组态王单容水箱控制课程设计
单容水箱液位恒值控制系统设计报告
过程控制系统课程设计专业：自动化设计题目：单容水箱液位恒值控制系统设计班级：学生姓名：学号：指导教师：分院院长：教研室主任：电气工程学院一、课程设计任务书1. 设计内容针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。
具体设计内容是利用西门子S7-200PLC作为控制器，实现对单容水箱液位高度的定值控制，同时利用MCGS组态软件建立单容水箱液位控制系统的监控界面，实现实时监控的目的。
2. 设计要求1）以RTGK-2型过程控制实验装置中的单个水箱作为被控对象、PLC作为控制器、静压式压力表作为检测元件、电动调节阀作为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。
2）PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量≤15%，稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤10s；3）组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线；并能显示历史曲线。
4）选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数；5）通过S7-200PLC编程软件Step7实现PLC程序设计与调试；6）分析系统基本控制特性，并得出相应的结论；7）设计完成后，提交打印设计报告。
3. 参考资料1）邵裕森,戴先中主编.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.20032）崔亚嵩主编.过程控制实验指导书（校内）3）廖常初主编.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.20074）吴作明主编.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.20074. 设计进度（2012年12月3日至2011年12月16日）时间设计内容2012年12月3日布置设计任务、查阅资料、进行硬件系统设计2012年12月4日～2012年12月5日编制PLC控制程序，并上机调试；2012年12月6利用MCGS组态软件建立该系日～2012年12月7日统的工程文件2012年12月10日～2012年12月12日进行MCGS与PLC的连接与调试进行PID参数整定2012年12月13日～2012年12月14日系统运行调试，实现单容水箱液体定值控制2012年1月15日～2012年1月16日写设计报告书5. 设计时间及地点设计时间：上午：8：00～11：00下午：1：00～4：00晚上：6：00~9：00设计地点：新实验楼，过程控制实验室（310）机房（323）二、评语及成绩课程设计成绩：指导教师：过程控制系统课程设计报告班级：姓名：学号：指导教师：撰写日期：目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1 课程设计内容 (1)1.2 课程设计要求分析 (1)1.3 PID控制的原理和特点 (1)1.3.1比例（P）控制及调节过程 (2)1.3.2积分（I）控制及调节过程 (3)1.3.3微分（D）控制及调节过程 (4)1.4 临界振荡整定计算公式 (5)第二章系统组态设计 (7)2.1 MCGS组态软件概述 (7)2.1.1如何创建MCGS组态工程 (7)2.1.2设备配置 (8)页脚内容82.1.3新建画面 (8)2.1.4设备连接 (12)第三章 PLC设计 (16)3.1 PLC概述 (16)3.2系统PLC设计程序 (17)第四章单容水箱液位恒值系统数据调试 (20)4.1 等幅震荡 (20)4.2 P调节器 (21)4.3 PI调节器 (22)4.4 PID调节器 (23)4.5 P 、PI、PID调的比较 (24)课程设计总结 (26)参考文献 (27)页脚内容9第一章课程设计内容与要求分析1.1 课程设计内容针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。
单容水箱液位定值控制系统课设报告
综合实验报告实验名称自动控制系统综合实验题目单容水箱液位定值控制系统指导教师王巧玲设计起止日期2013 年 1 月 7 日～1 月 18 日系别自动化学院控制工程系专业学生姓名班级学号成绩目录第一章MCGS 简介 (1)一、MCGS 组态软件的系统构成 (1)1、MCGS 组态软件的整体结构 (1)2、MCGS 组态软件的五大组成部分 (1)二、MCGS 组态软件的工作方式 (2)1、MCGS 如何与设备进行通讯 (2)2、MCGS 如何产生动画效果 (2)3、MCGS 如何实施远程多机监控 (2)4、如何对工程运行流程实施有效控制 (2)三MCGS 组态软件的一般组态过程 (2)工程项目系统分析 (2)工程立项搭建框架 (3)设计菜单基本体系 (3)制作动画显示画面 (4)编写控制流程程序 (4)完善菜单按钮功能 (4)编写程序调试工程 (4)第二章综合实验纲要 (6)一、综合实验的目的 (6)二、综合实验的基本要求 (6)三、实验前的准备及安全操作规程 (6)安全操作规程 (6)四、综合实验内容要求 (7)硬件系统设计 (7)软硬件测试 (7)数据 I/O 及通信设计 (7)监控组态界面设计 (7)控制算法设计 (8)系统调试和完善 (8)撰写设计报告 (8)第三章单容水箱液位定值控制系统 (9)概况 (9)实验所需设备以及所需软件 (9)要求 (9)实验原理 (9)第四章实验设计 (10)一、实时数据库的设计 (10)二、添加设备 (10)三、添加运行策略 (11)四、添加用户窗口 (12)主窗口属性 (13)五、设计主页面 (14)添加设定值 SV、测量值 PV 以及输出值 OP 的动态条显示 (14)添加变量设定栏 (15)添加变量显示栏 (16)添加手自动按钮 (16)添加历史曲线按钮 (17)添加实时曲线显示 (17)六、历史曲线页面 (18)第五章实验结果 (19)一、PID 调试过程 (19)二、PID 参数确定 (19)三、加扰动、测性能 (20)第六章总结 (20)第七章参考资料文献 (20)第一章MCGS简介一、MCGS组态软件的系统构成1、MCGS组态软件的整体结构MCGS（Monitor and Control Generated System）是一套基于 Windows 平台的，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统，可运行于 Microsoft Windows95/98/NT/2000/XP 等操作系统。
单容水箱液位组态控制实验报告
4 单容水箱液位组态控制实验报告学院：自动化学院班级：学号：姓名:单容水箱液位组态一．实验目的：1.熟悉单容水箱液位调节阀PID 控制系统工作原理2.熟悉单用户项目组态过程3.掌握WINCC 画面组态设计方法4.掌握WINCC 过程值归档的组态过程5.掌握WINCC 消息系统的组态过程6.掌握WINCC 报表系统的组态过程二：单容水箱实验原理1、实验结构介绍水流入量Qi 由调节阀u 控制，流出量Qo 则由用户通过闸板开度来改变。
被调量为水位H 。
分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。
直接在调节阀上加定值电流，从而使得调节阀具有固定的开度。
(可以通过智能调节仪手动给定，或者AO 模块直接输出电流。
)调整水箱出口到一定的开度。
突然加大调节阀上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。
通过物料平衡推导出的公式：μμk Q H k Q i O ==,那么 )(1H k k Fdt dH -=μμ， 其中，F 是水槽横截面积。
在一定液位下，考虑稳态起算点，公式可以转换成μμR k H dtdH RC =+。
公式等价于一个RC 电路的响应函数，C=F 就是水容，k H R 02=就是水阻。
给定值 图4-1单容水箱液位数学模型的测定实验如果通过对纯延迟惯性系统进行分析，则单容水箱液位数学模型可以使用以下S 函数表示： )1()(0+=TS S KR S G 。
相关理论计算可以参考清华大学出版社1993年出版的《过程控制》，金以慧编著。
2、控制系统接线表测量或控制量 测量或控制量标号使用PLC 端口 使用ADAM 端口下水箱液位 LT103 AI0 AI0调节阀FV101 AO0 AO03参考结果单容水箱水位阶跃响应曲线，如图4-2所示：图4-2 单容水箱液位飞升特性此时液位测量高度184.5 mm ，实际高度184.5 mm -3.5 mm =181 mm 。
实际开口面积5.5x49.5=272.25 mm²。
单容水箱液位控制系统与仪表设计任务书模板
专业方向课程设计课程设计任务书学生姓名: 专业班级:指导教师: 工作单位: 信息工程系题目: 单容水箱液位控制系统与仪表设计初始条件:1.给定用于设计单容水箱控制系统的各种仪表。
2.给出仪表的详细资料。
3.给出单容水箱液位定值控制系统的设计思路与整定方法。
要求完成的主要任务:一．设计任务1．给出单容水箱液位控制的原理图, 并阐述原理。
2．对涉及的液位检测与控制仪表进行选型, 并用图文方式阐述其工作原理。
3．对控制器的正反作用进行选择, 并详细阐述其选择依据。
4．对控制器的控制规律机械选择, 并说明其原理与选择依据。
5．设计其计算机监控界面, 要求设计内容包括: 项目建立过程、静态界面设计、数据词典建立、设备连接、动画连接。
6．对设计内容进行总结, 完成设计报告, 答辩。
二．说明书撰写要求1. 纸张格式: 要求统一用A4纸打印, 页面设置上空2.5cm, 下空2.0cm, 左空2.5cm, 右空2.0cm) :2. 正文层次: 正文内容层次序号为: 1、1.1、1.1.1……, 其中⑴．正文标题; 一级标题 1.( 黑体小2号加粗) , 二级标题1.1( 黑体小三号) , 三极标题1.1.1( 黑体小四号) 。
⑵．正文内容格式: 宋体五号, 1.25倍行距。
3. 正文内容一般包括:⑴．选题背景: 说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求; 简述本设计的指导思想。
( 设计目的中已有阐述)⑵．方案论证: 说明设计原理并进行方案选择, 阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。
⑶．设计内容: 对设计工作的详细表述。
要求层次分明、表示确切。
⑷．结果分析: 对研究过程总所获得的主要的数据、现象进行定性或定量分析, 得出结论和推论。
⑸．结论或总结: 对整个研究工作进行归纳和综合。
⑹．参考文献: 不少于5个, 并应按文献号、作者、文献题名、出版地: 出版社和出版年等顺序书写。
如: [1] 陈夕松,汪木兰. 过程控制系统(第二版). 北京:科学出版社, .1.4. 图纸( 或其它) 要求⑴．图纸要求: 图面整洁, 布局合理, 线条粗细均匀, 圆弧连接光滑, 尺寸标注规范, 要求使用计算机绘图。
基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统设计课程设计报告
专业方向课程设计报告题目：基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统设计摘要本文主要实现基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统，通过对实验系统结构的研究，运用所学的MATLAB知识建立了单容水箱实验系统的数学模型，并对系统的参数进行了辨识，用工业控制软件组态王6.5，使其具有报警画面，历史曲线，实时曲线，报表画面。
关键词：双储液罐，PID控制系统，单容水箱，组态王6.5ABSTRACTThis paper based on the configuration of the double tank water level single PID control system ,make water tank water level, water tank temperature detection, and water tank level control at a given value.Through the study on the structure of the experimental system, uselearned knowledge of MATLAB to establish a single volume tank experimental system mathematical model, and the parameters of the system are identified,use industrial control software kingview 6.5, enables it to have the alarm screen, historical curve, real-time curve, statements frame.KEY WORDS:Double liquid storage tank,PID control system,single volume tank，Configuration king 6.5目录摘要 (Ⅰ)ABSTRACT (Ⅱ)第1章绪论 0第2章系统总体方案 (1)2.1控制系统构成 (1)2.1控制系统过程 (1)第3章水箱建模及参数整定 (2)3.1 水箱的建模过程 (2)3.2 水箱液位的PID整定 (4)第4章组态王6.5简介与操作界面的设计 (5)4.1组态软件介绍 (5)4.2基于组态王6.5的液位控制系统上位机部分设计 (6)4.2.1上位机主控画面 (6)4.2.2上位机功能画面 (9)第5章结论与展望 (8)致谢 (9)参考文献 (10)第1章绪论随着现代科学技术的迅猛发展，工业生产的规模越来越大，结构也越来越复杂，从而使控制对象、控制器以及控制任务和目的日益复杂，而对系统的精度、响应速度和稳定性的要求却越来越高。
基于组态王的水箱液位设计
基于组态王的水箱水位控制设计1 任务要求本系统为基于组态王的储液罐液位的自动控制。
该系统有进水阀、用户阀、水源阀、主水箱、蓄水池，水泵等组成。
系统初始液位为20米，要求控制主水箱的水位在10—80米之间。
主要的两个阀门分别为进水阀和用户阀，刚开始进水阀打开给主水箱进水，同时由于主水箱水位为20米，所以用户阀打开给用户送水，开始之初蓄水池水位高度为80米，所以水源阀会自动关闭。
当主水箱水位下降，水位降至10米时，用户阀会自动关闭，从而让主水箱蓄水保证水位不低于10米。
当主水箱的水位高于80米时，进水阀会自动关闭，从而由于蓄水池水位过低，水源阀将自动打开为蓄水池蓄水。
当水位高于80米或低于10米时会发生高高报警和低低报警，同时弹出报警画面。
同时系统除了设置报警和事件画面还有实时趋势曲线画面、历史趋势曲线画面、实时数据报表画面等，通过各个画面对系统运行情况进行实时监测。
2 界面设计本水箱水位控制系统由欢迎界面、水位监控室界面、报警界面等组成，其中水位监控室界面为主要操作界面，其中有菜单项、返回项、主水箱、蓄水池、测定液位仪表、报警指示灯、阀门等组成。
其中主水箱为主控对象，蓄水池为对水源控制对象。
要求在主水箱水位小于10米的时候，进水阀和泵自动打开，给主水箱加水从而使水位上升，当主水箱水位高于80时，泵和进水阀都关闭停止进水，等待用户阀打开，当用户阀开启后，主水箱水位下降，有水流向用户。
当主水箱液位低于10米时，进水阀和泵再次打开进水，如此循环。
图1水位监测室画3 数据字典设计本系统中主要设计了12个变量，其中a代表具体主水箱的液位，其设定为内存整型，水源1用于提供用水变量设定为内存实型。
阀1，阀3分别为主水箱的进水阀和出水阀，定义为内存离散的，阀2用于为水源蓄水池供水。
泵和指示灯变量都为开关量，也被定义为内存离散型。
下面是数据字典的设计：图2 数据字典4 命令代码设计if(\\本站点\a<15)\\本站点\阀1=1;if(\\本站点\水源1<80){\\本站点\阀2=1;\\本站点\水源1=\\本站点\水源1+10;}if(\\本站点\阀1==1){if(\\本站点\水源1>=80){\\本站点\泵=1;\\本站点\水流控制=10;\\本站点\水源1=\\本站点\水源1-10;if(\\本站点\a<71)\\本站点\a=\\本站点\a+10;else{\\本站点\a=80;\\本站点\阀1=0;\\本站点\泵=0;\\本站点\水流控制=0;}}else{\\本站点\泵=0;\\本站点\水流控制=0;}}if((\\本站点\阀3==1)&&(\\本站点\a>=10)){\\本站点\a=\\本站点\a-5;}5 软件运行演示界面如图所示，图3是水位监控界面即整体的控制中心。
PLC课程设计单容水箱液位控制系统的设计
目录封面--------------------------1 目录--------------------------2 引言--------------------------3 一、总体设计方案--------------4基本任务----------------------4 基本要求----------------------4 主要性能指标------------------ 4 扩展功能----------------------4 控制方法选择------------------ 4 系统组成----------------------5 二、控制系统设计-------------- 5控制程序流程图----------------- 5 控制程序设计思路--------------- 6 系统变量定义及分配表----------- 6 系统接线图设计----------------- 6 三、系统调试及结果分析--------7系统调试-----------------------7 结果分析-----------------------8 结束语---------------------8 参考文献-------------------8 附录：源程序图-----------------9引言在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工, 溶液过滤, 化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。
由于液体本身的属性及控制机构的摩擦、噪声等的影响，控制对具有一定的纯滞后和容量滞后的特点，液位上升的过程缓慢，呈非线性。
因此液位控制装置的可靠性与控制方案的准确性是影响整个系统性能的关键，因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。
自动控制原理课程设计 单容水箱水位动态自动控制系统
1 单容水箱动态特性1.1 单容水箱构成无自平衡对象表1-1 一阶无自平衡对象的实验数据及验证结果对象参数计算过程: TS e S G s τ-=)( ，KT 1=，00)()(h t t K t h +-⨯=根据实验数据，利用matlab 拟合曲线得到： 4.6067t 1.187,00==h0359.10328.0)(+=t t h30.48780328.011===K T 4.6067=τ 传递函数为：30.4878S)(-4.6067Se S G =实验飞升曲线如图1-1图1-1（+为实验数据点，直线为拟合直线）1.2 单容水箱构成自平衡对象由于试验给的是放水的过程，但是该系统的关键参数不会变化，因为它是一个惯性环节（1)(+=Ts K s G ），其中，T 是不会变的，则可以用MATLAB 模拟的方法。
表1-2一阶自平衡对象的实验数据及验证结果①由飞升曲线确定一阶惯性环节的参数，1)(+=Ts Ks G中需要确定未知参数K 和T 。
静态增益 3.92 5%203.92)0()(=⨯=∞=x y K 。
求时间常数T 时，先将实验飞升曲线改写成如下标幺的飞升曲线，)()(*∞=y t y y 标幺的飞升曲线的表达式为：T t e y /*1--=因此只需选择某个时刻1t ，找出)(1*t y 的值，就可解出T 值。
)](1ln[1*1t y t T --= 63.0)101(*=y ，则102)63.01ln(101=--=T 。
STs K s G 102192.31)(+=+=实验曲线：图1-22 二阶对象的传递函数(二阶20%给定)表中)()()(*∞=y t y t y ,y(t)是任意时刻水位高度，)(∞y 为达到平衡时水位的高度。
)(*t y 传递函数121)(2++=s T s T s G ζ。
此式改写))((1)(212ωω++=s s T s G ，式中]1[1]1[12221-+=--=ζζωζζωTT或⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==21212121ωωωωζωωT 于是传递函数又可表示成 ))(()(2121ωωωω++=s s s G在单位阶跃作用下，输出的飞升曲线为t t e e t y 21121122*1)(ωωωωωωωω---+--=根据以上飞升曲线模型，利用matlab 拟合可得： w1= 0.0132 , w2= 7.9935利用公式：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==21212121ωωωωζωωT ，可以得到T= 3.0754, ζ=12.3121传递函数121)(2++=s T s T s G ζ=175.7286S 9.4581 12++S曲线如图2-1：图2-1（平滑曲线为拟合曲线，震荡曲线为实验曲线）3 二阶对象的传递函数(二阶40%给定)表中)()()(*∞=y t y t y ,y(t)是任意时刻水位高度，)(∞y 为达到平衡时水位的高度传递函数可表示成 ))(()(2121ωωωω++=s s s G在单位阶跃作用下，输出的飞升曲线为t t e e t y 21121122*1)(ωωωωωωωω---+--=根据以上飞升曲线模型，利用matlab 拟合可得：（附程序2）w1= 0.0082 w2= 8.1451利用公式：⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧+==21212121ωωωωζωωT ，可以得到T= 3.8637, ζ= 15.7511传递函数121)(2++=s T s T s G ζ=1121.7158S 14.9284 12++S曲线如图图3-1（平滑曲线为拟合曲线，震荡曲线为实验曲线）4 用带时延的一阶惯性对象拟合二阶40%给定对象参数计算过程 其中稳态放大系数： 1.59415%401883.3)0()(=⨯=∞=x y K 为计算时间常数T 及纯时延τ，将)(t y 改写成标幺飞升曲线)()()(*∞=y t y t y ，有：⎪⎩⎪⎨⎧≥-<=--τττt et t y T t 10)(*任取两点(t 1,y1*)、(t 2,y2*)⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧------=----=)](1ln[)](1[ln )](1[ln )](1[ln )](1[ln )](1[ln 2*1*2*11*22*1*12t y t y t y t t y t t y t y t t T τ 可取y*(61)=0.3908,y*(116)=0.6302⎩⎨⎧=-==-=-=52110)61116(2)(22112t t t t T τ 传递函数sS e Se TS K s G 511015941.11)(--+=+=τ实验曲线:图4-15 设计串联校正装置（二阶20%给定的校正）校正前的根轨迹：图5-1分析与计算：由于要求在阶跃输入下闭环系统的稳态位置误差05.0<ss e ，阻尼比8.06.0<<ζ则：19)1(05.01>=<+=p pss K R K Re而且当ζ=0.707时，即cos -1 ζ=450时动态性能最佳 由原开环极点为（-0.0132，0i ）,(-7.9935,0i) 可取希望的极点为S 1为（-7，-7i ） 设计超前-滞后校正装置：⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛++⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=b b a aC T s T s T s T s K s G ββ111)( 由011225)9935.7)(0132.0(0924.0-=++∠s s应使超前校正部分提供r=0225-0180=045的超前角即：0451=++∠bbT s T s β由此可得01.5.285.996.31===ααbbT T为使滞后校正部分对r 角影响很小则：011≈++∠a aT s T s α 可使21.0152.01==aaT T α校正后的根轨迹由图可知当ζ=0.707时，开环增益为74=p K ，即19>p K 满足05.0<ss e 的校正要求，此时8.06.0<<ζ满足要求。
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过程控制系统课程设计基于组态软件单容水箱过程控制系统姓名：学号：班级：专业：指导教师：目录1 设计目的与要求 (1)1.1 设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)2 系统结构设计 (1)2.1 控制方案 (1)2.2 系统结构 (2)3 过程仪表选择 (2)3.1 液位传感器 (2)3.2 电磁流量传感器 (3)3.3 电动调节阀 (3)3.4 水泵 (3)3.5 变频器 (4)3.6 模块选择 (4)4 系统组态设计 (4)4.1工艺流程图与系统组态图设计 (5)4.2 组态画面 (5)4.3 数据字典 (6)4.4 应用程序 (6)4.5 动画连接..................................... 错误！未定义书签。
总结. (12)参考文献 (12)附录A 单回路控制系统PID控制算法 (13)附录B PID控制算法流程图 (13)1. 设计目的与要求1.1 设计目的通过组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。
1.2 设计要求(1) 根据液位单回路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) 根据液位单回路过程控制系统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，正确设计液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。
(5) 提交包括上述内容的课程设计报告。
2. 系统结构设计2.1 控制方案整个过程控制系统由控制器、调节器、测量变送、被控对象组成。
在本次控制系统中控制器为计算机，采用算法为PID控制规律（见附录A和附录B），调节器为电磁阀，测量变送为HB、FT两个组成，被控对象为流量PV。
结构组成如下图2.2所示。
当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道将水送到上水箱，由HB返回信号，是否还需要抽水到水箱。
若还需要（即水位过低），则通过电磁阀控制流量的大小，加大流量，从而使下水箱水位达到合适位置；若不需要（即水位过高或刚好合适），则通过电磁阀使流量保持或减小。
其整个流程图如图2.1所示。
图2.1 液位单回路控制系统图2.2 系统结构过程控制系统由四大部分组成，分别为控制器、调节器、被控对象、测量变送。
本次设计为流量回路控制，即为闭环控制系统，如下图2.2.图2.2 液位单回路控制系统框图3.过程仪表选择3.1 液位传感器液位传感器用来对上水箱液位的压力进行检测，采用工业的DBYG扩散硅压力变送器，本变送器按标准的二线制传输，喜爱用高品质低耗精密器件，稳定性、可靠性大大提高。
可方便的与其他DDZ—3X型仪表互换配置，并能直接替换进口同类仪表。
校验的方法是通电预热15分钟后，分别在零压力和满程压力下检查输出电流值。
在零压力下调整量程电位器，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，因为为二线制，故工作时需串24V直流电源。
压力传感器用来对上水位水箱和中水位水箱的压力进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，0.5级精度，二线制4-20mA 标志信号输出。
3.2 电磁流量传感器（1）流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测。
根据本试验装置的特点，采用工业用的LDS-10S型电磁流量传感器，公称直径10mm，流量0~.03m3/h,压力1.6Mpmax,4-20mA标准信号输出。
可与显示，记录仪表，积算器或调节器配套。
避免了涡轮流量计非线性与死区大的致命缺点，确保实验效果能达到教学要求。
主要优点：1）采用整体焊接结构，密封性好；2）结构简单可靠，内部无活动部件，几乎无压力损失；3）采用低频矩形波励磁，抗干扰性能好，零点稳定；4）仪表反映灵敏，输出信号与流量呈线性关系,量程比宽；（2）流量转换器采用LDZ-4型电磁流量传感器配套使用，输入信号：0~0.4mV 输出信号：4~20mA DC, 许负载电阻为0~750欧姆，基本误差：输出信号量程的0.5%。
3.3 电动调节阀电动调节阀对控制回路流量进行调节。
采用德国PSL202型智能电动调节阀，无需配伺服放大器，驱动电机采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机，运行平稳，体积小，力矩大，抗堵转，控制精度高。
控制单元与电动执行机构一体化，可靠性高，操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。
有输入控制信号4-20mA及单相电源即可控制与转实现对压力流量温度压力等参数的调节，具有体积小，重量轻，连线简单，泄漏量少的优点。
采用PS电子式直行程执行机构，4-20mA阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯，流量具有等百分比特性，直线特性和快开特性，阀门采用弹簧连接，可预置阀门关断力，保证阀门的可靠关断，防止泄露。
性能稳定可靠，控制精度高，使用寿命长等优点。
3.4 水泵采用丹麦兰富循环水泵。
噪音低，寿命长，不会影响教师授课减少使用麻烦。
功耗小，220V供电即可，在水泵出水口装有压力变送器，与变送器一起可构成恒压供水系统。
3.5 变频器三菱FR-S520变频器，4-20mA控制信号输入，可对流量或压力进行控制，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。
可单相或三相供电，频率可高达200Hz。
3.6 模块选择当需要构成计算机控制系统时，过程控制装置的数据采集和控制采用目前最新的牛顿7000系列远程数据采集模块和组态软件组成，完全模拟工业现场环境，先进性与实用性并举。
有效的拉近了实验室与工业现场的距离。
它体积小，安装方便，可靠性极高。
1) D/A模块：采用牛顿7024模块。
4路模拟输出，电流（4-20mA）电压（1~5V）信号均可。
2) A/D 模块：采用牛顿7017模块。
8路模拟电压（1~5V）输入。
3) DO模块：采用牛顿7043模块。
4)通讯模块：采用牛顿7520转换模块。
485/232转换模块，转换速度极高（300~115KHz），232口可长距离。
4. 系统组态设计组态王是运行在Windows98/NT/2000上的一种组态软件。
使用组态王，用户可以方便地构造适应自己需要的“数据采集和监控系统”，在任何需要的时候把生产现场的信息处理和判断决策的控制信号传向现场实施有效的生产控制。
组态王的网络功能使企业的基层和其它部门建立起联系，现场操作人员和工厂管理人员都可以看到各种数据。
管理人员不需要深入生产现场，就可以获得实时和历史数据，优化控制现场作业，提高生产率和产品质量。
组态网易于学习和使用，拥有丰富的工具箱、图库和操作向导，既可以节省您的大量时间，又能提高系统性能。
组态王可用于电力、制冷、化工、机械制造、交通管理等多种工程领域。
无论您的应用场合如何，您都可以使用组态王构造有效的监控和数据采集系统。
4.1工艺流程图与系统组态图设计图4.1.1 工艺流程图 图4.1.2 系统组态图设计4.2 组态画面4.3 数据字典4.4 应用程序if(\\本站点\开关转换==1){\\本站点\Ti=8;\\本站点\Kp=15;\\本站点\Td=10;if(\\本站点\电机==1 &&\\本站点\开关==0){\\本站点\ek0=\\本站点\Sp-\\本站点\水箱液位;\\本站点\微分液位差=\\本站点\ek0+\\本站点\ek2-2*\\本站点\ek1;站点\ek0+\\本站点\Td*\\本站点\微分液位差)/500;\\本站点\水箱液位=\\本站点\水箱液位+\\本站点\Uk;\\本站点\液位传递值=\\本站点\ek1;\\本站点\ek1=\\本站点\ek0;\\本站点\ek2=\\本站点\液位传递值;\\本站点\储水箱液位=300-\\本站点\水箱液位;}if(\\本站点\电机==1 &&\\本站点\开关==1){\\本站点\ek0=\\本站点\Sp-\\本站点\水箱液位;\\本站点\微分液位差=\\本站点\ek0+\\本站点\ek2-2*\\本站点\ek1;\\本站点\Uk=(\\本站点\Ti*(\\本站点\ek0-\\本站点\ek1)+\\本站点\Kp*\\本站点\ek0+\\本站点\Td*\\本站点\微分液位差)/500+\\本站点\水流;\\本站点\水箱液位=\\本站点\水箱液位+\\本站点\Uk-\\本站点\水流;\\本站点\液位传递值=\\本站点\ek1;\\本站点\ek1=\\本站点\ek0;\\本站点\ek2=\\本站点\液位传递值;\\本站点\水流=\\本站点\水箱液位/100;\\本站点\储水箱液位=300-\\本站点\水箱液位;}if(\\本站点\电机==0 &&\\本站点\开关==1){\\本站点\水流=\\本站点\水箱液位/100;\\本站点\水箱液位=\\本站点\水箱液位-\\本站点\水流;\\本站点\储水箱液位=300-\\本站点\水箱液位;if(\\本站点\水箱液位<1)\\本站点\水流=0;}}if(\\本站点\开关转换==0){if(\\本站点\电机==1 &&\\本站点\开关==0){\\本站点\ek0=\\本站点\Sp-\\本站点\水箱液位;\\本站点\微分液位差=\\本站点\ek0+\\本站点\ek2-2*\\本站点\ek1;站点\ek0+\\本站点\Td*\\本站点\微分液位差)/500;\\本站点\水箱液位=\\本站点\水箱液位+\\本站点\Uk;\\本站点\液位传递值=\\本站点\ek1;\\本站点\ek1=\\本站点\ek0;\\本站点\ek2=\\本站点\液位传递值;\\本站点\储水箱液位=300-\\本站点\水箱液位;}if(\\本站点\电机==1 &&\\本站点\开关==1){\\本站点\ek0=\\本站点\Sp-\\本站点\水箱液位;\\本站点\微分液位差=\\本站点\ek0+\\本站点\ek2-2*\\本站点\ek1;\\本站点\Uk=(\\本站点\Ti*(\\本站点\ek0-\\本站点\ek1)+\\本站点\Kp*\\本站点\ek0+\\本站点\Td*\\本站点\微分液位差)/500+\\本站点\水流;\\本站点\水箱液位=\\本站点\水箱液位+\\本站点\Uk-\\本站点\水流;\\本站点\液位传递值=\\本站点\ek1;\\本站点\ek1=\\本站点\ek0;\\本站点\ek2=\\本站点\液位传递值;\\本站点\水流=\\本站点\水箱液位/100;\\本站点\储水箱液位=300-\\本站点\水箱液位;}if(\\本站点\电机==0 &&\\本站点\开关==1){\\本站点\水流=\\本站点\水箱液位/100;\\本站点\水箱液位=\\本站点\水箱液位-\\本站点\水流;\\本站点\储水箱液位=300-\\本站点\水箱液位;if(\\本站点\水箱液位<1)\\本站点\水流=0;}}if(\\本站点\Uk<=1)\\本站点\uk=\\本站点\Uk*100;else\\本站点\uk=100;if(\\本站点\电机==0)\\本站点\Uk=0;if(\\本站点\水箱液位>\\本站点\Sp)\\本站点\水箱液位=\\本站点\水箱液位-\\本站点\水流;4.5 动画连接(1)自动控制(2)手动控制(3)实时曲线(4)历史曲线总结通过此次设计，我掌握了流量单回路控制系统的构成。