基于MCGS的單容水箱液位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計

1、控制要求1.1系統(tǒng)簡介單容水箱液位組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)主要山以下幾個基本環(huán)節(jié)組成:被控對象(水箱)。液位測量變送裝置、控制器(S7-200可編程控制器)、觸摸屏(TPC7062KS)、驅(qū)動模塊、水泵、儲水箱。如圖1所示，LT表示液位變送器，水箱流入量和流出量分別為Q1和Q2,控制的主要目的是維持水箱的液位為其設(shè)定值H,即擾動出現(xiàn)時，控制器能迅速做出決策，使被控量液位盡快回到設(shè)定值。圖1單容水箱系統(tǒng)工藝流程圖1.2單容水箱液位監(jiān)控系統(tǒng)的要求如下:(1)通信判斷:判斷設(shè)備通信是否止常;如止常，顯示通信成功提示，否則提示通信失敗。(2)液位監(jiān)測:能夠?qū)崟r檢測水箱中的液位，并在計算機中進行動態(tài)顯示。(3)參數(shù)設(shè)定與修改:自動方式下，液位設(shè)定值及參數(shù)P、I、D都叫以修改，并根據(jù)修改的數(shù)據(jù)實現(xiàn)相應的控制，泵的開度為控制算法的結(jié)果;手動方式下，也為設(shè)定值及泵的開度有人為輸入。(4)控制方式的切換:能實現(xiàn)自動與人工手動控制方式的選擇。(5)液位報警:報警事件記錄功能，并且在發(fā)生報警時能自動彈出窗日進行報警提示。(6)曲線顯示:生成顯示液位設(shè)定值、液位測量值和泵的開度變化的實時曲線、歷史曲線功能。(7)報表輸出:生成液位參數(shù)的實時報表和歷史報表，供顯示和打印。1.3單容水箱液位監(jiān)控系統(tǒng)的對象分析顯然，從結(jié)構(gòu)圖1可以看出該系統(tǒng)是個單回路控制系統(tǒng)，要求水箱的液位能克服擾動穩(wěn)定的設(shè)定值上。系統(tǒng)的主要擾動為水箱的出水量，該擾動隨時叫能變化，從而造成水箱的液位隨之改變，故應采用閉環(huán)形式隨時監(jiān)測水位變化并實時調(diào)整水泵的開度以改變進水量。其控制方框圖如圖2所示。被控對象為水箱;被控變量為水箱液位高度，控制要求水箱的液位穩(wěn)定在給定值;操縱變量為水泵的開度。為了實現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應為PI或PID控制。圖2單容水箱也為控制方框圖2單容水箱液位監(jiān)控系統(tǒng)的控制算法控制算法包括:雙位控制、標準PID控制、帶死區(qū)的PID控制、積分分離PID控制、不完全微分的PID控制。2.1模擬運行時，控制算法選用雙位控制在模擬運行時為了避免調(diào)節(jié)閥頻繁動作，可采用帶有中間區(qū)的雙位調(diào)節(jié)，中間區(qū)域為－2cm～2cm，即：偏差e>2cm時，輸出為最大（100％），e<－2cm，輸出為最?。?），當-2cme2cm時，輸出不變。用圖形描述雙位控制的控制規(guī)律，如圖3所示。一般情況下，最大進水量應大于最大出水量。圖4所示是水箱出水量從0突然變化為100%時，按照以上控制算法進行控制得到的水箱液位位式控制性應曲線。圖中設(shè)定值為30cm，中間區(qū)域設(shè)置為5cm，由圖中可以開到水泵的開度或者100%或者0%?？刂屏鞒逃煽刂撇呗酝瓿?，控制策略如卜：圖6歷史曲線窗口3.3報警窗日實際運行時，叫能會發(fā)生參數(shù)越限情況。本的安全手段。為了客觀地對報警進行提示，時報警窗日的顯示效果如圖7所示。圖7實時報警窗口以上實時報警窗口最大記錄次數(shù)設(shè)置是有限的，因此報警窗日只能顯示當前的有限條報警信息。歷史報警功能使系統(tǒng)叫以顯示指定時間段內(nèi)的所有報警信息，如圖8所示。3.4實時和歷史報表窗口所謂報表就是將數(shù)據(jù)以表格形式顯示和打印出來，常用報表有實時報表和歷史報表，實時數(shù)據(jù)報表運行窗口如圖9所示。歷史數(shù)據(jù)報表運行窗口如圖10所示。歷史報表又有班報表、日報表、月報表等。歷史表格叫以實現(xiàn)強大的報表和統(tǒng)計功能，如顯示和打印靜態(tài)數(shù)據(jù)，運行環(huán)境中編輯數(shù)據(jù)、顯示和打印動態(tài)數(shù)據(jù)、顯示和打印歷史記錄、顯示和打印統(tǒng)計結(jié)果等。用戶叫以在窗口上利用歷史表格構(gòu)件強大的格式編輯功能，配合MCGS的畫圖功能設(shè)計出各種精美的報表。4結(jié)束語基于MCGS的單容水箱液位監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計，具有良好的人機界而、完善的遠程監(jiān)視