文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统设计课程设计报告

基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统设计课程设计报告

课程设计报告

题目:基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统设计

毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:日期:

指导教师签名:日期:

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即:按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名:日期:

学位论文原创性声明

本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名:日期:年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名:日期:年月日

导师签名:日期:年月日

注意事项

1.设计(论文)的内容包括:

1)封面(按教务处制定的标准封面格式制作)

2)原创性声明

3)中文摘要(300字左右)、关键词

4)外文摘要、关键词

5)目次页(附件不统一编入)

6)论文主体部分:引言(或绪论)、正文、结论

7)参考文献

8)致谢

9)附录(对论文支持必要时)

2.论文字数要求:理工类设计(论文)正文字数不少于1万字(不包括图纸、程序清单等),文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括:任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)。

4.文字、图表要求:

1)文字通顺,语言流畅,书写字迹工整,打印字体及大小符合要求,无错别字,不准请他人代写

2)工程设计类题目的图纸,要求部分用尺规绘制,部分用计算机绘制,所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁,布局合理,文字注释必须使用工程字书写,不准用徒手画

3)毕业论文须用A4单面打印,论文50页以上的双面打印

4)图表应绘制于无格子的页面上

5)软件工程类课题应有程序清单,并提供电子文档

5.装订顺序

1)设计(论文)

2)附件:按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文(复印件)次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价:

一、撰写(设计)过程

1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文(设计)质量

1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?

□优□良□中□及格□不及格

三、论文(设计)水平

1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?

□优□良□中□及格□不及格

3、论文(设计说明书)所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩:□优□良□中□及格□不及格

(在所选等级前的□内画“√”)

指导教师:(签名)单位:(盖章)

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价:

一、论文(设计)质量

1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?

□优□良□中□及格□不及格

二、论文(设计)水平

1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?

□优□良□中□及格□不及格

3、论文(设计说明书)所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩:□优□良□中□及格□不及格

(在所选等级前的□内画“√”)

评阅教师:(签名)单位:(盖章)

年月日

教研室(或答辩小组)及教学系意见

教研室(或答辩小组)评价:

一、答辩过程

1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文(设计)质量

1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?

□优□良□中□及格□不及格

三、论文(设计)水平

1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意?

□优□良□中□及格□不及格

3、论文(设计说明书)所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩:□优□良□中□及格□不及格教研室主任(或答辩小组组长):(签名)

年月日

教学系意见:

系主任:(签名)

年月日

摘要

本文主要实现基于组态王的双储液罐单水位PID控制系统,对上、下水罐的水位、下水罐温度进行检测,并将下水罐液位控制在给定值。通过对实验系统结构的研究,运用所学的MATLAB知识建立了单容水箱实验系统的数学模型,并对系统的参数进行了辨识,用工业控制软件组态王6.5,使其具有报警画面,历史曲线,实时曲线,报表画面。

关键词:双储液罐,PID控制系统,单容水箱,组态王6.5

ABSTRACT

This paper based on the configuration of the double tank water level single PID control system ,make water tank water level, water tank temperature detection, and water tank level control at a given value.Through the study on the structure of the experimental system, use learned knowledge of MATLAB to establish a single volume tank experimental system mathematical model, and the parameters of the system are identified,use industrial control software kingview 6.5, enables it to have the alarm screen, historical curve, real-time curve, statements frame.

KEY WORDS: Double liquid storage tank,PID control system,single volume tank,Configuration king 6.5

目录

摘要 (Ⅰ)

ABSTRACT (Ⅱ)

第1章绪论 (1)

第2章系统总体方案 (2)

2.1控制系统构成 (2)

2.1控制系统过程 (2)

第3章水箱建模及参数整定 (4)

3.1 水箱的建模过程 (4)

3.2 水箱液位的PID整定 (5)

第4章组态王6.5简介与操作界面的设计 (7)

4.1组态软件介绍 (7)

4.2基于组态王6.5的液位控制系统上位机部分设计 (7)

4.2.1上位机主控画面 (7)

4.2.2上位机功能画面 (9)

第5章结论与展望 (10)

致谢 (11)

参考文献 (12)

第1章绪论

随着现代科学技术的迅猛发展,工业生产的规模越来越大,结构也越来越复杂,从而使控制对象、控制器以及控制任务和目的日益复杂,而对系统的精度、响应速度和稳定性的要求却越来越高。但是,当前的学术理论研究缺乏实际背景的支持,先进理论的算法一旦应用到实际工业生产就会出现各种各样的问题,制约了其进一步的发展与应用[1]。在现阶段尚不具备在实验室中真实复现实际工业生产过程的条件下,利用具有典型对象特性的实验装置将是一件探索将理论成果转化为实际应用的有力武器。

课题研究的双储液罐水位控制系统实验装置是以水箱的液位为控制变量[2],来模拟实际工业控制领域中的过程控制系统,该实验装置在国内外很多高校的实验室都有配备,其价值在于可为学生的自动控制理论课程和毕业设计提供便捷的实验平台。同时,该系统也可为相关科研人员在复杂的控制系统研究方面提供实际的模拟对象。

在本论文中,工控软件组态王6.5可有其他工控软件替代,使该实验装置实现了多种控制策略的实验,从而达到了增加该实验装置实验内容的目的;同时本课题中所提出的硬件和软件实现方法也具有较强的可移植性,可以应用推广到其他的教学实验装置的实验内容增加上,极具现实意义。

第2章 系统总体方案

2.1控制系统构成

本系统主要使用工控机和组态软件,使用三菱公司的FX2-48MR ,输入设备为ND-6018型智能模块。水位信号需要通过输入设备才能送入IPC ,IPC 发出的控制信号必须通过输出设备才能送到水泵。此外,为了将IPC 的RS232C 串行通讯总线转换为ND-6018智能模块需要的RS485通信总线,需要加一块ND-6520智能模块。两个ST-2001GP4BM1B2型扩散硅压力传感器,循水泵,调节阀,出水阀等主要器件组成。

水箱里面的水是靠水泵从水源抽水而来的,循水泵采用单相泵(带电容),正常使用电压为220V ,假定水箱高3m ,上限为2.6m ,下限为0.5m 。为了监控水箱的水位,必须依靠一定的检测设备对水箱水位这个重要参数进行检测。在这里选用ST-2001GP4BM1B2型扩散硅压力传感器[3],量程为29.4kPa ,当水位为3m 时,输出电流为20mA ,当水位为0m 时,输出电流为4mA 。配电器的作用是为水位传感器提供24v 电源,同时将水位传感器与计算机接口进行了电气隔离,型号为DFP-2100。 稳压电源为配电器、水位传感器、智能模块、接触器提供24V 工作电源。稳压电源的型号为DFY-3110,最大输出电流为10A 。由于PLC 的输出触点容量较小(电流小于2A ),一般不能用于直接控制较大功率的电气设备,故需要外加接触器[3],以便能够对水 泵进行控制。这里选用CZ18-40型直流接触器,其触头额定电压为440V ,额定电流为40A ,吸引线圈电压为24V 。

2.1控制系统过程 给定值+ -

图2.1系统控制图

控制器 执行器 下储液罐

压力变送器

利用组态软件控制整个系统,使它能够通过两个扩散硅压力变送器进行即时的水位检测。以当下罐水位较低时,上罐排水当下罐水位正常,不排水,不进水,下罐水位较高,单排水(下罐排水或上罐进水),停上罐进水的顺序:先关闭循环泵,延时1秒再关闭上罐进水阀,上罐进水的顺序:打开上罐进水阀,延时1秒再打开循环泵为控制策略,利用循环泵和四个电磁阀控制双罐水位,而且将下水罐的水位控制在给定值,当水位超出设定值时能自动启动关水阀。选取适当的PID调节参数[4],实现液位的自动调节和控制。在这里利用组态软件的采集数据的功能,对水罐的水位进行实时监控,通过实际的数字和图表反映出现在的水位状况,生成水位参数的实时报表和历史报表。运行中,能人工输入水位给定值,并且具有手动控制和自动控制两种功能,可以在环境比较恶劣的条件下继续工作。

第3章 水箱建模及参数整定

3.1 水箱的建模过程

建立被控对象数学模型的方法主要有三种,分别是机理法、实验法、机理法与实验法相结合的混合法。机理法根据被控过程的内部机理,运用已知的静态或动态平衡关系,用数学解析的方法求取被控过程的数学模型。实验法是先给被控过程人为地施加一个输入作用,然后记录过程的输出变化量,得到一系列实验数据或曲线,最后再根据输入-输出实验数据确定其模型的结构(包括模型形式、阶次与纯滞后时间等)与模型的参数。混合法是机理演绎法与实验辩识法相互交替使用的一种方法,本设计采用机理法。

从机理出发,依据物料平衡和能量平衡的关系,用理论的方法推导被控对象的数学模型。本次建模采用无延时模型,单容水箱的模型如下图3.1所示:

H

Q i

Q o A

图3.1 单容水箱模型图

单容其流入量Qi ,改变阀1的开度可以改变Qi 的大小,其流出量为Qo ,它取决于用户的需要改变阀2开度可以改变Qo ,液位h 的变化反映了Qi 和Qo 不等而引起的储罐中蓄水或泄水的过程,如果Qi 作为被控过程的输入变量,h 为其输出变量,则该被控过程的数学模型就是h 与Qi 之间的数学表达式。

根据动态物料平衡关系,即在单位时间内贮罐的液体流入量与单位时间内贮罐的液体流出量之差,应等于贮罐中贮存量的变化率,故有

表示成增量形式则为

dt dh

A Q Q o =-i (3.1)

dt h d A Q Q o i ?=?-? (3.2)

i i Q Q ?+=0i Q (3.3)

o o o Q Q Q ?+=0 (3.4) h h h ?+=0 (3.5) 式中 : ΔQi ,ΔQo,Δh ——分别为偏离某平衡状态Qi0,Qo0,h0的增量;A ——贮罐的截面积,假设为常量。假设Qo 与h 近似成线性正比关系,与阀门2处的液阻成反比关系,则

2R h Q o ?=

? (3.6) i 22Q R h dt

h d A R ?=?+? (3.7) 拉式变换: R2ASH(s)+H(s)=R2Qi(s) (3.8)

写成传递函数:

AS R R s Q s H s G 22i 1)()()(+== (3.9) 一般形式: 11)()()(22i +=+==

TS K CS R R s Q s H s G (3.10) T —过程的时间常数,T=R2C K —过程的放大系数,K=R2

C —过程的容量系数,C=A

3.2 水箱液位的PID 整定

本系统主要保持的恒定参数就是液位的给定高度,即控制的任务是控制下水箱液位等于给定值所需要的高度,这是一个闭环反馈单回路液位控制,采用工业智能仪表控制。当控制方案确定后,接下来就是整定调节器的参数,在一个单回路系统设计安装就绪后,控制质量的好坏就取决于参数值的选择了,合适的控制参数,可以带来满意的控制效果。反之,控制其参数选择的不合适,就会使控制质量变坏,达不到预期的效果。因此,当一个单回路系统组成好以后,系统的投运和参数整定就变成了一项非常重要的工作。取K 为10,T 为10,即

11010

)(+=s s G (3.11)

下面就是利用matlab 仿真模调试,反复调节PID 参数,最终得比较理想曲线,其中10=P K ,5.0=Ti ,1.0=Td 对应阶跃响应曲线。

P K —比例 Ti —积分 Td —微分

图3.2 理想PID 参数下的阶跃响应曲线

第4章组态王6.5简介与操作界面的设计

4.1组态软件介绍

组态(configuration)意思就是模块的任意组合,采用组态技术构成的计算机系统工控组态软件的出现,使得大型工业控制系统的组态编程变得十分得简单、容易,工程设计人员不用再设计那些复杂的应用程序(如I/O driver等)。工控组态软件的功能包括数据库生成、历史库生成、图形生成、报表生成、顺序控制功能、连续调节功能[5]。组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件,它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境,使用灵活的组态方式,为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议,并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。

4.2基于组态王6.5的液位控制系统上位机部分设计

4.2.1上位机主控界面

本系统有手动/自动切换效果,手动增加总的进水量,主界面为监控界面,点击相应的按钮可以进入相应的界面。设计具有报警画面,历史及实时曲线,报表画面,各画面间能实现灵活切换,所有画面都能实现动画效果或数据或曲线显示。系统的主要监控界面如图4.1所示:

图4.1 监控画面

4.2.2上位机功能界面

(1)报警画面

当上水箱水位或下水箱水位或者下水箱的温度超过警戒值值,系统就会弹出报警画面,并可以实时记录本次报警实时值,记录于报警画面表格中,可以供使用者随时查询,并寻找报警原因,做出相应的调整,从而可避免系统出现故障,并使可以使系统长期工作在稳定状态,这也是上位机的重要用处之一,对于实际工作具有重要意义。

由于本上位机设计的报警功能采用弹出式,当被控变量超过警戒值即可弹出,在图4.1中已有显示。

(2)相应曲线

在监控界面可以设定相应水位值,点击自动控制按钮后,系统进入自动控制状态,由于在使用过程中,使用者有时需要观察此时被控变量实时变化或者历史变化,在这里即上水箱水位,下水箱水位及下水箱温度,本上位机设计了实时曲线画面以及历史曲线画面,实时曲线画面实时记录当前被控变量上水箱水位,下水箱水位及下水箱温度的实时变化,历史曲线则记录上水箱水位,下水箱水位及下水箱温度的历史变化信息,系统运行后,下水箱水位值以及下水箱温度值实时曲线,历史曲线如图4.2所示:

图4.2实时曲线及历史曲线

过程控制系统课程设计报告报告实验报告

成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称:单容水箱液位过程控制 班级:2011级自动化过程控制方向 姓名: 学号:

目录 前言 一.过程控制概述 (2) 二.THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三.系统组成与工作原理 (5) (一)外部组成 (5) (二)输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) (三)其它模块和功能 (8) 四.调试过程 (9) (一)P调节 (9) (二)PI调节 (10) (三)PID调节 (11) 五.心得体会 (13)

前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求,工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群,建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入,面向全校相关专业,形成一定的规模优势,建立科学规范的训练和管理方法,使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识,并具备一定的实践动手能力。 其次,工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点,工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合,贯穿计算机技术应用,以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入,建设多层次的综合训练基地,使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时,熟悉综合技术内容,初步建立起“大工程”的意识,受到工业工程和环境保护方面的训练,并具备一定的实用技能。 第三,以创新训练计划为主线,依靠必要的软硬件环境,建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体,把对学生的创新意识和创新能力的培养,贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。

水塔水位控制系统课程设计报告

北京理工大学珠海学院 课程设计 课程设计(C) 学院:信息学院 专业班级: 学号: 学生姓名: 指导教师: 201 年月日 北京理工大学珠海学院

北京理工大学珠海学院 课程设计任务书 2011 ~2012 学年第 1 学期 学生姓名:专业班级:自动化 指导教师:工作部门:信息学院 一、课程设计题目水塔水位控制系统 二、课程设计内容: 1、硬件设计 (1)用80C51设计一个单片机最小控制系统。其中P1.0接水位下限传感器,P1.1接水位上限传感器,P1.2输出经反相器后接光电耦合器,通过继电器控制水泵工作,P1.3输出经反相器后接LED,当出现故障时LED闪烁;P1.4输出经反相器后接蜂鸣器,当出现故障时报警。 (2)用塑料尺、导线等设计一个水塔水位传感器。其中A电级置于水位10CM处,接5V电源的正极,B级置于水位15CM处,经4.7K下拉电阻接单片机的P1.0口,C 电级置于水位的20CM处,经4.7K下拉电阻接单片机的P1.1口。 (3)设计一个单片机至水泵的控制电路。要求单片机与水泵之间用反相器、光电耦合器和继电器控制,计算出LED限流电阻,接好继电器的续流二极管。 2、软件设计 (1)根据功能要求画出控制程序流程图。 (2)根据控制程序流程图编写80C51汇编语言或C51程序。 三、功能要求: 1、水塔水位下降至下限水位时,启动水泵,水塔水位上升至上限水位则关闭水泵。 2、水塔水位在上、下限水位之间时,水泵保持原状态。 3、供水系统出现故障时,自动报警。 四、调试 1、在Kerl-uvision上单步调试,观察累加器寄存器存储器的运行之间是否正常。 2、将程序下载到仿真仪上,进行模拟仿真,检查程序工作是否正常。 3、将模拟水塔、传感器、控制电路和水泵联成一个完整的系统,进行整机调试,观察系统工作是否正常。 撰搞人教研室主任院长 签名 日期2010.10.6

单片机水位控制系统课程设计

课程设计(论文) 题目名称: 课程名称: 学生姓名: 学号: 学院: 指导教师:

课程设计任务书

目录 摘要 (4) 引言 (5) 1几种方案的比较 (6) 1.1 简单的机械式控制方式 (6) 1.2 复杂控制器控制方案 (6) 1.3通过水位变化上下限的控制方式 (6) 2水塔水位控制原理 (8) 3电路设计 (9) 3.1原件的介绍 (9) 3.2引脚功能 (10) 3.3 水位检测接口电路 (13) 3.4报警接口电路 (14) 3.5 存储器扩展接口电路.................. .. (14) 4系统软件设计 (15) 4.1 流程图 (15) 4.2程序 (16) 5实验仿真 (18) 6结语 (19)

7参考文献 (19) 摘要 随着微电子工业的迅速发展,单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中,为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目,通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外,水位控制在高层小区水塔水位控制,污水处理设备和有毒,腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能,实现超高、低警戒水位报警,超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图,给出相应的软件设计流程图和汇编程序,并用Proteus软件仿真。实验结果表明,该系统具有良好的检测控制功能,可移植性和扩展性强。 关键词:单片机;水位检测;控制系统;仿真

液位控制系统——过程控制课程设计

过程控制课程设计——液位控制系统综合设计 目录 目录 0 1.引言 (1) 2.系统工作原理 (1) 3. 硬件设计部分 (2) 3.1控制回路硬件图 (2) 3.2系统硬件设计 (3) 3.3控制系统的结构组成 (3) 3.4 设备连接 (4) 4.PID控制器程序设计 (4) 4.1 PID原理如下 (4) 4.2 A/D、D/A转换控制环节 (5) 4.3 PID控制程序 (5) 5.设计总结及心得体会 (7) 参考文献 (8)

1.引言 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。单容液位控制系统具有非线性,滞后,耦合等特征,能够很好的模拟工业过程特征。对于液位控制系统,常规的PID控制采用固定的参数,难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化,得不到理想效果,模糊控制具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特征,但控制精度不太理想。如果将模糊控制和传统的PID控制两者结合,用模糊控制理论来整定PID控制器的比例,积分,微分系统,就能更好的适应控制系统的参数变化和工作条件的变化。 本课程设计所控制的是单容下水箱液位,根据控制系统要求,设计采用过程控制器件液位变送器、电动调节阀以及可编程逻辑控制器组成单回路闭环控制系统。从而熟悉PID算法在过程控制中的应用和闭环回路调节系统的设计方法。 2.系统工作原理 整个液位控制系统采用典型的反馈式闭环控制,液位控制系统原理图如图2.1所示: 图2.1 液位控制系统原理图 图2.1为单回路上水箱液位控制系统,单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定,而调节器只接受一个测量信号,其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度,即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图,这是一个闭环反馈单回路液位控制,采用工业智能仪表控制。当调节方案确定之后,接下来就是整定调节器的参数,一个单回路系统设计安装就绪之后,控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数,可以带来满意的控制效果。反之,控制器参数选择得不合适,则会使控制质量变坏,达不到预期效果。因此,当一个单回路系统组成好以后,如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后,系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之,用比例(P)调节器的系统是一个有差系统,比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小,而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分(PI)调节器,由于积分的作用,不仅能实现系统无余差,而且只要参数δ,Ti调节合理,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的作用,从而使系统既无余差存在,又能改善系统的动态性能(快速性、稳定性等)。在单位阶跃作用下,P、PI、PID 调节系统的阶跃响应分别如图3-2中的曲线①、②、③所示。

水槽液位闭环控制系统课程设计报告

摘要 本文根据液位系统过程机理,建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多,PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID 液位控制模拟界面和算法程序,进行了系统仿真,并通过整定PID参数,同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。主要内容包括:PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析,FX2系列可编程控制器的硬件掌握,PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较,应用PID控制算法所得到的实验曲线分析,整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展,已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集,然后经过自动调节方式来确定完PID参数后,通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表,设计液位控制系统,利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。 关键词:组态王,液位控制,PID算法,过程控制

一、设计任务 (3) 二、实验目的 (3) 三、实验方案 (4) 四、实验过程 (5) 实验总结 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)

一、设计任务: (1)液位监控:完成一个液位监控系统,要有流程图画面,报警画面,历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。 (2)通过组态软件,结合实验已有设备,按照定值系统的控制要求,根据较快较稳的性能要求,采用但闭环控制结构和PID控制规律,设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。 设计要求 (1)根据液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求,独立设计控制方案,正确选用过程仪表。 (2)运用组态软件,正确设计液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。 二、实验目的: (1)能根据具体对象及控制要求,独立设计控制方案,正确选用过程仪表。 (2)能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要,正确选用模块。 (3)能根据与计算机串行通讯的需要,正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。

电子课程设计-水位测量电路设计要点

郑州轻工业学院 课程设计说明书题目:水位检测电路设计 姓名: 院(系): 专业班级: 学号: 指导教师: 成绩: 时间:2013年06 月03 日至2013 年06 月17 日

郑州轻工业学院 课程设计任务书 题目:水位检测电路设计 专业班级:电子科学与技术10-1班姓名: 学号: 主要内容、基本要求、主要参考资料等: 报警电路在人们的生产生活中有着重要作用。水位检测是自然界和一般工业界不可缺少的一种检测系统。本设计主要实现以下功能。 1.利用LED指示灯显示水位(最低水位、1/4、1/2、3/4、最高水位)。 2.达到最高水位时,自动报警。 参考文献: [1] 张毅.自动检测技术及仪表控制系统. 北京: 化学工业出 社,2004.11 [2] 金伟. 现代检测技术. 北京: 北京邮电大学出版社, 2006.2 [3] 王兆安. 电力电子技术.北京: 机械工业出版社, 2006.5 完成期限:2013.06.03-2013.06.17_ 指导教师签名:张晓冬 课程负责人签名:杨坤 2013年06月01日

目录 1概述 (2) 1.1检测技术 (2) 1.2水位检测技术的应用与发展 (2) 1.3水位检测系统设计的意义 (3) 2系统方案设计 (3) 2.1设计方案 (3) 2.1.1硬件电路图 (3) 2.1.2硬件设计原理 (4) 2.2整流电路的设计 (4) 3元器件的介绍与参数计算 (5) 3.1发光二极管 (5) 3.2电阻 (7) 3.3三极管 (7) 3.4蜂鸣报警器 (7) 3.5整流二极管 (8) 3.6变压器 (8) 4 硬件焊接 (9) 5 AltiumDesigner电路设计 (12) 6结论 (13) 参考文献 (14) 附录元器件清单 (15)

锅炉汽包水位控制系统(过程控制仪表课程设计)

过程控制仪表课程设计 题目锅炉汽包水位控制系统 指导教师高飞燕 班级自动化071 学号 20074460107 学生姓名丁滔滔 2011年1月5号

附录:仪表配接图 (20) 锅炉汽包水位控制系统 1.系统简介: 控制系统一般由以下几部分组成 图1 自动控制系统简易图 锅炉水位系统如下图:

其单位阶跃响应图如下:

图3 蒸汽流量干扰下水位阶跃曲线 通过电容式液位计将检测来的液位信号变送给成标准信号,再输送给控制器,调节器再通过执行机构和阀来控制进水量,从而达到自动控制锅炉水位。 2.锅炉控制系统: 2.1锅炉: 锅炉是火力发电厂中主要设备之一。它的作用是使燃料在炉膛中燃烧放热,井将热量传给工质,以产生一定压力和温度的蒸汽,供汽轮发电机组发电。电厂锅炉与其他行业所用锅炉相比,具有容量大、参数高、结构复杂、自动化程度高等特点。 2.2过热器和再热器: 蒸汽过热器是锅炉的重要组成部分,它的作用是将饱和蒸汽加热成为具有一定温度的过热蒸汽,并要求在锅炉负荷或其他工况变动时,保证过

热气温的波动处在允许范围内。 提高蒸汽初压和初温可提高电厂循环热效率,但蒸汽初温的进一步提高受到金属材料耐热性能的限制。蒸汽初压的提高随可提高循环热效率,但过热蒸汽压力的进一步提高受到汽轮机排气湿度的限制,因此为了提高循环热效率及降低排气湿度,可采用再热器。通常,再热蒸汽压力为过热蒸汽压力的20%左右,再热蒸汽温度与过热蒸汽温度相近。 过热器和再热器内流动的为高温蒸汽,其传热性能差,而且过热器和再热器又位于高烟温区,所以管壁温度较高。如何使过热器和再热器管能长期安全工作是过热器和再热器设计和运行中的重要问题。 在过热器和再热器的设计及运行中,应注意下列问题: ⑴运行中应保持汽温的稳定,汽温波动不应超过±(5~10)℃。 ⑵过热器和再热器要有可靠的调温手段,使运行工况在一定范围内变化时能维持额定的汽温。 ⑶尽量防止和减少平行管子之间的偏差。 2.3省煤器和空气预热器: 省煤器和空气预热器通常布置在锅炉对流烟道的尾部,进入这些受热面的烟气温度已较低,因此常把这两个受热面称为尾部受热面或低温受热面。 省煤器是利用锅炉尾部烟气的热量来加热给水的一种热交换装置。它可以降低排烟温度,提高锅炉效率,节省燃料。在现代大型锅炉中,一般都利用汽轮机抽汽来加热给水,而且随着工质参数的提高,常采用多级给水加热器。 空气预热器不仅能吸收排烟中的热量,降低排烟温度,从而提高锅炉效率;而且由于空气中的预热,改善了燃料的着火条件,强化了燃烧过程,减少了不完全燃烧热损失,这对于燃用难着火的无烟煤及劣质煤尤为重要。使用预热空气,可使炉膛温度提高,强化炉膛辐射热交换,使吸收同样辐射热的水冷壁受热面可以减少。较高温度的预热空气送到制粉系统作为干燥剂,在磨制高水分的劣质煤时更为重要。因此空气预热器也成为现

基于单片机的水位控制系统设计

单片机原理及系统课程设计 专业:自动化 班级:自动化1201 姓名: 王文玉 学号:201209005 指导教师:苟军年 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014年12月12日

基于单片机的水位控制系统设计 1 引言 单片机课程的学习,不仅要在课本上学到知识,更要在实际中得到锻炼。我认为要学好单片机这门课程,更重要的是要学会通过实践巩固学到的知识,只有把学到的知识通过实践不断体会理解,才能更好的掌握这门课程。本次课程设计我选择制作的题目是基于单片机的水位控制系统的设计,在此次课程设计中主要以水塔供水为例,进行设计介绍。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能,实现超高、低警戒水位报警,超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图,给出相应的软件设计流程图和C语言程序,并用Proteus软件仿真。 1.1 设计背景 水位控制系统是现今生活和工业一种比较实用的系统,其应用范围广泛,主要涉及水塔、水库和锅炉水位的控制等领域。以水塔供水为例,供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围,避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前,控制水塔水位方法较多,其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行,使水塔内水位保持恒定,以保证连续正常地供水。实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动,应采用电压控制水位,通过实时检测电压,测量水位变化,从而控制电动机工作状态,保证水位在正常范围内。 2 设计方案及原理 2.1通过水位变化上下限的控制方式 这种控制方式通过在水塔的不同高度固定不动的3根金属棒ABC,以感知水位的变化情况。A棒接+5V电源,B棒﹑C棒各通过一个电阻与地相连。利用51单片机为控制核心,设计成一个对供水箱水位能自动进行检测控制的系统。如果水塔水位处于警界低水位状态时,启动水泵,水泵开始正转,开始向水塔供水;如果水塔水位处于正常水位状态时,水泵停止工作,水泵停转;如果水塔水位处于警界高水位状态时,启动水泵,水泵开始反转,开始从水塔排水;供水系统出现故障时,自动报警;故障解除时,水泵恢复正常工作。 2.2水塔水位控制原理 在水塔内的不同高度处,安装固定不变的3根金属棒A、B、C,用以反映水

上水箱液位控制系统-过控课设

摘要 在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。而液位不仅是工业过程中常见的参数,且便于直接观察,也容易测量。过程时间常数一般比较小。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态,实施各种不同的控制方案。液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。国外很多实验室有此类装置,如瑞典LUND大学等。很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置! 本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。这套系统由多个水箱,液位检测变送器,电磁流量计,涡轮流量计,自动调节阀,控制面板等喝多器件构成。 液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段,控制理论由经典控制理论到现代控制理论,再到多学科交叉;控制工具由模拟仪表到DCS,再到计算机网络控制;控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。而其中应用最广泛的就是PID 控制器。 这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。学会建立了最初的四种模型。接着后几天就是开始熟悉各种控制系统,以及运用它们去控制水箱的液位,从而更加深刻的理解控制的概念。并且在过程中,要熟练学会调整PID的参数,学会使用MATLAB等。 关键词:水箱液位;PID控制;串级控制;前馈控制;经验凑试法

目录 1引言 (1) 2 实验设备 (2) 2.1 THJ-FCS型或THJ-3型高级过程控制系统实验装置 (2) 2.2计算机及相关软件。 (6) 2.2.1 SIMATIC WinCC简介 (6) 2.2.2 监控界面 (7) 3 设备工作原理及运行过程 (8) 3.1 设备工作原理 (8) 3.2 控制系统流程图 (9) 3.3系统投运及步骤 (10) 4 参数整定与结果分析 (12) 4.1 参数整定 (12) 4.1.1 比例(P)调节 (12) 4.1.2 比例积分(PI)调节 (14) 4.1.3 比例积分微分(PID)调节 (17) 4.2 结果分析 (19) 总结 (20) 参考文献 (21)

水塔自动上水课程设计

目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、设计方案 (1) 四、设计组成及原理分析 (4) 五、元器件的选用及其参数 (12) 六、设计总结 (12) 七、参考文献 (14)

一、设计目的 本课程设计是在前导验证性认知实验基础上,进行更高层次的命题设计实验,要求学生在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电子电路。培养学生利用模拟、数字电路知识,解决电子线路中常见实际问题的能力,使学生积累实际电子制作经验,目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。 二、设计要求 1)设计制作一个带保护装置的水塔自动进水逻辑电路。 2)要求有水满、进水、水量不足指示,当水位低时要自动进水,满时要及时断电停水,水位过低时能停止出水。 三、设计方案 1.设计方案分析 每部分电路都有其相应功能:首先有信号产生部分产生整个电路的输入信号,该信号经过信号处理之后,输出其他电路的控制信号,控制其他电路工作,电机控制电路部分接收到有信号处理电路输出的有效控制信号后正常工作驱动电机转动抽水,使水位上升,而水位的变化又直接关系到信号的产生,因此有个循环的过程,即使水位保持在一定范围内,水位显示电路接收到有效信号后驱动显示器工作,使其显示该时刻的水位;水位超限时输出为电机停止的有效控制信号使

上水电路停止工作。由“信号产生→信号处理→电机控制→水位变化→信号产生”这个循环就能使水塔具有自动控制水位的能力。 方案一、 通过NE555接成施密特触发电路,利用v1-v0电压传输特性就可以达到水塔自动进水,不会产生水满而溢出的目的。 自动进水:当水位下降低于A点时,A点悬空。IC的2脚低于1/3Vcc,其3脚输出高电平,水塔被启动,水位逐渐上升。 中间保持:当水位上升到A点到B点之间时,此时P点电位控制在1/2Vcc左右,触发器保持原来的状态不变。因为此时电路不工作,所以水位一直保持在A点与C点之间,不再上升。 停止进水:当水位达到C时,此时输出信号V0变为低电平,致使后续电机上水电路不工作。 以上过程形成循环,在正常情况下一直保持水塔水位大于下限水位。

液位自动控制系统设计与调试

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

水位自动控制电路

**大学信息学院 数字电路课程设计报告 题目:水位自动控制电路 专业、班级:电子信息科学与技术 学生姓名: 学号: 指导教师:

指导教师评语: 成绩: 教师签名:

一.任务书 二.目录 目录 1 设计目的 (4) 2 设计目的要求 (4) 3 设计方案选取与论证 (4) 4 仿真过程及结果 (5) 1 设计思路 (6) 2 现有设计方案 (6) 3 总体设计框图 (7) 5 结论故障分析及解决 (14) 6 参考文献 (15) 附录 (16)

三.内容 1. 设计目的 通过这次设计熟练对电子设计的动手技能,,提高电子设计的能力,同时也培养学生收集、整理、分析和刷选利用资料及各类信息的能力,也使得学生通过这次的设计对所学的数电和模电知识及各种电路、电路元件的功能更好的理解和运用。 2. 设计任务要求 功能:1、当水位低于最低点时,电路能自动加水。 2、当高于最高点时,电路能自动停水。 3、该电路的直流电源自行设计。(可采用W78××系列) 要求:1、选择适当的元器件,设计该电路。以实现上述功能。 2、利用Proteus绘制其电路原理图并进行仿真。 3. 设计方案选取与论证 3.1设计方案的选取: (1)继电器式自动上水控制装置 继电器式水位控制装置工作原理是通过接入220V继电器控制电路的3个探测电极来检测水位高低,使继电器闭合或开启,控制水泵电动机的开停,达到控制水位的目的,控制电路较简单,但要注意以下几点: 1)在维修水塔中的水位探测电极时,须断开主回路和控制回路电源开 来使N线带电,造成维修人员的触电危险。 2)在水塔的低水位探测电极C的引线端,必须进行N线的重复接地。接地电阻要求小于4Ω,使C点水位探测电极保持良好的零电位,以利于继电器的可靠吸合,使自控电路运行稳定。 3)在水泵向水塔供水时,由于水流的冲击,使水塔内的水位波动起伏,容易导致继电器吸合、断开的频繁跳动,影响自控电路的正常稳定运行。

简易水位控制器

University of South China 电子技术课程设计说明书设计题目:简易水位控制器 专业:电气工程及其自动化 年级:08级 学号: 姓名: 指导教师: 2011年 1 月13日

南华大学电气工程学院 《电子技术课程设计》任务书设计题目:简易水位控制器 专业:电气工程及其自动化

电子技术课程设计任务书 一.课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等): 简易水位控制器设计 1、简便水塔水位控制器具有四个水位检测输入,由低到高分别为H1、H 2、H 3、H4;380V交流驱动功率为10KW的水泵电动机分别为M1、M2;控制器根据水位状态控制水泵工作。 2、控制要求 (1)在各水位检测点,应能准确可靠地检测出水位状态,报选用的传感器要求不受长期水泡工作环境影响; (2)当水位低于H1时,M1与M2同时工作;当水位高于H4时,M1与M2同时停机; (3)当水位由H1上升到H3时,关掉M1; (4)当水位由H4上升到H2时,打开M1; 3、备用泵控制要求 当两台工作水泵任一台发生故障时,应能检测出故障,并使备用水泵投入工作,备用水泵投入后,对故障水泵有相应指示。 4、主电路及控制电路设计

二.对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕: 设计电路(主电路及控制电路),安装调试或仿真,分析实验结果,并写出设计说明书,语言流畅简洁,文字不得少于3500字。要求图纸布局合理,符合工程要求,使用Protel软件绘出原理图(SCH)和印制电路板(PCB),器件的选择要有计算依据。 三.主要参考文献: [1]谢自美。电子线路设计、实验、测试[M]华中理工大学,2001 [2] 彭介华. 电子技术课程设计指导[M]. 北京:高等教育出版社,1997 [3] 康华光,数字电子技术,北京:高等教育出版社,1998 [4] 陈明义. 电工电子技术课程设计指导[M]. 长沙:中南大学出版社,2002 [5]电机拖动

水位控制器课程设计

河南科技学院机电学院电子课程设计报告(论文) 题目:水位控制器 专业班级: 电气工程及其自动化132班 姓名:************ 时间:2014.12.28~2015.01.10 指导教师:张伟邓丽媛 完成日期:2015年01月10日

水位控制器设计任务书 1.设计目的与要求 设计一个水塔或锅炉水位控制电路,准确地理解有关要求,独立完成系统设计,要求所设计的电路具有以下功能: (1)多点水位实时采集和显示功能; (2)当水位低时,启动水泵自动加水,达到高水位时自动停止水泵; (3)当达到警戒水位(高水位或低水位)时,电路能够自动报警提示; (4)具备报警消音控制功能; (5)所设计的电路具有一定的抗干扰能力。 2.设计内容 (1)画出电路原理图,正确使用逻辑关系; (2)确定元器件及元件参数; (3)进行电路模拟仿真; (4)SCH文件生成与打印输出。 3.编写设计报告 写出设计的全过程,附上有关资料和图纸,有心得体会。 4.答辩 在规定时间内,完成叙述并回答问题。

目录 1 引言 (1) 2 总体设计方案 (1) 2.1 设计思路 (1) 2.1.1水位控制系统的流程图 (2) 2.1.2水位控制系统的流程 (2) 2.2总体设计框图 (2) 3 设计原理分析 (2) 3.1逻辑关系表 (2) 3.2控制原理 (3) 3.3 总控制电路 (3) 3.4局部仿真电路 (3) 3.5显示电路 (3) 4 总结与体会 (4) 参考文献 (5) 附录1 (6) 附录2 (7)

引言 随着现代科技的发展,智能化是未来科技发展的趋势。而且水是人类不可缺少的一部分,所以自动供水是非常重要的。水位控制乃为自动供水的核心。本文采用简单的数模电知识,运用逻辑电路控制电路。 总体设计方案 下图1为水位控制原理图。在水箱内的不同高度安装1根水位监测器,以感知 水位变化情况,能用数码管显示水箱的液位,液位分1,2,3档,当检测到水位低 于1档时,发出缺水报警,并通过继电器打开电磁阀M1M2向水箱供水,当水位超过1 档时,停止缺水报警,但M2继续供水,当水位超过2档时,M1开始供水,M2停止工 作直到水位达到3档为止,关闭电磁阀。接+5V电源,1,2,3各通过一个霍尔元件, 当磁悬浮球经过霍尔元件时使霍尔元件表面产生压差并对外产生一个电压信号经 过处理后进入控制性系统。 设计思路 图 1 图 2

液位控制器的电路模拟设计

课程设计名称:电子技术课程设计 题目:液位控制器的电路模拟设计 学期:2011-2012学年第2学期 专业:自动化 班级: 姓名: 学号:

辽宁工程技术大学 课程设计成绩评定表

课程设计任务书 一、设计题目 液位控制器的电路模拟设计 二、设计任务 1.检测显示液位功能。 2.控制通道输出为双向晶闸管或继电器,一组转换触点为市电(220V 10A) 3.实现与给定液位比较控制功能。 三、设计计划 电子技术课程设计共1周。 第1天:选题,查资料; 第2天:方案分析比较,确定设计方案; 第3~4天:电路原理设计与电路仿真; 第5天:编写整理设计说明书。 四、设计要求 1. 画出整体电路图。 2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真,使之达到设计任务要求。 3. 写出设计说明书。 指导教师: 时间:2011年6月24

1. 方案论证 1.1 设计方案 1.2系统组成框图 2.原理及技术指标 3.单元电路设计及参数计算3.1电源电路 3.2 水位检测和水位控制电路3.2.1水位检测电路 3.2.2 水位控制电路 3.3液位显示电路 3.3.1液位显示部分结构流程图3.3.2液面显示原理 3.4 电机开关控制电路 3.5 电机状态显示电路 3. 6报警电路 4. 仿真 5. 液面控制器总原理图 6.设计小结 7. 参考文献

本液位控制器模拟电路系统具有水位手动控制、电机运转指示、超警戒报警等功能,由七部分组成,即液位检测电路、液位显示电路、液位控制电路、电机开关控制电路、电机状态显示电路、报警电路和电源电路。它采用了二极管、三极管、稳压管、继电器、三端稳压电路等多种电子元件来实现以下为各部分电路及元件原理。其中,液位检测电路是通过压电式单向测力传感器实现将水位变化产生的压力变化转换成电流信号,便于后期的处理。水位控制电路是利用电压比较器的原理实现水位的确定,同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免水位压力变化产生的跳闸现象和因水波波动而产生的不稳定信号,同时将比较结果输给下一级。电机开关控制电路是将上一级的结果反映到继电器上,同时利用继电器的特性决定电机是否工作。本系统实现了对水位得监测以及报警,采用传感器和单片机对液位进行监测、显示,精度和灵敏度都比较高,同时也给予了声音报警。电机状态显示电路是通过发光二极管的亮灭显示出电路的工作状态,加水还是在放水。报警电路是利用电压比较器的原理实现水位超过警戒值就报警的功能。电源电路采用电网供电,通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流12V、5V电压。稳压电路由三端稳压器实现,用它来组成稳压电源只需很少的外围元件,电路非常简单,且安全可靠。直流电源电路对水位检测电路、水位控制电路、电机开关控制电路、电机状态显示电路、报警电路和电源电路供电,交流电源只对电机供电。 随着科技的发展人们对水位控制的需求越来越多,它不仅要具有自动控制水位的功能,而且要能手动调整水位,给人们的生产生活带来了极大的方便。此方案电路图构成简单易懂,元器件的价格便宜,性能较稳定,操作简单,具有经济前景。

基于单片机的液位控制器课程设计(B5)

电子信息工程专业课程设计任务书 题目:水位自动控制设计 目录 一、总体设计方案 (2) 1.1 设计功能及要求 (2) 1.2 设计方案 (6) 二、硬件设计 (10) 2.1 液位检测电路 (10) 2.2 单片机最小系统 (11) 2.3 LED显示电路 (11) 2.4 按键电路 (12) 2.5 报警电路 (13) 三、软件设计 (15) 3.1 主程序设计 (15) 3.2 子程序设计 (17) 四、结论 (20) 五、设计体会 (21) 参考文献 (22)

一、总体设计方案 本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手,主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述,并给出了主要的流程图和软件设计程序。 1.1 设计功能及要求 1、利用单片机和传感器构建一套完整的水位自动控制系统。 功能:1、当水位低于最低点时,电路能自动加水。

2、当高于最高点时,电路能自动停水。 3、该电路的直流电源自行设计。(可采用W78× ×系列) 要求既能实现水位自动控制,又能显示实际水位,便于用户监视。在水塔中经常要根据水面的高低进行水位的自动控制,同时进行水位压力的检测和控制。本液位器具有水位检测、报警、自动上水和排水(上水用电机正转模拟,下水用电机反转模拟)、压力检测功能。 2、该系统以89S52单片机 为水塔水位控制系统的核心,用 传感器采集水压模拟信号,然后 将模拟信号送入A/D转换器, 换算出某一时刻水塔水位的实 际高度,然后拿它与标定水位进行比较,要求实时检测水箱的液位高度,并与开始预设定值做比较,由单片机控制开关的开断进行液位的调整,最终达到液位的预设定值。检测值若高于上限设

双容水箱液位串级控制系统课程设计

双容水箱液位串级控制系统课程设计 1. 设计题目 双容水箱液位串级控制系统设计 2. 设计任务 图1所示双容水箱液位系统,由水泵1、2分别通过支路1、2向上水箱注水,在支路一中设置调节阀,为保持下水箱液位恒定,支路二则通过变频器对下水箱液位施加干扰。试设计串级控制系统以维持下水箱液位的恒定。 1 图1 双容水箱液位控制系统示意图 3. 设计要求 1) 已知上下水箱的传递函数分别为: 111()2()()51p H s G s U s s ?==?+,22221()()1()()()201 p H s H s G s Q s H s s ??===??+。 要求画出双容水箱液位系统方框图,并分别对系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真(假设干扰为在系统单位阶跃给定下投运10s 后施加的均值为0、方差为0.01的白噪声); 2) 针对双容水箱液位系统设计单回路控制,要求画出控制系统方框图,并分别对控制系统在有、无干扰作用下的动态过程进行仿真,其中PID 参数的整定要求写出整定的依据(选择何种整定方法,P 、I 、D 各参数整定的依据如何),对仿真结果进行评述; 3) 针对该受扰的液位系统设计串级控制方案,要求画出控制系统方框图及实施方案图,对控制系统的动态过程进行仿真,并对仿真结果进行评述。 4.设计任务分析

系统建模基本方法有机理法建模和测试法建模两种,机理法建模主要用于生产过程的机理已经被人们充分掌握,并且可以比较确切的加以数学描述的情况;测试法建模是根据工业过程的实际情况对其输入输出进行某些数学处理得到,测试法建模一般较机理法建模简单,特别是在一些高阶的工业生产对象。对于本设计而言,由于双容水箱的数学模型已知,故采用机理建模法。 在该液位控制系统中,建模参数如下: 控制量:水流量Q ; 被控量:下水箱液位; 控制对象特性: 111()2()()51 p H s G s U s s ?==?+(上水箱传递函数); 22221()()1()()()201p H s H s G s Q s H s s ??= ==??+(下水箱传递函数)。 控制器:PID ; 执行器:控制阀; 干扰信号:在系统单位阶跃给定下运行10s 后,施加均值为0、方差为0.01的白噪声 为保持下水箱液位的稳定,设计中采用闭环系统,将下水箱液位信号经水位检测器送至控制器(PID ),控制器将实际水位与设定值相比较,产生输出信号作用于执行器(控制阀),从而改变流量调节水位。当对象是单水箱时,通过不断调整PID 参数,单闭环控制系统理论上可以达到比较好的效果,系统也将有较好的抗干扰能力。该设计对象属于双水箱系统,整个对象控制通道相对较长,如果采用单闭环控制系统,当上水箱有干扰时,此干扰经过控制通路传递到下水箱,会有很大的延迟,进而使控制器响应滞后,影响控制效果,在实际生产中,如果干扰频繁出现,无论如何调整PID 参数,都将无法得到满意的效果。考虑到串级控制可以使某些主要干扰提前被发现,及早控制,在内环引入负反馈,检测上水箱液位,将液位信号送至副控制器,然后直接作用于控制阀,以此得到较好的控制效果。 设计中,首先进行单回路闭环系统的建模,系统框图如下: 可发现,在无干扰情况下,整定主控制器的PID 参数,整定好参数后,分别改变P 、I 、D 参数,观察各参数的变化对系统性能的影响;然后加入干扰(白噪声),比较有无干扰两

自动控制原理浮球液位控制系统课程设计

安徽工业大学 课程设计说明书 课程名称自动控制原理课程设计 学院电气与信息工程学院 专业班级自132 姓名李嘉明 学号139064403 指导教师贺容波 设计时间2016.6.17---2016.6.27 题目 15. 浮球液位控制系统及要求:图 1 所示为液位控制系统,假设稳态输入流量为 Q ,稳态输出流量为 Q ,稳态水头为 H ,稳态导阀的位移为 X = 0 ,稳态阀的位置为 Y 。假设设定点 R 对应于稳态水头 H ,设定点是固定的。又假设扰动输入流量 qd 在 t = 0 时刻作用于水箱, qd 的量值很小。 要求: 1. 建立系统的传递函数,并画出结构图; 2. 当扰动输入量 qd 为单位阶跃函数时,试分析系统的时域性能; 3. 当系统不稳定时,用根轨迹校正系统并确定系统校正装置参数,画出系统波特图,指出校正方法;如果系统是稳定的,那么就设计一个二阶不稳定系统,用根轨迹进行分析并确定系统校正装置参数,画出系统波特图,指出校正方法; 4. Matlab 进行仿真验证。

目录 1设计题目与题目分析 (1) 1.1设计题目 (1) 1.2题目分析 (1) 2建立系统传递函数及结构图.....................................................................................错误!未定义书签。 2.1系统传递函数..................................................................................................错误!未定义书签。 2.2系统结构图............................................................................................错误!未定义书签。 3分析时域性能 (3) 3.1暂态性能 (3) 3.2稳态性能 (3) 4判断系统稳定性,分析并校正 (3) 4.1设计一个二阶不稳定系统 (3) 4.2对系统进行校正 (5) 5Matlab仿真验证 (6) 5.1校正前系统Bode图 (7) 5.2校正后系统Bode图 (7) 5.3单位阶跃响应曲线 (8) 5.4Simulink模型图 (8) 6校正装置电路图与电路参数 (9) 7设计结论 (9) 8心得体会 (9) 9参考文献 (10)

电工学课程设计水池水位控制电路

电工学课程设计水池水位控制电路 题目水池水位控制电路班级 学号 姓名 指导付老师 时间2010 年6月24日 景德镇陶瓷学院 电工电子技术课程设计任务书姓名班级指导老师付老师 设计课题: 查找一个感兴趣的电工电子技术应用电路,要求电子元件超过30~50 个或以上,根据 应用电路的功能,确定封面上的题目,然后完成以下任务 设1 、分析电路由几个部分组成,并用方框图对它进行整体描述 计2 、对电路的每个部分分别进行单独说明,画出对应的单元电路,分析电路原理、任元件参数、所起的作用、以及与其他部分电路的关系等等; 务3、用简单的电路图绘图软件绘出整体电路图,在电路图中加上自己的班级名称、与学号、姓名等信息; 要4 、对整体电路原理进行完整功能描述; 求5 、列出标准的元件清单; 1、查阅相关资料,开始撰写设计说明书; 设2 、先给出总体方案并对工作原理进行大致的说明 计3 、依次对各部分分别给出单元电路,并进行相应的原理、参数分析计算、功能以及与步其他部分电路的关系等等说明

骤4、列出标准的元件清单; 5、总体电路的绘制及总体电路原理相关说明 6、列出设计中所涉及的所有参考文献资料。 设计说明书字数不得少于3000 字。 [,] 袁福全; 自动真空水位控制电路的设计[J]; 电工技术杂志; 2002 年12期; 64-66 参[2] 陈新昌, 王万章,李祥付. 单片机在水位控制中的应用[J]. 中国科技 信息, 2006, (24) . 考[3] 张元富,徐文长, 王艳萍,李艳萍,江楠. 水位控制系统方案研究与实现[J]. 工业控制计文算机, 2004, (01) 献 目录 1、总体方案与原理说 抽水机及其报警控制电路 3、水位指示器电 报警控制电 总体电路原理相关说 6、总体电路原理 . . .8 7 元件清 参考文

相关文档
相关文档 最新文档