双容水箱监控系统设计82417.doc

河南机电高等专科学校 力控组态课程设计 项目名称： 双容水箱监控系统设计 系部名称： 自动控制系 专业班级： 计算机控制技术102 姓 名： 刘 宾 学 号： 101413231 2012-09-24 ** 目录 1；引言 1 2；总体设计方法 1 2.1双容水箱液位控制系统的方框图 1 2.2双容水箱液位控制系统设计思路 2 3；硬件设计和实现 2 3.1 主要硬件设施 2 3.2双容水箱系统硬件结构 3 3.3硬件实现 4 4；软件设计 5 4.1．编制监控界面； 5 4.2 组态硬件设备和实时数据库； 7 4.3设计报警 8 4.4动画连接和数据库连接 9 4.5进行PID参数整定； 10 5；总结 11 参考文献 12 1；引言 串联双容水箱在工业过程控制中应用非常广泛。在串联双容水箱水位的控制中，进水首先进人第一个水箱，然后通过第二个水箱流出，与一个水箱相比，由于增加了一个水箱，使得被控量的响应在时间上更落后一步，即存在容积延迟，从而导致该过程的难以控制。串级控制是改善调节过程动态性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大克服系统的容积延迟。 随着工业的发展，液位控制在各种过程控制中的应用越来越广泛。本设计以二容水箱实验液位控制模型为研究对象，采用PID控制，并用力控组态进行上位机组态。组态界面包括：水箱实验界面（包括实时趋势曲线）、报警窗口、历史趋势曲线。所有画面的动态显示用增强按钮连接。 2；总体设计方法 2.1双容水箱液位控制系统的方框图 2.2双容水箱液位控制系统设计思路 这也是一个单回路控制系统，它与实验四不同的是有两个水箱相串联，控制的目的是使下水箱的液位高度等于给定值所期望的高度，具有减少或消除来自系统内部或外部扰动的影响功能。显然，这种反馈控制系统的性能完全取决于调节器Gc（S）的结构和参数的合理选择。由于双容水箱的数学模型是二阶的，故它的稳定性不如单容液位控制系统。 对于阶跃输入（包括阶跃扰动），这种系统用比例（P）调节器去控制，系统有余差，且与比例度成正比，若用比例积分（PI）调节器去控制，不仅可实现无余差，而且只要调节器的参数δ和Ti调节得合理，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的控制作用，从而使系统既无余差存在，又使其动态性能得到进一步改善。 因此，我利用力控组态软件的控制策略里的传递函数模拟一个一阶惯性系统，然后，通过用策略里的PID模块进行控制，通过P，I，D进行整定！ 3；硬件设计和实现 3.1 主要硬件设施 实验台主要由水箱、储水箱、、加热器、液位和压力传感器、压力罐、湿度传感器、电磁流量传感器、孔板流量传感器、涡轮流量传感器、电动调节阀、变频器、水泵、加温模块、接线端子、电源总开关、电流指示表、比例器、DC24V 3.2双容水箱系统硬件结构 上水箱和下水箱的液位信号分别由两压力传感器检测，检测到的液位信号经液位变送器转换成4 - 20 mA 的电流信号，串联250欧姆标准电阻转换为1-5V电压信号，再通过A/ D 模块(Nudam7017)将采集到的模拟信号转换成数字信号，该数字信号经RS485 总线，再由RS232/485转换器传送给计算机，计算机采集到的数字信号在组态软件中由PID 控制器进行处理得出控制信号，控制信号再经RS232/485转换器及RS485总线送给D/ A 模块(Nudam7024)，最后转换得到的模拟信号驱动执行机构工作。 3.3硬件实现 (1) 将双容水箱液位串级控制系统实验所用的设备，按系统框图接好实验线路。实验接线原则是：先断电、后接线；先检查、后通电。 （1）硬件连接. 首先将通讯模块ADAM4520接到计算机的串口上,然后将研华A/D传换模块ADAM4017和研华D/A转换模块ADAM4024接到串口通讯模块ADAM4520的DATA+和DATA-上,正接正,负接负,然后ADAM4017接到压力变送器的输出上,ADAM4024接驱动模块的输入,驱动模块的输出接水泵的输入,然后接好电源就行了.模块配置.用模块自带软件将模块ADAM4017的地址设为1,将模块ADAM4024的地址设为2,然后再测试一下各通道工作是否正常.力控I/O驱动配置.在力控里找到ADAM4017和ADAM4024两个模块,一步步配置下去就可以了. 整定步骤 实验凑试法的整定步骤为先比例，再积分，最后微分。 （1）整定比例控制 将比例控制作用由小变到大，观察各次响