摘要 ?

本文根據液位系統過程機理，建立了單容水箱的數學模型。在設計中用到的PID算法提到得較多，PLC方面的知識較少。并根據算法的比較選擇了增量式PID算法。建立了PID液位控制模擬界面和算法程序，進行了系統仿真，并通過整定PID參數，同時得出了整定后的仿真曲線和實際曲線。主要內容包括：PLC的產生和定義、過程控制的發展、水箱的特性確定與實驗曲線分析，?FX2系列可編程控制器的硬件掌握，PID參數的整定及各個參數的控制性能的比較，應用PID控制算法所得到的實驗曲線分析，整個系統各個部分的介紹和講解PLC的過程控制指令PID指令來控制水箱水位。PLC在工業自動化中應用的十分廣泛。PID控制經過很長時間的發展，已經成為工業中重要的控制手段。本設計就是基于PLC的PID算法對液位進行控制。PLC經傳感電路進行液位高度的采集，然后經過自動調節方式來確定完PID參數后，通過控制直流泵的工作時間來實現液位的控制。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。本次設計主要內容是利用提供的被控對象單容水槽和相關儀器儀表，設計液位控制系統，利用組態王軟件編寫控制算法實現控制系統的上位機監控。

關鍵詞：組態王，液位控制，PID算法，過程控制

一、設計任務3

二、實驗目的3

三、實驗方案3

四、實驗過程5

實驗總結17

參考文獻18

附錄19

一、設計任務：

(1)液位監控：完成一個液位監控系統，要有流程圖畫面，報警畫面，歷史曲線、實時曲線、報表等個畫面鍵可以靈活切換。

(2)通過組態軟件，結合實驗已有設備，按照定值系統的控制要求，根據較快較穩的性能要求，采用但閉環控制結構和PID控制規律，設計一個具有美觀組態畫面和較完善組態控制程序的液位單回路過程控制系統。

設計要求

根據液位單回路過程控制系統的具體對象和控制要求，獨立設計控制方案，正確選用過程儀表。

運用組態軟件，正確設計液位但回路過程控制系統的組態圖、組態畫面和組態控制程序。

二、實驗目的：

(1)能根據具體對象及控制要求，獨立設計控制方案，正確選用過程儀表。

(2)能夠根據過程控制系統A/D、D/A和開關I/O的需要，正確選用模塊。

(3) 能根據與計算機串行通訊的需要，正確選用RS485/RS232轉換與通訊模塊。

(4)能運用組態軟件，正確設計過程控制系統的組態圖、組態畫面和組態控制程序。(5)控制要求超調量小于等于4%，峰值時間不超過30s。調節時間越短越好。

三、實驗方案：

整個過程控制系統由控制器、調節器、測量變送、被控對象組成。在本次控制系統中控制器為計算機，采用算法為PID控制規律,調節器為電磁閥，測量變送為HB、FT兩個組成，被控對象為流量PV。結構組成如下圖2.2所示。

當系統啟動后，水泵開始抽水，通過管道將水送到上水箱，由HB返回信號，是否還需要抽水到水箱。若還需要(即水位過低)，則通過電磁閥控制流量的大小，加大流量，從而使下水箱水位達到合適位置；若不需要(即水位過高或剛好合適)，則通過電磁閥使流量保持或減小。其整個流程圖如圖2.1所示。

圖2.1 液位單回路控制系統圖

過程控制系統由四大部分組成，分別為控制器、調節器、被控對象、測量變送。本次設計為流量回路控制，即為閉環控制系統，如下圖2.2.

圖2.2 液位單回路控制系統框圖

四、實驗過程：

? 在組態王中，我們所建立的每一個組態稱為一個工程。每個工程反映到操作系統中是一個包括多個文件的文件夾。工程的建立則通過工程管理器。

? 點擊“開始”---〉“程序”---〉“組態王6.5*”---〉“組態王6.5*” (或直接雙擊桌面上組態王的快捷方式)，啟動后的工程管理窗口

? 搜索：單擊此快捷鍵，在彈出的“瀏覽文件夾”對話框中選擇某一驅動器或某一文件夾，系統將搜索指定目錄下的組態王工程，并將搜索完畢的工程顯示在工程列表區中。

? 刪除 ：在工程列表區中選擇任一工程后，單擊此快捷鍵刪除選中的工程。

? 屬性： 在工程列表區中選擇任一工程后，單擊此快捷鍵彈出工程屬性對話框，可在工程屬性窗口中查看并修改工程屬性。備份工程備份是在需要保留工程文件的時候，把組態王工程壓縮成組態王自己的“.cmp”文件。

? 第一步：創建新工程

? 第二步：定義硬件設備并添加工程變量。添加工程中需要的硬件設備和工程中使用的變量.包括內存變量和I/O 變量

? 第三步：制作圖形畫面并定義動畫連接

? 按照實際工程的要求繪制監控畫面并使靜態畫面隨著過程控制對象產生動態效果。 ? 第四步：編寫命令語言。通過腳本程序的編寫以完成較復雜的操作上位控制。

? 第五步：進行運行系統的配置。對運行系統、報警、歷史數

總結

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