuration software; liquid level system; simulation experiment目录1绪论错误!未定义书签。
基于组态的智能仪表液位控制系统设计
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。
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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工业过程控制课程设计题目: 基于组态软件的液位-液位串级控制系统设计工业过程控制课程设计任务书目录1 设计目的 (1)2 控制要求 (1)3 系统结构设计 (1)3.1 控制方案 (1)3.2 控制规律 (2)3.3 过程仪表及过程模块 (2)3.3.1 液位变送器 (2)3.3.2 电动调节阀 (3)3.3.3 变频器 (4)3.3.4 水泵 (5)3.3.5 模拟量采集模块 (6)3.3.6 模拟量输出模块 (6)3.3.7 通信转换模块 (6)3.3.8 开关电源 (7)3.4 硬件连接 (7)4 系统组态设计 (9)4.1 组态软件介绍 (9)4.2 系统流程图 (10)4.3 系统组态图 (11)4.4 数据词典 (12)4.5 组态画面 (12)4.6 动画连接 (13)结论 (16)参考文献 (17)附录程序代码 (18)1 设计目的（1）加深对过程控制系统基本原理的理解和对过程仪表的实际应用能力。
（2）培养运用组态软件和计算机设计过程控制系统的实际能力。
2 控制要求（1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。
（2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。
（3）能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）能运用组态软件，正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。
3 系统结构设计3.1 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所示图3.1液位－液位串级控制系统框图3.2 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的输出作为内环的输入，内环跟随外环的输出。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
它结构简单，参数易于调整，在长期的应用中积累了丰富的经验。
其主要特点是：(1)技术成熟；PID调节是连续系统理论中技术最成熟、应用最广泛的控制方法，它的结构灵活，不仅可实现常规的PID调节，而且还可根据系统的要求，采用PI、PD、带死区的PID控制等；(2)不需求出系统的数学模型；(3)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完全可代替模拟调节器，并且能得到比较满意的效果。
3.3 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：3.3.1 液位变送器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DBYG 扩散硅压力变送器，本变送器按标准的二线制传输，采用高品质，低功耗精密器件，稳定性和可靠性大大提高。
可方便的与其他DDZ—IIIX型仪表互换配置，并能直接交换同类仪表。
校验的方法是通电预热十五分钟后，分不在零压力和满程压力下检测输出电流值。
在零压力下调整零电位器。
使输出电流为4mA，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，因为二线制，故工作时需串联24V直流电源。
液位传感器用来上水位箱和中水位箱的水位进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，精度为0.5级，二线制4—20mA标准信号输出。
图3.2 液位传感器图3.3压力传感器3.3.2 电动调节阀调节阀用于调节介质的流量、压力和液位。
根据调节部位信号，自动控制阀门的开度，从而达到介质流量、压力和液位的调节。
调节阀分电动调节阀、气动调节阀和液动调节阀等。
调节阀由电动执行机构或气动执行机构和调节阀两部分组成。
调节并通常分为直通单座式和直通双座式两种，后者具有流通能力大、不平衡办小和操作稳定的特点，所以通常特别适用于大流量、高压降和泄漏少的场合。
德国PS公司进口的PSL202型智能电动调节阀，PS系列电子式执行机构可以用于对管道的阀门和风门的调节及开与关的控制，其主要特点如下：一体化结构设计，位置变送器和伺服放大器作为两个独立部件均可直接装入执行机构内部，直接接受4—20mA的控制信号，输出4—20mA或者1—5VDC的阀位反馈信号，具有自诊断功能，使用和调校十分方便。
功能模块式结构设计，通过不同可选择功能的组合，实现从简单到复杂的控制，满足不同的应用要求。
结构简单，体积小巧，重量轻，便于安装和维护，机械零件全部采用CNC加工部件，工艺精湛。
传动全部采用小齿隙密封齿轮，具有效率高，噪声低，寿命长和稳定可靠，无需再加油等特点。
具有多种运行速度，可以满足各种控制系统的要求，以保证系统的快速响应及稳定性。
PSL系列同阀门的连接采用柔软盘黄连接，可避免阀杆与输出轴不同轴给阀门带来的影响，可预置阀门关断能力保证阀门的可靠关断，防止泄露。
PSQ系列有转矩开关保护，可防止因阀门产生过大转矩而损坏阀杆。
驱动电机采用高性能稀土磁性材料制作的高速度同步电机，运行平稳，具有体积小、转矩大、抗堵转、控制精度高等特点。
可设置分段调节，即由一台调节器输出的双时间比例信号控制两台执行机构（4—12mA对应PSL1的全开全闭，12—20mA对应PSL2的全开全闭）阀位反馈元件全密封高精度多圈电位器，具有体积小、精度高、死区小、使用寿命长等特点。
行程可调，便于与阀门连接。
全部电器元件均采用世界名牌产品，质量可靠，使用时间长。
电器部件布线严谨并传动部件完全隔离，提高执行机构运行性的可靠。
图3.4 电动调节阀3.3.3 变频器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能控制装置。
变频器实际上就是一个逆变器.它首先是将交流电变为直流电.然后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电力传动技术重要发展的方向，随着电力电子技术的发展，交流变频技术从理论到实际逐渐走向成熟。
变频器不仅调速平滑，范围大，效率高，启动电流小，运行平稳，而且节能效果明显，所以应用越来越广泛。
三菱FR-S520变频器，4-20控制输入信号，可对流量或者压力进行控制，该变频器体积小，功率小，功能非常强大，运行稳定安全可靠，操作方便，寿命长，可外加电流控制，也可通过本身旋钮控制频率。
可单相或者三相供电，频率可高达200HZ。
图3.5 变频器3.3.4 水泵水泵是一种利用大气压强将低处的水汲往高处的机器,多半是以电动机作为动力。
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 , 即把原动机的机械能变为液体能量从而达到抽送液体目的的机器统称为泵。
这里采用丹麦格兰富循环水泵。
不会影响教师授课减少麻烦。
功耗低，220V供电即可，在水泵出水口装有压力变送器，与变频器一起可构成恒压供水系统。
图3.6 水泵3.3.5 模拟量采集模块模拟量输入模块可测量多通道交流电压、电流输入信号。
测量精度：0.2级。
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倍量程输入1S不损坏；隔离电压1000VDC。
模拟量输出模块输出标准电流信号，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）3.3.6 模拟量输出模块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。
3.3.7 通信转换模块485/232转换牛顿7520模块，转换速度极高（300—115KHz），232口可长距离传输。
图3.7 牛顿模块示意图3.3.8 开关电源DC24的开关电源，最大电流为2A，可以满足实验要求。
3.4 硬件连接本系统中，D/A模块中的IO0接口为控制器调节阀开度的控制通道，IO1为可控硅的电压控制通道，IO2为变频器的控制通道。
A/D模块中，IN0为上水箱液位的检测，IN1为下水箱液位的检测，IN2为主流量的检测，IN3误为副流量的检测，IN4为温度信号的检测，IN5为阀位反馈信号的检测，IN6为水泵出口压力信号的检测。
在D/A模块中，由于模块本身不能提供电源，所以在控制时应串入24V直流电源，输出电流信号控制执行器，AGND为D/A模块公共地。
由于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。
系统采用的液位变送器，压力变送器都是二线制的，在检测液位工作时要串入DC24V电源。
连接图如图3.8所示：图3.8 上水箱特性测试实验接线图接线要求：（I/O对应关系表）（1）上水箱液位的检测输出----A/D模块中，IN0通道输入（2）下水箱液位的检测输出----A/D模块中，IN1通道输入（3）主流量的检测输出----A/D模块中，IN2通道输入（4）副流量的检测输出----A/D模块中，IN3通道输入（5）温度信号的检测输出----A/D模块中，IN4通道输入（6）阀位反馈信号的检测输出----A/D模块中，IN5通道输入（7）水泵出口压力信号检测输出----A/D模块中，IN6通道输入（8）主调节阀开度的控制输入----D/A模块中的IO0通道输出（9）可控硅的电压控制输入----D/A模块中的IO1通道输出(10) 变频器的输入----D/A模块中的IO2通道输出(11) 副调节阀开度的输入----D/A模块中的IO3通道输出(12) 模块之间用RS485总线连接(13) 模块与计算机通讯：RS232通讯总线。