单容水箱液位控制系统设计说明

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单容液位控制系统设计说明

目录1 系统设计理解 (1)1.1 前言 (1)2 系统方案确定、系统建模及原理介绍 (1)2.1 控制方案的确定 (1)2.2 控制系统建模 (1)2.2.1 被告...................................................... ....................... .............................. (1)2.2.2 系统建模 (2)3 系统构成 (4)3.1 控制系统结构 (4)3.2 控制系统框图 (4)4 系统各环节分析 (5)4.1 调节器PID控制 (5)4.2 执行器分析 ................................................... ......................... ............................ . (6)4.3 检测与传输链路分析 (6)4.4 被控对象分析 (6)5 系统仿真 (7)5.1 系统结构图及参数设置 (7)6 仪器选择 (10)6.1 PID调节器选择 (10)6.2 执行器选型 (11)6.2.1 变频器选型 (11)6.2.2 电机选型 (11)6.2.3 泵的选择 (12)6.3 差压变送器的选择 (12)7 课程设计结束语 (14)参考文献 (15)1.对系统设计的理解1.1 前言过程控制已广泛应用于矿山、冶金、机械、化工、电力等领域。

在液位控制方面，如：水塔供水、工矿企业排水、锅炉汽包液位控制、精馏塔液位控制等，发挥着重要作用。

在这些生产领域中，操作基本上是劳动密集型或危险的。

很容易因为操作失误而引发事故，给制造商造成经济损失。

可以看出，在实际生产中，液位控制的准确性和控制效果直接影响工厂的生产成本、经济效益和安全系数。

因此，为了保证安全条件和方便操作，有必要研究和开发先进的液位控制方法和策略。

单容水箱液位恒值控制系统设计报告

过程控制系统课程设计专业：自动化设计题目：单容水箱液位恒值控制系统设计班级：学生姓名：学号：指导教师：分院院长：教研室主任：电气工程学院一、课程设计任务书1. 设计内容针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。

具体设计内容是利用西门子S7-200PLC作为控制器，实现对单容水箱液位高度的定值控制，同时利用MCGS组态软件建立单容水箱液位控制系统的监控界面，实现实时监控的目的。

2. 设计要求1）以RTGK-2型过程控制实验装置中的单个水箱作为被控对象、PLC作为控制器、静压式压力表作为检测元件、电动调节阀作为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。

2）PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量≤15%，稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤10s；3）组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线；并能显示历史曲线。

4）选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数；5）通过S7-200PLC编程软件Step7实现PLC程序设计与调试；6）分析系统基本控制特性，并得出相应的结论；7）设计完成后，提交打印设计报告。

3. 参考资料1）邵裕森,戴先中主编.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.20032）崔亚嵩主编.过程控制实验指导书（校内）3）廖常初主编.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.20074）吴作明主编.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.20074. 设计进度（2012年12月3日至2011年12月16日）时间设计内容2012年12月3日布置设计任务、查阅资料、进行硬件系统设计2012年12月4日～2012年12月5日编制PLC控制程序，并上机调试；2012年12月6利用MCGS组态软件建立该系日～2012年12月7日统的工程文件2012年12月10日～2012年12月12日进行MCGS与PLC的连接与调试进行PID参数整定2012年12月13日～2012年12月14日系统运行调试，实现单容水箱液体定值控制2012年1月15日～2012年1月16日写设计报告书5. 设计时间及地点设计时间：上午：8：00～11：00下午：1：00～4：00晚上：6：00~9：00设计地点：新实验楼，过程控制实验室（310）机房（323）二、评语及成绩课程设计成绩：指导教师：过程控制系统课程设计报告班级：姓名：学号：指导教师：撰写日期：目录第一章课程设计内容与要求分析 (1)1.1 课程设计内容 (1)1.2 课程设计要求分析 (1)1.3 PID控制的原理和特点 (1)1.3.1比例（P）控制及调节过程 (2)1.3.2积分（I）控制及调节过程 (3)1.3.3微分（D）控制及调节过程 (4)1.4 临界振荡整定计算公式 (5)第二章系统组态设计 (7)2.1 MCGS组态软件概述 (7)2.1.1如何创建MCGS组态工程 (7)2.1.2设备配置 (8)页脚内容82.1.3新建画面 (8)2.1.4设备连接 (12)第三章 PLC设计 (16)3.1 PLC概述 (16)3.2系统PLC设计程序 (17)第四章单容水箱液位恒值系统数据调试 (20)4.1 等幅震荡 (20)4.2 P调节器 (21)4.3 PI调节器 (22)4.4 PID调节器 (23)4.5 P 、PI、PID调的比较 (24)课程设计总结 (26)参考文献 (27)页脚内容9第一章课程设计内容与要求分析1.1 课程设计内容针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。

单容水箱液位控制系统的设计

单容水箱液位控制系统辨识一、单容水箱液位控制系统原理单容水箱液位控制系统是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。

单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。

图 1-1为单容水箱液位控制系统方块图。

当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。

合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。

反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。

因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。

一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。

图1-2是单容液位控制系统结构图GK-07图i-i 单容水箱液位控制系统的方块图系统由原来的手动操作切换到自动操作时，必须为无扰动，这就要求调节器的输出量能及时地跟踪手动的输出值，并且在切换时应使测量值与给定值无偏差存在。

图1-2是单容水箱液位控制系统结构图。

一般言之，具有比例（P ）调节器的系统是一个有差系统，比例度3的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。

比例积分电帖泵204上水箱（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数3, Ti选择合理，也能使系统具有良好的动态性能。

图1-2单容液位控制系统结构图比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。

在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图1-3中二、单容水箱液位控制系统建模2.1液位控制的实现液位控制的实现除模拟PID调节器外，可以采用计算机PID算法控制。

首先由差压传感器检测出水箱水位；水位实际值通过单片机进行A/D转换,变成数字信号后，被输入计算机中；最后，在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值传送到单片机中，由单片机将数字信号转换成模拟信号。

PLC课程设计单容水箱液位控制系统的设计

目录封面--------------------------1 目录--------------------------2 引言--------------------------3 一、总体设计方案--------------4基本任务----------------------4 基本要求----------------------4 主要性能指标------------------ 4 扩展功能----------------------4 控制方法选择------------------ 4 系统组成----------------------5 二、控制系统设计-------------- 5控制程序流程图----------------- 5 控制程序设计思路--------------- 6 系统变量定义及分配表----------- 6 系统接线图设计----------------- 6 三、系统调试及结果分析--------7系统调试-----------------------7 结果分析-----------------------8 结束语---------------------8 参考文献-------------------8 附录：源程序图-----------------9引言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。

由于液体本身的属性及控制机构的摩擦、噪声等的影响，控制对具有一定的纯滞后和容量滞后的特点，液位上升的过程缓慢，呈非线性。

因此液位控制装置的可靠性与控制方案的准确性是影响整个系统性能的关键，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。

单容水箱液位控制系统设计

辽宁工程技术大学计算机控制技术课程设计设计题目单容水箱液位控制系统设计指导教师院（系、部）专业班级学号姓名日期《计算机控制技术》课程综合设计任务书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。

介绍了PID控制的基本原理及数字PID算法，利用simulink软件对系统进行系统仿真，并进行了整定PID参数，得到整定后的仿真曲线。

系统由进出水阀门，C51单片机，A/D转换器，D/A转换器，传感器，显示电路和键盘电路等组成。

整个过程保持出水阀的开度比例不变，由传感器检测电路连续不断地相应液位值，送入A/D转换器中处理，输出的数字量送给单片机，控制显示电路实时显示实际液位值，由键盘输入设定值，控制器比较其值控制进水阀门的开度比例，以保持液位稳定在要求范围内。

关键词：单容水箱；水箱建模；液位控制；PID算法AbstractBased on the process mechanism of the liquid level system, this paper establishes the mathematical model of the single-capacity water tank. The basic principle of PID control and the digital PID algorithm are introduced. The system simulation is performed using simulink software, and the PID parameters are adjusted to obtain the simulation curve after the tuning.The system consists of inlet and outlet valves, C51 microcontroller, A/D converter, D/A converter, sensor, display circuit and keyboard circuit. Throughout the entire process, the proportion of opening of the outlet valve is kept constant, and the corresponding level value of the sensor detection circuit is continuously sent to the A/D converter for processing. The output digital quantity is sent to the SCM, and the control display circuit displays the actual liquid level in real time. Value, the set value is input by the keyboard, and the controller compares the value to control the opening ratio of the inlet valve to keep the liquid level stable within the required range.Key words:Single capacity water tank;Water tank modeling;Liquid level control;PID algorithm目录0 前言 (1)1 设计方案 (2)概述 (2)系统结构 (2)2 水箱系统建模 (3)水箱结构图 (3)水箱模型计算 (3)3 硬件设计 (5)C51单片机最小系统 (5)传感器 (5)A/D转换模块 (5)D/A转换模块 (5)显示模块 (6)键盘模块 (6)调节阀 (6)4 PID算法与软件设计 (7)PID算法分析 (7)位置式PID (8)主程序流程图 (10)显示子程序 (11)键盘子程序 (11)A/D子程序 (11)5 系统仿真 (12)系统自衡仿真 (12)simulink仿真图 (12)simulink曲线 (13)6 结论 (14)参考文献 (15)附录：系统硬件电路图 (16)0 前言液位控制技术在现实生活、生产中发挥了重要作用，比如，民用水塔的供水，如果水位太低，则会影响居民的生活用水；工矿企业的排水与进水，排水或进水控制得当与否，关系到车间的生产状况；锅炉汽包液位的控制，如果锅炉内液位过低，会使锅炉过热，可能发生事故；精流塔液位控制，控制精度与工艺的高低会影响产品的质量与成本等。

单容水箱液位恒值控制系统设计

过程控制系统课程设计专业：自动化设计题目：单容水箱液位恒值控制系统设计班级：自动化0841学生姓名：王欢学号：15指导教师：尹振红分院院长：许建平教研室主任：方健电气工程学院一、课程设计任务书1. 设计内容针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。

2）PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量≤15%，稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤60s；3）组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线；并能显示历史曲线。

单容水箱液位控制系统实验设计

单容水箱液位控制系统实验设计【摘要】通过对单容水箱液位控制系统特性的测试掌握单容水箱阶跃响应测试方法，并记录相应液位的响应曲线。

根据实验得到的液位阶跃响应曲线，用相关的方法确定被测对象的特征参数T和传递函数。

【关键词】单容水箱；液位控制；数字模型1.单容水箱液位控制系统组成本实验装置由被控对象和上位控制系统两部分组成。

系统动力支路分两路：一路由三相（380V交流）磁力驱动泵、气动调节阀、直流电磁阀、PA电磁流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计及手动调节阀组成。

1.1被控对象被控对象由不锈钢储水箱、圆筒形有机玻璃水箱和敷塑不锈钢管路组成。

水箱：包括上水箱和储水箱。

上水箱采用淡蓝色圆筒型有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直能接观察到液位的变化和记录结果。

分别是缓冲槽，工作槽，出水槽。

管道：整个系统管道采用敷塑不锈钢管组成，所有的水阀采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。

有效提高了实验装置的使用年限。

其中储水箱底有一个出水阀，当水箱需要更换水时，将球阀打开让水直接排出。

1.2检测装置压力传感器、变送器：采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯协议的压力传感器和工业用的扩散硅压力变送器，扩散硅压力变送器含不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。

1.3执行机构调节阀：采用SIEMENS带PROFIBUS-PA通讯协议的气动调节阀，用来进行控制回路流量的调节。

它具有精度高、体积小、重量轻、推动力大、耗气量少、可靠性高、操作方便等。

水泵：本装置采用磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，流量为32升/分，扬程为8米，功率为180W。

泵体完全采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。

可移相SCR调压装置：采用可控硅移相触发装置，输入控制信号为4～20mA标准电流信号。

输出电压用来控制加热器加热，从而控制锅炉的温度。

电磁阀：在本装置中作为气动调节阀的旁路，起到阶跃干扰的作用。

单容水箱液位控制设计

目录第1章设计目的 (1)第2章系统总体设计方案 (2)2.1 液位控制的实现 (2)2.2 被控对象 (2)2.3 水箱建模 (2)第3章仪器设备 (5)3.1控制器 (5)3.2执行器 (5)3.3检测变送 (5)第4章系统结构框图与工作原理 (7)4.1课设原理说明 (7)4.2 PID控制原理 (7)第5章 MCGS组态软件设计 (9)第6章调试 (12)第7章课程总结 (13)第8章参考文献 (14)课程设计评分表 (15)第1章设计目的课程设计旨在使学生在深入消化课堂教学内容的基础上，综合应用所学课程的基本原理与方法，解决实际设计与应用问题，提高学生分析问题与解决问题的能力，并在设计工作中，学会查阅资料、系统设计、调试与分析、撰写报告等，达到综合能力培养的目的。

1.根据自动控制系统的设计要求，学会方案比较和论证，初步掌握工程设计的基本方法；2.掌握各种变送器以及自动化仪表的工作原理和调校；3.掌握自动控制系统集成技术；4.掌握控制系统的通信技术，学会PCI数据采集卡或远程数据采集模块的应用；5.应用MCGS软件，学会控制算法的设计和调试；6.熟悉MCGS组态软件，学会监控界面、通信驱动程序等的设计；7.提高总结归纳、撰写设计报告的能力，应当规范、有条理、充分、清楚地论述设计内容和调试成果。

第2章系统总体设计方案2.1 液位控制的实现本设计中以液位控制系统的水箱作为研究对象，水箱的液位为被控制量，选择了出水阀门作为控制系统的执行机构。

本设计首先由差压传感器检测出水箱水位；水位实际值通过A/D转换器进行A/D转换，变成数字信号后，被输入计算机中；最后，在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值传送通过D/A转换器转换成模拟信号,控制交流变频器，进而控制电机转速，从而形成一个闭环系统，实现水位的计算机自动控制。

2.2 被控对象本设计探讨的是单容水箱的液位控制问题。

单容水箱液位控制系统的设计

单容水箱液位控制系统的设计水箱液位控制系统是指利用传感器等技术手段实时监测水箱液位，并通过控制装置调节供水和排水流量，使水箱的液位保持在设定的范围内的系统。

1.系统组成(1)传感器：负责实时监测水箱液位，常用的传感器有浮球传感器、电阻传感器、超声波传感器等。

传感器要具有高精度、稳定性好、可靠性高等特点。

(2)控制装置：根据传感器反馈的液位信号，控制水泵或排水装置，调节供水和排水流量，使水箱液位保持在设定的范围内。

控制装置可以采用微控制器、PLC等。

(3)供水装置：负责向水箱供水，可以是普通水泵、恒压供水设备等。

供水装置的选型要考虑流量、扬程等参数。

(4)排水装置：负责将多余的水排出水箱，可以是排水泵、电磁阀等。

排水装置的选型要考虑排水能力、响应时间等参数。

(5)控制面板：提供操作和显示功能，用于设定液位控制的参数和实时显示液位情况。

2.系统原理(1)运行原理：系统根据设定的最低液位和最高液位，当液位低于最低液位时，控制装置开启供水装置；当液位高于最高液位时，控制装置开启排水装置。

当液位处于最低液位和最高液位之间时，控制装置停止供水和排水装置。

(2)至空调和给排水系统的作用：当液位低于最低液位时，系统将启动供水装置，为空调系统提供水源；当液位高于最高液位时，系统将启动排水装置，将多余的水排出，保证水箱不溢出。

3.系统设计要点(1)传感器的选择：根据实际情况选择不同类型的传感器。

传感器的安装位置要合理，避免水箱漏水或传感器受到污染。

(2)控制装置的设计：根据传感器反馈的液位信号，计算控制装置的输出信号，控制供水和排水装置的运行。

要考虑控制装置的响应时间、动作准确性等参数。

(3)供水装置和排水装置的选型：选型要根据水箱的容量和液位控制需求确定。

要考虑流量、扬程、动力源等因素。

(4)安全保护措施：系统应具备过液位保护、过流量保护、电源故障保护等功能，确保系统的安全可靠性。

(5)控制面板的设计：控制面板应具有操作简便、参数设定方便、实时显示液位等功能。

单容水箱液位PID控制系统设计

2、必须在老师的指导下，启动计算机系统和单片机控制屏。
3、若参数设置不当，可能导致系统失控，不能达到设定值。
实验报告要求
1、绘制单容水箱液位控制系统的方块图。 2、用接好线路的单回路系统进行投运练习，并叙
述无扰动切换的方法。
3、P调节时，作出不同δ值下的阶跃响应曲线。 4、PI调节时，分别作出Ti不变、不同δ值时的阶跃
3）、用计算机记录实验时所有的过渡过程实时曲线，并进行分析。
思考问题
1、如何实现减小或消除余差？纯比例控制能否消除余差？
2、试定性地分析三种调节器的参数δ、（δ、 Ti）和（δ、Ti和Td）的变化对控制过程各产生什么影响？
注意事项
1、实验线路接好后，必须经指导老师检查认可后才能接通电源。
实验内容与步骤
2、比例积分调节器（PI）控制
1）、在比例调节实验的基础上，加入积分作用，观察被控制量是否能回到设定值，以验证在PI控制下，系统对阶跃扰动无余差存在。
2）、固定比例度δ值，改变PI调节器的积分时间常数值Ti，然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同Ti值时的超调量σp。
响应曲线和δ不变、不同Ti值时的阶跃响应曲线。 5、画出PID控制时的阶跃响应曲线，并分析微分D
的作用。
6、比较P、PI和PID三种调节器对系统余差和动态性能的影响。
3）、固定积分时间T i于某一中间值，然后改变δ的大小，观察加扰动后被调量输出的动态波形，并列表记录不同δ值下的超调量σp。
4）、选择合适的δ和Ti值，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线。此曲线可通过改变设定值（如设定值由50%变为60%）来获得。
实验内容与步骤
3、比例积分微分调节（PID）控制

单容水箱液位控制系统设计

单容水箱液位控制系统设计一、引言单容水箱液位控制系统是一种常见的工业自动化控制系统。

它主要用于监测和控制水箱的液位，确保水箱中的液位保持在特定的范围内。

本文将介绍单容水箱液位控制系统的设计原理、硬件电路设计、软件设计以及系统测试和实施。

二、设计原理1.传感器模块传感器模块用于监测水箱中的液位。

一种常用的传感器是浮球传感器，它随着液位的变化而移动，从而输出不同的电信号。

传感器模块将传感器输出的信号转换为数字信号，并传送给控制器模块进行处理。

2.控制器模块控制器模块是整个系统的核心，它接收传感器模块传来的信号，并根据预设的液位范围进行判断和控制。

控制器模块通常使用单片机或者嵌入式系统来实现。

它可以通过开关控制执行器模块的工作状态，以调节水箱的液位。

3.执行器模块执行器模块用于控制水箱的进水和排水。

在液位过低时，执行器模块打开水泵，使水箱进水；在液位过高时，执行器模块关闭水泵，使水箱排水。

执行器模块可以采用继电器、驱动电机等元件来实现。

三、硬件电路设计1.传感器模块传感器模块将传感器的信号转换为数字信号。

可以使用模拟到数字转换器（ADC）将传感器输出的模拟电压转换为数字信号，然后通过串口等方式传送给控制器模块。

2.控制器模块控制器模块可以使用单片机或者嵌入式系统来实现。

它需要包括输入接口、控制逻辑和输出接口。

输入接口负责接收传感器模块传来的信号，控制逻辑通过判断液位范围来控制执行器模块的工作状态，输出接口负责向执行器模块发送控制信号。

3.执行器模块执行器模块根据控制器模块的信号控制水箱的进水和排水。

可以使用继电器或驱动电机等元件来实现。

进水时，可以通过开启水泵或开启电磁阀等方式；排水时，可以通过关闭水泵或关闭电磁阀等方式。

四、软件设计软件设计主要包括控制器模块的程序设计。

程序需要实时监测传感器模块的信号，并根据预设的液位范围进行判断和控制。

可以使用状态机或者PID控制算法来实现。

1.状态机状态机通过定义不同的状态和状态转移条件来实现控制逻辑。

单容水箱液位控制实验报告

单容水箱液位控制实验报告单容水箱液位控制实验报告一、引言液位控制是自动化领域中一个重要的研究课题。

在许多工业领域，如化工、石油、食品等，液位的准确控制对生产过程的稳定性和安全性至关重要。

本实验旨在通过搭建一个单容水箱液位控制系统，探究液位控制的原理和方法，并验证控制系统的性能。

二、实验装置及原理1. 实验装置本实验采用的实验装置包括：单容水箱、液位传感器、控制器、执行器和数据采集系统。

2. 原理介绍液位传感器通过测量液位高度将其转换为电信号，并传输给控制器。

控制器根据接收到的信号，通过控制执行器的开关状态，调节水箱进出水的流量，以达到控制液位的目的。

数据采集系统用于记录和分析实验数据。

三、实验步骤1. 搭建实验装置首先，将液位传感器安装在水箱内部，并连接到控制器。

接下来，连接执行器和控制器，并确保所有连接线路正确无误。

最后，将数据采集系统与控制器连接，确保数据采集的准确性。

2. 系统校准在实验开始之前，对液位传感器进行校准。

校准的目的是确定液位传感器输出信号与实际液位之间的关系，以确保控制系统的准确性。

3. 进水控制实验将水箱放置在合适的位置，并将进水管道连接到水箱。

打开进水阀门，控制器开始接收液位传感器的信号，并根据设定的目标液位调节进水阀门的开关状态。

记录下实验过程中的液位变化情况。

4. 出水控制实验将出水管道连接到水箱，并打开出水阀门。

控制器根据液位传感器的信号，控制出水阀门的开关状态，以维持设定的目标液位。

同样，记录下实验过程中的液位变化情况。

四、实验结果与分析通过实验数据的记录和分析，我们可以得出如下结论：1. 进水控制实验在进水控制实验中，我们观察到当液位低于目标液位时，控制器打开进水阀门，增加水箱内的水量；当液位高于目标液位时，控制器关闭进水阀门，减少水箱内的水量。

实验结果表明，控制系统能够有效地调节进水流量，使液位保持在目标值附近。

2. 出水控制实验在出水控制实验中，我们观察到当液位低于目标液位时，控制器关闭出水阀门，减少水箱内的出水量；当液位高于目标液位时，控制器打开出水阀门，增加水箱内的出水量。

单容水箱液位pid控制系统实验报告

单容水箱液位pid控制系统实验报告一、实验目的本实验旨在设计并实现一个单容水箱液位PID控制系统，通过对水箱液位的测量和控制，达到稳定控制水箱液位的目的。

二、实验原理1. 液位测量原理：利用浮球开关检测水箱内部液位高度，并将其转换为电信号输出。

2. PID控制原理：PID控制器是一种经典的控制算法，它根据当前误差、误差变化率和误差积分值来计算输出信号，从而调节被控对象的状态。

三、实验步骤1. 设计电路：根据所需控制系统的功能要求，设计出相应的电路图。

本实验采用Arduino开发板作为主要控制器，通过连接电路板上的传感器和执行器来完成液位测量和PID调节功能。

2. 编写程序：在Arduino开发环境中编写程序代码。

首先需要进行传感器数据采集和处理，然后根据PID算法计算出输出信号，并将其发送到执行器上进行调节。

3. 调试系统：在完成硬件连接和程序编写后，需要对系统进行调试。

首先进行传感器测试，确保能够准确地检测到液位高度，并将其转换为电信号输出。

然后进行PID算法测试，通过手动调节控制器的参数，观察系统的响应情况，并逐步优化控制器的参数。

4. 实验结果：通过实验验证，本设计的单容水箱液位PID控制系统能够准确地检测到水箱内部液位高度，并能够根据设定值进行自动调节。

在实验过程中，我们不断优化控制器的参数，最终实现了稳定控制水箱液位的目标。

四、实验总结本实验通过设计和实现单容水箱液位PID控制系统，深入了解了传感器数据采集、PID算法计算和执行器控制等相关知识。

在实验过程中，我们遇到了很多问题，但通过不断尝试和优化，最终成功完成了任务。

这次实验对我们的学习和提高有很大帮助，在今后的学习和工作中也将会有所裨益。

单容水箱液位模糊控制系统设计

本科毕业设计论文题目单容水箱液位模糊控制系统设计专业名称学生姓名指导教师毕业时间任务书一、题目单容水箱液位模糊控制系统设计二、指导思想和目的要求通过毕业设计使学生对所学自动化专业知识和理论加深理解，掌握自动控制原理以及过程控制系统和仿真的基本方法。

要求毕业设计中：1、建立系统的数学模型2、设计单容水箱液位单回路反馈控制系统，采用PID控制并进行仿真以及参数整定。

3、设计单容水箱液位模糊控制系统。

即设计一个两维模糊控制器，模糊控制器的设计为两个输入一个输出，模糊控制器的输出用来控制阀门的开度，调节水箱的液位。

4、模糊控制系统的理论设计计算以及仿真计算模糊控制规则可调整的液位控制系统的性能指标，进行参数整定。

5、比较水箱液位模糊控制和PID控制系统。

三、主要技术指标1、液位保持在480-510mm2、超调量≤5%3、稳定时间＜200S四、进度和要求1、1-3周：收集查阅资料；2、4-6周：完成总体方案设计和建模；3、7-8周：完成系统分析和控制规律设计；4、9-11周：完成仿真验证及修改；5、12-13周：完成毕业设计论文.五、主要参考书及参考资料（1）金以慧，《过程控制》清华大学出版社，1993.4 （2）刘永信，陈志梅，《现代控制理论》北京大学出版社，2006.9 （3）薛定宇，陈阳泉，《系统仿真技术与应用》清华大学出版社，2004.4 （4）胡寿松主编《自动控制原理》北京科学出版社，2007.6 （5）陈阳泉主编《过程控制与SIMULINK应用》北京电子工业出版社2001.4 （6）郝整清，《模糊控制及其MATLAB仿真》北京交通大学出版社208.3 （7）苏徽，《模糊PID研究》西安《工业化仪表与自动化装置》杂志社2001.4学生指导教师系主任摘要液位控制是工业控制中的一个重要问题,针对液位控制过程中存在大滞后,时变,非线性的特点,为适应复杂系统的控制要求,人们研制了种类繁多的先进的智能控制器,模糊控制器便是其中之一。

单容水箱液位定值控制系统

实验八单容水箱液位定值控制系统一、实验目的1. 理解单容水箱液位定值控制的基本方法及原理；2. 了解压力传感器的使用方法；3. 学习PID控制参数的配置；。

二、实验设备1. THBDC-1型控制理论·计算机控制技术实验台平台2. THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3. PC机1台(含上位机软件“THBDC-1”)4. THBDY-1单容水箱液位控制系统三、实验原理单容水箱液位定值控制系统的控制对象为一阶单容水箱，主要的实验项目为单容水箱液位定值控制。

其执行机构为微型直流水泵，正常工作电压为24V。

直流微型水泵控制方式主要有调压控制以及PWM控制，在本实验中采用PWM控制直流微型水泵的转速来实现对单容水箱液位的定值控制。

PWM调制与晶体管功率放大器的工作原理参考实验十三的相关部分。

控制器采用了工业过程控制中所采用的最广泛的控制器——PID 控制器。

通过计算机模拟PID控制规律直接变换得到的数字PID控制器，它是按偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D)组合而成的控制规律。

水箱液位定值控制系统一般有由电流传感器构成大电流反馈环。

在高精度液位控制系统中，电流反馈是必不可少的重要环节。

这里为了方便测量与观察反馈信号，通常把电流反馈信号转化为电压信号：反馈端输出端串接一个250Ω的高精度电阻。

本实验电压与液位的关系为：H液位=（V反馈-1）×12.5 单位：mm四、实验步骤1. 调节好单容水箱的出水口阀门的大小，连接实验电路：1.1 将水箱面板上的“LT –”与实验台的“GND”相连接；水箱面板上的“LT +”与实验台的“AD1”相连接。

1.2将水箱面板上的“输入–”与实验台的“GND”相连接；水箱面板上的“输入+”与实验台的“DA1”相连接。

1.3将水箱面板上的“输出–”与“水泵电源–”连接；水箱面板上的“输出+”与“水泵电源+”连接。

2. 启动计算机，在桌面双击图标THTJ-1，运行实验软件。

单容水箱液位控制系统设计

单容水箱液位控制系统设计一、引言水箱是常见的储水设备，广泛应用于家庭、工业和农业等领域。

为了保证水箱的水位稳定和安全，需要设计一种液位控制系统来监测和控制水箱的液位。

本文将介绍一个单容水箱液位控制系统的设计思路和实现方法。

二、系统设计思路1.系统功能要求2.系统组成液位传感器用于检测水箱的液位，并将检测到的液位信号传输给控制器。

控制器根据液位传感器的信号以及设定范围来判断蓄水或排水的需求，并通过控制阀门的开闭来实现液位的控制。

执行器是用于控制阀门开闭的装置，可以是电磁阀、电动阀或脚踏阀等。

人机界面用于显示水箱的液位信息和设置控制参数，可以是液晶显示屏或者计算机控制界面。

3.系统工作原理水箱液位控制系统的工作原理如下：当水箱液位低于设定范围的下限时，控制器会发送信号给执行器，使其打开阀门，进水进入水箱。

当水箱液位达到设定范围的上限时，控制器会发送信号给执行器，使其关闭阀门，停止进水进入水箱。

当水箱液位高于设定范围的上限时，控制器会发送信号给执行器，使其打开阀门，排水排出水箱。

当水箱液位低于设定范围的下限时，控制器会发送信号给执行器，使其关闭阀门，停止排水排出水箱。

三、系统实现方法1.液位传感器的选择与安装在单容水箱液位控制系统中，可以使用浮球式液位传感器或者压力式液位传感器。

浮球式液位传感器安装在水箱内部，通过浮球的上下运动来检测液位变化。

压力式液位传感器安装在水箱外部，通过测量水箱外部水压来间接推算液位变化。

2.控制器的设计与实现控制器可以使用微控制器或者可编程逻辑控制器（PLC）来实现。

控制器需要实现以下功能：（1）接收液位传感器的信号，并进行信号处理和滤波；（2）判断水箱液位是否低于设定范围的下限或高于设定范围的上限；（3）根据判断结果控制执行器的开闭。

3.执行器的选择与控制执行器可以根据具体需求选择合适的类型，如电磁阀、电动阀或脚踏阀。

执行器控制的开闭可以通过控制信号来实现。

4.人机界面的设计与实现人机界面可以使用液晶显示屏或者计算机控制界面来显示水箱的液位信息和设置控制参数。

单容水箱液位控制讲解

湖南工程学院课程设计课程名称专业综合课程设计课题名称单容水箱液位控制专业班级学号姓名指导教师2014年6月23 日湖南工程学院课程设计任务书课程名称专业综合课程设计课题单容水箱液位控制专业班级学生姓名学号指导老师审批任务书下达日期 2014年6月23日任务完成日期2014年7月4日目录第1章设计目的 (1)第2章系统总体设计方案 (2)2.1 液位控制的实现 (2)2.2 被控对象 (2)2.3 水箱建模 (2)第3章仪器设备 (5)3.1控制器 (5)3.2执行器 (5)3.3检测变送 (5)第4章系统结构框图与工作原理 (7)4.1课设原理说明 (7)4.2 PID控制原理 (7)第5章 MCGS组态软件设计 (9)第6章调试 (12)第7章课程总结 (13)第8章参考文献 (14)课程设计评分表 (15)第1章设计目的课程设计旨在使学生在深入消化课堂教学内容的基础上，综合应用所学课程的基本原理与方法，解决实际设计与应用问题，提高学生分析问题与解决问题的能力，并在设计工作中，学会查阅资料、系统设计、调试与分析、撰写报告等，达到综合能力培养的目的。