基于组态软件的双容水箱液位控制系统设计报告本科毕设论文.doc

毕业设计报告

基于组态软件的双容水箱液位控制系统设计

摘要：液位控制问题是人民生活以及工业生产过程中的一类常见的问题，在污水处理，

溶液过滤，化工生产等多种行业在生产加工过程之中都需要对液位进行控制，如果液

位控制得当就能够提高生产效率以及产品的质量。这些不同背景的液位控制都可以简

化为双容水箱的水位控制问题。

本文基于 MCGS 组态软件，使用 AE2000B 型过程控制实验装置，运用 PLC 技术，

in life. In the most production process need to control the liquid level including In sewage

treatment, filter solution, chemical production and other industries etc.if the lituid level be

controled properly that can improve efficiency of production and quality. All of above

problems that with different background can be simplified to double capacity water tank

water level control problem.

This essay is based on MCGS configuration software,he use of AE2000B process

control experimental device, PLC technology, automatic control technology ， in

addition,we designed a Double Capacity Water Tank Cascade Control System,the system

can be precisely controlled under the water tank level and easy operation, reliable

operation, strong anti-interference ability.

1.3 可编程逻辑控制器简介...........................................................................................4

第 2 章 控制系统硬件部分 ................................................................................................7

2.1 控制系统的组成.......................................................................................................7

2.2 器件型号...................................................................................................................8

第 3 章 被控对象建模 ........................................................................................................9

3.1 单容过程建模...........................................................................................................9

3.2 双容过程建模.........................................................................................................11

第 4 章 实验法求取水箱参数 ..........................................................................................13

4.1 修正实验装置误差.................................................................................................13

4.1.1 电动调节阀的特性.......................................................................................13

第 5 章 系统控制方案设计 ..............................................................................................20

5.1 PID 控制原理..........................................................................................................20

5.2 方案设计.................................................................................................................22

5.3 调节器参数整定.....................................................................................................24

5.3.1 MATLAB 软件简介 .....................................................................................24

5.3.2 副回路参数整定...........................................................................................25

5.3.3 主回路参数整定...........................................................................................26

5.3.4 抗干扰能力验证...........................................................................................27

第 6 章 组态界面设计 ......................................................................................................29

6.2.1 水箱动画界面...............................................................................................30

7.1 PLC 程序设计.........................................................................................................36

7.1.2 PLC 资源分配...............................................................................................37

7.2 连接实验装置.........................................................................................................37

7.2.1 连接 PLC 与双容水箱..................................................................................37

7.2.2 连接 MCGS 与 PLC .....................................................................................38

7.3.1 MCGS 的监控功能.......................................................................................39

7.3.2 调试结果.......................................................................................................41

总 结 ..................................................................................................................................43

致 谢 ..................................................................................................................................44

参考文献..............................................................................................................................44

附录 1 数据采集程序 .......................................................................................................47

液位控制问题与人民的生产以及生活有着密切的联系。在生活之中如居民生活用

饮料、食品加工，污水处理，化工生产，炼铁炼钢等都需要对蓄液池中的液位进行控

制。在工业生产中通过对液位的检测可以了解容器中的原料与成品之间的比例关系，

通过对液位的控制可以调节容器之中各种成分的比例，保持容器中的物料平衡。如果

对容器之中的液位控制的得当则能够提高生产效率以及产品的质量，如果控制不当则

情况下，采用合适的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。蓄液池中

的液位需要维持在适当的高度，就需要要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流

量。

目前国内外的用于液位控制的控制器有很多，控制的原理与方式也是各不相同，

控制要求不高的情况下常用的有：

（1）液压式水位控制阀 原理：当液位下降时，阀内的弹簧受力减小，进水阀

芯打开，自动加水；随着水箱内的水位逐渐上升，阀门内所受的压力逐渐增大，当水

水。该控制方法适用于工矿企业、民用建筑中的各种水箱、太阳能水箱的自动供水系

统

。并可用作常压锅炉循环供水水箱的进水控制阀。

（2）浮球水位控制器 利用浮球在液体中的上升或下降，接通球体内部的重力

开关，再由浮球内部的触点开关去控制相关电器设备

。浮球水位控制器分为管式浮

法有 PID 控制、基于线性模型的模糊控制

这些不同背景的液位控制都可以简化为水箱的液位控制问题

统的设计应用非常广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成水箱液位控制系统来