液位控制系统设计说明
单容液位控制系统设计说明
目录1 系统设计理解 (1)1.1 前言 (1)2 系统方案确定、系统建模及原理介绍 (1)2.1 控制方案的确定 (1)2.2 控制系统建模 (1)2.2.1 被告...................................................... ....................... .............................. (1)2.2.2 系统建模 (2)3 系统构成 (4)3.1 控制系统结构 (4)3.2 控制系统框图 (4)4 系统各环节分析 (5)4.1 调节器PID控制 (5)4.2 执行器分析 ................................................... ......................... ............................ . (6)4.3 检测与传输链路分析 (6)4.4 被控对象分析 (6)5 系统仿真 (7)5.1 系统结构图及参数设置 (7)6 仪器选择 (10)6.1 PID调节器选择 (10)6.2 执行器选型 (11)6.2.1 变频器选型 (11)6.2.2 电机选型 (11)6.2.3 泵的选择 (12)6.3 差压变送器的选择 (12)7 课程设计结束语 (14)参考文献 (15)1.对系统设计的理解1.1 前言过程控制已广泛应用于矿山、冶金、机械、化工、电力等领域。
在液位控制方面，如：水塔供水、工矿企业排水、锅炉汽包液位控制、精馏塔液位控制等，发挥着重要作用。
在这些生产领域中，操作基本上是劳动密集型或危险的。
很容易因为操作失误而引发事故，给制造商造成经济损失。
可以看出，在实际生产中，液位控制的准确性和控制效果直接影响工厂的生产成本、经济效益和安全系数。
因此，为了保证安全条件和方便操作，有必要研究和开发先进的液位控制方法和策略。
液位控制6水泵_操作说明
设计：
程序员： 编号：2015-5-xxx
六台泵手动启停：
将柜门上的手动/自动旋钮旋转至“手动”一侧，此时六 台水泵在手动控制状态。 依次点击相应水泵控制下的“启动”“停止”按钮启动 六台水泵。此时触摸屏上相应的水泵运行灯亮起。
当相应水泵热继电器报警动作时，触摸屏上相应水泵故 障灯点亮。
此处显示水泵状态
如果有水泵 故障可以点 击“ x#水泵 投入”按钮
相应位置显 示“X#水泵 摘除”
操作说明结束。。。。
当出现故障报警时请及时联系技术人员。
六台泵手动自动启停：
Байду номын сангаас
此处显示实际液位值
将控制柜门上的手动 / 自动旋钮旋 转至“自动”一侧水泵就会根据液 位控制启动水泵启停。此时触摸屏 上手自动状态显示“自动运行”
高液位停止泵液位设定
此处设置三个液位的 低限值，低于1#液位 低值启动5、6两台泵； 低于2#液位低限值启 动3、4、5、6、四台 泵；低于3#液位低限 值启动1、2、3、4、 5、6六台泵每个水泵 启动有时间延时。
液位控制系统演示工程操作说明
液位控制系统演示工程操作说明一、创建工程1、双击桌面中的图标，进入MCGS组态环境工作台，如图1所示。
2、点击图1中的“新建窗口”，出现“窗口0”图标。
3、点击“窗口0”鼠标右键，选择“属性”，按照图2进行设置，则窗口名称变为“水位控制系统”，如图2右图所示。
图2二、画面设计1、在“水位控制”窗口点击菜单中的【工具箱】图标，单击插入元件按钮，打开【对象元件管理】中的【储藏罐】，选择罐17，点击确定。
如图3所示，则所选中的罐出现在桌面的左上角，用鼠标改变其大小及位置。
图32、按照同样的方法，【储藏罐】选中2个罐（罐17，罐53），【阀】选中2个阀（阀58，阀44），1个泵（泵40）。
按图4放置。
图43、选中工具箱中的【流动快】按钮，单击鼠标并移动光标放置流动快。
如图5所示设置流动快。
图54、选中流动块，点击鼠标右键【属性】，按图6设置属性。
图65、添加文字，选中工具箱中的【标签】按钮，鼠标的光标变为“十字”形，在窗口任意位置拖曳鼠标，拉出一个一定大小的矩形。
建立矩形框后，鼠标在其内闪烁，可直接输入“水位控制系统演示工程”文字。
选中文字，鼠标右键【属性】，按图7设置。
图76、点击菜单中的，可变更字体大小。
按图5添加其他文字。
三、MCGS数据对象设置2、单击工作台【实时数据库】按钮，进入【实时数据库】窗口。
单击窗口右边的【新增对象】按钮，在窗口的数据对象列表中，就会增加新的数据对象。
双击选中对象，按图8设置数据对象属性。
图83、按照图9设置其他数据对象属性。
图94、双击【液位组】，存盘属性按图10设置，组对象成员按图11设置。
图10图11四、动画连接（一）水罐动画连接1、在【用户窗口】中，双击【水位控制】，进入窗口后双击水罐1，弹出【单元属性设置】窗口，如图12所示。
图122、单击【动画连接】，选中折线，则出现。
单击按钮进入【动画组态属性设置】窗口，各项设置如图13所示，单击确认后，水罐1的对象变量连接就成功了。
单容水箱液位控制系统设计
过程控制系统设计作业单容水箱液位控制系统设计学生姓名文强学号2212130任课教师陶珑院、系、中心专科部专业生产过程自动化提交日期2015年10 月日太原科技大学单容水箱液位控制系统设计摘要本论文以单容水箱为被控对象，给出了单闭环控制系统、串级控制系统和前馈反馈控制系统的设计方案，实现对水箱液位的控制。
本论文还针对每种控制系统，在Matlab的Simulink中建立仿真模型进行仿真，得到仿真曲线，并且利用仿真曲线分析控制系统的性能，例如最大动态偏差、调节时间、衰减率和积分性能指标IAE 等。
单闭环控制系统的设计包括P、I、PI和PID的设计。
本文分别通过衰减频率特性法（理论整定法）和衰减曲线法（工程整定法）对控制器参数进行了整定。
本论文还通过比较各控制系统的仿真曲线和系统性能指标，对各种控制系统设计方案进行了比较，发现串级控制和前馈反馈控制可提高系统性能。
关键词： PID；串级；前馈反馈；参数整定；SimulinkDesign on Water Level Control in a TankAbstractThis thesis provides design methods of single closed-loop control system, cascade control system and feed forward control system about the controlled object asingle water tank , and it achieves the goal of controlling level. For every kind of control system, simulation model is established by using simulation tool Matlab, simulation curves can analysis the performance of control system, such as the maximum percent overshoot, settling time, attenuation rate and IAE. The design of single closed-loop control system includes designs of P, I, PI and PID. The controller parameter is tuned by frequency response of attenuation rate and the attenuation curve .All the control design methods included are compared by simulation curves and performance indexes and we finally find that cascade control and feed forward control are able to improve system’s performance.Keywords:PID；Cascade；Feedforward- feedback；Parameter tuning；Simulink目录摘要 (I)ABSTRACT ............................................................................................................................ I I 1设计要求及内容 (1)2单容水箱系统建模 (3)3单闭环控制系统设计 (5)3.1比例控制系统设计 (5)3.2积分控制系统设计 (7)3.3比例-积分控制系统设计 (9)3.4比例-积分-微分控制系统设计 (12)4串级控制控制方案设计 (16)5前馈控制方案设计 (18)6实验室水箱实验报告 (19)6.1压力单闭环实验 (19)6.2液位单闭环实验 (20)6.3上水箱液位和流量组成串级实验 (22)6.4前馈反馈控制实验 (24)7总结 (26)参考文献 (27)附录 (28)1设计要求及内容图1 单容水箱液位控制系统单容水箱液位控制系统如题图1所示。
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。
FST500-2000智能单显示液位控制仪产品说明书
智能单显示液位控制仪产品说明书（V1.0）湖南菲尔斯特传感器有限公司Hunan Firstrate Sensor Co.,Ltd●重要声明非常感谢您购买菲尔斯特传感器（变送器），我们为您真诚服务到永远。
菲尔斯特追求卓越不凡的品质，更注重良好的售后服务，如有问题，请拔打：400-607-8500（7×24h）。
操作错误会缩短产品的寿命，降低其性能，严重时可能引起意外事故。
请您在使用前务必仔细熟读本说明书。
将本说明书交到最终用户手中。
请妥善保管好说明书，以备需要时查阅。
说明书供参考所用，具体设计外形以实物为准。
●主要特点●支持热电偶、热电阻、电压、电流及二线制变送器输入；适合温度、压力、液位、长度等多种物理的测量与显示；可对各种非线性信号进行高精度的线性校正。
●采用高亮LED数码显示，同时采用高精度40线光柱显示，清晰直观的显示测量值。
●支持多达四路报警功能，包括两路上限及两路下限报警，可独立报警。
●采用先进的无跳线技术可自由更改分度号。
●具有多种标准串行双向通讯功能(RS232C、RS-485、RS-422等)。
●配智能数据采集器和基于Windows XP平台的组态软件，可实现与上位机的联网。
●技术规格●输入规格(一台仪表可兼容)：热电偶：B、S、K、E、J、T、WRe等热电阻：Pt100、Cu50等远传压力电阻线性电压：0~5V、1~5V、0~10V、1~10V等---输入阻抗≥250Ω线性电流：0~10mA、0~20mA、4~20mA等---输入阻抗≤250Ω线性电阻：0~400Q(可用于测量远传电阻压力表)●测量范围：-1999~1999字●测量精度：0.5%FS±1字●变送输出：模拟量输出DC0~10mA(负载能力≤750Ω)DC4~20mA(负载能力≤500Ω)DC0~5V(负载能力≤250Ω)DC1~5V(负载能力≤250Q)开关量输出继电器控制输出---继电器ON/OFF带回差触点容量：AC220V/3A；DC24V/6A(阻性负载)可控硅控制输入---SCR(可控硅过零触发脉冲)输出，可触发可控硅固态继电器输出---SSR(固态继电器控制信号)输出●使用环境：环境温度0~50℃相对湿度≤85RH避免强腐蚀气体●供电电压：AC220V+10-15%(50Hz±2Hz线性电源)●电源消耗：≤5W●仪表尺寸：48×96mm（宽×高）；开口尺寸：45×92mm●面板说明①指示灯：AHH--上上限报警AH--上限报警AL--下限报警ALL--下下限报警②PV窗口：显示测量值，在参数设定状态下，显示参数符号或设定值③设置键：用于进入参数设置状态，确认参数修改等④数据增加键⑤数据减少键⑥数据移位键●操作说明设置参数在基本显示状态下，按SET键并保持3秒钟，即进入现场参数表。
基于PLC的液位控制系统设计
毕业设计开题报告1. PID 简述简述 过程控制通常是指石油、化工、冶金、轻工、纺织、制药、建材等工业生产过程中的自动控制程中的自动控制,它是自动化技术的一个极其重要的方面。
本次毕业设计是基于PLC 的液位控制系统的设计，它的控制对象是水箱的液位，是过程控制中经常遇到热工参数。
本人在这次设计中主要负责控制策略——PID 算法的确定，就在次将PID 算法作个简要的介绍。
算法作个简要的介绍。
在生产过程自动控制的发展历程中在生产过程自动控制的发展历程中,PID ,PID 控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。
它简单实用制方式。
它简单实用,,易于实现易于实现,,适用范围广适用范围广,,鲁棒性好鲁棒性好,,在现今的工业过程中获得了广泛的应用广泛的应用..据统计据统计,,目前工业控制器中约有90%90%仍是仍是PID 控制器。
PID 控制器的设计及其参数整定一直是控制领域所关注的问题。
其设计和整定方法得到国内外广泛研究, 著名的如Ziegler-Nichols 法、基于内模控制的方法及基于误差的积分的优化方法。
基于误差的积分准则由于能较好地反映闭环系统的性能以及易于计算的原因基于误差的积分准则由于能较好地反映闭环系统的性能以及易于计算的原因,,在PID 优化设计中被广泛采用。
（1）在工业生产过程控制中,模拟量的模拟量的 PID (比例、比例、积分、积分、微分)调节是常见的一种控制方式,这是由于这是由于PID 调节不需要求出控制系统的数学模型,至今为止,很难求出许多控制对象准确的数学模型,对于这一类系统,使用使用PID 控制可以取得比较令人满意的效果,同时同时PID 调节器又具有典型的结构,可以根据被控对象的具体情况,采用各种PID 的变种,有较强的灵活性和适用性。
在模拟量的控制中,经常用到经常用到PID 运算来执行来执行PID 回路的功能,PID 回路指令使这一任务的编程和实现变得非常容易。
如果一个果一个 PID 回路的输出回路的输出M ( t)是时间的函数,则可以看作是比例项、积分项和微分项三部分之和(2)，即：，即：dt de K M edt K e K t M C tc C *+++*=⎰00)( 式中式中 e ——偏差；——偏差；T i ——积分常数；——积分常数；T d ——微分常数；——微分常数；K c ——放大倍数（比例系数）——放大倍数（比例系数）M 0——偏差为零时的控制值，有积分环节存在，此项也可不加——偏差为零时的控制值，有积分环节存在，此项也可不加以上各量都是连续量,第一项为比例项,最后一项为微分项,中间两项为积分项。
SL-CD 电导液位控制器 说明书
SL SL--CD CD电导液位控制器一、概述概述SL-CD 型电导式液位控制器是一种新型的电导式液位控制器。
由于其灵敏度可调，所以对低电导率的液体具有极强的抗结垢能力。
该控制器可以通过测量电极与导电液体的接触，连通控制电路的电流，再由控制电路把这个电流信号转换为继电器的触点开关输出，从而实现了对液位的传感和控制。
适用于轻工、化工、食品、水处理等行业的自动给水、排水控制及各种导电液体的上下限位报警。
二、产品特点产品特点◎ 安装调试简单，运行可靠，价格低廉。
◎ 可通过灵敏度调整适应不同电导率的液体。
◎ 对于较低电导率的液体具有极强的抗结垢能力。
◎ 有一体型和分体型结构，使用方便灵活。
三、主要技术指标主要技术指标◎ 工作电源：AC 220V±10% 50HZ 或DC24V ◎ 功 率：≤5W◎ 环境温度：-30～50℃ ◎ 介质温度：-30～250℃ ◎ 介质压力：1MPa◎ 液体电导率：≤200K.CM◎ 继电器输出触点容量：AC 220V 1A 或DC28V 0.5A ◎ 电极材料：1Cr18Ni9Ti四、仪表的外形尺寸及安装方式1.1.一体型结构的外一体型结构的外一体型结构的外形尺寸及安装方式形尺寸及安装方式形尺寸及安装方式：：如图1所示，一体型结构的控制器仪表部分在电极上部的壳体内，采用G1.5″管螺纹安装，亦可配图2所示带螺纹法兰，采用法兰安装。
2.2.分体型结构的外形尺寸及安装方式分体型结构的外形尺寸及安装方式分体型结构的外形尺寸及安装方式：：分体型结构的电极用户可自行安装，一般采用Φ6不锈钢，安装时电极与电极之间，电极与金属仓壁之间应相互绝缘。
也可委托我厂设计制造。
分体形型结构控制器的仪表由接线端子插座和仪表两部分接插在一起，外形及尺寸见图3。
可采用固定式安装或盘装，固定式安装时，先把端子插座固定在安装板上，安装尺寸见图4。
再将仪表插入端子插座即可。
盘装时按图5所示尺寸开孔。
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该系统硬件设计总体思想是以单片机为控制系统，接受感应信息并进行处理后，将控制指令传出，对各个系统进行对应操作。硬件设计总体框图如图3-1所示。
图3-1 硬件设计总体框图
控制系统：根据输入信息进行处理，并将控制数据传出。
感应系统：将感应到的液位信号传递给单片机控制器。
指示系统：经过单片机辨别后，显示当前系统工作和液位位置指示灯。
2.1 方案举例
方案一：液体流入容量控制方式。对输入容器的液体的管道进行监控，根据流入体积推算出容器内液体液位高度。
图2-1 液体流入容量控制系统结构框图
容量监控系统：对进入容器的液体体积进行监控。
管道控制系统：控制管道对液体的传输情况。
在液体向容器内部输入时，通过对容量的监控知道容器内的液体体积，在液体进入容器内部的体积到达目标时，控制输送液体的管道，使液流停止，最终达到目标液位。
第１章 绪论
21世纪，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。
目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它作为自动控制中的一个核心器件在小型自动控制系统及信号采集方面已被广泛应用，技术也相对成熟，向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展趋势。单片机应用的重要意义还在于它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能，现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术，是传统控制技术的一次革命。
内部程序存储器（内部ROM）：AT89C51共有8KB掩膜ROM，用于存放程序、原始数据或表格，因此称之为程序存储器，简称内部ROM。
定时器/计数器：AT89C51共有2个16位的定时器/计数器，以实现定时或计数功能，并以其定时或计数结果对计算机进行控制。
在传统的液位控制系统中，存在着自动化程度低、调节精度差的缺点，已经不符合当今高效、低耗、低劳动强度的要求，同时会产生大量的污染。对于小型测控系统，一般可采用以单片机为核心、配以接口电路和外围设备，在编制应用程式的模式来实现。
下面将介绍一个简单的液位控制系统，可用于容器内液体存储，例工、农用蓄水池，居民社区水箱等方面。此系统采用以单片机为控制中心的技术，不仅能使控制系统具有精度高、功能强、经济性好的特点，还节约能源、利于环保。
中央处理器（CPU）：中央处理器是单片机的核心，完成运算和控制功能。AT89C51的CPU能处理8位二进制数或代码。
内部数据存储器（内部RAM）：AT89C51芯片中共有256个RAM单元，但其中后128单元被专用寄存器占用，能作为寄存器供用户使用的只是前128单元，用于存放可读写的数据。因此通常所说的内部数据存储器就是指前128单元，简称内部RAM。
3.1.1 A
单片机实质上是一个芯片。它具有结构简单、控制功能强、可靠性高、体积小、价格低等优点，单片机技术作为计算机技术的一个重要分支，广泛的应用于工业控制、智能化仪器仪表、家用电器、电子玩具等各个领域。
ATMEL公司生产的AT89C51单片机采用高性能的静态80C51设计，并采用先进工艺制造，还带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下：8KB Flash ROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年。技术特点有：256字节内部RAM；电源控制模式；时钟可停止和恢复；空闲/掉电模式；6个中断源；4个中断优先级；4个8位I/O口；全双工增强型TUAR；3个16位定时/计数器：T0、T1(标准80C51)和增加的T2（捕获和比较）；全静态工作方式：0～24MHZ；AT89C51单片机的基本结构请参见图3-2，各部分情况介绍如下：
方案二：简单的连通器控制方式。在目标容器内连接连通器，使多余的液体导入副容器，以致目标容器的液位达到目的液位。
图2-2 连通器控制系统结构框图
在目标液位位置给目标容器连接连通器，在观察到多余溢出的液体流入连通器内后，停止液体输送。
方案三：采用单片机技术来实现液位控制的功能。系统以AT89C51单片机为核心控制器件，它除具有灵活强大的控制功能，以便实时检测液位的传递信号、控制液位到达的高低实现自动控制。
图2-3 基于单片机实现的液位控制系统结构框图
感应系统：将感应到的液位信号传递给单片机控制器。
控制指令：将控制信息传递给单片机，使液位到达预定位置。
显示系统：经过单片机辨别后，显示当前系统工作和液位位置指示灯。
电机与报警控制系统：单片机经过信息处理后，决定是否启动电机和报警
2.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 方案比较
方案一结构简单，操作方便。但是自动化程度低，精度不高，控制响应时间慢，且只能单独控制。
2.3 方案确定
综合考虑以上方案的优缺点以及题目的基本要求和发挥要求，在本设计中，我采用了第三种方案，即采用单片机来实现液位控制的功能为我此次设计的方案。主控制器AT89C51单片机与MCS51系列单片机产品兼容，内部自带有4KB的Flash存储器及256KB RAM单元，不需另外扩展EEPROM及静态RAM，可以在线下载程序，易于日后的升级。
方案二结构简单，成本低廉。但精度不高，无法显示，浪费资源，自动化程度低。
方案三不仅结构简单，成本低廉，而且准确度高，自动化高，节省人力资源，更重要的是利用单片机控制后，由于其拥有多个引脚，在为添加功能时更改电路方便快捷，而且内部程序可以进行反复输入和擦除，在以后更改控制方法时只要更改程序内容就可以达到相对应目的，省时省力，及其节约成本。
液位预选系统：将控制信息传递给单片机，使液位到达预定位置。
电机与报警控制电路：单片机经过信息处理后，决定是否启动电机和报警
3.1 控制系统
该系统控制主要为单片机控制。单片机是单片微型计算机的简称，是指集成在一个芯片上的微型计算机，它的各种功能部件，包括CPU、存储器、基本输入/输出接口电路、定时/计数器和终端系统等，都制作在一块集成芯片上，构成一个完整的微型计算机。