液位控制器的设计
水箱液位自动控制系统设计
第一章水箱液位自动控制系统原理液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。
在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。
液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。
根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。
结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。
应用范围在制浆造纸过程中涉及的所有池、罐、槽体液位自动控制。
图1.1中，是控制器的传递函数，是执行机构的传递函数，是测量变送器的传递函数，是被控对象的传递函数。
图5.1中，控制器，执行机构、测量变送器都属于自动化仪表，他们都是围绕被控对象工作的。
也就是说，一个过程控制的控制系统，是围绕被控现象而组成的，被控对象是控制系统的主体。
因此，对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一个重要任务。
只有深入了解被控对象的动态特性，了解他的内在规律，了解被控辩量在各种扰动下变化的情况，才能根据生产工艺的要求，为控制系统制定一个合理的动态性能指标，为控制系统的设计提供一个标准。
性能指标顶的偏低，可能会对产品的质量、产量造成影响。
性能指标顶的过高，可能会成不必要的投资和运行费用，甚至会影响到设备的寿命。
性能指标确定后，设计出合理的控制方案，也离不开对被控动态特性的了解。
不顾被控对象的特点，盲目进行设计，往往会导致设计的失败。
尤其是一些复杂控制方案的设计，不清楚被控对象的特点根本就无法进行设计。
有了正确的控制方案，控制系统中控制器，测量变送器、执行器等仪表的选择，必须已被控对象的特性为依据。
在控制系统组成后，合适的控制参数的确定及控制系统的调整，也完全依赖与对被控对象动态特性的了解。
由此可见，在控制工程中，了解被控制的对象是必须首先做好的一项工作。
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计水箱液位控制系统是一种常见的自动化控制系统，通过控制水位的高低来实现水箱中水的供应与排放。
该系统常用于水处理、供水系统、工业生产等领域。
本篇毕业设计将基于可编程逻辑控制器（PLC）来设计一个水箱液位控制系统。
PLC作为控制器，能够实现对水位的监测、控制和保护。
首先，本设计将使用传感器来监测水箱的液位。
液位传感器将放置在水箱内部，在不同的液位位置测量水的高度。
传感器将通过模拟信号将液位信息传输给PLC。
PLC将读取并处理传感器的信号，得到水箱的液位信息。
其次，PLC将根据液位信息来控制水泵的运行。
当水箱的液位低于一定的阈值时，PLC将启动水泵，从水源处将水注入到水箱中。
当液位达到一定的高度时，PLC将关闭水泵，停止水的注入。
通过控制水泵的启动和停止，系统可以实现自动补水，从而保持水箱的水位在一个恰当的范围内。
此外，本系统还将具备一定的保护功能。
当水箱液位过高或过低时，PLC将触发报警装置，以便及时采取措施解决问题。
同时，系统将设置相应的安全控制，以防止水泵出现过载或短路等故障。
为了实现PLC控制系统的功能，本设计将使用PLC编程软件进行程序的编写和调试。
程序将根据液位传感器的输入信号，进行逻辑判断和控制指令的输出。
同时，本设计将与水泵、报警装置等硬件进行连接，以实现实际的控制功能。
最后，本设计将进行系统的仿真和调试。
通过模拟真实的液位变化情况，测试系统的控制性能和稳定性。
在确保系统正常运行的前提下，对系统进行各项性能指标的测试和评估。
通过该毕业设计的实施，我将能够掌握PLC水箱液位控制系统的原理和设计方法，提升自己在自动化控制领域的实践能力和工程应用能力。
同时，通过该设计的完成，也能为工业生产中的水箱液位控制问题提供一种可行的解决方案。
液位控制器
液位掌控器液位掌控器是指通过机械式或电子式的方法来进行高处与低处液位的掌控，可以掌控电磁阀、水泵等，从而来实现半自动化或者全自动化，方法有多种，依据选用不同的产品而不同。
目录设计方案注意事项技术参数重要特点工作方式设计方案液位掌控器是指通过机械式或电子式的方法来进行高处与低处液位的掌控，可以掌控电磁阀、水泵等，从而来实现半自动化或者全自动化，方法有多种，依据选用不同的产品而不同。
接下来广东良得电子科技有限公司来介绍下液位自动掌控器的电路工作原理，电路简单易制，无需调试，可用于各种工矿储液池的液位检测与掌控。
电路工作原理该液位自动掌控器电路由电源电路和液位检测掌控电路构成。
电源电路由刀开关Q、熔断器FU1、FU2、电源开关S1、电源变压器T、整流桥堆UR和滤波电容器C构成。
整流桥堆在很多电路中都起到了紧要的作用。
液位检测掌控电路由干簧管SA1、SA2、继电器K1、0、晶闸管VT、电阻器R、交流接触器KM、热继电器KR、掌控按钮S2、S4和手动/自动掌控开关S3构成。
HL1和HL2分别为电源指示灯和工作指示灯。
接通刀开关Q和电源开关S1，相线L1端和中性线N端之间的交流220V电压经T降压后产生交流12V电压，作为HL1和HL2的工作电压，同时还经UR整流及C滤波后，为液位检测掌控电路供给12V直流工作电压。
SA1为低液位检测与掌控用干簧管，SA2为高液位检测与掌控用干簧管。
在受控液位降至低液位时，安装在浮子上的磁铁靠近SA1，SA1的触头在磁铁的磁力作用下接通，使VT受触发导通，K1通电吸合，其常开触头K1—1和K1—2接通，使HL2点亮，KM通电吸合，电动机M通电工作，驱动液泵向储液池内加液。
浮子随着液位的上升而上升，使磁铁离开SA1，SA1的触头断开，但VT仍维持导通状态。
直到液位上升至设定的高液位、磁铁靠近SA2时，SA2的触头接通，使K2通电吸合，K2的常闭触头断开，使K1释放，VT截止，K1的常开触头K1—1和K1—2断开，HL2熄灭，KM释放，M断电而停止工作。
PLC水箱液位控制设计
PLC水箱液位控制设计水箱液位控制是工程和工业应用中的一个重要任务，受到工业生产和生活的影响。
PLC（可编程逻辑控制器）被广泛应用于自动化控制系统中。
在这里，我们将讨论PLC在水箱液位控制中的设计和应用。
一、设计要求1.自动控制水箱液位:根据需要自动控制水箱液位，以保持水箱液位在合适的范围内。
2.液位传感器:使用能够准确测量液位的传感器，例如超声波、浮子或电容传感器等。
3.控制阀门:根据液位传感器的信号，控制阀门的开关来调节进出水的流量。
4.安全保护:设置安全保护机制，如最高和最低液位报警，以防止水箱溢出或干涸。
二、系统设计1.硬件设计：选择适当的液位传感器、PLC和执行器，如电磁阀，来实现水箱液位的控制。
2.软件设计：编写PLC的控制程序，包括液位传感器读取、液位控制算法和输出控制信号给执行器的逻辑。
3.输入输出设计：将传感器连接到PLC的输入模块，并将执行器连接到PLC的输出模块。
4.安全保护设计：为了确保系统的安全性，设计液位报警机制，当液位低于最低限制或高于最高限制时，触发报警信号。
三、工作原理1.初始状态：水箱液位低于最低限制，控制系统开始工作。
2.传感器读取：PLC读取液位传感器的信号，并将其转换为数字量进行处理。
3.液位控制算法：根据传感器信号，PLC计算水箱液位的偏差，并决定相应的动作，如开启或关闭阀门。
4.输出控制信号：根据液位控制算法的结果，PLC将控制信号发送到执行器（电阀）以调节进出水量。
5.液位报警：如果液位低于最低限制或高于最高限制，PLC将触发报警信号以提醒操作员。
四、实施细节1.选择合适的液位传感器：液位传感器的选择取决于应用场景和预算。
超声波传感器具有高精度和无接触的特点，但价格较高。
浮子和电容传感器价格较低，但精度较低。
2.选择适当的PLC：根据应用要求选择适当的PLC。
考虑到通信接口、输入输出数量和处理速度等因素。
3.选择适当的执行器：根据流量要求选择适当的执行器，例如电磁阀。
PLC水箱液位控制系统毕业设计
PLC水箱液位控制系统毕业设计PLC水箱液位控制系统是一种基于可编程逻辑控制器（PLC）的自动控制系统，用于监测和调节水箱中的液位。
这个系统可以应用于各种场景，比如工业生产中的水箱液位控制、建筑物的水池液位控制等。
在本篇文章中，将详细介绍PLC水箱液位控制系统的设计和实现。
首先，我们需要对PLC水箱液位控制系统的硬件进行设计。
其中包括传感器模块、执行器模块和PLC控制器。
传感器模块用于监测水箱中的液位，可以选择合适的液位传感器，如浮球开关、超声波传感器等。
执行器模块用于控制水箱中的液位，可以选择水泵或阀门等执行器。
PLC控制器用于接收传感器模块的信号，根据预设的控制策略来控制执行器模块的工作。
同时，还需要考虑电源模块、通信模块等其他辅助模块。
接下来，我们需要对PLC水箱液位控制系统的软件进行设计。
PLC控制器通常使用Ladder Diagram（梯形图）进行编程。
在本设计中，我们可以根据液位传感器的信号来控制执行器的开关。
当液位低于一定阈值时，PLC控制器可以启动水泵或打开阀门，以增加水箱中的液位。
当液位高于一定阈值时，PLC控制器可以停止水泵或关闭阀门，以减少水箱中的液位。
同时，我们还可以增加一些安全措施，如设置最大液位和最小液位报警，当液位超出范围时，PLC控制器可以发出警报信号或采取相应的措施。
在实际应用中，我们还可以通过人机界面（HMI）来对PLC水箱液位控制系统进行监控和操作。
通过HMI，我们可以实时查看水箱中的液位，修改控制策略，记录操作日志等。
同时，我们还可以将PLC水箱液位控制系统与上位机进行通信，实现远程监控和控制。
最后，我们需要对PLC水箱液位控制系统进行实验验证。
在实验中，我们可以模拟不同的液位情况，观察PLC控制器的响应和执行器的工作情况。
通过实验，我们可以测试系统的稳定性、精度和可靠性，并对系统进行优化和改进。
总结而言，PLC水箱液位控制系统是一种自动控制系统，用于监测和调节水箱中的液位。
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文摘要：本文基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，设计了一种液位控制系统，该系统能够实时监测液位，并根据设定值进行液位控制。
本文详细介绍了该系统的硬件设计、软件设计以及系统测试，并对系统的性能进行了评估和分析。
实验结果表明，该液位控制系统能够稳定可靠地实现对液位的控制。
关键词：PLC；液位控制；硬件设计；软件设计；系统测试1.引言液位控制是工业中常见的一种控制过程。
在各种工业领域，如化工、能源、水利等，在液位控制方面都有较高的需求。
随着自动化技术的不断发展，PLC技术成为液位控制的一个重要工具。
2.系统硬件设计在本系统硬件设计中，我们采用了PLC、液位传感器、电磁阀等关键元件。
PLC作为控制中心，接收传感器的信号，根据设定值来控制电磁阀的开启和关闭。
液位传感器负责实时监测液位的变化，并将信号传输给PLC。
电磁阀根据PLC的指令来控制液位的增减。
3.系统软件设计在本系统软件设计中，我们使用了PLC编程语言来实现液位控制的逻辑。
首先，我们定义了PLC的输入和输出信号，然后根据设定的逻辑进行编程。
具体来说，当液位高于设定值时，PLC会关闭电磁阀，减少液位的上升；当液位低于设定值时，PLC会打开电磁阀，增加液位的下降。
通过循环执行这些逻辑，系统可以实现对液位的控制。
4.系统测试为了验证系统的可行性和性能，我们进行了一系列的测试。
首先，我们针对液位控制器的输入输出进行了测试，确保其正常工作。
然后，我们使用液位泵和液位计进行了实际测试，记录了系统在不同液位变化条件下的性能。
实验结果表明，该液位控制系统具有良好的稳定性和可靠性。
5.结果和分析通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：该液位控制系统能够满足不同液位变化条件下的控制需求；系统响应速度较快，能够在短时间内完成液位的调整；系统具有良好的稳定性，能够稳定地维持设定的液位。
6.结论本文基于PLC技术设计了一种液位控制系统，并进行了详细的硬件设计、软件设计和系统测试。
基于PID的液位控制系统的设计与实现
基于PID的液位控制系统的设计与实现液位控制系统是工业生产过程中常用的控制技术之一、PID（比例-积分-微分）控制器是一种经典的控制算法，可以有效地实现液位控制。
本文将设计和实现基于PID的液位控制系统。
液位控制系统一般由传感器、执行器和控制器组成。
传感器用于测量液位高度，执行器用于调节液位，而控制器则根据测量值和设定值之间的差异来控制执行器的运动。
在这个过程中，PID控制器起到关键的作用。
首先，我们需要设计传感器来测量液位高度。
常见的液位传感器有浮子式、压力式和电容式传感器。
根据实际应用需求，选择适合的传感器。
传感器的输出值将作为反馈信号输入到PID控制器中。
其次，我们需要选择合适的执行器来调节液位。
根据液位的控制需求，可以选择阀门、泵等执行器。
这些执行器的动作是由PID控制器输出的控制信号来控制的。
接下来，我们将重点介绍PID控制器的设计和实现。
PID控制器由比例、积分和微分三个部分组成。
比例部分输出和误差成正比，积分部分输出和误差的累积和成正比，微分部分输出和误差的变化率成正比。
PID控制器的公式为：输出=Kp*错误+Ki*积分误差+Kd*微分误差其中，Kp、Ki、Kd是PID控制器的三个参数。
这些参数的选择对于系统的稳定性和响应速度有重要影响。
参数的选择需要通过实验和调试来确定。
在PID控制器的实现中，有两种常用的方式：模拟PID和数字PID。
模拟PID控制器基于模拟电路实现，适用于一些低要求的应用场景。
数字PID控制器基于微处理器或单片机实现，适用于更复杂的控制场景。
在具体的实现中，我们需要先进行系统建模和参数调整。
系统建模是将液位控制系统转化为数学模型，以便进行分析和设计。
常见的建模方法有传递函数法和状态空间法。
参数调整是通过实验和仿真等手段来确定PID控制器的参数。
接下来，根据建模和参数调整的结果，我们可以进行PID控制器的实际设计和实现。
在设计过程中，需要注意选择合适的控制算法和调试方法，以保证系统的稳定性和性能。
液位控制系统设计
本文主要设汁了一种液位控制器，它以8051作为控制器，通过8031单片机和模数转换器等硬件系统和软件设讣方法，实现具有液位检测报警和控制双重功能，并对液位值进行显zjxo本系统是基于单片机的液位控制，在设计中主要有水位检测、按键控制、水位控制、显示部分、故障报警等儿部分组成来实现液位控制。
主要用水位传感器检测水位，用六个控制按键来实现按健控制，用三位7段LED显示器来完成显示部分，用变频器来控制循环泵的转速，并且通过模数转换把这些信号送入单片机中。
把这些信号与单片机中内部设定的值相比，以判断单片机是否需要进行相应的操作，即是否需要开启补水泵或排水泵，来实现对液面的控制，从而实现单片机自动控制液面的LI的。
本设计用单片机控制，易于实现液位的控制，而且有造价低、程序易于调试、一部分出现故障不会影响其他部分的工作、维修方便、等优点。
关键词：8051单片机；模数转换；水位控制；自动控制1前言 (3)1.1课题背景 (3)1.2国内外研究的现状 (3)1.3使用单片机实现水体液位控制的优点 (4)2系统硬件设计 (6)2.1核心芯片8051单片机 (6)2. 2液位传感器设计 (9)2.4 ADC0809A/D转换器 (13)2.5键盘及显示接口 (16)2.6自动报警电路 (17)下列二种情况发生系统报警。
(18)1）当水位达到上限极限水位时报警，水位到达上限极限水位时系统发出报警： (18)2）当水位达到下限极限水位时报警，水位到达下限极限水位时系统发出报警 (18)3系统软件的设计 (19)3.1软件设计流程图 (19)致谢231前言1.1课题背景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，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。
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。
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液位控制器的设计
1 引言
在自动控制领域里,如果被控制对象是个比较复杂的非线性、时变而且又有大的滞后的系统的话,往往很难获得精确的数学模型,并且由于传统的经典控制方法是建立在数学模型的基础上的,没有数学模型,这些经典的控制方法是很难获得良好的动态和静态性能的。
而模糊控制是一种模仿人的智能的控制方法,它不依赖于对象的数学模型,而是通过对模糊信息的处理做出对复杂对象的控制。
模糊控制技术在复杂、大滞后、难以建立精确数学模型的非线性控制过程中表现出了优越的性能。
本文针对钢水液位控制系统的时变、非线性特性,设计出模糊控制器,并且将其应用到钢水的液位控制中。
2 钢水液位控制系统的组成
在钢铁生产的连铸工艺流程中,钢水从钢包流入中间包,然后通过浸入式水口流入结晶器,结晶器中钢水液位的调节一般通过调节中间包内可以上下移动的导塞杆的位置来实现。
它的简化结构框图如图1 所示。
和传统的开环控制或PID 闭环控制方式不同的是,本系统的控制器采用模糊控制器（虚线框内部分） 。
图1 钢水液位控制系统
2. 1 系统部件介绍
钢水液位控制系统中的执行机构采用电液伺服驱动装置来驱动导塞杆的上下位移,从而实现液位的调节。
电液伺服驱动装置由伺服放大器和电液伺服阀组成。
本系统采用的伺服放大器是为动圈式电液伺服阀设计的专用配套放大器,它采用固体组件,集成度高,并备有多种附件插板可扩展电路功能,且能方便地与计算机相连。
其输入为电压信号,输出为电流信号。
电液伺服阀是电液伺服驱动装置中的一个核心部件,本系统采用DY系列伺服阀将电气部分和液压部分连接起来,用输入为毫安级电流去控制液体流动,来驱动活塞在液压缸中的位移,液压缸活塞的位移带动导塞杆上升或下降,从而实现液位的调节。
电液伺服驱动装置不仅能自动跟随控制器电输入信号而动作,而且起到信号功率放大作用。
液位信号的检测通过WY型差动变压器式位移传感器来实现,该传感器是基于变压器原理,通过一次线圈与二次线圈弱电磁耦合,使得铁心的位移变化量与电压信号成近似的线性关系。
在使用时将它与浮子相连,可以把直线移动的铁心位移变换成电压信号,经APD 转换后输入计算机进行处理。
2. 2 模糊控制器的设计
本系统采用的是mamdani 推理型模糊控制器。
模糊控制器采用双输入、单输出的结构,输入量选用设定的液位值与采样液位值之间的偏差E 以及液位偏差值的变化率EC ,输出量选用液位控制量U。
模糊控制器的设计是模糊控制中的重点,它由模糊化、模糊算法、模糊判决三部分组成。
2. 2. 1 精确量的模糊化过程
根据本系统的实际性质和要求,对输入量E、EC 和输出控制量U 的模糊语言描述（模糊集）定义如下:描述输入量E、EC 和输出控制量U 的语言值模糊子集均选为{ PB ,PM,PS ,ZO ,NS ,NM,NB} ,量化论域均取为{ - 3 , - 2 , -1 ,0 ,1 ,2 ,3} 。
输入量E 的基本论域为[ - 1. 2 %～ + 1. 2 %] ,输入量EC 的基本论域为[ - 0. 6 %～ + 0. 6 %] ,输出量U 的基本论域为[ - 12～ + 12 ] ,则量化因子分别为:K1 = 3P1.
2 % = 250 ,K2 =3P0. 6 % = 500 ,K
3 = 12P3 = 4。
根据实际系统可写出输入量和输出量各档的隶属函数。
本系统所选择的隶属函数均为三角形分布。
这样就完成了精确量的模糊化过程。
需要注意的是,不同系统中,模糊集的隶属函数是不同的,要根据实际情况和实践经验而定。
2. 2. 2 模糊控制算法
模糊控制的核心是模糊控制规则的建立,模糊控制规则的实质是把操作者的经
验加以总结,并将在控制过程中由经验得来的相应措施总结成一条条控制规则。
在得到输入偏差量E ,偏差变化率EC 和控制量U 的模糊集后,就可以利用“若E 且EC ,则U”的控制规则进行模糊控制器的建立。
这种控制规则是总结人们的操作经验和思维过程,根据测得的偏差和偏差变化率,来判断应该施加的控制量。
表1 为总结出各种情况时的控制规则表。
该表总结出一个完整的控制策略,表中每项对应一条模糊条件推理语句。
每一条模糊条件推理语句,对应一个模糊关系为:R = E ×EC ×U。
按上式即可计算出每一条模糊条件推理语句所对应的一个模糊关系矩阵R1 ,R2 , ……,Rn , 将所有的模糊关系矩阵求并集运算,即:R = R1 ∪R2 ∪⋯∪Rn ,即可求出总的模糊关系R。
在计算出总的模糊关系R 后,在输入已知的条件下,输出由这个总控制规则的模糊关系确定,例如当有任意输入偏差E1和偏差变化率EC1 时,用推理合成原理即可算出相应的控制量U1 : U1 = E1 ×EC1 ×R。
2. 2. 3 模糊判决
由模糊数学理论知道,总的模糊关系矩阵R 是一个49 ×7的矩阵,每次控制计算都处理这样一个矩阵是很困难的,为此,事前先将R 矩阵算出,然后算出每种输入状态下的模糊控制输出,最后用最大隶属度决策算法,将模糊控制输出转化为精确的实际输出动作。
经过计算的模糊查询表如表2 所示。
在实时控制时,先将该表存入计算机,只要测得E 和EC ,通过查询计算机内存中的总控制表,即可得到相应的控制量U 去控制生产过程。
3 模糊控制系统的MATLAB 仿真
为了验证模糊控制器在钢水液位控制系统中的使用效果,同时为了在仿真过程中及时调整模糊控制器的控制规则和各项参数,我们利用MATLAB 软件进行了仿真研究。
在仿真过程中对于执行器和被控对象,近似等效为带滞后的二阶惯性环节。
在进行MATLAB 仿真时,首先在模糊逻辑工具箱的图形用户界面（GUI）下建立上述的模糊控制器,然后在SIMULINK环境下,选择所需的模块,建立系统仿真模型进行仿真。
图2 是选取大小为0. 3 的常值信号作为系统的设定输入,选取阶跃信号对
系统作定值扰动时的仿真曲线。
从图中可以明显看出模糊控制具有较好的动态性能和抗干扰能力,不但有较短的响应时间,而且超调量小。
4 结束语
用MATLAB 软件进行模糊控制器的仿真是一种直观而且简便的方法,它可以大
大缩短模糊控制器的设计周期。
从钢水液位控制系统的仿真情况来看,模糊控制的快速性、跟踪性能和定位准确性比传统PID 控制时有较大的改善。
在实际应用中,还需要根据现场运行情况的变化对模糊查询表进行不断修正,以获得更佳的控制效果。