液位控制系统课程设计
液位控制系统课程设计
液位控制系统课程设计目录第1章系统总体方案选择 (5)第2章系统结构框图与工作原理 (7)2.1 系统机构框图 (7)2.2 工作原理 (8)第3章各单元软硬件 (9)3.1 模拟控制对象系统 (9)3.2 控制台 (9)3.3 上位机及控制软件系统 (9)3.4 模拟量输入模块ICP-7017 (10)3.5 模拟量输出模块ICP-7024 (11)3.6 电动调节阀 (11)3.7 液位传感器 (12)第4章软件设计与说明 (13)4.1 用户窗口 (13)4.2 实时数据库 (16)第5章系统调试 (17)5.1 设备连接 (17)5.2 系统调试 (17)5.3 调试结果 (18)5.3 注意事项 (19)第6章总结 (20)附录程序清单 (21)第1章系统总体方案选择随着工业生产的迅速发展，工艺条件越来越复杂。
对过程控制的要求越来越高。
过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
由于工业过程的复杂、多变，因此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。
为了满足上述特点与工艺要求，过程控制中的控制方法是十分丰富的。
通常有单变量控制系统，也有多变量控制系统，有复杂控制系统，也有满足特定要求控制系统。
在工业生产过程中，液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍，为保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡，因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出，要求设计一个液位控制系统。
对分析设计的要求，生产工艺比较简单要求并不高，所以采用管道流量控制系统进行设计。
管道流量控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。
管道流量控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。
管道流量控制系统根据被控量的系统、液位管道流量控制系统等。
管道流量控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，操作维护也比较方便，因此在化工自动化中使用很普遍，这类系统占控制回路的绝大多数。
(完整word版)带PID的液位控制系统课程设计
《过程控制》课程设计学生姓名：学号：210992专业班级：电气工程及其自动化(1）班指导教师:二○一二年六月十五日目录1.课程设计目的 (3)2.课程设计题目和要求 (3)3。
设计内容 (4)3.1课程设计的方案 (4)3。
2 硬件设计。
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3 软件设计。
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104.设计总结 (18)5.参考书目 (18)附录 (19)1、课程设计目的通过本课程设计, 主要训练和培养学生的以下能力：(1）。
查阅资料：搜集与本设计有关部门的资料(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；（2).方案的选择：树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意提高分析和解决实际问题的能力；（3）.迅速准确的进行工程计算的能力,计算机应用能力；(4）。
用简洁的文字,清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
2、课程设计题目和要求题目：带PID的液位控制系统要求：1. 要求设计液位系统，要求通过阀门准确控制液位，采用带有增量式的PID，要求无余差,超调小,加热速度快.2。
硬件采用51系列单片机。
3采用keil c作为编程语言，采用结构化的设计方法3、设计内容3。
1课程设计的方案在工业生产过程中，如图2。
1所示的加热炉，为了保证生产正常进行，物料进出均需平衡，炉内温度也需恒定。
选择被控参数：根据工艺可知，加热炉的液位要求维持在某给定值上下,所以直接选取液位为被控参数。
加热炉的温度则以炉壁的温度为被控参数。
选择控制参数：液位控制以流出加热炉的物料流量为控制参数。
温度控制以供给燃料的流量为控制参数。
课程设计液位
课程设计液位一、教学目标本节课的学习目标包括以下三个方面：1.知识目标：学生需要掌握液位的定义、液位测量方法、液位控制系统的原理和应用。
2.技能目标：学生能够运用所学知识进行液位测量和控制系统的分析和设计，具备解决实际问题的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对液位技术研究的兴趣，增强创新意识和团队合作精神，认识科技发展对人类社会的贡献。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.液位的定义和分类：介绍液位的概念、液位的分类及液位测量的重要性。
2.液位测量方法：讲解液位测量的主要方法，如浮力式、压力式、超声波式等，并分析各种方法的优缺点。
3.液位控制系统原理：阐述液位控制系统的组成、工作原理及其在工业生产中的应用。
4.液位控制系统的调试与维护：介绍液位控制系统的调试和维护方法，提高学生实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本节课将采用以下几种教学方法：1.讲授法：讲解液位的定义、分类和液位测量方法，让学生掌握基本知识。
2.案例分析法：分析实际液位控制系统的应用案例，让学生了解液位控制系统在工程中的应用。
3.实验法：安排实验室实践环节，让学生动手操作液位测量和控制系统，提高实际操作能力。
4.讨论法：学生分组讨论，培养团队合作精神和创新意识。
四、教学资源为了支持本节课的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《液位技术与应用》等相关教材，为学生提供理论知识的学习。
2.参考书：提供液位技术相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。
3.多媒体资料：制作课件、视频等多媒体资料，直观展示液位测量和控制系统的原理和应用。
4.实验设备：准备液位测量和控制系统实验设备，为学生提供实践操作的机会。
五、教学评估本节课的评估方式包括以下几个方面：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，占总评的30%。
2.作业：布置与课堂内容相关的作业，评估学生的理解和应用能力，占总评的30%。
3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能和分析能力，占总评的20%。
液位控制系统——过程控制课程设计
参考文献
[1]林锦国.过程控制.第3版.南京.东南大学出版社.2011
[2]范永久.化工测量及仪表.北京.化工工业出版社.2002
2个中间结果参数：PVn-1为上一次的归一化测量值；Mx是计算中的中间参量，是积分之和。可见，9个参数中有：1个输出变量，1个输入变量，5个常数，2个中间变量。设定值SPn、采样时间Ts和3个PID参数共５个常数应事先确定，并在程序初始化时、或在每次执行PID模块指令前，存放到数值存储区，以供调用。
[7]潘新民.微型计算机控制技术.第2版.北京.电子工业出版社.2011
[8]廖常初.PLC编程及应用.北京.机械工业出版社.2002
MOVR0.0,VD124//关闭微分作用
MOVB 100, SMB34 //100ms放入特殊内存字节SMB34，用于控制中断0的时间间隔
ATCH INT_0, 10//调用中断程序
ENI//全局性启用中断
INT0
LD SM0.0//RUN模式下，SM0.0=1
ITDAIW0, AC0//模拟量输入映像寄存器AIW0的数转双精度数存入AC0寄存器
可得到：Mn = Kc*(SPn－PVn)+Kc*(Ts/Ti)* (SPk－PVk)
+Kc*(Td/Ts)*[(SPn—PVn)－(SPn－PVn-1)]
=Kc*(SPn－PVn)+Kc*(Ts/Ti)*(SPn－PVn)
+Kc*(Td/Ts)*[PVn-1—PVn]+Mx
蓄水池液位控制系统课程设计
南华大学过程控制仪表课程设计设计题目PLC控制的蓄水池液位系统学生姓名吴港南专业班级自动化1002班学号***********指导老师刘冲目录1.设计的目的和意义 (2)1.1设计目的 (3)1.2设计意义 (3)2.控制系统工艺流程及控制要求 (4)2.1基本任务 (4)2.2基求控制要求 (4)2.3给定条件 (4)2.4主要性能指标 (4)2.5工艺流程图 (5)3.总体设计方案 (6)3.1控制方法选择 (7)3.1.1控制方法选择 (7)3.1.2系统组成 (7)3.2系统组成 (8)4.软硬件设计 (8)4.1建模过程 (8)4.2硬件开发及系统配置 (10)4.2.1PLC系统—CPU、模/数转换模块、数/模转换模块 (10)4.2.1回路表 (10)4.2.2PID指令 (11)4.2.3程序流程图 (12)4.2.4程序 (14)5.课程设计实验 (18)6.遇到的问题及解决方法 (18)7.收获和体会 (19)参考文献 (19)·第1章设计的目的及意义1.1设计目的对蓄水池液位/压力控制系统。
这是一个单回路反馈控制系统,控制的任务是使水箱的液位/压力等于给定值,减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。
用液位/压力参数为被控对象。
交流电动机带动齿轮泵通过阀1向上水箱供水,调节阀2使之同时向外排水,令入水的速度大于出水的速度,达到被控参数(液位/压力)的动态调整。
1.2设计意义在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工, 溶液过滤, 化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。
因此液面高度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，能收到很好的效果。
可编程控制器（PLC）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的，主要用来代替继电器实现逻辑控制。
计算机液位测控系统(课程设计)
S=Vt/2
（2）超声波传感器 在超声波测距系统中利用超声波传感器产生和接收超声波，利用 超声波的特性进行数据测量。 市场上的超声波传感器大致可以分为通 用型，宽频带型，封闭型，高频型等，它们各有优缺点，也就各有用 途。通用型频带窄，但灵敏度高，抗干扰性强，在多通道，且通道间 频率较近的应用中最好使用它； 宽频带型能在工作频带内有两个共振 点，因而加宽了频带，它兼做发送和接收传感器；封闭型适用于室外 环境，有较好的奈风雨特性，用于汽车后的监测等装置上；高频型的 中心频率可以达到 200KHz，方向性强，可以进行高分辨率的测量。 综上，选用高频型的超声波传感器。采用反射式超声波测距方 法。
（式 1—6）
三、系统原理 计算机液位测控系统中，整个系统由 AD 转换模块 （包括放大、 滤波等调理电路） ，控制模块，DA 转换模块（包括驱动电路） ，执行 机构（比例阀） ，控制对象（水箱）和测量传感器六大部分组成，如
5
本科课程设计论文
图 3 所示。
图3
1、液位 h 的测量——超声波测距原理及超声波传感器 （1）超声波测距原理 超声波具有束射特性，吸收特性，高功率等特征。超声波的 特点是它能在各种媒质中传播； 波长短， 因而分辨率很好； 声束尖锐， 声能集中；在不同物质界面上会有反射、折射、散射等现象；可获得 较高声强。因此可以利用超声波脉冲反射回波法实现测距。 已知超声波在当地空气中的传播速度V， 测出超声波在空气张 传播的时间，就能计算出传播的距离。 超声波测距就是通过测定超声 波传播的时间间隔来测出声波传送的距离， 这就是所谓的时间差测距 法。超声波测距方法有如下两种： �直接式超声波测距方法： 直接式超声波测距方法的原理是， 测量发送器发射超声波到接收 器并接收到超声波的时间 t， 已知超声波在空气中的传播速度 V,则超 声波发送器到对象物的距离为：
水槽液位控制系统课程设计报告
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。
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。
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。
本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表，设计液位控制系统，利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。
关键词：组态王，液位控制，PID算法，过程控制一、设计任务 (3)二、实验目的 (3)三、实验方案 (3)四、实验过程 (4)实验总结 (17)参考文献 (18)附录 (19)一、设计任务：（1）液位监控：完成一个液位监控系统，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。
（2）通过组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。
设计要求(1)根据液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。
dcs锅炉液位控制系统课程设计
dcs锅炉液位控制系统课程设计一、引言DCS锅炉液位控制系统是一种自动化控制系统，用于监测和调节锅炉中的液位。
在现代工业生产中，锅炉是不可或缺的设备之一，因此对锅炉液位控制系统的设计和优化显得尤为重要。
本文将从以下几个方面对DCS锅炉液位控制系统进行课程设计。
二、系统概述1. 系统结构：DCS锅炉液位控制系统由传感器、执行器、控制器和监视器等组成。
2. 系统功能：该系统主要实现对锅炉中水位的监测和调节，确保锅炉在安全运行的同时提高工作效率。
三、传感器设计1. 传感器原理：利用压力传感器检测水面高度，并将检测结果转换成电信号输出。
2. 传感器选型：选择精度高、稳定性好、抗干扰能力强的压力传感器。
3. 传感器安装：将传感器安装在锅炉侧面，保证与水面垂直，并采用密封结构防止蒸汽泄漏。
四、执行器设计1. 执行器原理：利用电机驱动阀门，控制水的流动。
2. 执行器选型：选择响应速度快、精度高、耐腐蚀性好的电动阀门。
3. 执行器安装：将执行器安装在锅炉出水管道处，保证与水流方向一致，并采用密封结构防止漏水。
五、控制器设计1. 控制器原理：利用PID算法对传感器输出信号进行处理，并输出控制信号给执行器。
2. 控制器选型：选择具有高性能处理能力、可编程性强、稳定性好的PLC作为控制器。
3. 控制算法：采用PID算法对液位进行调节，根据实际情况调整Kp、Ki和Kd参数。
六、监视系统设计1. 监视系统原理：实时监测锅炉液位变化，并将监测结果显示在监视屏幕上。
2. 监视系统选型：选择具有高分辨率、反应速度快、稳定性好的液晶显示屏。
3. 监视界面设计：设计直观明了的监视界面，包括液位曲线图和实时数值显示等。
七、总结DCS锅炉液位控制系统是一种重要的自动化控制系统，其设计和优化对于锅炉运行的安全和效率具有重要意义。
本文从传感器、执行器、控制器和监视系统等方面进行课程设计，对该系统的实现和应用提供了一定的参考。
液位自动控制系统方案
等级:课程设计课程名称电气控制与PLC课程设计课题名称液位自动控制系统设计与调试专业班级学号姓名指导老师电气信息学院课程设计任务书课题名称液位自动控制系统设计与调试姓名专业班级学号指导老师课程设计时间教研室意见审核人：一.课程设计的性质与目的本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。
它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程围的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。
通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。
二. 课程设计的容1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。
2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。
3.选择电器元件，列出电器元件明细表。
4.上机调试程序。
5.编写设计说明书。
三. 课程设计的要求1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。
2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。
3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。
四.进度安排1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。
2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。
确定控制方案。
配置电器元件，选择PLC型号。
绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。
设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。
3.第一周星期五：上机调试程序。
4.第二周星期一：指导编写设计说明书。
液位控制系统课程设计报告 2
液位控制系统设计说明书一、设计任务：液位监控：完成一个液位监控系统设计，（对象自己定）要求有流程图画面，报警画面，历史曲线，实时曲线，报表画面。
各画面间能实现灵活切换，所以画面都能实现动画效果或数据或曲线显示。
二、实验目的：1．熟悉组态王软件，达到熟练使用组态软件的常用工具。
2．学会完成组态工程的设计步骤。
3．锻炼动手能力和分析问题解决问题的能力。
三、实验步骤：1、系统设计：A．启动浏览器。
B．设备定义：把地理上分散的物理硬件在软件上变成集中的逻辑硬件。
C.变量定义：完成所有想到的变量定义，对于没有想到的后面设计过程遇到再定义。
D．画面绘制：完成各种需要画面的绘制。
1水泵的动画连接及其程序编写3液位灌定义4关闭按键的定义5历史曲线的按键定义F．配置系统程序编写if(\\本站点\运行状态==1){if(\\本站点\液位<=50&&\\本站点\运行状态==1){\\本站点\水泵=10;}if(\\本站点\液位>=950){\\本站点\水流=1;\\本站点\水泵=0;}}else{\\本站点\水泵=0;}if(\\本站点\水泵==1){\\本站点\液位=\\本站点\液位+20;}if(\\本站点\液位>0){\\本站点\液位=\\本站点\液位-10;}if(\\本站点\$时==0&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==1&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位1=\\本站点\液位;if(\\本站点\$时==2&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位2=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==3&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位3=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==4&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位4=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==5&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {}if(\\本站点\$时==6&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位6=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==7&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位7=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==8&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位8=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==9&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位9=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==10&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位10=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==11&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位11=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==12&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位12=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==13&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位13=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==14&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位14=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==15&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位15=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==16&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {}if(\\本站点\$时==17&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位17=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==18&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位18=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==19&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位19=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==20&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位20=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==21&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位21=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==22&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位22=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==23&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==0) {\\本站点\水位23=\\本站点\液位;}if(\\本站点\$时==0&&\\本站点\$分==0&&\\本站点\$秒==2) {}}四．系统运行画面五．实验总结：通过这次试验我们基本学会了组态王软件的操作，初步掌握其应用，在试验中我们出现过很多错误，但通过不懈的努力我们终于将其克服，在不断摸索，反复排查的过程中，我们的耐性得到了极大的锻炼，这对我们以后的工作学习都会有很大的帮助。
液位控制系统课程设计
目录系统总体方案选择第1章5·································系统结构框图与工作原理第2章7························· 2.1 系统机构框图7........................................... 2.2 工作原理8...............................................各单元软硬件第3章9...................................... 3.1 模拟控制对象系统9......................................控制台 3.2 9.................................................上位机及控制软件系统 3.3 9................................. ICP-7017 3.4 模拟量输入模块10.............................. ICP-7024 3.5 模拟量输出模块11..............................电动调节阀 3.6 11............................................液位传感器 3.7 12............................................软件设计与说明第4章13..................................13 4.1 用户窗口. (16)4.2 实时数据库············································系统调试5章第17··········································17 设备连接5.1 ··············································17 5.2 系统调试·············································· 5.3 调试结果18··············································19 5.3 注意事项··············································总结第6章20················································程序清单附录21·············································．第1章系统总体方案选择随着工业生产的迅速发展，工艺条件越来越复杂。
PLC液位控制课程设计
液位升降控制系统设计2、设计目的：巩固《PLC技术》课程学过的知识，加强理论与实践的联系。
以西门子S7-300系列PLC为例，通过本课程设计，达到了解硬件设备，熟悉PLC系统设计流程，灵活运用基本指令和高级指令，熟悉SETP7软件的目的。
3、设计要求：某进出水系统由进水阀门、储水罐及出水阀门组成，储水罐储水高度为50cm。
水位升降分为手动控制和自动控制，通过选择开关进行选择。
1.手动控制通过上升按钮、下降按钮和停止按钮控制水位高度（1）上升过程：按下上升按钮，进水阀开，水位以1cm/s开始上升，水位满时，进水阀门自动关闭；按下停止按钮，阀门关闭，水位停止在当前位置。
（2）下降过程：按下下降按钮，出水阀开，水位以1cm/s开始下降，水位空时，出水阀门自动关闭；按下停止按钮，阀门关闭，水位停止在当前位置。
2.自动控制通过启动按钮和停止按钮进行控制：（1）按下启动按钮，进水阀开，水位以1cm/s开始上升；水位满时，进水阀门关，出水阀打开，水位以1cm/s开始下降，水位空，出水阀门关；然后进水阀重新打开，重复以上过程。
（2）按下停止按钮，阀门全部关闭，水位停止在当前位置。
3.报警手动和自动过程中，当液位达到高报警设定值时，进行灯闪烁报警，闪烁频率位0.5s。
高报警设定值信号由拨码开关输入，液位值用数码管输出显示。
4.1硬件介绍4.1.1 S7-300 PLC的组成图4-1 S7-300 PLC的组成如图4-1 S7-300硬件电路图，由导轨、接口模块（IM）、信号模块（SM）、通信处理模块（CP）、功能模块（FM）的组成。
4.1.2 扫描过程图4-2 PLC的扫描过程4.2硬件选型A.电源模块（PS）：名称：PS 307 5A订货号：6ES7 307-1BA00-0AA0电源模块描述： 120 / 230 VAC:24 VDC / 5 AB.CPU模块(CPU)：名称：CPU 313C-2 DP订货号：6ES7 314-6CG03-0AB0C.数字量输入输出模块(SM)：名称：DI16xDC24V订货号：6ES7 321-1BH01-0AA0数字量输入输出模块描述：数字量输入模块 DI16 24 V，分成 16 组。
课程设计报告-液位控制系统设计
目录一、《控制系统分析与综合》任务书31.1、工程训练任务31.2、工程训练目的31.3、工程训练内容31.4、工程训练报告要求41.5、工程训练进度安排41.6、工程训练考核办法5二、总体设计方案52.1、控制系统目标52.2、控制系统要求5三、硬件设计63.1、PLC系统设计的基本原则63.2、PLC控制系统设计的基本内容和步骤73.2.1、设计的基本内容73.2.2、设计的基本步骤73.3、PLC的选型73.3.1、PLC机型选择83.3.2、PLC容量的选择8四、软件设计94.1、PLC相关设定94.1.1、PLC的元件分配94.1.2、PLC程序顺序功能图104.1.3、PLC程序104.1.4、PID控制器参数整定13五、组态监控软件的设计145.1、建立新工程145.2、建立通讯口155.3、新建变量165.4、新建监控画面17六、运行调试步骤与结果196.1、调试步骤196.2、运行结果20七、收获与小结22八、参考文献23一、《控制系统分析与综合》任务书题目：液位控制系统设计1.1、工程训练任务本实训综合运用自动化原理、PLC技术以及组态软件等相关课程，通过本实训的锻炼，使学生掌握自动化系统的基础理论、技术与方法，巩固和加深对理论知识的理解。
本课题针对液位控制系统作初步设计和基本研究，该系统能对水箱液位信号进行采集，以PLC为下位机，以工控组态软件组态王设计上位机监控画面，运用PID控制算法对水箱液位进行控制。
1.2、工程训练目的通过本次工程训练使学生掌握运用组态王软件及PLC构建工业控制系统的能力，增强学生对PLC控制系统以及组态王软件的应用能力，培养学生解决实际问题的能力，为今后从事工程技术工作、科学研究打下坚实的基础。
1.3、工程训练内容1)确定PLC的I/O分配表；2)根据PID控制算法理论，运用PLC程序实现PID控制算法；3)编写整个液位控制系统实训项目的PLC控制程序；4)在组态王中定义输入输出设备；5)在组态王中定义变量；6)设计上位机监控画面；7)进行系统调试。
前馈反馈水箱液位控制系统课程设计
前馈反馈水箱液位控制系统课程设计馈反馈水箱液位控制系统是一种常见的自动化控制系统，广泛应用于工业生产中。
本文将重点介绍该系统的工作原理、硬件组成和控制方法。
一、工作原理馈反馈水箱液位控制系统的工作原理基于反馈控制理论，其目的是通过测量水箱液位并将其与设定值进行比较，从而控制水泵的运行，使水箱液位始终保持在预定范围内。
具体来说，系统通过传感器对水箱液位进行实时监测，并将监测结果传送给控制器。
控制器将监测到的液位信号与设定值进行比较，如果液位过低，则控制器会启动水泵，将水从水源中抽取到水箱中，直到液位达到设定值。
如果液位过高，则控制器会停止水泵，直到液位降至设定值以下。
二、硬件组成馈反馈水箱液位控制系统由传感器、控制器、水泵等组成。
其中，传感器负责测量水箱液位，控制器负责对液位进行监测和控制，水泵负责将水从水源中抽取到水箱中。
传感器通常采用浮球式液位传感器或压力式液位传感器。
浮球式液位传感器通过浮球的上下运动来实现液位的监测，而压力式液位传感器则是通过传感器底部的压力传感器来实现液位监测。
控制器通常采用PLC或单片机等控制器，可根据实际需求选择。
水泵则根据实际需求选择不同类型的水泵，例如离心泵、自吸式泵等。
三、控制方法馈反馈水箱液位控制系统的控制方法基于PID控制算法，其中P代表比例控制、I代表积分控制、D代表微分控制。
PID控制算法的主要目的是使系统的输出值与设定值之间的误差最小化，从而实现系统的稳定性和精度。
具体来说，系统将液位信号与设定值进行比较，并根据误差大小计算出控制量。
比例控制是根据误差大小直接计算控制量，积分控制是根据误差的积分值计算控制量，微分控制是根据误差的微分值计算控制量。
三种控制方式结合起来，形成了PID控制算法。
在实际应用中，PID控制算法需要进行参数调整，以保证系统的稳定性和控制精度。
通常采用试错法或自整定控制器等方法进行参数调整。
馈反馈水箱液位控制系统是一种常见的自动化控制系统，通过传感器对水箱液位进行实时监测，并将监测结果传送给控制器，从而控制水泵的运行，使水箱液位始终保持在预定范围内。
化学液位控制课程设计
化学液位控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解化学液位控制的基本原理，掌握液位与化学平衡的关系。
2. 学生能够掌握液位控制的相关化学方程式，了解不同物质在液位变化中的相互作用。
3. 学生能够描述并解释液位控制在不同化学实验和工业应用中的重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学的液位控制知识，设计简单的化学实验装置，实现液位的稳定控制。
2. 学生能够通过实验操作，熟练使用液位控制相关仪器和设备，掌握实验数据的观察与记录方法。
3. 学生能够分析实验结果，提出改进液位控制策略的方法，并具备一定的解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对化学实验的浓厚兴趣，积极主动参与液位控制的学习与实践。
2. 学生能够认识到液位控制在化学实验和实际应用中的重要性，增强安全意识和责任感。
3. 学生能够通过团队合作，培养沟通与协作能力，形成尊重科学、严谨求实的价值观。
课程性质：本课程为实验实践课，结合理论教学，强调学生的动手操作能力和问题解决能力的培养。
学生特点：针对高中年级学生，具备一定的化学基础知识，思维活跃，对实验操作充满好奇。
教学要求：教师需引导学生结合理论知识，注重实验操作的规范性与安全性，鼓励学生主动探索，提高学生的实践能力。
通过课程目标的实现，使学生能够将所学知识应用于实际问题的解决中。
二、教学内容本课程依据课程目标，选取以下教学内容：1. 化学液位控制原理：包括液位与化学平衡的关系，浮力原理，溶液浓度的计算等。
2. 液位控制相关化学方程式：学习典型的液位控制反应方程式，如酸碱中和反应、氧化还原反应等。
3. 液位控制实验装置设计：介绍实验装置的组成部分，操作原理，及相关仪器设备的使用方法。
4. 实验操作技能：培养学生熟练使用滴定管、分液漏斗、磁力搅拌器等实验仪器的能力。
5. 数据观察与记录：教授学生如何观察实验现象，准确记录数据，并进行数据分析。
6. 液位控制策略改进：探讨不同因素对液位控制的影响，指导学生提出优化方案。
自控课程设计-液位控制系统
自控课程设计-液位控制系统1. 介绍液位控制系统是一种自动化控制系统，用于监测和控制液体的容器中的液位高度。
该系统包括液位传感器、控制器和执行器等基本部件，可以应用于诸多场合，如水处理、油田、化工等。
本文设计一套液位控制系统，并简述其原理、流程和实现方法。
2. 原理液位控制系统根据水位传感器的反馈信号，调整容器里的水泵或阀门的开关状态，以实现液位的控制。
通常，控制系统需要有两个目标水位，高水位和低水位，当水位超过高水位时，系统会自动关闭出水口；当水位小于低水位时，系统会自动开启水泵或阀门，将水源输送到容器中。
3. 流程液位控制系统主要有以下流程：（1）线性传感器检测液位传感器的信号，并将其转换成电信号。
（2）控制器通过比较检测到的电信号与预设的目标水位的大小，计算出控制执行器的操作信号。
（3）执行器接收来自控制器的操作信号，并将其转换为实际的控制信号，例如启动电机或控制阀门的打开和关闭。
（4）线性传感器检测水位的变化，并将其反馈给控制器以更新系统状态。
4. 实现方法液位控制系统的具体实现方法包括以下步骤：（1）搭建实验平台为了验证液位控制系统的可行性，需要先搭建一套实验平台。
实验平台包括一个容器（例如水箱）、一个水泵和一个阀门。
（2）安装液位传感器将液位传感器安装在容器中，连接线性传感器与控制器。
（3）预设目标水位根据实验平台的需求，设定高水位和低水位的位置。
（4）编写程序利用 Arduino IDE 编写程序，实现液位传感器与控制器的数据通信，以及控制执行器输出操作信号的任务，来完成对液位控制的控制。
（5）测试和调试经过程序的上传和调试，对实验平台进行测试，验证液位控制系统的可行性和优劣。
5. 结论液位控制系统是一种自动化控制系统，可以在水处理、化工等多种领域中得到广泛应用。
本文介绍了液位控制系统的原理、流程和实现方法，并且在实验平台上进行了验证和测试。
该系统具有简单、实用和可靠的特点，是实现液位自动控制的有力手段。
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湖南工程学院课程设计课程名称过程控制课题名称储槽液位控制系统专业自动化班级0701学号200701020103姓名李敬杰指导教师沈细群李亚2010年12 月24 日设计内容与设计要求设计内容：在工业生产过程中，液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍，为保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡，因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出，要求设计一个液位控制系统。
设计要求：1）确定系统设计方案；2）选择相应的仪器设备；3）MCGS软件组态相应的监控画面；4）完成控制算法程序设计；5）在DDC控制装置中进行调试；主要设计条件假设贮槽设备是一水箱，生产工艺要求水箱液位应保持在200.5cm，设计控制系统满足该要求。
说明书格式1.课程设计任务书2.目录3.系统总体方案选择与说明4.系统结构框图与工作原理5.各单元硬件设计说明及计算方法6.软件设计与说明（包括流程图）7.调试结果与必要的调试说明8.使用说明9.程序清单10.总结11.参考文献附录附录A 系统原理图附录B 程序清单进度安排设计时间为两周第一周星期一、上午：布置课题任务，讲课及课题介绍下午：借阅有关资料，总体方案讨论星期二、确定总体设计方案星期三、选择相应的仪器设备，进行控制算法设计星期四、控制算法编程星期五、控制算法编程第二周星期一、MCGS组态监控画面星期二、MCGS组态监控画面，在DDC装置上进行调试星期三、在DDC装置上进行调试星期四、写说明书星期五、上午：写说明书，整理资料下午：交设计资料，答辩参考文献[1] 邵裕森，戴先中.过程控制工程(第二版).机械工业出版社[2] 刘国荣，梁景凯.计算机控制技术与应用.机械工业出版社[3] 周杏鹏.传感器与检测技术.清华大学出版社目录第1章系统总体方案选择 (5)第2章系统结构框图与工作原理 (7)2.1 系统机构框图 (7)2.2 工作原理 (8)第3章各单元软硬件 (9)3.1 模拟控制对象系统 (9)3.2 控制台 (9)3.3 上位机及控制软件系统 (9)3.4 模拟量输入模块ICP-7017 (10)3.5 模拟量输出模块ICP-7024 (11)3.6 电动调节阀 (11)3.7 液位传感器 (12)第4章软件设计与说明 (13)4.1 用户窗口 (13)4.2 实时数据库 (16)第5章系统调试 (17)5.1 设备连接 (17)5.2 系统调试 (17)5.3 调试结果 (18)5.3 注意事项 (19)第6章总结 (20)附录程序清单 (21)第1章系统总体方案选择随着工业生产的迅速发展，工艺条件越来越复杂。
对过程控制的要求越来越高。
过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
由于工业过程的复杂、多变，因此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。
为了满足上述特点与工艺要求，过程控制中的控制方法是十分丰富的。
通常有单变量控制系统，也有多变量控制系统，有复杂控制系统，也有满足特定要求控制系统。
在工业生产过程中，液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍，为保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡，因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出，要求设计一个液位控制系统。
对分析设计的要求，生产工艺比较简单要求并不高，所以采用单回路控制系统进行设计。
单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。
单回路控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。
单回路控制系统根据被控量的系统、液位单回路控制系统等。
单回路控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，操作维护也比较方便，因此在化工自动化中使用很普遍，这类系统占控制回路的绝大多数。
单回路控制系统虽然简单，但它的分析、设计方法是其它各种复杂过程控制系统分析、设计的基础。
对单回路控制系统进行分析，设计，调试处理的方法，理解单回路控制系统对各个环节的影响，就可以分析处理好更复杂的设计问题。
这里选择的是液位单回路控制系统。
图1-1是一个单回路反馈控制系统单回路控制系统方框图的一般形式如下：图1-1 单回路反馈控制系统_ 调节器 调节阀 被控过Wm(S) X(S)Y(S) F(S) Z(S) _第2章 系统结构框图与工作原理2.1 系统结构框图将模拟过程控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了一个典型的基于计算机的控制系统，如图2-1所示。
图2-1 储槽液位控制系统框图 过程控制系统，简单的说，就是采用计算机来实现的过程工业控制（含管理）系统。
从控制系统引入计算机，可以充分利用计算机的运算、逻辑判断和记忆等功能完成多种控制任务实现复杂东芝规律。
由于计算机只能处理数字信号，因此给定值和反馈要先经过A/D 转换器将其转换为数字量，才能输入计算机。
但计算机接受了给定量和反馈量后，依照偏差值，按某种控制规律进行运算（如PID 运算），计算结果（数字信号）在经过D/A 转换器，将数字 信号转换成模拟信号输出到执行机构，从而完成对系统的控制作用。
单回路系统结构简单，投资少，易于调整和投运，又能满足不少工业生产过程的控制要求，因此应用十分广泛。
反馈值计算机控制器控制器 7024 电动阀 水箱 7017 压力传感器 设定值+_水箱液位2.2 工作原理单回路过程控制系统亦称单回路调节系统，一般是指正对一个被控过程（调节对象），采用一个检测变松器检测被测过程，采用一个控制（调节器）来保持参数恒定（或在很小范围变化），其输出也只控制一个执行机构（调节阀）。
从系统的款图看，只有一个闭环回路。
单回路过程控制系统是实现生产过程自动化的基本单元、其结构简单、投资少、易于调整和投运，能满足一般工业生产过程的控制要求、因此在工业生产小应用十分广泛，尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者控制质量要求不太高的场合。
单回路过程控制系统虽然简单，但它的分析、设计方法是其它各种复杂过程控制系统分析、设计的基础。
因此，学习和掌握单回路系统的工程设计方法是非常重要的。
第3章各单元软硬件3.1 模拟控制对象系统模拟控制对象系统由上、中、下三个水箱、热交换器及相应管路（含手动阀、转换阀）组成，上、中水箱由水泵供水。
上、中两个水箱装有液位传感器；上水箱是一个复合式水箱，其中水箱内装有电加热器，电动搅拌器和PT100温度传感器。
下水箱内置潜水泵。
热交换器冷热流体管路上均装有涡轮流量计、温度传感器、阀门和水泵。
水箱中的水位、水温以及供水的流量和热交换器冷热流体管路上的温度、流量、压力都可以用于构成控制系统的被控参数。
管路任一个手动阀都可以作为干扰源，用以产生干扰信号，整个被控对象组成了一个复杂控制系统。
单回路控制系统主要包括实验台上的上水箱、中水箱、回水泵、循环泵、电子比例阀以及相应的管路和阀门。
3.2 控制台控制台有手动控制按钮、智能仪表组成。
3.3 上位机及控制软件系统THJ-2型过程控制系统综合实验台上位机可以根据用户的要求配置不同的组件。
模拟对象系统的控制软件系统是基于MCGS工控软件的实验控制软件系统。
MCGS是一套基于windows平台的、用于快速结构和生成上位机监控系统的姿态软件，可以运行于windows95/98/NT/2000及以上系统。
MCGS 为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台，能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势显示和报表输出以及企业监控网络等功能。
3.4 模拟量输入模块ICP-7017面板如图3-1所示，ICP-7017模块24V 供电，面板上提供了4通道的输入端口，每一通道根据功能表壳输入允许范围的电压或电流。
图3-1 ICP7017面板图中，A:电源开关 B:RS485接口 C:ICP-7017模块 D:4通道的输入接口ICP7017模块的功能介绍：ICP7017模块：8通道模拟量输入模块。
工作电源：直流24V 输入类型：电压、电流。
输入范围：150~150mv,-500~500mv,-1~1v,-5~5v,-10~10v,-2~20mA 通讯方式：485通讯CDAB3.5 模拟量输出模块ICP-7024面板如图3-2所示，24V 供电，提供了4通道的输出端口，每一通道根据功能表壳输入允许范围的电压或电流。
图3-2 ICP-7024面板图中，A:电源开关 B:RS485接口 C:ICP-7024模块 D:4通道的输出接口ICP7017模块的功能介绍：4路电压型模拟量输出，4路电流型模拟量输出。
工作电源：直流24V电流输出范围：0~20mA,4~20mA电压输出范围：-10v~10v,0~10v,-5~5v,0~5v 通讯方式：485通讯3.6 电动调节阀这里用的是QSTP-16K 智能电动单座调节阀，其主要技术参数如下: 型式：智能型直行程执行机构输入信号：0～10mA/4～20mADC/0～5mVDC/1～5VDCABCD输入阻抗：250Ω/500Ω输出信号：4～20mADC输出最大负载：＜ 500Ω信号断电时的阀位：可任意设置为保持/全开/全关/0～100%间的任意值电源：220V 10%/50Hz3.7 液位传感器被控参数以及其他一些参数、变量的检测和将测量信号传送至控制器（调节器或计算机）是设计过程控制系统的重要一环。
选择变送器要注意以下几个问题：①尽可能选择测量误差小的测量元件；②尽可能选择快速响应的测量元件与变松设备；③对测量信号做必要的处理。
本实验对象的检测装置为扩散硅压力液位传感器。
分别用于检测上水箱、中水箱和下水箱液位。
接线说明：传感器为二线制接法，他的端子位于中继管内，电缆线从中继箱的引线口接入，直流电源24V+接红线，白线/蓝线接负载电阻的一端，负载电阻的另一端接24V-。
传感器输出4～20mA 电流信号，通过负载电阻250/50Ω转换成电压信号。
当负载电阻接250Ω是信号电压为1～5V，当负载电阻切换成50Ω时信号为0.2～1V。
第4章软件设计与说明主控窗口就是在开始运行时出现的窗口，可以选择需要运本课程设计中，用到的软件就是MCGS组态软件。
主要就是设计出单容水箱液位控制系统的组态监控画面，对各个模块的属性设置要准确。
同时，要写出PID算法的程序。
具体内容如下：4.1 用户窗口这就是整个单容水箱液位控制系统的组态画面图，左半部分主要就是一个实验现场模拟图，可以清楚地看到在运行过程中，水的流向及过程。
右半部分，主要是各个参数的调节设置，并且在参数设置好后，可以看过水箱的设定值，以及输出值的变化。