液位检测与控制试验系统设计

液位检测与控制试验系统设计

1.发展现状：

液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测装置也不少，按原理分有浮力式、压力式、超声波式、差压式、电容式等，这各种方法都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度各有特色, 适用于各自的场合, 但都是基于固定液箱液位检测而设计。市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，绝大多数价格惊人。

“水是生命之源”，不仅人们生活以及工业生产经常涉及到各种液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。高老师也进行了多次的实验得出了一些相关的数据，水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。所以就选择了该题目的设计。由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，液位检

测的微机控制必将得到更加广泛的应用。

所以，我们在此设计了这个简易的监测系统，一方面，节省了大量的经济开支；另一方面，让我们对监测系统有了更加深刻、透彻的了解，不仅增加了我们的感性认识，还促进了我们对于系统各个部分的深刻剖析，从传感器选型到整个

系统的建立，我们都投入其中，并为之努力着。

2.设计目的：

此次设计的思想来源于高中生活的一段经历：高中时期，由于供水设施的技术水平有限，下课后，当低楼层的宿舍集体用水时，高楼层的宿舍一般都接不到水。为了防止我们日常用水的短缺，我们一般选择在用水不是很紧张的中午午睡时，或是晚上熄灯以后往储水的水桶里接满水，以备随时使用。所以，为了解决这个问题，我们可以设计一个自动监测液位的装置，并由单片机来控制舵机的开断。液位传感器随时监测水箱的液位情况，并根据液位的不同，控制舵机的开断。当液位低于一定值时，单片机控制变频器，进而驱动舵机，使供水阀打开至最大；当液位达到水箱总高度的80%时，单片机控制变频器，进而驱动舵机使流速减小；当液位高于一定值时，单片机控制舵机，关紧舵机，停止储水。

3.关键词：AT89S52、液位传感器、调节阀、变频器、水泵

4.实验目的：通过设计液位检测系统，进一步了解各种过程器件的各种性能特征以及使用的场合与条件，更加清楚地知道各种仪表在自动化过程控制中的应用。通过本次独立的完成系统设计培养一种严密、整体的思维能力，以及独立完

成各种工作的能力。

5.实验要求：（1）上位水箱通过水泵供水，通过变频器控制舵机的转速；

（2）通过查阅相关设备手册或上网查询，选择液位传感器、调

节器、调节阀、变频器、水泵等设备（包括设备名称、型

号、性能指标等）；

（3）设备选型要有一定的理论计算；

（4）用所选设备构成实验系统，画出系统结构图；

（5）列出所能开设的实验，并写出实验目的、步骤、要求。

6.实验步骤：

6.1系统结构设计

一个完整的检测控制系统框图如下：

本设计是采用8051单片机为核心芯片,及其相关硬件来实现的水箱液位控制系统,使用液位传感器测液位，CPU 循环检测传感器输出状态,并LCD 显示示液位高度,检测液位等数据,实施报警安全提示,当水箱液位低于用户设定的值时,系统自动打开泵上水,当水位到达设定值时,系统自动关闭舵机。

水位检测是通过四对高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器分别安装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3口，实时对水箱里的水位进行检测。当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。由上至下的第一个位置为水位上限报警线，即当水位高于此位置时，开水阀控制系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水舵机有可能出故障；第二个位置是自动停止加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动关闭加水舵机，停止加水；第三个位置是自动减速加水线，即当水位高于此位置时，控制系统会自动调节舵机角度，加水速度减慢；第四个位置是水位下限报警线，即当水位低于此位置时，系统就会自动报警，提醒工作人员注意，加水舵机可能出故障，舵机角度达到最大，自动加大流速控制。

6.2硬件设计

6.2.1 硬件设计概要

系统的原理是采用高亮二极管和光敏三级管所组成的液位传感器对液面进行控制,通过四对传感器分别安装在水箱内四个不同的位置，由上至下测量水箱液位值,。并把这四个液位状态通过模数转换器ADC0809传到单片机中,在通过1602显示器显示出液位的四种状态及报警安全提示。用LCD显示是因为它具有显示清晰、亮度高、可显示汉字、界面人性化等特点，根据当前的液位值和用户设定的水位决定是否进行开、关舵机及舵机开的角度的大小,需要是否开启和关闭驱动阀门的电动机。

系统按功能可以划分为以下几个模块：

（1）电源模块：将变压器输出的+24V电源转换为系统正常工作使用的+5V电源，采用双电源工作。一路给光电式传感器供电，成为传感器电源；另一路给光电式传感器之外的所有电路供电，如：单片机、LCD显示装置、工作指示、按键等，称为主电源。

（2）数据采集与处理模块：该模块以51单片机为核心，通过液位传感器收集检测信号，通过计算得到液位值。同时控制整个系统的运行，包括：系统初始化、传感器初始化、采集并处理传感器测量得到的液位值、工作指示及测量结果显示、

参数设定等。

（3）人机交互模块：包括工作指示、LCD显示。

工作指示为5个LED灯管，包括主电源指示，传感器电源指示、运行指示、

数据传输指示、系统运行异常指示。

LCD显示实现当前液面位置显示、不同功能状态下内容显示。这些都保证了用户能够简单快捷的设定、使用和维护传感器，提高用户的操作体验。

下图是水箱液位控制系统。

由上图可观察到传感器通过对液面进行测量，输出模拟信号，再通过模数转换器把输入的模拟信号转换成数字信号，通过8051单片机的运算控制，在通过LCD 进行显示,通过报警装置进行报警,报警显示之后再通过对阀门的开启实现

对水箱的液位进行调节控制,阀门的驱动设备是舵机。

6.2.2 硬件选型

（一）核心芯片8051单片机

整个系统控制部分以ATMEL 公司的8051为核心芯片，控制信号采集、处理、输出三个过程。这种芯片内置4KEPROM ，因为系统要求控制线较多，如果采用8031外置EPROM 程序控制结构，则造成控制线不够；而8051却可以利用P0、P2口作控制总线，大大简化了硬件结构，并可以直接控制键盘参数输入、LCD 数据显示，方便现场调试和维护，使整个系统的通用性和智能化得到了很大的提高。 内部结构及功能

图5-1单片机管脚图

图2-1水箱液位控制系统

五个中断源的中断控制系统；

一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口，用于实现单片机之间或单片机与微机之间的串行通信；

片内振荡器和时钟产生电路，石英晶体和微调电容需要外接。最高振荡频率为12Mhz。

我们可以将相应的PID调节程序写入8051单片机的程序存储器，将设定值由键盘输入到单片机后，与传感器采集的值进行比较后执行相应的调节程序。8051实现的结构框图如下：

（二）液位传感器

在水箱液位控制系统中,传感器的选择是非常重要的,传感器是能感受规定的被测量,并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置,它通常由敏感元件

和转换元件组成,它的性能直接影响到整个检测系统,对检测精确度起着重要的作

用。

传感器的种类很多,有温度传感器,加速度传感器,光学传感器,压力传感器的。

方案一：电容式传感器：其计算复杂，转换电路复杂，需使用555振荡电路来完成频率的转换、液位的测量。对于接地电容传感器，普通的被动屏蔽（防护罩连接地面）是不合适的，因为电缆的附加电容与电容器的电容同时存在，而且电缆的附加电容能够远大于由于环境条件引起的传感器的电容。为了减少这种附加电容的影响，接地电容式传感器一般采用有缘屏蔽技术连接到接口电路，价格昂贵，技术要求较高。

方案二：使用发光二极管和光敏三极管传感器，不但检测电路及原理都相对简单，更为重要的是，其为数字式传感器，可将检测液位信号转换为高低电平，易于与主控制器单片机相连，进行相应控制。尤其是报警控制，使用蜂鸣器即可，硬件电路设计简单易懂，故障排除方便，易于实现系统报警控制。因此，本设计主要采用的是由高亮二级管和光敏三级管所组成的液位传感器来对液位进行控制, 在把检测的电信号输入到单片机进行分析,这个设计的重点是液位的控制,所

以下面我要对液位传感器进行设计。

采用的是四对高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器，这种液位传

感器如下图

当水位到达某一光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出高电平；当水位低于此光敏三极管的位置时，其输出端口就向单片机输出低电平。

（三）变频器的选择

方案一：直流电机调速范围广，过载、启动转矩大，易于控制，可靠性高，调速

时的能量损耗小，但是一般用在调速较高的场所。

方案二：步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，线性关系不好，只有周期性的误差而无累积误差，

Q L S

SPE AKE R R 1K

+12

2

3

1

UA

74L S3312

3

UA

图5-4自动报警电路

接口。

AD 转换电路在控制器中起主导作用，用它将传感器输出的模拟电压信号转换成单片机能处理的数字量。该控制器采用CMOS 工艺制造的逐步逼近式8位AD 转换器芯片ADC0809。在使用时可选择中断、查询和延时等待3种方式编制AD 转换程序。图6是AD 转换部分原理图，在接线时先经过运算放大器和

（五）调节阀

调节阀又称控制阀，它是过程控制系统中用动力操作去改变流体流量的装置。

调节阀由执行机构和阀（调节机构）组成。

执行机构是将控制信号转换成相应的动作来控制阀内截流件的位置或其他调节机构的装置。信号或驱动力可以为气动、电动、液动或这三者的任意组合。阀是调节阀的调节部分，它与介质直接接触，在执行机构的推动下，改变阀芯与阀座之间的流通面积，从而达到调节流量的目的。

分类：以压缩空气为动力源的调节阀称为气动调节阀；以电为动力源的调节阀则为电动调节阀。这两种是用得最多的调节阀。此外，还有液动调节阀、智能阀、

调节阀等。

电动调节阀与气动调节阀的对比

电动调节阀优点是结构简单，应用范围广，调节过程可控性好，行程准确。缺点是可能产生电火花，或者静电火花。气动调节阀的优点是动作迅速，能够快速的完成调节命令，且安全，不会产生电火花。但缺点是控制复杂，造价高，结构复杂。

所以调节上大多都使用的是电动阀，但是在某些要求快速关启的关路上和油管，易燃易爆气体，化工危险品管路上还是使用气动阀。且因为单片机直接输出电气信号，根据整个系统设计的需要电动调节阀更为合适。

（六）水泵

定义：通常把提升液体、输送液体或使液体增加压力 , 即把原动机的机械能变为液体能量从而达到抽送液体目的的机器统称为泵。

分类：根据不同的工作原理可分为容积水泵、叶片泵等类型。容积泵是利用其工作室容积的变化来传递能量；叶片泵是利用回转叶片与水的相互作用来传递能量，有离心泵、轴流泵和混流泵等类型。

工作原理：1 、容积式泵: 利用工作腔容积周期变化来输送液体。

2 、叶片泵 : 利用叶片和液体相互作用来输送液体

选择：实验设计中要求水箱高度为600mm，离地200mm，设备离地30mm，所以最大吸程应大于600+200-30=770mm，根据这一要求及其它电器、安全等要求，选择ASP系列的水泵，如下图所示：

6.2.3 硬件电路设计系统原理图及其说明

(一)报警电路

下列四种情况发生系统报警：

1)当水箱达到上限极限水位时报警，箱内的水位到达上限极限水位时系统发出报警；

2) 当水箱达到下限极限水位时报警，箱内的水

位到达下限极限水位时系统发出报警；

（二）复位电路

8051的复位方式可以是自动复位，也可以

是手动复位，见图2-3。此外，RESET/V

还是一

pd

复用脚，V

掉电期间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不cc

丢失, 此设计采用自动复位电路。

（三）键盘显示电路

键盘显示电路主要是实现液位设定值的输入和显示实时液位的功能。键盘接口及

其软件的设计任务主要包括：是否有键按下的检测并判断键值，有操作则进行延

时去消抖，并根据键值计算出调整量送执行机构开启进水或排水阀，进行一系列

的动作处理和执行。本系统采用4行×4列的16键行列式键盘，占用单片机P1

口的8个端口。显示采用12864液晶显示当前液位测量值。

原理图

7 软件设计

7.1软件设计思想

水位检测是通过四对高亮二极管和光敏三极管所组成的液位传感器分别安

装在四个不同的位置，由上至下四个输出端口分别接单片机的P1.0、P1.1、P1.2、

P1.3口，实时对水箱里的水位进行检测。

本系统所使用的传感器性能稳定,测量准确,大大简化现场安装,具有较高的性价比,有较大的工程应用价值,而且利用计算机与组态软件技术对水箱进行自动控制有着重要的意义。其优越性主要在于：通过对水箱的液位进行有效控制，实现了在无人条件下，水箱自动储水的功能。

7.2软件流程图：

8 系统调试

系统整体装置如下系所示：

8.1分模块调试

首先调试各个模块：蜂鸣器、液位传感器、液晶和舵机，其中蜂鸣器的功能是能够清晰、良好的将需放的声音释放出来；液位传感器和液晶是连在一起调试的，主要实现液晶正确显示监测液位信息；舵机模块的调试主要是运行程序观看舵机转动的角度。每一个模块调试无误后将所有模块联合在一起。

8.2整体调试

将系统的各个模块联合在一起，系统调试，并在容器内加上水，使系统运行，观看液晶及水的流速及蜂鸣器的发音现象，液晶显示正确的液位信息。

9设计总结

虽然这是一个简易的系统，但是具体着手去做这个实验发现整个系统非常复杂，特别是在元器件的选型、具体细节的实施及其参数的设定方面，不知道如何下手，经过几天的分析讨论，才有了一些认知。所以在这次在报告中水箱液位控制系统的理论分析有可能存在不合理的地方，以后会多多注重这方面的训练，

好好努力的。

本系统主要介绍了水箱的液位检测控制，绍了8051单片机和其它一些单片机在水箱控制系统中的应用，介绍了它们的引脚和在系统中的电路图，本设计还

采用了传感器来对液位的信号采集，利用LCD来进行信号的输出显示,我设计的

硬件系统的结构简化,系统精度高，具有良好的人机交互功能,并设有液位报警和阀门失灵等故障报警，有问题立即就能发现。液位控制在设定值上正常运行不需

要人工干预，操作人员劳动强度小。

该系统硬件系统完全，但系统的运算与控制必须靠软件支持，本控制系统采用的是控制，采用单片机设计出的工业水箱控制器,能够针对汽包水位的不同状态和不同外界条件进行控制,汽包水位运行稳定、控制品质良好、控制效果明显改善;同时大大提高了控制系统的抗干扰能力,保证了工业水箱的稳定运行。控制装置具有成本低、抗干扰能力强、控制性能好等优点,且系统硬、软件维护简单方便,尤其适用于工业控制现场,具有良好的应用前景。

10 心得体会

在液位控制系统设计过程中，王老师给了我们细致的指导，特别是有关于原理的叙述，设计的可行性，以及设计的难度的准确的分析和把握，使我们能在有限的时间中完成设计，使我们受益匪浅。

首先，自学能力大大提高。由一开始的一无所知到最终设计成功，我们所需要的知识除了来自课堂，更多的是课外通过上网查询、向老师和学长请教等多种渠道获得。大家在一起讨论各种方案实施的可行性，各抒己见提出自己的观点，从学长和老师那里也学到了很多设计方面的经验。

其次，在设计过程中遇到各方面的问题，多次修改无果失去耐心时，团队的力量使我们重新振作，并最终将困难一一解决，由此我们体会到合作的重要性。团队分工明确、成员互相鼓励以及个人的责任感都起了至关重要的作用。团结就是力量，无论在现在的学习中还是在以后的工作中，团结都是至关重要的，有了团结会有更多的理念、更多的思维、更多的情感。

第三，我们切身感受到了理论与实践的巨大差距，课本上的知识是不能照搬的，需要结合自己的创造力才能实现其作用。课本上的知识是死的，现实应用当中灵活多变，只有多实践、多应用才能收获更多的实用技能，武装自己的头脑并

应用到今后的设计或者工作当中去。

现代检测技术及仪表是很重要的一门课程，老师和一些工作的学长都曾说过。尽管我们在课堂学到的内容很有限，但在以后的学习中还需要好好的深入研究和学习，学好了检测和仪表技术也就多了一项生存的本钱。最后感谢王老师对

我们的精心指导和帮助，感谢同学们对我的帮助。

11 参考文献

[1] 孙传友、翁惠辉《现代检测技术及仪表》高等教育出版社，2002年；

[2] 胡汉才《单片机原理及其接口技术（第3版）》清华大学出版社 2004年；

[3] 胡寿松《自动控制原理（第五版）》科学出版社 2006年；

[4] 熊新民工业过程控制课程设计指导书 2008年

[5] 熊新民有专家系统的PID自适应调节【J】自动化与仪表控制 1992年

[6] 王俊杰检测技术与仪器

[7] 蒋庭彪等编著单片机原理及应用重庆大学出版社 2003年；

[8] 过程控制仪表实验指导书.中南大学教材科，2008年

(整理)[通用技术必修 技术与设计2] 几种自动液位(水位)控制的方法介绍

几种自动液位（水位）控制的方法介绍 在工农业生产以及日常生活应用中，常常会需要对容器中的液位（水位）进行自动控制。比如自动控制水箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量，生活中抽水马桶的自动补水控制、自动电热水器、电开水机的自动进水控制等。虽然各种水位控制的技术要求不同，精度不同，但基本的控制原理都可以归纳为一般的反馈控制方式，如下图所示，它们的主要区别在于检测液位的方式、反馈形式，以及控制器上的区别。 1、机电控制式水位控制 下图是这种控制方式的结构示意。 漂浮在水面上的浮球与控制器中的“检测机构”通过连杆机构相连，当水位发生变化时，浮球上下运动带动“检测机构”产生位移，这个位移可以直接用来驱动阀门动作，关闭或者开启进水口，调节水位。如果需要控制的水筏较大，浮球的浮力不足以驱动控制水阀动作时，可以在“检测机构”与“阀门控制”之间增加一套机电控制驱动装置，具体控制过程为：①“检测机构”的位移先去带动一个位移开关动作； ②位移开关控制电机的转动；③电机驱动水阀门。 这种控制方式结构比较复杂，但可以对大型蓄水装置进行控制，因此常常应用于工农业生产中。 2、全机械结构的水位控制方式 家用抽水马桶是典型的全机械结构水位控制，以下是原理示意图：

当用户进行冲水操作之后，蓄水箱的水被排空，浮球下降，这个信号通过连杆机构传递给进水阀门，使进水阀门开启，对蓄水箱补水；随着水量的增加，浮球逐步上移，直至达到设定的某个水位时，正好能够关闭进水阀，停止进水。 由此可见，在这种水位控制系统中，浮球=水位检测器（传感器），连杆机构=控制器，水位的“给定量”通过进水阀门与连杆机构的相对位置来设定。 3、古老的水位控制 山区坡地种植水稻与平原不同，需要依山修筑层叠而上的梯田。 这种梯田结构至少有两个作用：其一，保持每一块田地都是平面，以便于耕作，其二，灌溉的水源从最上层引入，逐层注满后又逐层向下浇灌，因此，当水量充足时，只要每一层田埂上的排水口高度合适，就可以确保每块田地中的水位高度适中。其中的水位控制是自动的开环控制方式。 如果水源的水量不够充裕，就需要通过人工控制的方式，以最小的耗水量，维持水位的适中。水量调控过程如下：由于每日的蒸发量不同、水稻生长的耗水量也不同（干扰因素），耕作者对底层出水量的观察（检测），判断梯田的整体供水状态（反馈、比较、控制），调整顶层入水量就可达到调控目的。这时就成了一个闭环的人工水位控制系统。

实验报告格式-蓄水池水位控制

中国计量学院现代科技学院 实 验 报 告 实验课程： 计算机控制技术 实验名称： 蓄水池水位控制 班 级： 学 号： 姓 名： 实验日期： 一、实验目的 1. 通过对工程实例的模拟，了解bang-bang 控制器的工作原理 2. 一步熟悉PLC 的应用，以及bang-bang 控制器的实现方法。 3. 熟悉变频器多频段控制的PLC 编程方法。 二、实验内容 参考教材《现代运动控制系统工程》P32~P35页,基于bang-bang 控制器的工作原理，试设计蓄水池水位控制系统的电气控制原理图和逻辑代数方程组、PLC 程序控制图。 以S7-200西门子plc 作为控制器进行设计。在控制系统原理图中的2个空白点填入相应器件： 三、实验仪器和器材 1. 西门子S7-200 CPU224实验箱一台； 2. 通讯电缆、电源线一根； 3. PC 机及其STEP7-Micro/MIN32调试软件。 实验成绩： 指导教师签名： 给 定 水 位实际水位 用水干扰

四、 实验报告 1．补充绘制蓄水池水位控制系统电气原理图 2． 根据教材35页bang-bang 控制器输出信号控制规则表，设计逻辑代数方程组，说明控 制要点。具体要求如下。 （1） 基本内容：实现水位由SP1开始，依次实现SP1→SP2→SP3→SP4变化时的变频 器控制； （2） 选择内容：实现水位由SP4开始，依次实现SP4→SP3→SP2→SP1变化时的变频 器控制。 3． 编制输入输出端子表，设计控制系统PLC 程序，并进行联合调试，提交控制程序和调试 报告。具体要求如下。 （1） 基本内容：实现水位由SP1开始，依次实现SP1→SP2→SP3→SP4变化时的变频 器控制； （2） 选择内容1：实现水位由SP4开始，依次实现SP4→SP3→SP2→SP1变化时的变 频器控制。 （3） 选择内容2：实现由水位SP1，SP2，SP3或SP4任意一点开始，自如实现SP4 ←→SP3←→SP2←→SP1变化的变频器控制。 4． 分析实验过程中遇到的问题及解决办法，提出对本实验的改进建议及措施。 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I1.0 I1.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 图1 控制原理图

分离器液位自动控制系统的研制与应用

为了解决零散井站点的天然气和原油在分离过程中，因为不能自动 调节和控制分离器内的液位，造成天然气进入储油罐或原油进入气管 线的难题，利用分离器现有的部件，通过加装干簧管远传、数显表、 记录仪、电磁阀、报警器等仪器，研发制造出了一种分离器液位自动 控制系统。该系统具有自动化程度高，实现了分离器自动完成气液分离，连续计量及液位超限报警等功能，避免了现有技术需要人工操作，值班员工24小时盯住液位计进行量油，一旦值班人员精力不集中， 将会造成天然气管线内进入液体，储液罐内进入天然气等事故的发 生。 关键词：自动控制,信号远传,运行安全,降本增效 在油田开发过程中有大量的区块含油面积小，呈零散分布，区块间生产的油气不能进行汇集处理，只能在井站点自行气液分离，液体进入储液罐，通过罐车外运，天然气除自用外，多余的气量供给附近 的用户。 通过人工来调节排液阀门的开度，使分离器进、出液量在相对时间内保持平衡，但因油井生产状态及用户用气量的不同，使分离器进、出液量不平衡，当进液量多，出液量少时，就会发生分离器内的液体 进入到天然气管线内，堵塞气线，不但损坏设备造成经济损失，而且 降低企业的声誉;当进液量少，出液量多，气、液一同从排液阀中排出，进入到储液罐内，使大量的天然气外泄，既损失了气量又对环境 造成污染，还造成了安全隐患。针对以上所述的困难，应研发、设计 一种具有高度自动化分离器液位自动控制系统，从而解决现有技术中

的难题。 一、改进思路及方案实施 1.设计思路。 将分离器液体排出阀由普通阀门改为自动控制开关的电磁阀，原来由人工操作控制的分离器液位高度，实现由电信号自动控制，同时该系统具有自动报警功能，在值班室设有报警装置，当分离器计量排液系统不能自动排液，分离器内的液位超过上下警戒位时，报警系统开始启动运行，发出声光警报，提示工人及时进行排除。通过在现有 的计量系统基础上进行改动，在实现以上功能的同时，做到既不违反安全规定，又尽量减少投入。 尽量利用分离器现有的磁翻板液位计中的功能，根据磁翻板液位计内的磁浮标随分离器内液位高低发生移动，磁浮标移动到什么位 置，就在什么位置发出磁力线的特性，在磁翻板液位计上下计量标高处及在分离器上下液位警戒位处磁感电器元件，当磁浮标达到计量标高时，磁感电器元件在磁浮标磁力线的作用上，通过仪表转换成控制电磁阀的电信号，实现分离器排液阀门根据高度的设定值实现自动开关;如果出现故障不能自行关闭和开启排液阀时，磁浮标将继续上行 或下移，到达分离报警高度时，磁感电器元件转变成报警信号，值班 室内的警铃或警灯开始运行，警示值班人员去排除故障，故障不排除，警示不停。 2.组成及特征。 分离器液位自动控制系统主要由分离计量系统、信号传输系统、

实验四 串级控制系统

实验四 加热炉温度串级控制系统 （实验地点：程控实验室，崇实楼407） 一、实验目的 1、熟悉串级控制系统的结构与特点。 2、掌握串级控制系统临界比例度参数整定方法。 3、研究一次、二次阶跃扰动对系统被控量的影响。 二、实验设备 1、MATLAB 软件， 2、PC 机 三、实验原理 工业加热炉温度串级控制系统如图4-1所示，以加热炉出口温度为主控参数，以炉膛温度为副参数构成串级控制系统。 图4-1 加热炉温度串级控制系统工艺流程图 图4-1中，主、副对象，即加热炉出口温度和炉膛温度特性传递函数分别为 主对象：;)130)(130()(18001++=-s s e s G s 副对象：2 1802)1)(110()(++=-s s e s G s 主控制器的传递函数为PI 或PID ，副控制器的传递函数为P 。对PI 控制器有 221111)(),/(, 1 11)(c c I c I I c I c c K s G T K K s K K s T K s G ==+=???? ? ?+= 采用串级控制设计主、副PID 控制器参数，并给出整定后系统的阶跃响应曲线和阶跃扰动响应曲线，说明不同控制方案控制效果的区别。 四、实验过程 串级控制系统的设计需要反复调整调节器参数进行实验，利用MATLAB 中的Simulink 进行仿真，可以方便、快捷地确定出调节器的参数。 1．建立加热炉温度串级控制系统的Simulink 模型 （图4-2） 在MATLAB 环境中建立Simulink 模型如下：)(01s G 为主被控对象，)(02s G 为副被控对象，Step 为系统的输入，c 为系统的输出，q1为一次阶跃扰动，q2为二次阶跃扰动，可以用示波器观察输出波形。PID1为主控制器，双击PID 控制器可设置参数：（PID 模块在

网络安全实验报告[整理版]

一Sniffer 软件的安装和使用 一、实验目的 1. 学会在windows环境下安装Sniffer； 2. 熟练掌握Sniffer的使用； 3. 要求能够熟练运用sniffer捕获报文，结合以太网的相关知识，分析一个自己捕获的以太网的帧结构。 二、实验仪器与器材 装有Windows操作系统的PC机，能互相访问，组成局域网。 三、实验原理 Sniffer程序是一种利用以太网的特性把网络适配卡(NIC,一般为以太同卡)置为杂乱模式状态的工具，一旦同卡设置为这种模式，它就能接收传输在网络上的每一个信息包。 四、实验过程与测试数据 1、软件安装 按照常规方法安装Sniffer pro 软件 在使用sniffer pro时需要将网卡的监听模式切换为混杂，按照提示操作即可。 2、使用sniffer查询流量信息： 第一步：默认情况下sniffer pro会自动选择网卡进行监听，手动方法是通过软件的file 菜单下的select settings来完成。 第二步：在settings窗口中我们选择准备监听的那块网卡，把右下角的“LOG ON”勾上，“确定”按钮即可。 第四步：在三个仪表盘下面是对网络流量，数据错误以及数据包大小情况的绘制图。 第五步：通过FTP来下载大量数据，通过sniffer pro来查看本地网络流量情况，FTP 下载速度接近4Mb/s。 第六步：网络传输速度提高后在sniffer pro中的显示也有了很大变化，utiliazation使用百分率一下到达了30%左右，由于我们100M网卡的理论最大传输速度为12.5Mb/s，所以4Mb/s刚好接近这个值的30%，实际结果和理论符合。 第七步：仪表上面的“set thresholds”按钮了，可以对所有参数的名称和最大显示上限进行设置。 第八步：仪表下的“Detail”按钮来查看具体详细信息。 第九步：在host table界面，我们可以看到本机和网络中其他地址的数据交换情况。

洗衣机液位检测与控制

洗衣机液位检测与控制 全自动洗衣机用两种液位传感器综合测试系统第六图书馆介绍了综合测试系统用于检测全自动洗衣机用液位开关及模糊洗衣机用液位传感器,用一台检测仪器代替原有的两套检测设备,可以满足用户生产线上对传感器质量全检的要求,且准确度高,操作简便,性能可靠。介绍了综合测试系统用于检测全自动洗衣机用液位开关及模糊洗衣机用液位传感器,用一台检测仪器代替原有的两套检测设备,可以满足用户生产线上对传感器质量全检的要求,且准确度高,操作简便,性能可靠。 全自动洗衣机中一般采用的液位开关就是压力式水位开关，它装在洗涤缸的上部，它有一根下端开口的气管通到缸底，进水时管里的空气被封闭在里面出不来，就形成比外界稍高的压力。水位越高压力越高，这样根据压力就可间接测知水位。而压力的测量仍然用弹性元件，靠元件的变形带动触点完成通断动作。这种测液位的方法叫做“静压法”，在工业中用的不少。 在水处理中，液位控制往往关系到整个工艺的安全性、经济性和可行性。 在一个水处理的工艺流程中，一般都有原水，中间水箱，产水箱，反洗水箱，甚至废液箱等。体积有大有小，一般地，产水箱、原水箱等都会比较大，尤其在大型的生产线，这时在水箱中往往需要使用多个液位开关控制多个液位。每个液位对应不同的动作，常见的有泵的启停，产水的启停等。而有些水箱虽然很大，但是并不一定需要多个液位开关。 例如，在一个RO纯水生产线上，使用RO浓水作为反洗水储存在反洗水箱内。在反洗水箱中，液位开关只有一个，既低液位控制开关，用于检测反洗时水箱中的水量，而不用检测水箱是否满溢。因为RO生产纯水不停，浓水就不可以停止排放。而对于产品水箱，则需要设置低液位和高液位控制开关。高液位开关用于检测水箱是否装满，是则停止产水；低液位开关用于监测在用水时，产品水箱内产水是否足够，不足则需停止产水外送。 对于一些需要更精确控制液位的场合，还可以设置多个中液位控制开关，一般是在高低液位控制开关之间等距离分布设置。 液位开关全自动洗衣机液位开关是用来控制液位的开关，对我们来说，最熟悉的应用莫过于其在全自动洗衣机中的应用。小型液位开关利用介质具有一定的导电性原理判别液体是否与探针接触，当液体与探针接触时，液位开关的输入阻抗变小；利用此原理制成的电导式液位开关，可应用于食品饮料、水处理、酸碱盐溶液等行业的液位检测以及管道内的液位检测。 液位自动控制。该液位自动控制器电路由电源电路、液位检测电路和控制执行电路组成，如图所示。当储液池内液位达到低液位电极L时，低液位电极L 通过液体与主电极M相接，整流电路有直流电压输出。当储液池内液位到达高液位电极H时，高液位电极H通过液体与主电极贩接通，使V导通，IC的2脚

单容水箱液位组态控制实验报告

4 单容水箱液位组态控制实验报告 学院：自动化学院 班级： 学号： 姓名:

单容水箱液位组态 一．实验目的： 1.熟悉单容水箱液位调节阀PID 控制系统工作原理 2.熟悉单用户项目组态过程 3.掌握WINCC 画面组态设计方法 4.掌握WINCC 过程值归档的组态过程 5.掌握WINCC 消息系统的组态过程 6.掌握WINCC 报表系统的组态过程 二：单容水箱实验原理 1、实验结构介绍 水流入量Qi 由调节阀u 控制，流出量Qo 则由用户通过闸板开度来改变。被调量为水位H 。分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。 直接在调节阀上加定值电流，从而使得调节阀具有固定的开度。(可以通过智能调节仪手动给定，或者AO 模块直接输出电流。) 调整水箱出口到一定的开度。 突然加大调节阀上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。 通过物料平衡推导出的公式： μμk Q H k Q i O ==, 那么 )(1H k k F dt dH -=μμ， 其中，F 是水槽横截面积。在一定液位下，考虑稳态起算点，公式可以转换成μμR k H dt dH RC =+。 公式等价于一个RC 电路的响应函数，C=F 就是水容，k H R 0 2=就是水阻。 给定值 图4-1单容水箱液位数学模型的测定实验

如果通过对纯延迟惯性系统进行分析，则单容水箱液位数学模型可以使用以下S 函数表示： )1()(0+=TS S KR S G 。 相关理论计算可以参考清华大学出版社1993年出版的《过程控制》，金以慧编著。 2、控制系统接线表 测量或控制量 测量或控制量标号 使用PLC 端口 使用ADAM 端口 下水箱液位 LT103 AI0 AI0 调节阀 FV101 AO0 AO0 3参考结果 单容水箱水位阶跃响应曲线，如图4-2所示： 图4-2 单容水箱液位飞升特性 此时液位测量高度184.5 mm ，实际高度184.5 mm -3.5 mm =181 mm 。实际开口面积5.5x49.5=272.25 mm2。此时负载阀开度系数： s m x H Q k /1068.6/5.24max -==。 水槽横截面积：0.206m2。 那么得到非线性微分方程为(标准量纲):： H H dt dH 24003.000138.0206.0/)668000.0000284.0(/-=-=

液位自动控制系统

控制类系统设计 ——液位自动控制系统 摘要 随着电子技术、计算机技术和信息技术的发展，工业生产中传统的检测和控制技术发生了根本性的变化。液位作为化工等许多工业生产中的一个重要参数，其测量和控制效果直接影响到产品的质量，因此液位控制成为过程控制领域中的一个重要的研究方向。 液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。该系统利用了常见的芯片，设计并实现了液位控制系统的智能性及显示功能。电路组成简单，调试方便，性价比高，抗干扰性好等优点，能较好的实现水位监测与控制的功能。能够广泛的应用于工业场所。 液位控制有很多方法，如，非接触传感。只需要将传感器紧贴在非金属容器的外壁，就可以侦测到容器里面液位高度变化，从而及时准确地发出报警信号，有效防止液体外溢或防止机器干烧。由于不需要与液体接触且安装简便，避免了水垢的腐蚀，可取代传统的浮球传感和金属探针传感，延长寿命。而本设计是基于纯电路的设计，低成本且抗干扰性好。在本设计中较好的实现了水位监测与控制的功能。 液位控制系统是以液位为被控参数的系统，液位控制一般是指对某控制对象的液位进行控制调节，以达到所要求的液位进行调节，以达到所要求的控制精度。

1 概述 液位控制系统是以液位为被控参数的系统,是现代工业生产中的一类常见的、重要的控制过程。而传统的液位控制多采用单回路控制,并采用传统的指针式仪表来显示液位值,使液位控制的精度和显示的直观性受到限制,而随着生产线的更新及生产过程控制要求的提高,要求液位系统有高的控制性能。基于此，本系统就设计了一种电路简单，调试方便且性价比高的系统，来完成液位的自动调控。本系统主要由四部分组成：显示模块、振荡模块、传感器模块和声光报警模块，系统简单易行。 系统框图如下： 2 硬结构与功能 2.1 该设计的总体结构 该设计是一块集多种电子芯片于一体的多功能实验板，实现了液位系统的控制及显示。主要功能器件包括：电源部分的7808，定时部分的555定时器，数字分段的LM3914等。 电路原理图如下图所示：

(完整版)液位检测与控制试验系统设计..

液位检测与控制试验系统设计 1.发展现状： 液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测装置也不少，按原理分有浮力式、压力式、超声波式、差压式、电容式等，这各种方法都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度各有特色, 适用于各自的场合, 但都是基于固定液箱液位检测而设计。市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，绝大多数价格惊人。 “水是生命之源”，不仅人们生活以及工业生产经常涉及到各种液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。高老师也进行了多次的实验得出了一些相关的数据，水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。所以就选择了该题目的设计。由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，液位检测的微机控制必将得到更加广泛的应用。 所以，我们在此设计了这个简易的监测系统，一方面，节省了大量的经济开支；另一方面，让我们对监测系统有了更加深刻、透彻的了解，不仅增加了我们的感性认识，还促进了我们对于系统各个部分的深刻剖析，从传感器选型到整个

实验报告：单容液位定值控制系统实验报告

过程控制综合实验报告实验名称：单容液位定值控制系统 专业：电气工程 班级: 姓名： 学号：

实验方案 一、实验名称：单容液位定值控制系统 二、实验目的 1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。 2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 三、实验原理 本实验系统结构图和方框图如图1所示。被控量为中水箱的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制（本次实验我组采用的是PI控制）。

(a)结构图 (b)方框图

一、实验目的 1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。 2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验设备 1．实验控制水箱； 2．实验对象及控制屏、计算机一台、SA-44挂件一个、PC/PPI通讯电缆一根； 3．三相电源输出（~380V/10A）、单相电源输出（~220V/5A）中单相I、单相II端口、三相磁力泵（~380V）、压力变送器LT2、电动调节阀中控制信号（4~20mA 输入，~220V输入）、S7-200PLC 中AO端口、AI2端口。 三、实验原理 本实验系统结构图和方框图如图1所示。被控量为中水箱的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。

液位自动控制系统设计及调试

等级: 课程设计 2016年6月17日

电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师沈细群 课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周） 教研室意见同意开题。审核人：汪超林国汉 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。

四.进度安排 1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。 2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择PLC型号。绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 3.第一周星期五：上机调试程序。 4.第二周星期一：指导编写设计说明书。 5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。 6.第二周星期五：答辩。 附录：课题简介及控制要求 （1）课题简介 某化工厂水箱的排水量根据工业生产的需要而不断地变化，为了保持水箱压力恒定，就要保持水位恒定，因此就必须自动调整进水量。 本系统要求有手动和自动两种工作方式。手动控制方式用于水泵的调试，即当按下按钮时水泵运转，松开按钮时水泵停止，目的是为了调试水泵是否能正常工作；当系统切换为自动控制方式并启动后，控制系统自动调整水泵的进水量达到给定水位恒定。水位设定高限和低限，当水位超过设定的限位时要进行超限报警。 （2）控制要求 控制系统技术参数表

串级控制系统整定实验报告

学院 过程控制系统实验报告书 实验名称串级控制系统整定 专业自动化专业 班级 指导教师 姓名 学号 实验日期

串级控制系统整定 一、实验目的 (1)掌握动态模型的创建方法.。 (2)掌握串级控制系统整定方法。 (3)了解控制系统的特点。 （4）了解串联控制系统的特点。 二、实验器材 计算机一台，MATLAB软件 三、实验原理 .串级控制系统：就是由两个调节器串联在一起，控制一个执 行阀，实现定值控制的控制系统。 .串级控制系统的通用方框图： .串级控制系统特点：（1）改善了被控过程的动态特性。 （2）提高了系统的工作频率。 （3）具有较强的抗扰动能力。 （4）具有一定的自适应能力。 .两步整定法

（1）工况稳定时，闭合主回路，主、副调节器都在纯比例作用的条件下，主调节器的比例度置于100%，用单回路控制系统的衰减曲线法整定，求取副调节器的比例度s δ和操作周期s T 。 （2）将副调节器的比例度置于所求得的数值上，把副回路作为主回路中的一个环节，用同样方法整定主回路，求取主调节器的比例度和操作周期。 四、实验步骤 （1）启动计算机，运行MATLAB 应用程序。 （2）在MATLAB 命令窗口输入Smulink,启动Simulink 。 （3）在Simulink 库浏览窗口中，单击工具栏中的新建窗口快捷按钮或在Simulink 库窗口中选择菜单命令File New Modeel,打开一个标题为“Untitled ”的空白模型编辑窗口。 （4）设被控对象的传递函数为： 24 21 (110)(120)s s ?++，要求被调量始 终维持在设定值。设计一个串级控制系统，并且要求控制系统的衰减率为75%，静态误差为零。用MATLAB 创建仿真模型。 （5）按两步整定法整定调节器参数。 （6）按步骤（5）的结果设置调节器参数，启动仿真，通过示波器模块观测并记录系统输出的变化曲线。 （7）施加内扰，观测系统运行情况。 . 衰减曲线法整定参数计算表：

计算机网络ACL配置实验报告

计算机网络ACL配置实验报告 件）学院《计算机网络》综合性、设计性实验成绩单开设时间：xx学年第二学期专业班级学号姓名实验题目ACL自我评价本次ACL的实验，模拟实现了对ACL的配置。在实验中，理解ACL对某些数据流进行过滤，达到实现基本网络安全的目的的过程。我加深了对网络中安全的理解，如何控制非法地址访问自己的网络，以及为什么要进行数据过滤，对数据进行有效的过滤，可以使不良数据进入青少年中的视野，危害青少年的身心健康发展。该实验加深了我对网络的理解，同时加强了自身的动手能力，并将理论知识应用到实践当中。教师评语评价指标：l 题目内容完成情况优□ 良□ 中□ 差□l 对算法原理的理解程度优□ 良□ 中□ 差□l 程序设计水平优□ 良□ 中□ 差□l 实验报告结构清晰优□ 良□ 中□ 差□l 实验总结和分析详尽优□ 良□ 中□ 差□成绩教师签名目录 一、实验目的3 二、实验要求3 三、实验原理分析3 四、流程图5 五、配置过程 51、配置信息 52、配置路由器R

1、R 2、R37（1）配置路由器R17（2）配置路由器R27（3）配置路由器R3 83、配置主机PC0、PC18（1）配置PC0的信息8（2）配置PC1的信息 94、配置路由器R2(R1)到路由器R1(R2)的静态路由10(1) 路由器R2到R1的静态路由10(2)路由器R1到R2的静态路由105、配置路由器R2(R3)到路由器R3(R2)的静态路由10(1) 路由器R2到R3的静态路由10(2) 路由器R3到R2的静态路由10六、测试与分析1 11、配置静态路由前1 12、配置好静态路由后1 23、结论13七、体会13实验报告 一、实验目的通过本实验，可以掌握如下技能： （1） ACL的概念（2） ACL的作用（3）根据网络的开放性，限制某些ip的访问（4）如何进行数据过滤 二、实验要求Result图本实验希望result图中PC2所在网段无法访问路由器R2，而只允许主机pc3访问路由器R2的tel 服务 三、实验原理分析ACL 大概可以分为标准，扩展以及命名ACL

双容水箱液位串级控制系统DCS实训报告毕业论文

DCS实训报告双容水箱液位串级控制系统

一、实训目的 （1）、熟悉集散控制系统（DCS）的组成。 （2）、掌握MACS组态软件的使用方法。 （3）、培养灵活组态的能力。 （4）、掌握系统组态与装置调试的技能。 二、实训内容及要求 以THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置为工业对象。完成中水箱和下水箱串级液位控制系统的组态。 要求：设计液位串级控制系统，并用MACS组态软件完成组态。 包括：（1）、数据库组态。 （2）、设备组态。 （3）、算法组态。 （4）、画面组态。 （5）、在实验装置上进行系统调试。 三、工程分析 THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置中水箱和下水箱串级液位控制系统需要2个输入测量信号，1个输出控制信号。 因此,该系统包括： （1）、该系统有2个AI点LT1、LT2，1个AO点LV1。 （2）、该系统需要1个模拟量输入模块FM148用于采集中水箱液位信号LT1和下水箱液位信号LT2;1个模拟量输出模块

FM151用于控制电动控制阀的开度LV1。并且FM148的设备号为2号，FM151的设备号为3号。 （3）、LT1按2号设备的第1通道，LT2按2号设备的第2通道。LV1按3号设备的第1通道。 （4）、系统配备1个现场控制站10站，1台服务器兼操作员站。 四、实训步骤 1、工程的建立 （1）、打开：开始macsv组态软件数据库总控。（2）、选择工程/新建工程，新建工程并输入工程名；Demo。（3）、点击“确定”按钮，然后在空白处选择“demo”工程。工程信息如下图所示： （4）、选择“编辑>域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程“demo”从“未分组的域”移到右边“改组所包含的域”里，点击“确认”按钮。然后，在数据库总控组态软件窗口会出现当前工程名、当前域号、该域分组号、系统总点数。 （5）、数据库组态。

液位自动控制装置设计

2006年山东省大学生 电子设计大赛 液位自动控制装置 院系：自动化学院 参赛队员：徐坤增、王伟臣、高平 指导老师：张天开、张民、庞中华、郑钢、赵艳秋 编号：G甲0601 2006年9月8日至11日目录 一、题目要求

二、系统功能概述 三、方案论证与比较 1、传感器 2、A/D采集电路 四、系统框架 五、硬件电路设计 1、最小系统 2．液位控制及报警电路 2、ADCICL7135信号采集传输电路 4、键盘和显示电路 六、软件设计 七、测试分析 八、设计总结

一、题目要求 1、任务 设计并制作一个水位监测与控制装置，示意图如下图所示。 2、要求 (1)基本要求 （1）通过键盘可以设定B瓶里的液位（0-25cm内的任意值），并通过控制电磁阀（或类似于电磁阀的装置）使B瓶的液位达到设定值。 （2）液位误差不超过±0.3cm。 （3）液位超过25cm或液位低于2cm时发出警报。 （4）显示器能实时显示当前液位状态和瓶内液体重量，以及阀门状态。 (2)发挥部分 设计并制作一个由主站控制8个从站的有线监控系统。8个从站中，只有一个从站是按基本要求制作的一套液位监控装置，其它从站为模拟从站 (仅要求制作一个模拟从站)。

（1）主站功能： a．具有所有基本要求里的功能。 b．可显示从站传输过来的从站号和液位讯息，可控制从站液位。 c．在巡回检测时，主站能任意设定要查询的从站数量、从站号和各从站的液位讯息。 d．收到从站发来的报警信号后，能声光报警并显示相应的从站号；可自动调整从站液位为20cm。 （2）从站功能： a．能输出从站号、液位讯息和报警信号；从站号可以任意设定。 b．接收主站设定的液位控制信息并显示。 c．对异常情况进行报警和自动调整。 （3）主站和从站间的通信方式不限，通信协议自定，但应尽量减少信号传输线的数量。 （4）其它。 二、系统功能概述 本设计充分体现电子设计大赛的宗旨，利用MCS-51单片机结合数字芯片、模拟电路，完成了液位自动控制系统的设计与制作。实际测试表明，所设计的液位自动控制系统可很好地满足任务要求。 该电路能够通过键盘设定液位（0-25cm内的任意值），主机可以显示和设定从机的液位。通过传感器和ADC7135把当前液位传到控制器与设定值相比较，单片机控制电磁阀调节液位，使其接近设定值。 基本工作流程为：主机通过键盘设定自己和从机的液位，超声波传感器测出当前水位对应的电压值，再经过AD7135模数转化送入控制器与设定值相比较，单片机通过控制电磁阀调节主机液位，并且把设定值与当前值显示在LCD上；主机控制器通过485通讯对从机控制器传输设定值，从机控制器也可以如主机控制器一样对液位进行控制，并且通过LCD显示主机给定值与当前液位值；并利用485通讯把从机当前液位传给主机显示出来。 三．方案论证与比较 1．传感器 方案一：压力传感器 目前的液位压力传感器大部分是投入式静压液位变送器，而投入式静压液位传感器只有参考大气压才能进行准确测量，然而连接电缆中的通气会受到环境的影响，造成气管内壁冷凝，结露。露水滴到电子器件和传感器上，会影响精度或者输出漂移。同时，结露过快，变送器的使用寿命也会大大缩短。此压力传感器容易受到环境的影响而造成测量不准确，并且安装不方便。所以本设计不采用此传感器。 方案二：压阻式压力传感器 压阻式传感器是用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制作

水箱液位串级控制实验

第六节水箱液位串级控制实验 一、实验目的 1. 熟悉串级控制系统的结构与特点 2. 掌握串级控制系统的投运与参数的整定方法 3. 研究阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响 二、实验设备 1. THJ-2型高级过程控制系统实验装置 2. 计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根 3. 万用表1只 三、实验原理 图6-1 液位串级控制系统的结构图 图6-2 液位串级控制系统的方框图 本实验为水箱液位的串级控制系统，它是由主、副两个回路组成。

每一个回路中都有一个属于自己的调节器和控制对象，即主回路中的调节器称主调节器，控制对象为下水箱，作为系统的被控对象，下水箱的液位为系统的主控制量。副回路中的调节器称副调节器，控制对象为中水箱，又称副对象，它的输出是一个辅助的控制变量。 本系统控制的目的不仅使系统的输出响应具有良好的动态性能，且在稳态时，系统的被控制量等于给定值，实现无差调节。当有扰动出现于副回路时，由于主对象的时间常数大于副对象的时间常数，因而当被控制量（下水箱的液位）未作出反映时，副回路已作出快速响应，及时地消除了扰动对被控制量的影响。此外，如果扰动作用于主对象，由于副回路的存在，使副对象的时间常数大大减小，从而加快了系统的响应速度，改善了动态性能。图6-1为实验系统的结构图，图6-2为相应控制系统的方框图。 四、实验容与步骤 1.按图6-1要求，完成实验系统的接线。 2.接通总电源和相关仪表的电源。 3.打开阀F1-1、F1-2、F1-7、F1-10、F1-11，且使阀F1-10的开度略大于F1-11。 4.按经验数据预先设置好副调节器的比例度。 5.调节主调节器的比例度，使系统的输出响应出现4：1的衰减度，记下此时的比例度δS和周期TS。据此，按经验表查得PI的参数对主调节器进行参数整定。 6.手动操作主调节器的输出，以控制电动调节阀支路给中水箱送水的大小，等中、下水箱的液位相对稳定，且下水箱的液位趋于给定值时，把主调节器切换为自动。

ACL配置实验报告

南京信息工程大学实验（实习）报告 实验（实习）名称ACL的配置实验（实习）日期得分指导教师刘生计算机专业计科年级 09 班次 03 姓名童忠恺学号 20092308916 1.实验目的 （1）了解路由器的ACL配置与使用过程，会运用标准、扩展ACL建立基于路由器的防火墙，保护网络边界。 （2）了解路由器的NA T配置与使用过程，会运用NA T保护网络边界。 2.实验内容 2.1 ACL配置 （1）实验资源、工具和准备工作。Catalyst2620路由器2台，Windows 2000客户机2台，Windows 2000 Server IIS服务器2台，集线器或交换机2台。制作好的UTP网络连接（双端均有RJ-45头）平行线若干条、交叉线（一端568A，另一端568B）1条。网络连接和子网地址分配可参考图8.39。 图8.39 ACL拓扑图 （2）实验内容。设置图8.39中各台路由器名称、IP地址、路由协议（可自选），保存配置文件；设置WWW服务器的IP地址；设置客户机的IP地址；分别对两台路由器设置扩展访问控制列表，调试网络，使子网1的客户机只能访问子网2的Web服务80端口，使子网2的客户机只能访问子网1的Web服务80端口。 3.实验步骤 按照图8.39给出的拓扑结构进行绘制，进行网络互连的配置。 ①配置路由器名称、IP地址、路由协议（可自选），保存配置文件。 ②设置WWW服务器的IP地址。设置客户机的IP地址。 ③设置路由器扩展访问控制列表，调试网络。使子网1的客户机只能访问子网2的Web服务80端口， 使子网2的客户机只能访问子网1的Web服务80端口。 ④写出各路由器的配置过程和配置命令。 按照图8.38给出的拓扑结构进行绘制，进行网络互连的配置。参考8.5.7节内容。写出各路由器的配置过程和配置命令。

实验3 液位流量串级控制实验

实验3 液位流量串级控制实验 一、实验目的 通过实验掌握串级控制系统的基本概念，掌握串级控制系统的组成结构，即主被控参数、副被控参数、主调节器、副调节器、主回路、副回路。 通过实验掌握串级控制系统的特点、串级控制系统的设计，掌握串级控制主、副控制回路的选择。掌握串级控制系统参数整定方法，并将串级控制系统参数投运到实验中。 二、实验设备 过程控制实验系统，计算机 三、实验原理 单回路控制系统解决了工艺生产过程自动化中大量的参数定值问题。但是，随着现代工业生产的迅速发展，工艺操作条件的要求更加严格，对安全运行和经济性及对控制质量的要求也更高。但回路控制系统往往不能满足生产工艺的要求，在这样的情况下，串级控制系统就应运而生。 1、串级控制系统的结构 串级控制系统是改善控制质量的有效方法之一，在过程控制中得到广泛地应用，串级控制系统是指不止采用一个控制器，而是将两个或几个控制器相串级，是将一个控制器的输入作为下一个控制器设定值的控制系统。 2、串级控制系统的名词术语 主被控参数：在串级控制系统中起主导作用的那个被控参数。 副被控参数：在串级控制系统中为了稳定主被控参数而引入的中间辅助变量。 主被控过程：由主参数表征其特性的生产过程，主回路所包含的过程，是整个过程的一部分，其输入为副被控参数，输出为主控参数。 副被控过程：由副被控参数为输出的生产过程，副回路所包含的过程，是整个过程的一部分，其输入为控制参数。

主调节器：按主参数的测量值与给定值的偏差进行工作的调节器，其输出作为副调节器的给定值。 副调节器：按副参数的测量值与主调节器输出的偏差进行工作的调节器，其输出直接控制调节阀动作。 副回路：由副调节器、副被控过程、副测量变送器等组成的闭合回路。 主回路：由主调节器、副回路、主被控过程及主测量变送器等组成的闭合回路。 一次扰动：作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。 二次扰动：作用在副被控过程上，即包括在副回路范围内的扰动。 当生产过程处于稳定状态时，它的控制量与被控量都稳定在某一定值。当扰动破坏了平衡工况时，串级控制系统便开始了其控制过程。根据不同扰动，分为三种情况： (1)在副对象上的扰动 副对象加上扰动后，副调节就立即发出校正信号，控制执行对象(工程上一般是调节阀的开度，而本实验装置中是泵电机的转速)动作，以克服扰动对主被控参数的影响。如果扰动量不大，经过副回路的及时控制一般不影响被控量，如果扰动的幅值较大，虽然经过副回路的及时校正，但还将影响被控量；此时再有主回路的进一步调节，从而使被控量回到平衡时的值。 (2)主对象上的扰动 主对象加上扰动后，主回路产生校正作用，由于副回路的存在加快了校正作用，使扰动对被控量的影响比单回路系统时要小。 (3)一次扰动和二次扰动同时存在 如果一、二次扰动的作用使主，副被控参数同时增大或减少时，主、副调节器对调节阀(或泵电机转速)的控制方向一致的，即大幅度关小或开大阀门(或大幅度地使泵电机加速或减速)，加强控制作用，使主被控量很快地回到给定值上。如果一、二次扰动的作用使主、副被控参数一个增大，另一个减少，此时主、副调节器控制调节阀的方向是相反的，调节阀的开度只要作较小变动即满足控制要求。 3、串级控制系统的特点

计算机网络实验报告(7)访问控制列表ACL配置实验

一、实验项目名称 访问控制列表ACL配置实验 二、实验目的 对路由器的访问控制列表ACL 进行配置。 三、实验设备 PC 3 台；Router-PT 3 台；交叉线；DCE 串口线；Server-PT 1 台； 四、实验步骤 标准IP访问控制列表配置： 新建Packet Tracer 拓扑图 （1）路由器之间通过V.35 电缆通过串口连接，DCE 端连接在R1 上，配置其时钟频率64000；主机与路由器通过交叉线连接。 （2）配置路由器接口IP 地址。 （3）在路由器上配置静态路由协议，让三台PC 能够相互Ping 通，因为只有在互通的前提下才涉及到方控制列表。 （4）在R1 上编号的IP 标准访问控制。 （5）将标准IP 访问控制应用到接口上。 （6）验证主机之间的互通性。 扩展IP访问控制列表配置： 新建Packet Tracer 拓扑图 （1）分公司出口路由器与外路由器之间通过V.35 电缆串口连接，DCE 端连接在R2 上，配置其时钟频率64000；主机与路由器通过交叉线连接。 （2）配置PC 机、服务器及路由器接口IP 地址。 （3）在各路由器上配置静态路由协议，让PC 间能相互ping 通，因为只有在互通的前提下才涉及到访问控制列表。 （4）在R2 上配置编号的IP 扩展访问控制列表。 （5）将扩展IP 访问列表应用到接口上。 （6）验证主机之间的互通性。 五、实验结果 标准IP访问控制列表配置： PC0： PC1：

PC2：

PC1ping:

PC0ping: PC1ping: 扩展IP 访问控制列表配置：PC0： Server0：