基于虚拟仪器的液位控制系统的研究与设计

1 引言

人们生活以及工业生产经常涉及到液位和流量的控制问题，例如饮料、 食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业 的生产加工过程， 通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度， 太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器 自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的 质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制 问题。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下， 采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。

传统的液位控制系统大多采用 PLC 和组态软件来实现，也有用单片机控 制的系统，是所谓的实时测控系统。但是在实际生产中，绝大多数的工业对象 的时间常数通常在秒级到分钟级的范围内。因此除了少数小时间常数的对象外， 可以由计算机系统来直接安全、有效地完成连续生产中的过程自动控制任务。 现代计算机技术和信息技术的迅猛发展，冲击着国民经济的各个领域， 也引起了测量仪器和测试技术的巨大变革。自从 1986 年美国国家仪器公司 (National Instruments Corp，简称 NI)提出虚拟仪器的概念以后，虚拟仪器由于 其性价比、开放性等优势迅速地占领了市场。虚拟仪器技术最核心的思想，就 是利用计算机的硬/软件资源，使本来需要硬件实现的技术软件化（虚拟化）， 以便最大限度地降低系统成本，增强系统的功能与灵活性[1]。基于软件在 VI 系统中的重要作用，NI 提出了“软件就是仪器（The software is the instrument）” 的口号。本文利用美国 NI 公司的 LabVIEW 开发的液位控制系统已经在实验室 条件下对单容液位对象实施了自动控制，取得了较好的调节效果。

2 系统结构 2.1 控制对象

该系统为 FESTO 紧凑型过程控制实验装置，如图 1 所示。水箱 B102 为 控制对象，水箱 B101 用于储水，执行装置是泵 P101。 ） 5 结论

设计的虚拟仪器系统具有友好的人机界面，经过实际测试系统稳定可靠， 控制响应速度快，曲线变化平稳，完全满足了液位控制要求，充分体现了虚拟 仪器的特点。尤其是其扩展性很好，可以随时添加更加先进的控制算法以及其 它如流量、压力控制功能，而且开发周期很短。本文设计的液位控制系统已经 成功的应用于教学和实验中，取得了良好的调节效果。因此，该系统具有推广 使用价值。

tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！