南通大学
期末课程设计
项 目： 单容液位控制系统设计 班 级： 姓 名： 学 号：
摘要
本文根据液位系统过程机理，建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。本文的主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析，FX2系列可编程控制器的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。
PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展，已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集，然后经过自动调节方式来确定完PID参数后，通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。MCGS(监视与控制通用系统)是用于快速构造上位机监控系统的组态软件系统，系统的监测环节就是通过MCGS来设计的。这样我们就可以通过组态画面对液位高度和泵的起停情况进行监测，而且可以对PLC进行启动、停止、液位高度设置等控制。整个系统运行稳定、简单实用，MCGS与PLC通信流畅。
过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。
一．控制要求与系统功能
和调节阀的阀位信息；
1.判断计算机通信以及设备工作是否正常；如正常，实时地显示水箱的水位
2.可分别进行自动和手动控制，在手动控制方式下，设定值需跟随测量值变化，调节阀阀门开度可以直接在用户窗口的运行界面中人为设定；
3.在自动控制方式下，提供相关控制算法以备选择，包括：双位控制；标准PID控制；带死区的PID控制；积分分离PID控制；不完全微分PID控制；
4.自动方式下，液位设定值、采样周期和P、I、D参数都可以修改，并依据修改的数据实现相应的算法，调节阀开度为控制算法的结果；
5.为保证自动控制和手动控制的无扰切换，在切换瞬间调节阀开度不能发生突变；
6.当水箱液位高于30cm时，进行安全报警指示；当液位越限时，进行越限报警，报警偏差值可在窗口中修改；
7.具有显示液位设定值、液位测量值和阀位变化的实时曲线功能； 8.显示液位设定值、液位测量值和阀位变化的历史曲线，具有打印曲线所在窗口功能；
9. 具有液位设定值、液位测量值和阀位变化的历史数据查询功能，并将其存储到指定的位置；
10. 报警事件记录功能。
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