基于组态王液位控制系统设计
基于组态王的二阶液位控制系统设计___________________李苡臣
成都理工大学工程技术学院毕业论文基于组态王的二阶液位控制系统设计作者姓名：李苡臣专业名称：测控技术与仪器指导教师：王洋工程师摘要过程控制是自动化技术的重要应用领域，它是指对液位、温度、流量、等过程变量进行控制，在冶金、机械、化工、电力等方面得到广泛应用。
在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。
所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。
在本设计中以液位控制系统的水箱作为研究对象，水箱的液位为被控制量，选择了出水阀门作为控制系统的执行机构。
建立了串级液位控制算法。
虽然PID控制是控制系统中应用最为广泛的一种控制算法。
但是要想取得良好的控制效果，必须合理的确定PID的控制参数，使之具有合理的数学模型。
本次毕业设计的主题主要是基于组态王的液位控制系统的设计，控制对象为水箱液位，而通过matlab软件来模拟仿真。
液位控制在现代工业中占有重要的分量，它对生产的影响不容忽视，为了保证安全生产以及产品的质量和数量，对液位进行及时有效的控制是非常必要的。
关键词：液位控制，PID控制，串级控制，matlabAbstractProcess control is an important application field of automatic technology, it is to point to the level, temperature, flow control process variables, such as in metallurgy, machinery, chemical, electric power, etc can be widely used. in actual production, liquid level control accuracy and control effects directly affect the factory production cost and economic benefit of safety coefficient. Even equipment so, in order to ensure safety, convenient operation, you have to research the development of advanced level control methods and strategies.In the design of the tank as a research object in liquid level control system, amount of liquid level in the tank to be controlled, selected the outlet valve bodies in the implementation of a control system. Establishment of the PID control algorithm of liquid level. Although the PID control is one of the most widely used in control systems control algorithms. But to get good control of effects, the determination of PID control parameters must be reasonable, so that it has a reasonable mathematical model.The graduation design topic is the liquid level control system based on kingview control. Among them was controlled object for tank level, matlab is mainly used in the simulation test. In modern industry level control of important component, it influence upon production not allow to ignore, in order to ensure safety in production and the product quality and quantity , the level and perform effective control is very necessary.KEY WORDS：liquid level control ,PID control，cascade control, matlab目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II 1 绪论 (5)1.1 研究背景、目的和意义 (5)1.2 过程控制的特点 (5)1.3 液位控制系统的发展现状 (6)1.4 本论文内容安排 (7)2 数学模型的建立 (8)2.1 二阶液位系统简介 (8)2.2 数学模型的建立 (8)2.2.1 数学建模的基本概念 (8)2.2.2 数学建模的过程 (9)2.3 参数辨识及参数整定 (12)2.3.1 水箱液位控制参数辨识方法 (12)2.3.2 水箱液位PID参数整定方法 (15)2.4 本章小结 (17)3 系统仿真 (18)3.1 MATLAB软件介绍 (18)3.2 PID系统仿真 (18)3.3 串级控制仿真 (23)3.4 本章小结 (26)4 组态界面的设计 (27)4.1 组态王简介 (27)4.2 组态画面的建立 (28)4.2.1 设备配置 (28)4.2.2 定义变量 (30)4.2.3 画面设计 (32)4.3 本章小结 (39)5 总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1 绪论1.1研究背景、目的和意义在工业生产飞速发展的今天，人们对于生产过程自动化控制水平及工业产品质量的要求越来越高。
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。
基于组态王的水位控制系统设计
《计算机控制系统》组态王课程设计报告设计题目：水位控制系统设计专业电子信息班级092学号 200916022218学生姓名保昆2012年5月25日目录一、设计目的和要求31.1课程设计目的31.2课程要求3二、设计思路3三、设计过程43.1新建工程43.2新建画面43.3建立仿真系统53.4新建数据词典53.5各项参数的设置63.5.1按钮参数设置63.5.2水位报警画面63.5.3数据报表画面83.5.4历史曲线画面113.5.5总体命令语言设置12四、设计总结与体会144.1设计结果144.2心得体会16一、设计目的和要求1.1课程设计目的1、熟悉并熟练掌握组态王软件；2、通过组态王软件的使用，进一步掌握了解过程控制理论基础知识；3、培养自主查找资料、搜索信息的能力；4、培养实践动手能力与合作精神。
1.2课程要求“组态王”软件包括由工程浏览器和画面运行系统三大部分组成。
在工程浏览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。
画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统和运行系统来完成。
用组态王对一个简单控制过程进行组态，要求画出组态画面，能进行动画连接，可以模拟查询数据报表、历史数据曲线以及报警画面。
题目是水位控制系统，是对象为一储水罐，用水泵从水源抽水作为进水端，阀门控制出水端，中间有水位传感器。
二、设计思路做一水位控制系统的组态，要求：动画显示水流运动。
当水位高于或低于警戒水位时，报警界面出现，提示报警，并记录在报警事件中。
设置登录权限，只有管理员才能启动系统，只有在此时水泵才可启动，其余权限中人员只能观看不能操作。
组态中有历史曲线与数据报表，用来记录长时间过程中水位的变化情况，同时在主监控画面中也显示有即时报警与数据记录的功能。
三、设计过程3.1新建工程使用组态王，首先新建工程“水位控制系统”图一新建工程3.2新建画面进入工程，点击新建工程画面，进入开发系统画面，使用图库创建所需的器件，作图工具绘制其他结构。
基于组态王的水塔液位控制系统设计说明书
基于组态王的水塔液位控制系统设计说明书一、设计概述本设计说明书旨在详细阐述基于组态王软件的水塔液位控制系统的设计与实现过程。
该系统主要用于监测和控制水塔的液位，确保液位在设定的范围内，以满足供水需求。
二、系统架构水塔液位控制系统主要由以下几个部分组成：1.液位传感器：用于实时监测水塔液位；2.控制柜：集成控制电路、继电器等，实现对水泵的开关控制；3.水泵：根据控制信号调整水塔的进水量；4.组态王软件：用于实时监控、控制及数据处理。
三、组态王软件介绍组态王是一款功能强大的工业自动化监控软件，能够实现实时数据采集、设备控制、报警提示等功能。
通过组态王软件，用户可以轻松构建工业自动化监控系统。
四、硬件配置与连接1.液位传感器：选用超声波液位传感器，通过RS485通信接口与控制柜进行数据传输；2.控制柜：包括PLC控制器、继电器、电源等部件，实现水泵的开关控制；3.水泵：根据实际需求选择合适型号的水泵，通过控制柜实现对水泵的控制。
五、液位传感器选型与安装1.选型：选用某一品牌的超声波液位传感器，具有测量精度高、稳定性好等特点；2.安装：将液位传感器安装在水塔侧壁上，确保传感器探头与水面保持一定距离，以获得准确的液位数据。
六、控制逻辑与算法设计1.控制逻辑：当液位低于设定下限时，水泵启动，向水塔供水；当液位高于设定上限时，水泵停止工作；2.算法设计：采用PID控制算法，根据液位的实时值与设定值的偏差进行调节，使液位保持在设定范围内。
七、系统测试与验证对水塔液位控制系统进行测试与验证，观察系统的实时监控效果、控制精度及稳定性。
对发现的问题进行调试和改进，确保系统的可靠性和稳定性。
八、操作与维护指南1.操作指南：为保证系统的正常运行，需定期检查液位传感器的通信是否正常，观察控制柜的工作状态及水泵的运行情况；根据实际需求调整设定值；定期对系统进行维护和保养。
2.维护指南：定期对液位传感器进行校准，保持其测量精度；对水泵进行润滑保养，确保其正常运行；对控制柜进行除尘，保持其散热良好。
基于PLC和组态王的液位PID控制系统教材
目录1 《控制系统集成实训》任务书 (2)2 总体设计方案 (4)2.1 系统组成 (4)2.2 水箱液位控制系统构成 (4)2.3 水箱液位控制系统工作原理 (5)2.4 仪表选型 (6)2.4.1 GK-01电源控制屏 (6)2.4.2 GK-02传感器输出与显示 (7)2.4.3 GK-03单片机控制 (7)2.4.4 GK-07交流变频调速 (8)2.4.4 GK-08 PLC可编程控制 (8)2.5 PLC设计流程图 (9)3 外部接线图 (10)4 I/0分配 (10)5 梯形图 (11)6 组态王界面 (15)6.1 主界面 (16)6.2 数据词典 (16)6.3 曲线监控 (17)6.4 水流动画程序 (18)7 调试和运行结果 (19)7.1 比例控制 (19)7.2 比例积分调节 (19)心得体会 (21)参考文献 (22)1.《控制系统集成实训》任务书题目：基于PLC和组态王的液位PID控制系统一、实训任务本课题要求设计液位PID控制系统，它的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度,并通过PID控制减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。
1.实训模块：1、THKGK-1过程控制实验装置GK-02、GK-07、GK-08。
2、计算机及STEP7运行环境（安装好演示程序）、MPI电缆线，组态王软件。
2.控制原理和控制要求：控制原理如图所示，测量值信号由S7-200PLC的AI通道进入，经程序比较测量值与设定值的偏差，然后通过对偏差的P或PI或PID调节得到控制信号（即输出值），并通过S7-200PLC 的AO通道输出。
用此控制信号控制变频器的频率，以控制交流电机的转速，从而达到控制水位的目的。
S7-200PLC和上位机进行通讯，并利用上位机组态王软件实现给定值和PID参数的设置、手动/自动无扰动切换、实时过程曲线的绘制等功能。
二、实训目的通过本次实训使学生掌握：1）实际控制方案的设计；2）编程软件的使用方法和梯形图语言的运用；2）程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。
基于组态王的储液罐液位自动控制
新建画面，调用实时趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进 行后续操作。
2.4
新建画面，调用历史趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进 行后续操作。
2.5
新建画面，调用报警窗口，选择实时报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然 后保存，以进行后续操作。
2.6
新建画面，调用报警窗口，选择历史报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然 后保存，以进行后续操作。
2
2.1
打开组态王首先新建立工程“课程工程”，进入画面界面，进入画面界面，点击新
建工程画面，进入开发系统界面，确定背景属性。如图1所示
图1建立工程
22
打开“控制中心”画面，调用所需要的器件，然后调整好各器件的位置，进行相应
的管道连接，使得整个画面安排合理、紧凑。如图2所示。
图2储蓄罐液位自动控制系统主监控界面
2.7
新建画面，调用报表窗口，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后 续操作。
3
选中数据字典，然后双击新建来定义变量，按要求定义相应的变量，并注意其变量 类型及其后续设置。最后结果如图3所示。
4
命令代码设计见附录A。
5
所有设定完成后, 进入工程浏览器双击“应用程序命令语言”输入命令代码。使系统监控界面能实现动态 仿真。主监控界面如图4所示，实时趋势曲线、实时报警图、历史报警图与实时报表
6
这次课程设计使我熟悉了组态王软件的应用， 可以利用组态王设计出储液罐液位自 动控制系统。让我对使用专业知识、专业技能来分析和解决实际问题有了比较全面系统 的锻炼。相信以后在使用组态软件设计能够更全面，设计出更方便的实现监控和控制的 功能，同时让我在使用编程技巧的熟悉度向前迈了一大步。在课程设计的期间，我学到 了很多课本上学不到的知识，拓展了自己的视野和拓宽了自己的知识面，这让我受益匪
组态王的液位控制系统的设计
摘要组态王是一种组态软件,分析了组态王的特点。
本文介绍了一种基于组态王技术的对液位控制系统的设计本设计主要分为以下几个部分：①组态软件的介绍，主要介绍了组态软件的发展情况，以及组态王软件在组态软件中的地位和特点。
②组态王的液位监控系统的设计方案的确定，主要从技术要求，整个控制系统，温度压力，四个流程，流量，电场等方面综合考虑来确定。
③定义外部设备和数据库，主要包含项目的建立，定义外部设备，定义外部变量。
④设计图形界面，以建立欢迎画面，总体监控画面为例来设计图形界面。
⑤建立动画连接，把建立好的界面（画面）连接成一个动画界面（人机控制界面）。
⑥运行和调试，生成报表，运行动画界面（人机控制界面），调试，得到报表。
关键词：组态王，液位，控制目录摘要 (1)第一章组态软件的介绍 (3)第二章基于组态王的液位控制系统的设计 (7)2.1监控系统的组成 (7)2.1.1监控系统的任务 (7)2.1.2监控系统的硬件组成 (8)2.2监控系统的设计 (8)2.2.1监控中心主画面的建立 (8)2.2.2数据库变量的定义 (9)2.2.3趋势曲线的建立 (11)2.2.4报表系统的建立 (12)2.2.5棒图控件的建立 (13)2.2.6参数设置 (13)2.3程序的设计 (14)2.3.1两种运行方式 (14)2.3.2上位机监控程序 (14)第三章上位机的组态 (16)3.1定义外部设备 (16)3.2主界面的制作 (18)3.2.1建立新界面 (18)3.2.2使用图形工具箱 (19)3.2.3系统管理界面制作 (19)3.3动画连接 (20)3.4报警功能 (21)3.5报表功能 (22)结论 (23)参考文献 (23)附录一详细设备表 (24)致谢 (25)第一章组态软件的介绍组态软件指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法。
基于某组态王地水位控制系统设计
《计算机控制系统》组态王课程设计报告设计题目：水位控制系统设计专业电子信息班级092学号8学生保昆2012年5月25日目录一、设计目的和要求 (3)1.1课程设计目的 (3)1.2课程要求 (3)二、设计思路 (3)三、设计过程 (4)3.1新建工程 (4)3.2新建画面 (4)3.3建立仿真系统 (5)3.4新建数据词典 (5)3.5各项参数的设置 (6)3.5.1按钮参数设置 (6)3.5.2水位报警画面 (6)3.5.3数据报表画面 (8)3.5.4历史曲线画面 (11)3.5.5总体命令语言设置 (12)四、设计总结与体会 (14)4.1设计结果 (14)4.2心得体会 (16)一、设计目的和要求1.1课程设计目的1、熟悉并熟练掌握组态王软件；2、通过组态王软件的使用，进一步掌握了解过程控制理论基础知识；3、培养自主查找资料、搜索信息的能力；4、培养实践动手能力与合作精神。
1.2课程要求“组态王”软件包括由工程浏览器和画面运行系统三大部分组成。
在工程浏览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。
画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统和运行系统来完成。
用组态王对一个简单控制过程进行组态，要求画出组态画面，能进行动画连接，可以模拟查询数据报表、历史数据曲线以及报警画面。
题目是水位控制系统，是对象为一储水罐，用水泵从水源抽水作为进水端，阀门控制出水端，中间有水位传感器。
二、设计思路做一水位控制系统的组态，要求：动画显示水流运动。
当水位高于或低于警戒水位时，报警界面出现，提示报警，并记录在报警事件中。
设置登录权限，只有管理员才能启动系统，只有在此时水泵才可启动，其余权限中人员只能观看不能操作。
组态中有历史曲线与数据报表，用来记录长时间过程中水位的变化情况，同时在主监控画面中也显示有即时报警与数据记录的功能。
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组态王课程设计报告
——液位控制系统设计
一、设计任务：
液位监控：完成一个液位监控系统设计，（对象自己定）要求有流程图画面，报警画面，历史曲线，实时曲线，报表画面。
各画面间能实现灵活切换，所以画面都能实现动画效果或数据或曲线显示。
二、实验目的：
1．熟悉组态王软件，达到熟练使用组态软件的常用工具。
2．学会完成组态工程的设计步骤。
3．锻炼动手能力和分析问题解决问题的能力。
三、实验步骤：
1、系统设计：
A．启动浏览器，新建工程。
B．设备定义：把地理上分散的物理硬件在软件上变成集中的逻辑
硬件。
C.变量定义：完成所有想到的变量定义，对于没有想到的后面设计过程遇到再定义。
D．画面绘制：完成各种需要画面的绘制。
E．动画连接及按键的程序编写。
1水泵的动画连接及其程序编写
2水管的动画连接
5历史曲线的按键定义
6实时曲线的定义
7报警按键定义
、
6报表按键定义
F．配置系统程序编写
if(\\本站点\状态==1)
{
if(\\本站点\液位>=80)
{
\\本站点\水泵=0;
}
if(\\本站点\液位<=20)
{
\\本站点\水泵=1;
}
if(\\本站点\水泵==1)
{\\本站点\液位=\\本站点\液位+10;}
else{\\本站点\液位=\\本站点\液位-10;} }
else{\\本站点\水泵=0;\\本站点\液位=0;}
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G．运行与调试。
对于不理想的在返回去重新设计。
1主监控画面
2历史曲线
3实时曲线
3报警画面
4报表画面
5运行调试画面
四．实验总结：
这次实验是我们小组每一个成员真正亲自参加的一次组态王应用练习实验，它帮助我们更加深刻的了解和掌握了一些关于组态王的应用知识和方法。
在这个学习调试运行的过程中我们也遇到很多问题经过老师和同学的帮助最终解决了这些问题，成功地调试出结果，完成了实验，达到了预期的效果和目标。
但这使我们更加深刻地体会到对于这门课程还有多东西没有完全掌握也认识到这门课程的重要性,，使我们受益匪浅。