《液位单闭环计算机监控系统设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液位单闭环计算机监控系统设计（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、word计算机控制技术课程设计报告题 目： 液位单闭环计算机监控系统设计院 系：机电与自动化学院 专业班级：自动化 学生：学 号： 2014指导教师：2017年6月 26日至2017年 7 月1日* / 计算机控制技术课程设计任务书一、 设计调查报告/论文题目题目1：流量单闭环计算机监控系统设计题目2：液位单闭环计算机监控系统设计题目2：液位流量串级计算机监控系统设计二、 设计调查报告/论文主要容综合运用自动控制理论、计算机控制技术、过程控制系统等专业课程知识，在高级过程控制实验台上进展流量单闭环计算机监控系统设计。系统包含上位机、下位机、实际流量控制对象等局部。使用组态王6.51工业组态软件
2、，自主设计并开发上位机监控界面，使用RS232转RS485接口进展上位机与下位机串口连接。下位机使用宇光AI系列现场智能调节器。三、 原始资料过程控制系统课程实验1液位单闭环控制过程控制系统课程实验2流量单闭环控制过程控制系统课程实验3液位流量串级控制四、 要求的设计调查/论文成果要求学生使用组态王6.51工业组态软件，在综合过程控制实验台上自行设计流量单闭环计算机监控系统。系统包括上位机监控界面设计，主要实现用户密码登陆，控制变量实时显示，控制流程动态显示，变量实时趋势曲线，变量历史趋势曲线，变量历史数据查询，自动生成变量历史数据表格等功能。在下位机上使用PID控制算法进展流量单闭环定值控制
3、液位流量串级控制，自行整定PID控制参数。五、 进程安排周一：布置课程设计任务，学生查阅相关参考资料，拟定设计方案；周二-周四：在综合过程控制系统实验台上，使用组态王6.51工业组态软件编程，实现全部系统功能；周五：现场演示设计成果，并回答如下问题，撰写课程设计报告。六、 主要参考资料1 王锦标计算机控制系统：清华大学，20042 高金源计算机控制系统：高等教育，20043 高国琴微型计算机控制技术：机械工业，2006 4 第三版：电子工业，20035 宝芬.自动检测技术与仪表控制系统，：化学工业，20046俞金寿过程控制系统和应用：机械工业，20037 何离庆过程控制系统与装置：大学，200
4、3指导教师签名： 20 年 月 日目录1 课程设计目的与意义12 设计方案22.1 系统概述22.1.1 水箱模拟装置232.1.3 基于以太网的高级过程控制实验装置452.2 液位单闭环控制步骤7773 组态王使用与介绍93.1 组态王93.2 组态王特点993.3.1 组态王工作页面93.3.2 登录密码103.3.3 实时报表113.3.4 历史报表133.3.5 实时报警灯133.4 曲线图15164总结17参考文献181课程设计目的与意义近年来，随着计算机技术、控制技术、信息技术、通信技术的不断开展与其相互之间的渗透和影响，极大的推动了计算机控制技术的迅猛开展。同时，随着现代化社会的
5、开展，许多领域的被控对象变得越来越付赞、规模越来越大、复杂程度越来越高，对于产品的质量要求更加严格，经典控制系统已经无法满足系统的性能指标要求。故需要引入更加复杂、更加先进的控制系统是非常重要的，计算机控制系统也就应运而生。计算机控制系统在工农业、军事、航空航天等领域得到广泛的应用，这要求工程技术人员了解计算机是如何控制各种被控对象的，并且掌握计算机控制系统的概念、分类、设计和应用知识，以促进社会主义现代化的过程。本课程设计是关于液位单闭环控制的，我们需要先查阅有关计算机控制的相关资料，了解液位控制装置，并了解该控制的根本要点。例如熟悉控制装置的三个主要局部：水箱、控制装置、控制端。而该单闭环
6、控制需要了解相应的控制框图与其原理，并且根据该控制框图，进展相应的线路规划与连接。除了硬件，软件方面就是利用组态王软件控制液位，设计、修改、制作一个液位单闭环控制系统，使得液位始终保持在设定水平。其中包括登录密码、实时液位曲线显示、实时压力曲线显示、实时液位列表显示、历史液位列表显示，历史液位列表查询，实时报警灯等容。利用组态软件构造“监控和数据采集系统的好处之一就是能大大缩短开发时间，并能保证系统的质量。能快速便捷地进展图形维护和数据采集是此类系统的关键点。组态王正是提供了丰富的快速应用设计的工具，这在这次实验中得到了充足的表现。本报告主要分为四个局部，第一局部为硬件方面的介绍，第二局部为组
7、态王使用的介绍，第三局部为心得体会的表达，第四局部为相关文献书籍的介绍。2设计方案2.1.1 水箱模拟装置我们需要控制图2-1所示的水箱模拟装置，使得水箱的液位保持在一定的高度。通过计算机控制，当液位低于设定液位的时候，发动机运作，将水通过流量计，经进水口进入上水箱，其中，进水量是大于出水量的。由于其它原因，当液位高于设定液位时，发动机将减缓运作甚至停止运作，使得进水口水流减小甚至停止，进水口水流小于出水口，水箱的液位将会下降。图2-1 水箱模拟装置如图2-1，其中标号为水箱；标号液位检测；通过测试水压来获得液位的上下；标号左右分别为进水阀与出水阀，为保证课程进展，仅箭头所指的两个阀门处于开启
8、状态；标号位流量计，标号为电动机，起抽水作用；标号6位压力计。计算机控制的流量单闭环需要应用阶跃反响曲线法整定单回路控制系统的PID参数，需要熟悉PID参数对控制系统的质量指标的影响，需要用计算机进展PID参数的调整和控制。我们可以以图2-2为根底建立一个完整的控制系统。计算机控制通过D/A模块，将数字信号转换成模拟信号，调节阀收到信号后调节电动机的转速来控制进水速率，从而改变水箱液位。水箱有液位后，会产生压力，通过水管将水压入图2-1标号液位变送器中，得知液位，并会进展负反响。调节信息通过液位变送器输送给A/D模块，将模拟信号转换成数字信号后，负反响给计算机控制端，从而实现液位单闭环控制。其
9、中D/A模块、A/D模块位于过程控制装置部。计算机D/A模块上水箱调节阀sv + u(k) -pv液位变送器A/D模块图2-2 系统框图2.1.3 基于以太网的高级过程控制实验装置图2-2为过程控制的核心局部，其中标号为818调节器，标号为708调节器，标号为水箱模拟装置的图形表示，将其中液位变送器、压力变送器的输出正极接直流电压输出板块的1、3号引脚，负极分别接818、708的1号引脚。电压输出板块的2、4号引脚分别接818、708的2号引脚。标号中的电动调节阀、控的输入正极分别接818、708的4号引脚，负极分别接对应的5号引脚。图2-3 过程控制装置操作端液位单闭环计算机监控系统主要分为
10、三个局部，水箱模拟装置，过程控制装置和控制操作装置。控制操作装置主要就是计算机，利用计算机部的组态王软件，编写画面、命令等来控制过程控制装置。如如下图所示：图2-4 计算机控制操作端计算机与过程控制装置通过RS232协议相连接。RS232协议是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个引脚(DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 1 和 2。图2-5 RS232串口配置图2-6 RS232
11、串口2.2 液位单闭环控制步骤2步骤l 设置组态王软件，做好相应的软件准备工作，可参考3.3节。l 将液位单闭环实现所用得设备，按系统框图接好线路，可参考2.1.2节。l 接通总电源，各仪表电源。l 将各项参数填入相应的调节器中以818为例，第一个按钮为模式按钮，长按进入模式调节选项，再次短按切换模式；第二个按钮为数字位数调节更改按钮，第三个按钮为增大按钮，第四个按钮为减小按钮，参数可参考2.2.3节。l 使水泵在恒压供水状态下工作，观察计算机中各项数据变化，检查组态王各项功能是否正常运行。l 支持各种热电偶、热电阻、线性电压、电流、电阻与辐射红外温度计等，并具备扩大输入插座安装特殊输入规格，
12、并可自定义特殊输入的非线性校正表格，0.2级或0.1级V7.5版测量精度。l 除主输入外的第二路输入用于外给定或阀门信号反响功能，可组成串级或比值调节器等复杂调节系统。l 模块化输出支持SSR电压、线性电流电压、继电器触点开关、可控硅无触点开关、单相、三相可控硅过零触发、单相可控硅移相触发输出即位置比例输出直接驱动阀门电机正/反转等，控制周期0.2460秒。l 具备标准PID、AI人工智能调节APID或MPT等多种调节方式，具有自整定、自学习功能，无超调与无欠调的优良控制特性，亦可使用位式控制ON-OFF功能。l 先进的AIBUS通讯协议：支持RS485或RS232C通讯接口，配合快速通讯技术
13、能方便组建数千点规模的大、中型计算机控制系统。l 支持上限、下限、偏差上限与偏差下限等多种报警功能，并可自由定义4个报警输出端口，支持多个报警信号从同一位置输出。具备上电免除报警等功能，防止上电报警误动作。l 温度漂移性能的电流输出。l 可定义参数查看与修改的权限，与允许用户自定义密码，量身定制最符合自己操作习惯的仪表。l 818型具备手动/自动无扰动切换与手动自整定功能。参数名参数值说明参数名参数值说明M510保持参数dIL0输入下限显示值P6速率参数dIH100输入上限显示值t1滞后时间Sc0主输入平移Ctl5输入周期秒oP14输出方式Sn33输入规格CF2系统功能选择dIP0小数点位数r
14、un2运行状态表2-1 708调节器表2-2 818调节器参数名参数值说明参数名参数值说明dF3回差dIL0输入下限显示值P20 比例带dIH450输入上限显示值I434积分时间秒Sc0主输入平移D28微分时间秒oP14输出方式Sn33输入规格CF2系统功能选择dIP0小数点位数run2运行状态3 组态王使用与介绍组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王kingview6.51是亚控科技根据当前的自动化技术的开展趋势，面向低端自动化市场与应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库KingHistorian的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进展数据汇总、分析与管理的有效平台，使企业能够与时有效地获取信息，与时地做出反响，以获得最优化的结果。3.2
