昌吉学院ﻫﻫ毕业设计论文题目水箱液位控制系统的设计ﻫ系别物理系专业能源工程及自动化班级物理系B1105班学生陈希嘉学号 11258６２０19指导教师李斌ﻬ第一章 .............................................................................................................. 错误!未定义书签。

1.1过程控制的发展背景ﻩ错误!未定义书签。

1.1.１液位控制系统设计的意义ﻩ错误!未定义书签。

1.2研究的目的和意义ﻩ错误!未定义书签。

1．3液位串级控制系统的介绍.............................................................. 错误!未定义书签。

1.４PLＣ的产生和定义 (5)1.4．1可编程控制器的产生.......................................................... 错误!未定义书签。

１．4.2可编程控制器的定义........................................................ 错误!未定义书签。

1.４.3 PＬC的发展现状................................................................ 错误!未定义书签。

第二章水箱液位控制系统总体方案的设计ﻩ错误!未定义书签。

2.1对水箱液位控制系统的内容进行论述............................................ 错误!未定义书签。

２．2此控制系统的总体方框图ﻩ错误!未定义书签。

2.3控制算法............................................................................................ 错误!未定义书签。

2.3．1PＩD算法ﻩ错误!未定义书签。

2．3.２PLC中的PID实现ﻩ错误!未定义书签。

2.3.３PID控制的各种常见的控制规律如下：............................ 错误!未定义书签。

2.3．４选择适合本系统的控制规律............................................. 错误!未定义书签。

2．4ＰＬC的组成及原理ﻩ错误!未定义书签。

２.5PＬＣ硬件配置................................................................................. 错误!未定义书签。

２.5.1CＰＵ的选择......................................................................... 错误!未定义书签。

摘要这篇论文的目的是设计一个水箱液位串级控制系统,为了实现对水箱液位的串级控制，采用了计算机技术,通讯技术，自动化仪表技术和自动控制技术。

首先我们要对被控对象进行分析,根据被控对象和被控过程特性设计一个串级控制系统通过毕业设计，加深对所学传感器技术、转换技术、电子技术、自动控制原理以及过程控制的基本原理、基本知识的理解和应用,掌握串级控制系统的设计步骤和方法,掌握工程整定参数方法,培养创新意识，增强动手能力，为今后工作打下一定的理论和实践基础第一章１.1过程控制的发展背景自本世纪30年代以来,伴随着自动控制理论的日趋成熟，自动化技术不断地发展并获得了惊人的成就，在工业生产和科学发展中起着关键性的作用。

过程控制技术是自动化技术的重要组成部分，普遍运用于石油，化工，电力,冶金，轻工，纺织,建材等工业部门。

初期的过程控制系统采用基地式仪表和部分单元组合仪表，过程控制系统结构大多是单输入，单输出系统，过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，以保持被控参数液位，温度，压力，流量的稳定和消除主要扰动为控制目的过程。

其后,串级控制,比值控制和前馈控制等复杂过程控制系统逐步应用于工业生产中，气动和电动单元组合仪表也开始大量采用,同时电子技术和计算机技术开始应用于过程控制领域,实现了直接数字控制（ＤＤＣ)和设定值控制（SPC)。

90年代以来,自动化技术发展很快，并取得了惊人的成就,已成为国家高科技的重要分支。

过程控制是自动化技术的重要组成部分。

在现代工业生产自动化中,过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。

１.1.１液位控制系统设计的意义水箱液位控制实验系统是一个研究和开发先进的控制方法、策略的平台,它具有体积小、功耗小、灵活安全等诸多优点，它不仅能够完成控制系统的设计，还可以通过大量的实验来对系统进行优化。

它是专门针对于过程控制中液位控制研究的实验研究系统，它包含有温度、压力、液位等多种被控变量,通过 PLC 下位机软件设计控制器，可实现多种控制方式。

同时也可以对液位控制系统的控制策略进行设计、验证与研究。

水箱液位控制系统的研究与设计为解决实际工程应用提供了良好的研发平台。

1．2研究的目的和意义为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。

从而我们现在就引入了工业生产的自动化控制。

在自动化控制的工业生产过程中,一个很重要的控制参数就是液位。

一个系统的液位是否稳定,直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。

随着现在工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经也不能够满足工业生产控制的需求，所以我们就又引入了可编程逻辑控制（又称PＬC)。

引入ＰＬC使控制方式更加的集中、有效、更加的及时。

液位控制系统它使我们的生活、生产都带来了不可想象的变化。

它使在控制中更加的安全，节约了更多的劳动力,更多的时间。

在我国随着社会的发展,很早就实行了自动控制。

而在我国液位控制系统也利用得相当的广泛，特别在锅炉液位控制，水箱液位控制。

还在黄河治水中也的到了利用，通过液位控制系统检测黄河的水位的高低，以免由于黄河水位的过高而在不了解的情况下，给我们人民带来生命危险和财产损失。

1．3液位串级控制系统的介绍ﻩ在工业实际生产中,液位是过程控制系统的重要被控量,在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。

在工业生产过程自动化中,常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。

通过液位的检测与控制,了解容器中的原料﹑半成品或成品的数量,以便调节容器内的输入输出物料的平衡,保证生产过程中各环节的物料搭配得当。

通过控制计算机可以不断监控生产的运行过程，即时地监视或控制容器液位,保证产品的质量和数量。

如果控制系统设计欠妥，会造成生产中对液位控制的不合理，导致原料的浪费﹑产品的不合格，甚至造成生产事故,所以设计一个良好的液位控制系统在工业生产中有着重要的实际意义。

在液位串级控制系统的设计中将以THJ-2高级过程控制实验系统为基础,展开设计控制系统及工程实现的工作。

虽然是采用传统的串级PＩD控制的方法,但是将利用智能调节仪表﹑数据采集模块和计算机控制来实现控制系统的组建,努力使系统具有良好的静态性能,改善系统的动态性能。

1.4PLC的产生和定义1.４.１可编程控制器的产生２0世纪60年代，在世界技术改造的冲击下，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器。

１９68年,美国最大的汽车制造商——通用汽车公司从用户角度提出了新一代控制器应具备的十大条件后，立即引起了开发热潮。

1.4.２可编程控制器的定义国际工委员会（ＩEＣ)曾于1982年11月颁布了可编程控制器标准草案第一稿，1９85年1月又发表了第二稿,1９87年２月颁布了第三稿。

该草案中对可编程控制器的定义是“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用了可编程的存储器,用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术计算等面向用户的指令，并通过数字量和模拟量的输入和输出,控制各种类型的机械或生产过程。

可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。

1．4.３ PLC的发展现状20世纪70年代中末期,可编程控制器进入实用化发展阶段,计算机技术已全面引入可编程控制器中,使其功能发生了飞跃。

更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。

20世纪80年代初,可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。

这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。

这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。

这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期,年增长率一直保持为3０~40％。

在这时期，ＰLＣ在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLＣ逐渐进入过程控制领域,在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DＣＳ系统。

20世纪末期,可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。

从控制规模上来说,这个时期发展了大型机和超小型机;从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。

目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。

我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。

最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。

接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PＬC的应用。

目前,我国自己已可以生产中小型可编程控制器。

上海东屋电气有限公司生产的ＣF系列、杭州机床电器厂生产的DKＫ及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。

此外,无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的ＰLC生产厂家。

可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地。

第二章水箱液位控制系统总体方案的设计2.1对水箱液位控制系统的内容进行论述单回路控制系统是过程控制中结构最简单的一种形式，它只用一个调节器,调节器也只有一个输入信号,从系统方框图看,只有一个闭环。