三容水箱课程设计电信息工程学院课程设计报告.doc

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1、机电信息工程学院课程设计报告课题简介液位是工业过程中的常见参数，具有便于直接观察、容易测量和过程时间常数一般比较小的特点。所以，以液位过程构成实验系统，可灵活的进行过程组态和实施各种不同的控制方案。本课程设计将以三容水箱的液位控制为研究课题。外部设备及硬件部分一、设备简介三容水箱液位控制系统由水箱主题、检测元件（液位传感器）、水泵、数据采集卡及工控计算机构成，结构原理图如图1所示。水箱主体由3个圆柱型玻璃容器、1个回收水槽（如图1）、2个连接阀门、3个泄水阀门及2个电磁调节进水阀（如图2）组成。图1三容水箱图2电磁调节

2、进水阀使用RTU模块作为通信。通过SDP104（如图3）上位机通信的端口来与工控PC机相连接实现。图3SDP104模块RTU模块SDP104的使用方法：SDP104模块有AI输入I/O口和VO输出I/O口，对于三容水箱而言，有三个液位AI输入口和两个VO口，我们用到的分别是AI2、AI3、AI4作为液位信号的输入口，VO1、VO2作为电磁阀门的电压信号输出端口。在模块使用中需自己连接24V电源，AI、VO口需连接地线，在SDP104中为AICOM和VOCOM。SDP104有一个与上位机通信的端口，需要在电脑上安装串口转

3、usb驱动，才能够成功与工控计算机通信，当通信上的时候，通讯数据等会亮，表示已连接上。二、工作原理三个玻璃容器通过两个连接阀门依次连接。三个容器分别通过三个泄水阀门排除容器里的水。排除的水流进容器下的水槽中，用来供水泵使用。水泵抽出的水通过两个进水阀门进入水箱1和水箱3，这样就构成了一个封闭的回路。三个容器中分别装有测量元件，用来测量液位。两个进水阀门通过两个步进电机的转动控制其开度，达到调节进水流量的目的。工控计算机通过数据采集卡完成从液位传感器采集的电压信号的A/D转换，同时，通过并行端口输出电流信号，改变电流的大

4、小控制电磁阀的开度，从而调节进水流量，执行各种控制算法。三个泄水口可以保证实验结束后完全放掉容器中的水。三、控制系统结构图：设定液位量RTU控制对象水箱液位执行器电磁阀检侧变送图4结构图四、系统接线图：图5接线图五、硬件的安装和调试：由于三容水箱的各种部件常年未使用，导致许多部件生锈而无法工作，所以硬件的调试和安装需要熟悉其部件的原理和接线原理，才能知道具体是哪里出现了问题。首先按照上面的接线图接好线，启动控制箱的泵1、2，看水泵接的水管处是否有水流出，如果没有，检查水泵是否发出声响，如果有就说明是水泵锈死，需要拆开水

5、泵，用醋浸泡，然后再安装，安装水泵过程中需要对水泵进行排气处理，防止水泵空转而抽不上水。接下来进行控制阀的调试和安装，对控制阀调试需要连接工控计算机，打开ModScan32ruan软件，先进行参数设置，如图6所示：图6参数设置再对相应的地址修改阀门的开度值，由于我们用的是VO1、VO2，所以只需修改40003和40004的值，将其开度选最大，都赋值10000，此时检查三容水箱是否进水，如果未进水且阀门有声响说明接线们没有问题，只需对两个阀门进行除锈处理即可。最后需要做的是液位传感器的调试，因为此时我们没有上位机显示液位

6、测量值，只有在SDP104的VO1和VO2端口测电压，如果有电压说明传感器正常工作。按照以上步骤就能成功的进行三容水箱硬件安装。六、液位参数测量及调节1、参数的测量三容水箱中的液位为测量的对象记为L1、L2、L3，测量是通过容器内的液位传感器把液位高度转换成电压信号给RTU，再由RTU传给工控计算机，由力控软件进行处理，最后具体的给出液位高度。2、参数的调节通过ModScan32ruan软件对液位测量值进行线性化，从而使测量液位高度与实际液位高度一致。下图为三个容器测量的线性表。从而得倒1号水箱量程上下限为1.000-

7、380.000和裸数据上下限为28.000-786.000、2号水箱量程上下限为1.000-400.000和裸数据上下限为91.000-897.000、3号水箱量程上下限为1.000-350.000和裸数据上下限为49.000-749.000。图7一号水箱线性图图8二号水箱线性图图9三号水箱线性图工控PC软件部分一、软件简介工控PC上位机控制采用力控软件进行工程组态。力控监控组态软件（ForceControl）是一个面向方案的HMI/SCADA（humanmachineinterface/supervisorycont

8、rolanddataacquisition）平台软件。采用分布式实时多数据库系统，可提供访问工厂和企业系统数据的一个公共入口。内置TCP/IP协议的网络服务程序，使用户可以充分利用Intranet或Internet的网络资源。二、监控软件组态（开发）步骤1、启动力控进入工程管理器2、新建工程项目类型：包括新建工程和模版工程。新建工