带pid的液位控制系统课程设计

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1、《过程控制》镌程设计学生姓名:学号：210992专业班级：电气工程及其自动化（1）班指导教师：二O—二年六月十五日1•课程设计目的32.课程设计题目和要求33.设计内容43.1课程设计的方案43.2硬件设计73.3软件设计104.设计总结185.参考书目18附录191、课程设计目的通过木课程设计，主要训练和培养学牛的以下能力：(1)•查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；(2)•方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性,并注意提高分析和解决实际问题的能力；

2、(3).迅速准确的进行工程计算的能力，计算机应用能力；(1).用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。2、课程设计题目和要求题目：带PID的液位控制系统要求：1.要求设计液位系统，要求通过阀门准确控制液位，采用带有增量式的PTD,要求无余差，超调小，加热速度快。2.硕件采用51系列单片机。3采用kc订c作为编程语言，采用结构化的设计方法3、设计内容3.1课程设计的方案在工业生产过程中，如图2.1所示的加热炉，为了保证生产正常进行，物料进出均需平衡，炉内温度也需恒定。选择被控参数：根据工艺可知，加热炉的液位要求维持在某给

3、定值上下，所以直接选取液位为被控参数。加热炉的温度则以炉壁的温度为被控参数。选择控制参数：液位控制以流出加热炉的物料流量为控制参数。温度控制以供给燃料的流量为控制参数。选择调节阀：液位控制为保证不产生溢出，选用气关式，选择对数流量特性。温度控制燃料为可燃性物质，为保证安全，选用气开式，选择对数流量特性。选择控制器：因为需精确控制液位和温度，且无余差，超调小，加热速度快，调节器采用P1D作用。液位控制的控制器用正作用调节器，温度控制的控制器用反作用调节器。图2.1系统流程图图2.2是基于单片机为控制器单容加热炉液位和温度控制系统的

4、基本组成硬件框图。主要由液位传感器，进水阀门，出水阀门，温度传感器，燃料阀门，A/D转换电路，D/A转换电路，键盘电路，显示电路，单片机（51系列）组成。液位传感器可精确快速的测量微小液位差，把差值转换为电参数的器件。温度传感器利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的器件。单片机信号得经由计算机PID算法计算传回。工作原理：控制入水阀门的流量，液位传感器检测液位，与设定值相比得到的差值经过A/D转换，送入单片机中，经过PID算法分析传冋单片机，控制显示电路实时显示液位的实际值，信息数据经过D/A转换控制出水阀门的开

5、闭。同时，温度传感器检测炉壁温度，与设定值相比得到的差值经过A/D转换，送入单片机中，经过PID算法分析传回单片机，控制显示电路实时显示炉壁温度的实际值，信息数据经过D/A转换控制燃料流入阀门的开闭。p机图2.2系统框图图2.3系统液位控制框图扰动图2.4系统温度控制框图1.2硬件设计本次设计屮的最小系统模块屮包括CPU、复位电路和晶振。3.2.1传感器模块1、液位传感器本次设计中差压传感器选用柯普怎浮球液位传感器。如下图所示它是一款根据浮力原理，并采用三线分压器原理对也未进行测量及信号得变送。浮球内磁钢的磁力线穿过导管，感应导

6、管内干簧与电阻链，由此产生的电压与液位成正比例关系。工作原理简单应用范围广泛，对于液位的连续测量，能可靠稳定获取液位信号，不受被测介质的物理化学状态变化影响，支持信号源距离传送。适用范围:温度：-8(TC~+200°C；压力：真空^lOOMpao耐腐蚀性强，适用于各种场合。误差在20mm之内。柯普乐浮球液位传感器2、AD590数字温度传感器，品牌昆仑中科类型钳热电阻型号AD5—系列分度号AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。具有线性优良、性能稳定、灵敏度高、无需补偿、热容量小、抗干扰能力强、可远距离测温且使用

7、方便等优点，测温范围为-55°C〜+150°C,电源电压范围为4V〜30V,它可测量热力学温度、摄氏温度、两点温度差、多点最低温度、多点平均温度的具体屯路，广泛应用于不同的温度控制场合。3.2.2A/D转换和D/A转换模块该模块A/D转换选用ADC0804,它是属于连续渐进式(SuccessiveApproximationMethod)8位单通道的A/D转换器，工作电压:+5V,模拟输入电压范围：0〜+5V,分辨率：8位,转换值介于0〜255之间。转换时间：lOOus转换误差：土ILSBo这类型的A/D转换器除了转换速度快(几十

8、至几百us)、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用要求不高的场合。DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位