貯槽液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、目錄弟1早系統(tǒng)"tXr計(jì)目的說明°°°00000000000000000000000000000000000000011.1設(shè)計(jì)目的11.2控制系統(tǒng)說明1第2章系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖與工作原理.52.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖52.21作原理5第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)說明及計(jì)算方法63.1實(shí)驗(yàn)裝置及流程63.2模擬控制對(duì)象系統(tǒng)63.3設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟10第4章軟件設(shè)計(jì)與說明134.1PTD參數(shù)對(duì)控制系統(tǒng)質(zhì)量的影響134.2PID控制器參數(shù)的整定134.3其它設(shè)計(jì)說明14第5章調(diào)試結(jié)果與調(diào)試說明.175.1設(shè)備連接185.2調(diào)試18第6章總結(jié).19第7章參考文獻(xiàn)

2、..20附錄程序清單21第1章系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的與說明1?1設(shè)計(jì)目的液位的自動(dòng)控制在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用的汕常普遍，機(jī)電類或控制類的畢業(yè)生在將來的技術(shù)崗位上很可能會(huì)遇到類似的控制問題。就控制系統(tǒng)本身而言，其含有壓力傳感器、計(jì)算機(jī)與采集板組成的控制器、執(zhí)行器（水泵）、控制對(duì)象（水箱）等，都是目前工業(yè)控制系統(tǒng)中最為常見的。如何將這些部件組合在一起，并達(dá)到一個(gè)良好的控制效果，是對(duì)學(xué)生綜合能力的一項(xiàng)考驗(yàn)。1?2控制系統(tǒng)說明1、控制與控制系統(tǒng)控制是指為達(dá)到預(yù)先給定的目的，作用于系統(tǒng)有目的的動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)是指由被控對(duì)象和控制裝置所構(gòu)成的，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象

3、的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)、使之具有一定的狀態(tài)和性能的系統(tǒng)。組成：（1）傳感器它將貯槽液位高低的信息轉(zhuǎn)換為一種特定的信號(hào)（如電壓、電流等），并傳送到控制器，相當(dāng)于人工控制時(shí)的眼睛。（2）控制器它接受變送器送來的信號(hào)，與生產(chǎn)工藝要求所預(yù)先設(shè)定的液位高度信號(hào)相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)則算出結(jié)果，然后將此結(jié)果用特定信號(hào)發(fā)送到執(zhí)行器，相當(dāng)于人工控制時(shí)的大腦。（3）執(zhí)行器在這里就是控制閥，它可以根據(jù)控制器送來的信號(hào)以及信號(hào)值的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開啟度，相當(dāng)于人工控制時(shí)手和閥的組合。系統(tǒng)的控制過程實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，即當(dāng)系統(tǒng)的輸入（包括干擾）量

4、發(fā)生變化時(shí)，由于系統(tǒng)的能量只能作連續(xù)變化，從而使系統(tǒng)的輸出呈現(xiàn)岀從一個(gè)平衡狀態(tài)向另一個(gè)新的平衡狀態(tài)過渡的過程這一過程稱為系統(tǒng)的過度過程。一般情況下，系統(tǒng)的過渡過程有以下幾種基本形式：①.#周期衰減過程②.衰減振蕩過程③.等幅振蕩過程④.發(fā)散振蕩過程2、性能指標(biāo)控制系統(tǒng)在輸入作用下所產(chǎn)生的輸出稱之為響應(yīng)。系統(tǒng)由初始狀態(tài)隨時(shí)間到最終狀態(tài)的響應(yīng)過程稱為動(dòng)態(tài)過程，也稱為瞬態(tài)響應(yīng)，它是系統(tǒng)短時(shí)間響應(yīng)特性的度量；當(dāng)時(shí)間趨于無窮大時(shí)系統(tǒng)的輸岀狀態(tài)稱為穩(wěn)態(tài)過程，也稱為穩(wěn)態(tài)響應(yīng)，它表征系統(tǒng)輸岀量最終復(fù)現(xiàn)輸入量的程度。任何一個(gè)控制系統(tǒng)的時(shí)間響應(yīng)都由動(dòng)

5、態(tài)過程和穩(wěn)態(tài)過程兩部分組成。由此可見，控制系統(tǒng)在典型輸入信號(hào)作用下的性能指標(biāo)，通常由穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能兩部分組成。3、開環(huán)、閉環(huán)簡(jiǎn)介開環(huán)控制系統(tǒng)是沒有反饋環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)，其主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、容易維修以及價(jià)格便宜。它的主要缺點(diǎn)是精度低，對(duì)環(huán)境變化和干擾十分敏感。閉環(huán)控制系統(tǒng)亦稱為反饋控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)相比，具有精度高，動(dòng)態(tài)性能好，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修困難，價(jià)格昂貴等。4、單回路控制簡(jiǎn)介1）所謂單回路控制系統(tǒng)，通常是指一個(gè)測(cè)量變送器、一個(gè)控制器、一個(gè)執(zhí)行器和一個(gè)被控對(duì)象所構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)，也

6、稱為簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)。2）單回路控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，所需的自動(dòng)化裝置數(shù)量少，操作維護(hù)也比較方便，因此在化工自動(dòng)化中使用很普遍，這類系統(tǒng)占控制回路的絕大多數(shù)。3）簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)與保證效果是方案設(shè)計(jì)的基本準(zhǔn)則。4）單回路控制系統(tǒng)是復(fù)雜控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)，學(xué)會(huì)了單回路控制系統(tǒng)的工程分析、設(shè)計(jì)的處理方法，認(rèn)識(shí)到系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)控制質(zhì)量的影響，并了解系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般原則以后，就可以聯(lián)系實(shí)際，處理其他更復(fù)雜的系統(tǒng)設(shè)計(jì)問題。圖1?1是一個(gè)單回路反饋控制系統(tǒng)，控制的任務(wù)是使水箱液位等于給定值所要安裝就緒之后，控制質(zhì)量的好壞與控制器參數(shù)選擇有著很大的關(guān)

7、系。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控制效果。反之，控制器參數(shù)選擇得不合適，則會(huì)使控制質(zhì)量變壞，達(dá)不到預(yù)期效果。因此，當(dāng)一個(gè)單回路系統(tǒng)組成好以后，如何整定好控制器參數(shù)是一個(gè)很重要的實(shí)際問題。從結(jié)構(gòu)圖我們可以看出：?jiǎn)位芈房刂葡到y(tǒng)是最簡(jiǎn)單、最基本、最成熟的一種控制方式。單回路控制系統(tǒng)根據(jù)被控量的類型可分為：溫度單回路控制系統(tǒng)、壓力單回路控制系統(tǒng)、流量單回路控制系統(tǒng)等。單回路控制系統(tǒng)方框圖的一般形式如下：干擾作用/圖1—1是一個(gè)單冋路反饋控制系統(tǒng)5、設(shè)計(jì)分析貯槽設(shè)備是一水箱，生產(chǎn)工藝要求水箱液位應(yīng)保持在20±0.5cm,設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)滿足該

8、要求。分析設(shè)計(jì)要求，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單并且要求不高，采用單回路控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。第2章系統(tǒng)規(guī)劃和系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖M液而高度）將模擬過程控制系統(tǒng)中的控制器的功能用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)，就組成了一個(gè)典型的過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從控制系統(tǒng)引入計(jì)算機(jī)，可以充分利