单容水箱液位控制系统与仪表设计任务书

专业方向课程设计课程设计任务书

学生姓名：专业班级：

指导教师：工作单位：信息工程系

题目：单容水箱液位控制系统与仪表设计

初始条件：

1.给定用于设计单容水箱控制系统的各种仪表。

2.给出仪表的详细资料。

3.给出单容水箱液位定值控制系统的设计思路与整定方法。

要求完成的主要任务：

一．设计任务

1．给出单容水箱液位控制的原理图，并阐述原理。

2．对涉及的液位检测与控制仪表进行选型，并用图文方式阐述其工作原理。3．对控制器的正反作用进行选择，并详细阐述其选择依据。

4．对控制器的控制规律机械选择，并说明其原理与选择依据。

5．设计其计算机监控界面，要求设计内容包括：项目建立过程、静态界面设计、数据词典建立、设备连接、动画连接。

6．对设计内容进行总结，完成设计报告，答辩。

二．说明书撰写要求

1. 纸张格式：要求统一用A4纸打印，页面设置上空

2.5cm，下空2.0cm，左空2.5cm，右空2.0cm）：

2. 正文层次：正文内容层次序号为：1、1.1、1.1.1……，其中

⑴．正文标题；一级标题1.（黑体小2号加粗），二级标题1.1（黑体小三号），三极标题1.1.1（黑体小四号）。

⑵．正文内容格式：宋体五号，1.25倍行距。

3. 正文内容

一般包括：

⑴．选题背景：说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求；简述本设计的指导思想。（设计目的中已有阐述）

⑵．方案论证：说明设计原理并进行方案选择，阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。

⑶．设计内容：对设计工作的详细表述。要求层次分明、表达确切。

⑷．结果分析：对研究过程总所获得的主要的数据、现象进行定性或定量分析，得出结论和推论。

⑸．结论或总结：对整个研究工作进行归纳和综合。

⑹．参考文献：不少于5个，并应按文献号、作者、文献题名、出版地：出版社和出版年等顺序书写。如：[1] 陈夕松,汪木兰. 过程控制系统(第二版). 北京:科学出版社,2001.1.

4. 图纸（或其它）要求

⑴．图纸要求：图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，尺寸标注规范，要求使用计算机绘图。

⑵．曲线图表要求：

①．所有曲线、图表、线路图、流程图、程序框图、示意图等不准徒手画，必须按国家规定标准或工程要求绘制（采用计算机辅助绘图）。

②．课程设计说明书（报告）中图表、公式一律采用采用阿拉伯数字连续编号。图序及图名置于图的下方；表序及表名置于表的上方；说明书（报告）中的公式编号，用括号括起来写在右边行末，其间不加虚线。

三. 时间安排：

2016年12月2日

1 设计任务与目的

1.1选题背景

微电子技术和计算机技术的不断发展，引起了仪表结构的根本性变革，以微型计算机（单片机）为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成新一代“智能化仪表”，在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。

可编程控制器(Programmable Logic Controller---PLC)是一种应用广泛非常的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合液位控制的要求。

这次课程设计基于智能仪表、可编程控制器（PLC）、组态软件的液位控制系统的设计方案。系统采用PID算法，实现液位的自动控制。

1.2设计目的

通过组态软件，结合实验室已有的设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用单闭环控制结构和PID调节规律，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。

1.3设计任务

1. 给出单容水箱液位控制的原理图，并阐述原理。

2. 对涉及的液位检测与控制仪表进行选型，并用图文方式阐述其工作原理。

3. 对控制器的正反作用进行选择，并详细阐述其选择依据。

4. 对控制器的控制规律机械选择，并说明其原理与选择依据。

5. 设计其计算机监控界面，要求设计内容包括：项目建立过程、静态界面设计、数据词典建立、设备连接、动画连接。

2 系统结构设计及原理

2.1控制仪表的选型

智能仪表的工作过程如下：输入信号要经过开关量输入电路或模拟量输入电路进行变换、放大、整形、补偿等处理。对于模拟量信号，需经A/D 转换器转换成数字信号，再通过接口送入微控制器。由CPU 对输入数据进行加工处理、计算分析等一系列工作，通过接口送至显示器或打印机，也可输出开关量信号或经模拟量输出电路的D/A 转换器转换成模拟量输出信号。还可通过串行接口实现数据通信，完成更复杂的测量和控制任务。所以这次课程设计我们选择了智能仪表。

智能仪表由硬件和软件两大部分组成。硬件部分包括微控制器及其接口电路、模拟量输入输出电路、开关量输入输出电路、数据通信接口电路、人机交互通道，以及其他外围设备。 智能仪表的软件，包括监控程序、中断服务程序以及实现各种算法的功能模块。 仪表的模块接线图如：

图1 仪表的模块接线图

本次设计是采用智能调节仪的PID 控制原理进行液位PID 闭环控制，采用痛过液位变送器采集实验水箱液位值，送入智能调节仪与设定值进行比较，控制智能仪表的模拟量输出，来控制水泵电压，达到控制液位的目的。

图2 控制系统框图

液位信号 负载 水泵模块电压输入