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1、广西工业职业技术学院设计说明书 课 题 名 称：基于组态软件和远程数据模块设计的单容水箱液位定值远程监控系统姓 名： 专 业： 机 电 一体 化 班 级： 机 电 0 8 3 3 起 止 日 期： 2010年8月至11月 指 导 教 师： 杨 铨 广西工业职业技术学院设计说明书（学生填写） 题目： 基于组态软件和远程数据模块设计的单容水箱液位定值远程监控系统 目录中文摘要3英文摘要3前言4一 本课题研究所实现的功能和现实意义5二 系统控制方案设计5三 系统硬件设计63.1系统硬件结构设置 63.2数据采集及控制模块计算机监控网络的建 73.3模块I/O接口83.4 压力变送器9四 系统软件设计
2、114.1建立组态王工程配置设备连接及通信调试114.2系统画面设计124.3数据变量定义134.4PID控制154.5历史趋势曲线画面的创建184.6报警窗口的建立19五 系统软件调试20六 整体调试 22结语24参考文献25致谢26摘要本课题研究的是，单容水箱恒液位定值系统的特点。通过远程数据模块和组态软件在单容水箱控制系统中的开发应用。控制系统主要是根据外界因素的变化，诸如出水阀门的开度、外部用户用水量的变化等因素，对水箱中的液位值进行实时的采集，通过控制入水调节阀进行实时自动调节，以此使水箱液位保持恒定的状态。关键词：液位控制、数据采集模块、PID、组态软件。Abstract This
3、 research is constant, let water level setting value system. Through remote data module and configuration software in order to let the water control system application. Control system is mainly based on external factors, such as the change of water valve opening and external factors such as the wate
4、r users to change the value of water level, through acquisition of real-time control into water regulator real-time automatic adjustment, so that the state maintains a constant level of tank.Keywords: Liquid level control, data acquisition module, PID, configuration software.前言液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它
5、在工业生产的各个领域都有广泛的应用。在工业生产中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，液位一般指对某一液位进行控制调节，使之达到所要求的控制精度。液体的液位自动控制。是近年来新开发的一项新技术，它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物，工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制。目前，关于液位控制系统的设计方法有很多，本设计提出利用组态软件、可控调节阀及远程数据采集/控制模块作为控制核心，实现对系统的远程监控及应用数据库对相关核心参数进行有效的管理，使系统控制变得更加形象有效。本文详细叙述了一种液位控制系统试验装置的设计与研制。该试验装置设置
6、有容箱以及相应的检测和执行机构，通过适当组合，可以提供各种液位试验对象。针对该试验装置，采用组态王设计开发了液位控制系统的软件平台。不同对象模型的各种控制算法以独立的函数形式存在，方便模型和算法的更改及扩展。在该试验装置和软件平台的基础上，实现了液位模型的数字PID控制，从而使系统的稳定性和安全性大大提高。同时对各种经典和现代控制方法进行了比较分析。论文中为设计和实现的多级液位控制试验装置以及相应软件为探索和验证各种先进的控制方法提供了一个良好平台。本设计的单容水箱液位定值控制系统主要是根据外界因素的变化，诸如出水阀门的开度、外部用户用水量的变化等因素，对水箱中的液位值进行实时的采集，通过控制
7、入水调节阀进行实时自动调节，以此使水箱液位保持恒定的状态。自动模式时，当操作者输入液体的液位值时，系统自动的控制整个过程，并最终以理想的方式稳定在输入值，误差不应大于0.1CM。当罐中的液位低于下限位置时，系统发出下限报警,当液体到达上限位置时能发出上限报警；计算机能够监控整个系统的工作过程包括：显示罐体的液位测量值、工程单位及控制泵的状态。手动模式时，当系统处于手动模式时可以通过计算机或外部的按钮调节系统的参数，如阀门开度，水泵的启停，电池阀的关断等。一、本课题研究所实现的功能和现实意义在当今社会中虽然有很多现代化的设备，可是很难全部用到我们的生活中去，现在普遍采用单片机和PLC控制，它们当
8、然也有各自的优势，可是它们没有那么直观的把一些实在地东西给反映出来，没有真正学过的人很难掌握它们。其缺点和不足应该让我们深思熟虑，应该想到用到远程控制模块这一功能，要想实时并且简单明了还得请上我们的组态技术本设计在现实中意义非常重大，可以用于水库水位的测量以及控制，可以随时知晓水位值。不错，这个课题的现实意义就是应用于现实中，像水库大坝，工厂生产，生活用水等。本设计的功能是将水容箱之间的水通过一定数量的管道、阀门、压力变送器和远程数据模块等一系列的硬件设备，同时通过组态王、PID等几种软件进行控制。能实时监控水位值，当液位到达预设高度时会自动报警，系统又会自动采取措施将出水阀门开度调小，使液位
9、控制在一定范围之内。在设计中设有液位监控画面、报警画面和历史趋势曲线画面，既能随时监控设备的运行，又能查看之前的液位情况，可根据需要进行有必要的设定。也可以根据实时趋势曲线曲线情况了解当前的液位稳定情况。精确的定位，可以随时控制水位的高度，若水位到达一定位置时会自动报警，提供第一信号让工作人员采取一定的措施，调节出水量使水位保持在一定的高度。当水池里的水供应不足时，阀门开度会自动调整大，使进水量大于出水量。二、系统控制方案设计本系统是在实验原有的设备基础上建立和完善的。系统控制的主要变量包括液位和阀门开度，对这些变量的控制应采取闭环控制方式。本系统控制指标要求是：对单容水箱控制液位调整范围为0
10、-50cm，液位控制精度小于等于1cm。软件设计需能进行人机对话，并能实现远程监控。针对上述指标要求，本系统通过组态软件作为主控制核心，液位的采集通过远程数据采集模块采集到计算机内，经过PID运算后通过远程数据控制模块驱动执行机构对液位进行控制，系统控制流程图如图1所示。初始化通信测试设定液体位置进 水液位到否启动PID控制液位 图1系统控制流程图 三、系统硬件设计3.1、系统硬件结构设置本系统通过计算机和组态软件作为主控制核心，液位的采集通过压力变送器采集后送入宏格I7017模拟量采集模块，组态软件通过读取该模块的相关寄存器的数值并经过一定的算法后确定当前水箱的液位值，与液位设定值比较后经过PID运算把运算的结果送到宏格I7024模拟量输出模块，通过该模块来控制调节阀的开度，以此达到控制的目的，通过宏格I7524模块实现RS232与RS485的相互转换及对系统进行远程监控，系统硬件结构如图2所示。 图2 系统硬件结构图3.2、数据采集及控制模块计算机监控网络的构建宏
