双容水箱液位控制系统毕业设计

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1、双容水箱液位控制系统毕业设计目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1课题研究背景及意义11.2本文主要研究的内容2第二章PCT试验装置介绍32.1PCT实验装置构成简介32.1.1水箱32.1.2液位传感器32.1.3电动调节阀42.1.4压力传感器42.1.5变频器42.1.6三项磁力水泵52.1.7牛顿模块52.2双容水箱系统硬件结构62.3水箱液位实验控制系统的用途7第三章双容水箱液位控制系统分析设计83.1双容水箱液位控制系统分析83.1.1液位控制系统组成83.1.2液位控制系统的控制目标93.1.3液位控制系统的模型分析93.2双容水箱液位控

2、制系统方案设计123.2.1控制方案的选定123.2.2串级控制系统的特点133.2.3串级控制系统的设计133.2.4计算机串级控制算法实施17II3.2.5液位串级控制系统工作过程183.3液位控制系统参数整定193.3.1Kp、Ti、Td对控制质量的影响203.3.2几种工程整定方法介绍213.3.3串级控制系统的参数整定24第四章组态软件设计274.1“组态王”简介274.2组态画面的建立284.2.1建立工程284.2.2设备配置294.2.3变量定义314.2.4画面设计与动画连接334.2.5实时曲线和历史曲线的建立364.2.6手自动切换和PID

3、控制画面的建立38第五章双容水箱液位控制系统实验405.1实验所用设备405.2实验过程405.3实验结果分析42总结43参考文献43附录45致谢47II第一章绪论1.1课题研究背景及意义随着科学技术的发展，现代工业生产工艺中的控制问题也日趋复杂。在人们的生活中以及某些化工和能源的生产过程中，常常涉及一些液位或流量控制的问题。在石油、化工、轻工和食品等工业生产过程中，有许多贮罐作为原料、半成品的贮液罐，前一道工序的成品或半成品不断地流入下一道工序的贮液罐进行加工和处理，为保证生产过程能连续地正常进行，必须对贮罐的液位进行控制。还比如居民生活用水的供应，通常需要使

4、用蓄水池，蓄水池中的液位需要维持合适的高度，还有一些水处理的过程也需要对蓄水池中的液位实施控制，另外涉及蓄液容器的生产过程也很多见，例如在核动力蒸汽发生器工作过程中以及乙烯工程污水处理厂的自动排水处理场等，因此，需要设计合适的控制器自动调整容器的出入液流量，使得容器内液位保持正常水平。特别地，在出入液流量较大的情况下，为了平抑液位的变化，实际生产中往往选用多个互相连通的蓄液容器。上述不同背景的实际问题都可以抽象为某种水箱的液位控制问题。由于工业生产的飞速发展，人们对生产过程的自动化控制水平的要求也越来越高。每一个先进、实现的控制算法的出现都对工业生产具有巨大的推

5、动作用。然而，当前的学术研究成果与实际生产应用技术水平并不是同步的，甚至相差几十年。最近几年，国内一些控制领域已接近甚至超越了国际水平，然而，就先进理论应用于工业生产等领域的状况来讲，与发达国家相比却存在较大差距。其原因固然是多方面的，但是，一个很明显的原因就是在于理论研究尚缺乏实际背景的支持，理论的算法一旦应用于现场就会遇到各种各样的实际问题，制约了其应用前景。在目前尚不具有在实验室中复现真实工业过程条件的今天，开发经济实用的具有典型对象特性的使用装置无疑是一条探索将理论成果转化为应用技术的捷径。在过程工业中，被控量通常有以下四种：液位、压力、流量、温度，而液

6、位不仅是工业过程中的常见参数，且便于直接观察，也容易测量。以液位过程构成的实验系统，可灵活地进行过程组态，实施各种不同的控制方案，它不仅能够满足实际现场的应用要求，而且可以对新理论的研究论证提供强有力的平台。48液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置，国外很多实验室有此类装置，如瑞典LUND大学等，很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置。因此，液位控制系统是过程控制的重要研究模型，对液位控制系统的研究具有显著的理论和实际意义。1.2本文主要研究的内容本课题主要以双容水箱液位过程控制实验系统作为研究对象，介绍了其硬件构成、系统建模并进行相关控制方案及控制算法

7、的分析、研究。利用PCT试验台上的系列仪表和牛顿模块结合计算机控制技术，在组态软件下编程并且通过调整和改进控制算法，从而实现双容水箱液位控制系统的设计要求。通过利用调节器的工程整定方法，最后得到一组能稳定、准确、快速的达到控制要求的PID参数。通过本设计掌握串级控制系统的基本概念，了解串级控制系统的组成结构，即主被控参数、副被控参数、主调节器、副调节器、主回路、副回路。掌握串级控制系统的特点、串级控制系统的设计思想，掌握串级控制主、副控制回路的选择。掌握串级控制系统参数整定方法，熟悉PID参数对控制系统质量指标的影响，用计算机进行PID参数的调整和自动控制的投运

8、。并将串级控制系统参数投