上水箱液位控制新版系统过控课设.docx

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参数，且便于直接观察， 也轻易测量。过程时间常数通常比较小。以液位过程组成试验系统,可灵活地进行组态，实施多种不一样控制方案。 液位控制装置也是过程控制最常见试验装置。国外很多试验室有这类装置， 如瑞典LUND大学等。 很多关键研究汇报、模拟仿真均出自这类装置! 此次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现。这套系统由多个水箱，液位检测变送器，电磁流量计，涡轮番量计，自动调整阀，控制面板等喝多器件组成。 液位控制发展从七十年代到九十年代经历了多个阶段，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；控制要求和控制水平也由原来简单、安全、平稳到优异、优质、低耗、高产甚至市场估计、柔性生产。而其中应用最广泛就是PID 控制器。 这次首先是用一天半时间让我们熟悉多种建模方法。学会建立了最初四种模型。接着后几天就是开始熟悉多种控制系统，和利用它们去控制水箱液位，从而愈加深刻了解控制概念。而且在过程中，要熟练学会调整PID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 TOC \o 1-3 \h \z \u 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 8 3.3系统投运及步骤 9 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 18 总 结 19 参考文献 20  1引言 在现代工业控制中,过程控制技术是一历史较为久远分支。在本世纪30 年代就已经有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方法上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。 现在，过程控制正朝高级阶段发展，不管是从过程控制历史和现实状况看，还是从过程控制发展必需性、可能性来看，过程控制是朝综合化、智能化方向发展，即计算机集成制造系统(CIMS)：以智能控制理论为基础，以计算机及网络为关键手段，对企业经营、计划、调度、管理和控制全方面综合，实现从原料进库到产品出厂自动化、整个生产系统信息管理最优化。 伴随信息技术、自动化技术在过程工业广泛应用，过程控制系统在过程工业中愈显关键。过程控制从应用于工业生产至今经历了一个由简单到复杂、从低级到高级过程。在过程控制中，通常对液位、温度、压力、流量等参数进行控制。其中，液位控制技术在国民生活、生产中发挥了关键作用，如民用水塔供水，精馏塔液位控制，锅炉气泡液位控制等。液位控制正确度和精度全部直接或间接地影响着生产、生活质量和安全。为了确保安全、合理高效生产，急需开展优异液位控制方法和策略研究和开发。 水箱液位控制系统是设计和开发优异液位控制策略一个开放式平台，含有观察直观、测量轻易、组态灵活，可实施多种相异控制方案，中国外很多学者和工程技术人员基于该类装置做出了关键研究汇报，以验证关键理论结果和指导生产实践。然而，现在中国这类控制试验装置关键用于高校试验教学，存在着试验采集数据误差较大、试验对象过于单一等不足。所以，开发含有科研功效试验装置含相关键工程应用价值。 2 试验设备 2.1 THJ-FCS型或THJ-3型高级过程控制系统试验装置 “THJ-2型高级过程控制系统试验装置”是基于工业过程物理模拟对象，它集自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体多功效试验装置，该装置是本企业依据自动化及其它相关专业教学特点，吸收了中国外同类试验装置特点和优点，经过精心设计，数次试验和反复论证，推出了一套全新试验装置，该系统包含流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈—反馈控制，比值控制，解耦控制等多个控制形式。本装置还可依据用户需要设计组成DDC，DCS，PLC，FCS 等多个控制系统。该试验装置既可作为本科，专科，高职过程控制课程试验装置，也可为硕士及科研人员对复杂控制系统、优异控制系统研究提供物理模拟对象和试验手段。 图2-1 水箱液位控制