-三容水箱液位控制系统设计

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1、目录第一章过程控制仪表课程设计的目的意义11.1设计目的11.2课程设计在教学计划中的地位和作用1第二章液位控制系统实验调试22.1控制系统工艺流程22.2控制系统的控制要求32.3系统的实验调试5第三章液位控制系统工艺流程及控制要求93.1控制系统工艺流程93.2设计内容及要求10第四章总体设计方案124.1设计思想124.2总体设计流程图13第五章硬件设计155.1硬件设计概要155.2硬件选型165.3硬件电路设计系统原理图及其说明17第六章软件设计196.1软件设计流程图及其说明196.2

2、源程序及其说明20第七章系统调试及使用说明22第八章收获与体会23参考文献24第一章过程控制仪表课程设计的目的意义1.1设计目的本课程设计是为《过程控制仪表》课程而开设的综合实践教学环节，是对《现代检测技术》、《自动控制理论》、《过程控制仪表》、《计算机控制技术》等前期课堂学习内容的综合应用。其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。课程设计的主要任务是设计工业生产过程经常遇到

3、的液位（压力、流量或温度）控制系统，使学生将理论与实践有机地结合起来，有效的巩固与提高理论教学效果。本次课程设计，我个人选题为水箱液位控制系统。通过课程设计，可以使我们针对典型的工业控制对象，实现水箱液位的串级控制。从而使我们了解水箱液位串级控制系统组成原理，加深对串级控制这一复杂控制方法的理解，初步掌握工业控制系统的设计和实现方法，掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法，掌握液位串级控制系统采用不同控制方案的实现过程。1.2课程设计在教学计划中的地位和作用《过程控制仪表课程设计》是本

4、课程集中实践环节的主要内容之一，是在完成课程的理论与实验教学的基础上，为自动化专业本科生开设的一门综合性的专业课程，是较为重要的实践性教学环节。通过本次课程设计，使学生通过对一个实用工业过程控制系统（如液位控制系统）的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，达到素质和创新能力进一步提升。继而掌握过程控制系统设计的基本理论、基本方法和基本技能及其在自动化及其他领域中的应用，使学生能简单地掌握工业对象系统模型设计规范及工程设计的内容步骤。另外，课程设计综合了学生所学的《自动控制

5、理论》、《微型计算机控制技术》、《可编程序控制器PLC》等多门课程内容，整合各门专业课的工程应用，进而使学生获得过程控制技术的基本训练，将本科阶段所学的专业课系统的应用于实际过程的自动化设计，缩短专业知识向实际工程设计的时间，为毕业之后的继续教育、科学研究、技术开发打下良好基础。第二章液位控制系统的实验调试2.1控制工艺流程该装置由三个相同大小的容器、液位检测变送仪表及执行机构组成，配套的仪表屏上安装了配有连接信号插座孔的整个工艺流程模拟图、调节控制仪表、手操器、显示仪表等。图2.1液位控制系统工

6、艺流程图三级串联水箱工艺图如图2.1所示，它由三个水箱组成，稳压水由两路经过电动调节阀Vc1和Vc2以及手动阀V1-V6，分别流入三个水箱。调节阀Vc1和Vc2可以作为控制回路的执行机构，另一个用于产生扰动信号。若以进入水箱的水流量作为输入量，水位作为其输出量，则每一个水箱可以看成是一个一阶惯性环节的被控对象。当Vc1作为控制回路执行机构，通过手动阀V1、V3和V5的打开关闭不同组合使水箱构成不同阶次的被控对象。选择第3个水箱的液位H3作为被调变量，关闭手动阀V1和V3，只打开V5，则构成一阶惯性

7、环节；关闭手动阀V1和V5，只打开V3，使两个水箱串联，则两个惯性环节构成二阶被控对象；关闭手动阀V3、V5，只打开手动阀V1，使三个水箱串联，则三个惯性环节串联构成三阶被控对象。当然，第一个水箱的液位H1和第二个水箱的液位H2也可以作为被调变量，构成二阶或一阶被控对象。该装置中有三个被控变量（1#水箱、2#水箱、3#水箱的液位），可从中选择一至两个为被控变量。有两个操作变量（二个调节阀开度）。一般，支路1（Vc1）流量作为操作变量通路，支路2（Vc2）则作为扰动输入通路。在确定被控变量、操作变量

8、、主要扰动和控制方案后，只要在模拟控制流程图上的插孔进行不同的连接，就能组成不同控制回路。通常采用以下方式接线：首先把1#水箱的液位信号HT1的电流信号串入无笔记录仪的1号通道R1，再串入到1号调节器（即C1）的输入端PV。再把调节器的输出电流信号接到支路1电子调节阀Vc1上。也就是先接前向通道的线路，再连接反馈回路。2.2液位控制系统要求对于一个控制系统，首先要先了解其系统的各部分的特性和性能。因此，首先，我们要对电子式电动执行器的特性和性能进行测试。包括其动作范围、动作时间及动