基于組態(tài)軟件的雙容液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(完整版)
【正文】 PID 調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)理論中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的控制方法，它的結(jié)構(gòu)靈活，不僅可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的 PID 調(diào)節(jié)，而且還可根據(jù)系統(tǒng)的要求，采用 PI、 PD、帶死區(qū)的 PID 控制等； (2)不需求出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型； (3)控制效果好。 (2)、用于時(shí)滯較大的對(duì)象。一、基本原理：它是由兩個(gè)或者兩個(gè)以上的控制器串聯(lián)而 成的，一個(gè)控制器的輸出是另一個(gè)控制器的的給定值。組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟 件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。 過(guò)程控制課程 設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名 李郡波 專業(yè)班級(jí) 自動(dòng)化 1105 學(xué)號(hào) 2020239108011 題 目 基于組態(tài)軟件的雙容液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課題性質(zhì) 課題來(lái)源 自擬題目 指導(dǎo)教師 主要內(nèi)容 通過(guò)某種組態(tài)軟件，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室已有設(shè)備，按照定值系統(tǒng)的控制要求，根據(jù)較快較穩(wěn)的性能要求， 采用單閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)和 PID 控制規(guī)律，設(shè)計(jì)一個(gè)具有較美觀組態(tài)畫面和較完善組態(tài)控制程序的雙容液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)。 5. 提交包括上述內(nèi)容的課程 設(shè)計(jì)報(bào)告。 （ 3） 能根據(jù)與計(jì)算機(jī)串行通訊的需要，正確選用 RS485/RS232 轉(zhuǎn)換與通訊模塊。(3)、對(duì)符合和操作條件的變化有一定的自適應(yīng)能力。其中，內(nèi)環(huán)控制上水箱的液位，外環(huán)控制下水箱的液位，系統(tǒng)遠(yuǎn)行使下水箱的液位跟隨給定值，系統(tǒng)框圖如下圖 所示 圖 雙容液位單回路 控制系統(tǒng)框圖 控制規(guī)律 本設(shè)計(jì)采用的是工業(yè)控制中最常 用的 PID 控制規(guī)律，內(nèi)環(huán)與外環(huán)的控制算法采用 PID 算法， PID 算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，控制效果好，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，外環(huán) PID 的輸出作為內(nèi)環(huán)的輸入，內(nèi)環(huán)跟隨外環(huán)的輸出。在零壓力下調(diào)整零電位器。調(diào)節(jié)并通常分為直通單座式和直通雙 座式兩種，后者具有流通能力大、不平衡辦小和操作穩(wěn)定的特點(diǎn)，所以通常特別適用于大流量、高壓降和泄漏少的場(chǎng)合 。驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用高性能稀土磁性材料制作的高速度同步電機(jī)，運(yùn) 行平穩(wěn)，具有體積小、轉(zhuǎn)矩大、抗堵轉(zhuǎn)、控制精度高等特點(diǎn)。 三菱 FRS520 變頻器 ， 420 控制輸入信號(hào)，可對(duì)流量或者壓力進(jìn)行控制，該變頻器體積小，功率小，功能非常強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定安全可靠，操作方便，壽命長(zhǎng)，可外加電流控制，也可通過(guò)本身旋鈕控制頻率。測(cè)量精度： 級(jí)。在 D/A 模塊中，由于模塊本身不能提供電源，所以在控制時(shí)應(yīng) 串入 24V 直流電源，輸出電流信號(hào)控制執(zhí)行器， AGND 為 D/A 模塊公共地。通用組態(tài)軟件主要特點(diǎn)有（ 1）延續(xù)性和可擴(kuò)充性。近年來(lái)，一些技術(shù)力量雄厚的高科技公司相繼開發(fā)出了適合國(guó)內(nèi)使用的通用組態(tài)軟件 。 當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，首先設(shè)定 PID 調(diào)節(jié)參數(shù)，根據(jù)要求設(shè)定給定值，觀察連接圖，根據(jù)需要調(diào)節(jié) PID 參數(shù)。 \\本站點(diǎn) \副水箱液位 =\\本站點(diǎn) \水流量大小 *\\本站點(diǎn) \時(shí)間/20070*\\本站點(diǎn) \時(shí)間 /200。 \\本站點(diǎn) \電動(dòng)閥開度 =\\本站點(diǎn) \副水箱液位 +\\本站點(diǎn) \副回路比例系數(shù) *((\\本站點(diǎn) \副回路偏差 0\\本站點(diǎn) \副回路偏差 1)+\\本站點(diǎn) \副回路積分系數(shù)*\\本站點(diǎn) \副回路偏差 0+\\本站點(diǎn) \副回路微分系數(shù) *(\\本站點(diǎn) \副回路偏差 02*\\本站點(diǎn) \副回路偏差 1+\\本站點(diǎn) \副回路偏差 2))。 } 。 \\本站點(diǎn) \副回路偏差 2=\\本站點(diǎn) \副回路偏差 1。 \\本站點(diǎn) \時(shí)間 =\\本站點(diǎn) \時(shí)間 +1。 PID 控制算法流程圖 圖 PID控制算法流 程圖 取 sp , pv 形成偏差 e(k) 取 a0 , e(k)做乘法 取 a1 , e(k1)做乘法 取 a2 , e(k2)做乘法 做 a2e(k2)減 a1e(k1) 做 a2e(k2)a1e(k1)+ a0e(k) 做 a2e(k2)a1e(k1)+ a0e(k)+u(k1) 輸出 u(k) 數(shù)據(jù)傳送： u(k)→ u(k1) 數(shù)據(jù)傳送： e(k)→ e(k1) e(k1) → e(k2) 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)一個(gè)多星期的努力，終于結(jié)束了課程設(shè)計(jì) ,學(xué)會(huì)了好多東西，尤其是對(duì)組態(tài)王軟件的認(rèn)識(shí)與了解及應(yīng)用 ,又會(huì)了一種功能強(qiáng)大的軟件，在此我非常感謝老師與同學(xué)們的支持與幫助。其中，測(cè)量電路主要功能是測(cè)量對(duì)象的液位并對(duì)其進(jìn)行歸一化等處理； PID控制器是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它根據(jù)設(shè)定值和測(cè)量值的偏差信號(hào)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而控制雙容水箱的液位達(dá)到期望的設(shè)定值。 最早開發(fā)的通用組態(tài)軟件是 DOS 環(huán)境下的組態(tài)軟件，其特點(diǎn)是具有簡(jiǎn)單的人機(jī)界面（ MMI）、圖庫(kù)、繪圖工具箱等基本功能。 系統(tǒng)采用的液位變送器，壓力變送器都是二線制的，在檢測(cè)液位工作時(shí)要串入 DC24V 電源。模擬量輸出模塊輸出標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，可用于驅(qū)動(dòng)繼電器、開關(guān)等。 圖 變頻器 水泵 水泵是 一種利用大氣壓強(qiáng)將低處的水汲往高處的機(jī)器 ,多半是以電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力 。行程可調(diào)，便于與閥門連接。功能模塊式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)不同可
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