朱健全基于組態(tài)軟件的單回路液位控制系統(tǒng)

1、成都大學(xué)過(guò)程控制課程設(shè)計(jì)基于組態(tài)軟件的液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)院（系）：電子信息工程學(xué)院班 級(jí)：2007級(jí)自動(dòng)化本科三班姓 名：朱健全學(xué) 號(hào)：200710311331一、概述1.1 設(shè)計(jì)目的：選擇一種合適的組態(tài)軟件，結(jié)合也為單回路過(guò)程控制系統(tǒng)的控制要求和設(shè)計(jì)原則，合理選擇PID控制規(guī)律，設(shè)計(jì)一個(gè)組態(tài)功能合理，組態(tài)控制程序完善的液位單回路過(guò)程孔子系統(tǒng)。掌握測(cè)控對(duì)象參數(shù)檢測(cè)方法、變送器的功能、執(zhí)行器和調(diào)節(jié)閥的功能、過(guò)程控制儀表的PID控制參數(shù)整定方法，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)課堂理論知識(shí)的理解與綜合應(yīng)用能力，進(jìn)而提高解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力。1.2 具體任務(wù)：1、根據(jù)液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)的具體被控對(duì)象和控制要求

2、，正確選擇過(guò)程儀表，設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制方案。2、運(yùn)用組態(tài)軟件，編寫(xiě)組態(tài)控制程序。3、分步投運(yùn)系統(tǒng)，正確調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期性能。4、提交包括上述內(nèi)容的課程設(shè)計(jì)報(bào)告。二、生產(chǎn)過(guò)程介紹2.1 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀： 目前國(guó)內(nèi)外組態(tài)軟件單回路控制系統(tǒng)的應(yīng)用以為廣泛，但是在溫度控制的穩(wěn)定性和及時(shí)性等方面都還存在一定的不足。2.2 生產(chǎn)過(guò)程：過(guò)程控制系統(tǒng)由過(guò)程檢測(cè)、變送和控制儀表、執(zhí)行裝置等組成，通過(guò)各種類型的儀表完成對(duì)過(guò)程變量的檢測(cè)、變送和控制，并經(jīng)執(zhí)行裝置作用于生產(chǎn)過(guò)程。三、生產(chǎn)設(shè)備及控制要求生產(chǎn)設(shè)備：主被控對(duì)象液位控制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)器、測(cè)量變送器件。1、 液位傳感器采用工業(yè)的DBYG擴(kuò)散硅壓力變送器，

3、穩(wěn)定性、可靠性可大大提高。2、 電磁流量傳感器采用LDS-10S型點(diǎn)菜流量傳感器，公稱直徑10mm，流量00.3m3/h，壓力1.6Mpmax,420mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。3、 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用PSL202型智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，運(yùn)行平穩(wěn)、體積小、力矩大、控制進(jìn)度高。4、 水泵采用丹麥蘭富循環(huán)水泵，噪音低，壽命長(zhǎng)，功耗小?？刂埔螅和ㄟ^(guò)組態(tài)軟件和各儀表器件控制液位，使系統(tǒng)有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，良好的調(diào)節(jié)質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)控制的四、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4.1 方案論證 ：整個(gè)控制系統(tǒng)由控制器、調(diào)節(jié)器、測(cè)量變送、被控對(duì)象組成。在本次控制系統(tǒng)中控制器為計(jì)算機(jī)，采用算法為PID控制規(guī)律，調(diào)節(jié)器為電磁閥，測(cè)量變送為HB、FT兩個(gè)組成，

4、被控對(duì)象為流量PV。4.2 硬件設(shè)計(jì)：當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，水泵開(kāi)始抽水，通過(guò)管道分別將水送到上下水箱，由HB返回信號(hào)，是否還需要放水到下水箱。若還需要即水位過(guò)低，則通過(guò)電磁閥控制流量的大小，加大流量，從而使水位達(dá)到合適位置；若水位過(guò)高或剛好合適，則通過(guò)電磁閥使流量保持或減小。其過(guò)程控制系統(tǒng)圖如下控制系統(tǒng)框圖組態(tài)畫(huà)面：檢測(cè)電路：為了達(dá)到測(cè)量高精度的要求,選用溫度傳感器AD590,AD590具有較高精度和重復(fù)性，超低溫漂移高精度運(yùn)算放大器0P07將溫度一電壓信號(hào)進(jìn)行放大,便于A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換,以提高溫度采集電路的可靠性。采樣檢測(cè)電路如圖所示。A/D轉(zhuǎn)換電路：A/D轉(zhuǎn)換電路采用ADC0809轉(zhuǎn)換器。將采集來(lái)

5、的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字號(hào)輸出轉(zhuǎn)換完成的信號(hào)EOC經(jīng)反相器接單片機(jī)的P3.2口，A/D轉(zhuǎn)換電路如圖所示。A/D轉(zhuǎn)換電路CPU選擇：?jiǎn)纹瑱C(jī)接受A/D 轉(zhuǎn)換電路輸入的數(shù)字信號(hào)，并將輸入的信號(hào)進(jìn)行處理和運(yùn)算，以控制控制電流或者控制電壓的形式輸出給被控制的電路，完成控電磁閥的任務(wù)。本設(shè)計(jì)的單片機(jī)選用Atmel 公司的AT89C51 單片機(jī)，采用雙列直插封裝（DIP），有40個(gè)引腳與MCS51 系列單片機(jī)的指令和引腳設(shè)置兼容。AT89C51引腳圖,如圖所示。4.3、控制算法：根據(jù)液位單回路控制系統(tǒng)的原理，運(yùn)用組態(tài)所提供的類似于C語(yǔ)言的程序編寫(xiě)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)PID控制算法。PID控制算法算式如下：上述算式中，Kp為

6、比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間，Td為微分時(shí)間，以u(píng)(k)作為計(jì)算機(jī)的當(dāng)前輸出值，以Sp作為給定值，Pv作為反饋值即AD設(shè)備的轉(zhuǎn)換值，e(k)作為偏差。4.4、程序設(shè)計(jì)：If(iokoz=1)ios=9;If(本站點(diǎn)k2=1)本站點(diǎn)ao1=本站點(diǎn)P1*(1+1本站點(diǎn)I+本站點(diǎn)D1);本站點(diǎn)a11=本站點(diǎn)P1*(1+2*本站點(diǎn)D1);本站點(diǎn)a21=本站點(diǎn)P1*本站點(diǎn)D1;本站點(diǎn)eko=本站點(diǎn)sp1-io流量1;本站點(diǎn)uk=本站點(diǎn)ao1*本站點(diǎn)eko-本站點(diǎn)a11*本站點(diǎn)eko+本站點(diǎn)a21*本站點(diǎn)eko2+本站點(diǎn)uko1;本站點(diǎn)uko1=本站點(diǎn)uk;本站點(diǎn)eko2=本站點(diǎn)eko1;本站點(diǎn)eko1=本站

7、點(diǎn)eko;If(本站點(diǎn)uk<1000)if(本站點(diǎn)uk<0)本站點(diǎn)uko=0lElse本站點(diǎn)uko=本站點(diǎn)uk;Else本站點(diǎn)uko=1000;iod=本站點(diǎn)uko;五、總結(jié) 5.1 方案評(píng)價(jià)及改進(jìn)方向：此方案從被控對(duì)象、控制規(guī)律、選擇過(guò)程儀表、選擇過(guò)程模塊、設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖、設(shè)計(jì)組態(tài)畫(huà)面等，知道達(dá)到控制要求，各個(gè)方面都是相當(dāng)嚴(yán)謹(jǐn)和規(guī)范的。但是系統(tǒng)尚有一些不足的地方，缺乏創(chuàng)新點(diǎn)，這是需要改進(jìn)的地方。5.2 收獲及體會(huì)：通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我掌握了液位單回路控制系統(tǒng)的構(gòu)成，并且學(xué)會(huì)了如何去設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，掌握了基本的設(shè)計(jì)步驟：認(rèn)知被控對(duì)象，設(shè)計(jì)控制方案，選擇控制規(guī)律，選擇設(shè)備儀器，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的流程圖和組態(tài)圖等，直到最后達(dá)到控制要求。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)不僅使我對(duì)課本知識(shí)有進(jìn)一步的加深理解，更加使我掌握了理論聯(lián)系實(shí)際的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，對(duì)我來(lái)說(shuō)獲益匪淺。六、參考文獻(xiàn)1、組態(tài)王軟