《专业课程设计》设计报告-模板

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1、ChengduUniversityofInformationTechnology专业课程设计设计报告双容水箱液位定值控制实验班级：2008级1班专业：工业自动化设计人(学号)：王洋(2008073111)唐志华(2008073109)杨喜(2008073123)张宇(2008073110)完成日期：2011.12.10成都信息工程学院控制工程系一、设计目的：使下水箱的液位高度等于给定值所期望的高度二、设计任务：1、了解双容水箱液位定值控制系统的结构和组成。2、应用经验法和动态特性参数法进行二阶系统PID调节器参数的整定。3、分析PI、PID两种控制方式对木控制系统的作用。三、

2、设计要求：1、使用比例控制进行双容液位进行控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。2、使用比例积分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。3、使用比例积分微分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。U!方案设计:1、总体设计:。1.1:实验原理图如下:图5J2双容水箱液位定值控制实验逻辑图这也是一个单冋路控制系统，它与单容水箱实验不同的是有两个水箱相串联，控制的目的是使下水箱的液位高度等于给定值所期望的高度；具有减少或消除来自系统内部或外部扰动的影响。显然，这种反馈控制系统的性能完全取决于调节器Gc(S)的结构和参

3、数的合理选择。由于双容水箱的数学模型是二阶的，故它的稳定性不如1T1•容液位控制系统。2、硬件设计与分析：硬件设计部分：1、水箱包括小水箱、下水箱和储水箱。屮、下水箱采用深蓝色优质有机玻璃，坚实耐用，透明度高。水箱结构独特，曲两个槽组成，分别为工作槽和出水槽，出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽，这样经过缓冲和线性化的处理，工作槽的液位较为稳定，便于观察。水箱底部均接冇扩散硅压力传感器与变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。储水箱由不锈钢板制成，储水箱内部有两个椭圆形蜩料过滤网罩，以防杂物进入水泵和管道。2、管道及阀门整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，所冇的手

4、动阀门均采用优质球阀，彻底避免了管道系统牛锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其屮储水箱底部有一个出水阀，当水箱需要更换水时，把球阀打开将水直接排出。3、压力传感器、变送器两个压力传感器分别用来对屮、下二个水箱的液位进行检测。4、电动调节阀采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。5、水泵本装置采用磁力驱动泵，泵体完全采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。6^电磁阀在木装置屮作为电动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。2.2、整个电路的工作原理和实现的功能2.2、1、整个系统电路的接线：把下水箱液位信号接到调节器输入端，把调节器输出信号接到执行器输入端，如

5、下图所示：2.2.2、单闭环控制系统原理单闭环控制系统屈于简单控制系统，只有一个控制器和一个变送器。控制器冇一个自己独立的设定值，它的输出给调节阀去控制生产过程，当上屮水箱有扰动时控制器不能马上动作，只有当扰动影响到下水箱时，变送器才能够检测到，液位控制的本身就有很大的滞后，加上多个容器就很难控制了。木实验要求下水箱液位稳定至给定量，将压力传感器检测到的下水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制气动调节阀的开度，以达到控制下水箱液位的目的。2.2.3、实验过程木实验选择中、下二只水箱串联纽•成双容对象（二阶系统）。实验Z前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门

6、Fl-2、F1-6全开，中水箱出水阀门F1-10、下水箱出水阀门F1-11开至适当开度（要求阀门F1-10>Fl-ll）o1、接通控制柜和控制台电源电源。2、打开作上位控制的PC机，打开组态王的上位监视系统，进入实验项目。呈现实验界面如图1所示：双容水箱液位控制实齡»C.smmiiiwer^iw1M.0.OWUrvieiOE.Uorcuo/e.oOMOOM.Oox.o■议中幵食亢Us*RT^MM*c1hQ.nMJUEr田！91*D0?4SPBfowo:：-4-8SEE.•>•<■••■•!••3、按照系统测量和控制接线表连线。把下水箱液位信号接到调节器输入端,把调节器输!1!

7、信号接到执行器输入端。如图2所示：图24、在A3000-FS上,打开手动调节阀JV204.JV201,调节上、中、下水箱闸板具冇一定开度，其余阀门关闭。5、打开A3000电源。打开电动调节阀开关。6、在A3000-FS上，启动右边水泵，给上水箱注水，同吋屮水箱、下水箱分别由上、中水箱注水。如图3所示：7、按所学理论操作调节器，进行PID设定。首先还是使用P比例调节，单容实验的P值可以参考。然后再加1值。最后D值。如图4所示：8、待液位稳定于给定值后，将调节器切换到"自动”控制状态，待液位平衡后,加干扰：