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第1章 绪论
过程控制是自动技术的重要应用领域,它是指对液位、温度、流量等过程变量进行控制,在
冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。尤其是液位控制技术在现实生活、生产中发挥
了重要作用,比如,民用水塔的供水,如果水位太低,则会影响居民的生活用水;工矿企业的排水
与进水,如果排水或进水控制得当与否,关系到车间的生产状况;锅炉汽包液位的控制,如果锅
炉内液位过低,会使锅炉过热,可能发生事故;精流塔液位控制,控制精度与工艺的高低会影响
产品的质量与成本等。在这些生产领域里,基本上都是劳动强度大或者操作有一定危险性的工作
性质,极容易出现操作失误,引起事故,造成厂家的的损失.可见,在实际生产中,液位控制的准
确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。所以,为了保证
安全条件、方便操作,就必须研究开发先进的液位控制方法和策略.
液位控制是工业中创建的过程控制,它对生产的影响不容忽视。但荣液位控制系统具有非线
性、滞后、耦合等特征,能够很好地模拟工业过程特征。对于液位控制系统,常规的 PID 控制由
于采用固定的参数,难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件的变化,得不到理想效果。
在本设计中以液位控制系统的水箱作为研究对象,水箱的液位为被控制量,选择了出水阀门
作为控制系统的执行机构。针对过程控制试验台中液位控制系统装置的特点,建立了基于单片机
编程语言的 PID 液位控制模拟界面和算法程序。虽然 PID 控制是控制系统中应用最为广泛的一种
控制算法.但是,要想取得良好的控制效果,必须合理的整定 PID 的控制参数,使之具有合理的数
值。
第2章 课程设计的方案
2.1 概述
本次设计主要是综合应用所学知识,设计单容水箱液位控制系统设计,并在实践的基本技能
方面进行一次系统的训练。能够较全面地巩固和应用“单片机”课程中所学的基本理论和基本方
法,并初步掌握计算机控制算法和 PID 算法在现实中应用的基本方法。
2.2 系统组成总体结构
图 2.1 是基于单片机为控制器单容水箱液位控制系统的基本组成硬件框图。
主要由液位传感器,进水阀门,出水阀门,A/D 转换电路,D/A 转换电路,键盘电路,
显示电路,单片机(89C51)组成。液位传感器可精确快速的测量微小液位差,把
差值转换为电参数的器件。单片机信号得经由计算机 PID 算法计算传回.
工作原理:控制进水阀门的流量,液位传感器检测液位,与设定值相比得到
的差值经过 A/D 转换,送入单片机中,经过 PID 算法分析传回单片机,控制显示
电路实时显示液位的实际值,信息数据经过 D/A 转换控制出水阀门的开闭。
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