力控组态课程设计-双容水箱监控系统的设计

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1、河南机电高等专科学校力控组态课程设计项目名称：双容水箱监控系统设计系部名称：自动控制系专业班级：过控102班姓名：学号：10双容水箱监控系统设计目录一；引言2二；实验原理与总体方案设计2三；软件设计3四．进行PID参数整定8（1）整定比例控制8（2）整定积分环节8（3）整定微分环节8五．有外部设备时9参考文献1010一；引言串联双容水箱在工业过程控制中应用非常广泛。在串联双容水箱水位的控制中，进水首先进人第一个水箱，然后通过第二个水箱流出，与一个水箱相比，由于增加了一个水箱，使得被控量的响应在时间上更落后一步，即存在容积延迟，从而导致该过程

2、的难以控制。串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系统的容积延迟。随着工业的发展，液位控制在各种过程控制中的应用越来越广泛。本设计以二容水箱实验液位控制模型为研究对象，采用PID控制，并用力控组态进行上位机组态。组态界面包括：水箱实验界面（包括实时趋势曲线）、报警窗口、历史趋势曲线。所有画面的动态显示用增强按钮连接。二；实验原理与总体方案设计扰动扰动液位给定上水箱下水箱电动阀智能调节仪─+液位变送器图1、双容水箱液位控制系统的方框图10图1为双容水箱液位控制系统。这也是一个单回路控制系统，它与实验四不同

3、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功能。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，故它的稳定性不如单容液位控制系统。对于阶跃输入（包括阶跃扰动），这种系统用比例（P）调节器去控制，系统有余差，且与比例度成正比，若用比例积分（PI）调节器去控制，不仅可实现无余差，而且只要调节器的参数δ和Ti调节得合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D

4、的控制作用，从而使系统既无余差存在，又使其动态性能得到进一步改善。因此，我利用力控组态软件的控制策略里的传递函数模拟一个一阶惯性系统，然后，通过用策略里的PID模块进行控制，通过P，I，D进行整定！三；软件设计第一步：控制策略连接10第二步：首先，创建一个双容水箱控制图其次在设计一个历史曲线10最后再设计一报警画面第三步：首先创建二个模拟点AI1和AO110第四步：进行I/O设备驱动10第五步：动画连接和数据库连接10四．进行PID参数整定整定步骤实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。（1）整定比例控制将比例控制作用由小变到大

5、，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线。（2）整定积分环节若在比例控制下稳态误差不能满足要求，需加入积分控制。先将步骤（1）中选择的比例系数减小为原来的50～80％，再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。（3）整定微分环节若经过步骤（2），PI控制只能消除稳态误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成PID控制。先置微分时间TD=0，逐渐加大TD，同时相应地改变比例系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控

6、制参数。10五．有外部设备时1控制画面与上面相同2.硬件连接.首先将通讯模块ADAM4520接到计算机的串口上,然后将研华A/D传换模块ADAM4017和研华D/A转换模块ADAM4024接到串口通讯模块ADAM4520的DATA+和DATA-上,正接正,负接负,然后ADAM4017接到压力变送器的输出上,ADAM4024接驱动模块的输入,驱动模块的输出接水泵的输入,然后接好电源就行了.3.模块配置.用模块自带软件将模块ADAM4017的地址设为1,将模块ADAM4024的地址设为2,然后再测试一下各通道工作是否正常.4.力控I/O驱动配置

7、.在力控里找到ADAM4017和ADAM4024两个模块,一步步配置下去就可以了.5.建立数据库变量.分别建立模拟量输入点AI1,模拟量输出点AO1,PID。10参考文献魏横华,吴汉生.双容水箱计算机控制实验系统的研制.吴清亮.组态软件在生产过程控制中的应用及研究李丹,吕瑞典,谢冲等.MCGS组态软件在控制实验室建设中的应用.10