水位串级控制系统的设计与组态
DCS水位串级控制系统的设计与组态答辩PPT
2014.06
动态特性
引入
串级控制
作用
二次干扰 工作频率
毕业论文答辩
2014.06
国内外研究现状
国内研究现状 浙大中控JX-300XP系统是SUPCON Web Field系列控制系统十余年
成功经验的总结，JX-300XP控制系统应用范围已经涵盖化工、炼油、
石化、冶金、电力等工业自动化行业。
国外研究现状 德国 Amira 自动化公司研制的水箱系统是著名的智能实验设备之
2014.06
FBD图形编程
串级控制系统图形化程序
2014.06
流程图组态
水位串级控制系统流程图
2014.06
通讯
（1）计算机名的更改
（2）设置IP地址
（3）实时监控软件显示通讯成功
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PID调试
PID调节器是一种线性调节器，它将 给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的比 例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合 构成控制量，对控制对象进行控制。
DCS水位串级控制系统的设计 与组态
学 生： 指导老师：
毕业论文答辩
2014.06
目录
1
2 3 4 5 6 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 研究背景及意义 JX-300XP系统介绍 控制方案设计 工程组态 PID调试及结果
毕业论文答辩
2014.06
研究背景及意义
干扰不可测 无法获得模型 不能预测
2014.06
AdvanTrol-Pro软件组态
2014.06
工程组态过程
（1）添加主控卡
（2）输入输出 卡
（3）添加数据转发卡
（4）命名位号
2014.06
DCS水位串级控制系统的设计与组态-毕业设计
毕业论文（设计）任务书班级：姓名：论文（设计）题目：DCS水位串级控制系统的设计与组态专题：要求完成的内容：（1）查阅文献资料，熟悉控制系统的设计方法；（2）学习掌握JX-300XP的硬件组成及组态；（3）完成串级控制系统的设计；（4）用AdvanTrol-Pro完成串级控制系统组态；（5）完成DCS水位串级控制系统调试、运行；（6）撰写论文；（7）翻译3000字的专业外文文献资料。
发题日期：实习实训单位：地点：论文页数：39页；图纸张数：0指导教师：教研室主任：院长：声明本人郑重声明：所呈交的毕业论文，是本人在论文指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
论文由本人独立完成，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
本人完全了解本声明的法律结果由本人承担。
作者：日期：年月日摘要本论文的目的是设计双容水箱液位串级控制系统。
在设计中充分利用自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术和自动控制技术，以实现对水箱液位的串级控制。
首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。
其次，根据被控对象模型和被控过程特性设计串级控制系统，采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。
然后，设计并组建仪表过程控制系统，通过智能调节仪表实现对液位的串级PID控制。
最后，借助数据采集模块﹑Advantrol-Pro 组态软件和数字控制器，设计并组建远程计算机过程控制系统，完成控制系统实验和结果分析。
关键词：液位；模型；PID 控制；仪表控制；计算机控制AbstractThe purpose of this thesis is to design the liquid level's concatenation control system of the double capacity water tank. This design makes full use of the automatic indicator technique ﹑the computer technique﹑the communication technique and the automatic control technique in order to realize concatenation control of water tank's liquid. First, I carry out the analysis of the controlled objects' model, and use the experimental method to calculate the transfer function of the model .Next, I Design the concatenation control system and use the dynamic simulation technique to analyze the capability of control system. Afterwards, I design and set up the indicator process control system, realize PID control of the liquid level with intelligence indicator. Finally, I design and set up the long distance computer control system in virtue of the data collection module ﹑Advantrol-Pro soft and digital PID controller，accomplish control system experiment and analyze the outcome.Keywords:liquid level；model；PID control；indicator control；computer control.目录1 绪论 (1)1.1 研究背景 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.2.1 国外研究现状 (2)1.2.2 国内研究现状 (3)1.3 液位串级控制系统介绍 (4)1.4 AdvanTrol-Pro软件包简介 (4)1.4.1 软件功能特点 (4)1.4.2 过程信息服务功能 (5)1.4.3系统软件构成介绍 (6)1.4.4 系统组态软件（SCKey） (8)2 系统控制方案设计 (9)2.1 串级控制系统 (9)2.1.1 串级系统的组成结构 (9)2.1.2 串级系统设计 (9)2.2主、副调节器调节规律的选择 (10)2.3 串级控制系统的参数整定 (10)2.4 PID控制原理 (11)3 JX-300XP系统概要 (15)3.1JX-300XP系统总貌 (15)3.2系统整体结构 (15)3.3系统硬件 (17)3.3.1控制站组成 (17)3.3.2主控制卡 (17)3.3.3数据转发卡 (19)3.3.4电流信号输入卡 XP313I (20)3.3.5模拟信号输出卡 XP322 (21)4.系统软件设计 (22)4.1组态过程 (22)4.2新建组态 (22)4.3控制站组态 (23)4.3.1 主机设置 (23)4.3.2 I/O设置 (24)4.3.3 常规回路 (26)4.4 操作站组态 (27)4.4.1 操作小组 (27)4.4.2 一览画面 (27)4.4.3 趋势画面 (28)4.4.4 总貌画面 (28)4.4.5 流程图 (29)4.4.6 编译 (29)4.4.7 组态下载 (30)4.4.8 组态发布 (30)4.4.9 组态调试 (31)4.5 实时监控 (31)4.5.1 实时监控画面概述 (32)4.5.2 系统总貌画面 (32)4.5.3 调整画面 (33)4.5.4 流程图 (33)4.5.5 数据一览画面 (34)5.PID调试结果及分析 (35)5.1 副控制器的整定 (35)5.2 串级控制 (36)5.2.1 副回路特性曲线 (36)5.2.2 主回路特性曲线 (36)6.总结 (37)参考文献 (38)致谢 (39)。
过程控制课程设计之液位流量串级控制系统
目录13第一章概述本课程设计课题研究的意义随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展,对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求;在这种情况下,简单的单回路控制已经难以满足一些复杂的控制要求;在单回路控制方案基础上提出的串级控制方案,则对提高过程控制的品质有极为明显的效果;串级控制系统具有单回路控制系统的全部功能,而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点;因此,串级控制系统的控制质量一般都比单回路控制系统好,而且串级控制系统利用一般常规仪表就能够实现,所以,串级控制是一种易于实现且效果又较好的控制方法;本课程设计课题讨论了一个简单的液位流量串级控制系统的设计方法及步骤;液位和流量是工业生产过程中最常用的两个测控参数,因此本课程设计课题具有较大的现实意义; 本论文的目的和内容1.2.1 目的通过课程设计,加深对所学传感器技术、转换技术、电子技术、自动控制原理以及过程控制的基本原理、基本知识的理解和应用,掌握串级控制系统的设计步骤和方法,掌握工程整定参数方法,培养创新意识,增强动手能力,为今后工作打下一定的理论和实践基础;1.2.2 内容一、题目：液位流量串级控制系统二、设计指标：液位在0～500mm内给定一个值, ＜5%,稳定时间＜300s,稳态误差≤∣±2mm∣; 三、主要任务：以严谨的态度对待课程设计,认真复习有关基础理论和技术知识,认真查阅参考资料,仔细分析被控对象的工作原理、特性以及控制要求;能在指导老师的帮助下解决设计中的各种问题,按计划完成课程设计各阶段的任务,使设计的系统的各项指标达到要求;重视理论与实际结合,并以积极、认真的态度参加课程设计答辩;第二章系统的控制方案控制系统在实际应用中的重要意义单回路控制系统是过程控制中结构最简单的一种形式,它只用一个调节器,调节器也只有一个输入信号,从系统方框图看,只有一个闭环;在大多数情况下,这种简单系统已经能够满足工艺生产的要求;但有些调节对象的动态特性虽然并不复杂,但控制的任务却比较特殊,则单回路控制系统就无能为力了;另外,随着生产过程向着大型、连续和强化方向发展,对操作条件要求更加严格,参数间相互关系更加复杂,对控制系统的精度和功能提出许多新的要求,对能源消耗和环境污染也有明确的限制;为此,需要在单回路的基础上,采取其它措施,组成复杂控制系统,而串级控制系统就是其中一种改善和提高控制品质的极为有效的控制系统;液位和流量是工业生产过程中最常用的两个参数,对液位和流量进行控制的装置在工业生产中应用的十分普遍;液位的时间常数T一般很大,因此有很大的容积迟延,如果用单回路控制系统来控制,可能无法达到较好的控制质量;而串级控制系统可以用一般常规仪表来实现,成本增加也不大,却可以起到十分明显的提高控制质量的效果,因此往往采用串级控制系统对液位进行控制;一般情况下,流量是影响液位的主要因素,其时间常数较小,将它纳入副回路进行控制,不仅有效地克服了流量对液位造成的干扰,而且使系统工作频率提高,能够对液位实行较快的控制;系统结构设计整个过程控制系统由控制器、调节器、测量变送、被控对象组成;在本次控制系统中控制器为计算机,采用算法为PID控制规律,调节器为电磁阀,测量变送为HB、FT两个组成,被控对象为流量PV;结构组成如下图所示;当系统启动后,水泵开始抽水,通过管道分别将水送到上水箱和下水箱,由HB返回信号,是否还需要放水到下水箱;若还需要即水位过低,则通过电磁阀控制流量的大小,加大流量,从而使下水箱水位达到合适位置；若不需要即水位过高或刚好合适,则通过电磁阀使流量保持或减小;其过程控制系统图如图所示;图控制系统框图过程控制系统由四大部分组成,分别为控制器、调节器、被控对象、测量变送;本次设计为流量回路控制,即为闭环控制系统,如下图图液位单回路控制系统框图控制系统的总体方框图及工作过程2.3.1 被控对象的分析一、被控对象的构成图被控对象为图中所示液位对象; 图二、被控对象的工作原理、传递函数及理论推导如下： 单容水箱如图所示,Qi 为入口流量,由调节阀开度μ加以控制,出口流量则由电磁阀控制产生干扰;被调量为水箱中的水位H,它反映水的流入与流出量之间的平衡关系;现在分析水位在电磁阀开度扰动下的动态特性;显然,在任何时刻水位的变化均满足下述物料平衡方程：()1i o dH Q Q dt F=- 其中 i Q k μμ=o Q =F 为水箱的横截面积；k μ是决定于阀门特性的系数,可以假定它是常数；k 是与电磁阀开度有关的系数,在固定不变的开度下,k 可视为常数;液位对象的传递函数: ()()i H s Q s =第三章 PID 参数整定控制规律的比较与选择3.1.1 常见控制规律的类型及优缺点比较PID 控制的各种常见的控制规律如下：一、比例调节P 调节在P 调节中,调节器的输出信号()u t 与偏差信号()e t 成比例,即()()C u t K e t =式中Kc 称为比例增益视情况可设置为正或负, ()u t 为调节器的输出,是对调节器起始值()0u 的增量,()0u 的大小可以通过调整调节器的工作点加以改变;在过程控制中习惯用比例增益的倒数表示调节器输入与输出之间的比例关系：()()1u t e t δ=其中δ称为比例带;比例调节的显着特点就是有差调节;比例调节的余差随着比例带的加大而加大;从这一方面考虑,人们希望尽量减小比例带;然而,减小比例带就等于加大调节系统的开环增益,其后果是导致系统激烈振荡甚至不稳定;稳定性是任何闭环控制系统的首要要求,比例带的设置必须保证系统具有一定的稳定裕度;此时,如果余差过大,则需通过其它的途径解决;δ很大意味着调节阀的动作幅度很小,因此被调量的变化比较平稳,甚至可以没有超调,但余差很大,调节时间也很长;减小δ就加大了调节阀的动作幅度,引起被调量来回波动,但系统仍可能是稳定的,余差相应减小;δ具有一个临界值,此时系统处于稳定边界的情况,进一步减小δ系统就不稳定了;二、积分调节I 调节的特点在I 调节中,调节器的输出信号的变化速度du t/d t 与偏差信号e 成正比,即：()()I du t K e t dt= 或 ()()0tI u t K e t dt =⎰ 式中K I 称为积分速度,可视情况取正值或负值;上式表明,调节器的输出与偏差信号的积分成正比;I 调节的特点是无差调节,与P 调节的有差调节形成鲜明对比;式表明,只有当被调量偏差e 为零时,I 调节器的输出才会保持不变;然而与此同时,调节器的输出却可以停在任何数值;这意味着被控对象在负荷扰动的调节过程结束后,被调量没有余差,而调节阀则可以停在新的负荷所要求的开度上;I 调节的另一特点是它的稳定作用比P 调节差;例如,根据奈氏稳定判据可知,对于非自衡的被控对象采用P 调节时,只要加大比例带总可以使系统稳定除非被控对象含有一个以上的积分环节；如果采用I 调节则不可能得到稳定的系统;对于同一个被控对象,采用I 调节时其调节过程的进行总比采用P 调节时缓慢,表现在振荡频率较低;把它们各自在稳定边界上的振荡频率加以比较就可以知道,在稳定边界上若采用P 调节则被控对象须提供180°相角滞后;若采用I 调节则被控对象只须提供90°相角滞后;这就说明用I 调节取代P 调节就会降低系统的振荡频率;采用I 调节时,控制系统的开环增益与积分速度K I 成正比;因此,增大积分速度将会降低控制系统的稳定程度,直到最后出现发散的振荡过程;因为K I 愈大,则调节阀的动作愈快,就愈容易引起和加剧振荡;但与此同时,振荡频率将愈来愈高,而最大动态偏差则愈来愈小;被调量最后都没有余差,这是I 调节的特点;三、比例积分调节PI 调节PI 调节就是综合P 、I 两种调节的优点,利用P 调节快速抵消干扰的影响,同时利用I 调节消除余差;它的调节规律为：()()()0t c I u t K e t K e t dt =+⎰ 或 ()()()011tI u t e t e t dt T δ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭⎰ 式中δ为比例带,可视情况取正值或负值；I T 为积分时间;δ和I T 是PI 调节器的两个重要参数;图是PI 调节器的阶跃响应,它是由比例动作和积分动作两部分组成的;在施加阶跃输入的瞬间,调节器立即输出一个幅值为Δe/δ的阶跃,然后以固定速度Δe/δTI 变化;当t=T I 时,调节器的总输出为2Δe/δ;这样,就可以根据图确定δ和T I 的数值;还可以注意到,当t=TI 时,输出的积分部分正好等于比例部分;由此可见,TI可以衡量积分部分在总输出中所占的比重：TI愈小,积分部分所占的比重愈大;PI调节器引入积分动作带来消除余差之好处的同时,却降低了原有系统的稳定性;为保持控制系统原来的衰减率,PI调节器比例带必须适当加大,这样会使调节时间ts增大,最大偏差也会增大;四、微分调节的特点比例调节和积分调节都是根据当时偏差的方向和大小进行调节的,而不管那时被控对象中流入量与流出量之间有多大的不平衡,而这个不平衡正决定着此后被调量将如何变化的趋势;由于被调量的变化速度包括其大小和方向可以反映当时或稍前一些时间流入、流出量之间的不平衡情况,因此,如果调节器能够根据被调量的变化速度来移动调节阀,而不要等到被调量已经出现较大偏差后才开始动作,那么调节的效果将会更好,等于赋予调节器以某种程度的预见性,这种调节动作称为微分调节;此时调节器的输出与被调量或其偏差对于时间的导数成正比,即()() Dde tu t Kdt=因此微分调节只能起辅助的调节作用,它可以与其它调节动作结合成PD和PID调节动作;五、比例积分微分调节PID调节PID调节器的动作规律是()()()()0tc I D de t u t K e t K e t dt K dt =++⎰ 或 ()()()()011t D I de t u t e t e t dt T T dt δ⎛⎫=++ ⎪⎝⎭⎰ 式中δ、T I 和T D 参数意义与PI 、PD 调节器相同;第四章设备选型 液位传感器液位传感器用来对上谁为水箱的压力进行检测,采用工业的DBYG 扩散硅压力变送器,本变送器按标准的二线制传输,喜爱用高品质低耗精密器件,稳定性、可靠性大大提高;可方便的与其他DDZ —3X 型仪表互换配置,并能直接替换进口同类仪表;校验的方法是通电预热15分钟后,分别在零压力和满程压力下检查输出电流值;在零压力下调整量程电位器,使输出电流为4mA,在满量程压力下调整量程电位器,使输出电流为20mA;本传感器精度为级,因为为二线制,故工作时需串24V 直流电源;压力传感器用来对上水位水箱和中水位水箱的压力进行检测,采用工业用的DBYG 扩散硅压力变送器,级精度,二线制4-20mA 标志信号输出; 电磁流量传感器1流量传感器用来对电动调节阀的主流量和干扰回路的干扰流量进行检测;根据本试验装置的特点,采用工业用的LDS-10S 型电磁流量传感器,公称直径10mm,流量0~.03m3/h,压力,4-20mA 标准信号输出;可与显示,记录仪表,积算器或调节器配套;避免了涡轮流量计非线性与死区大的致命缺点,确保实验效果能达到教学要求;主要优点：1采用整体焊接结构,密封性好；2结构简单可靠,内部无活动部件,几乎无压力损失；3采用低频矩形波励磁,抗干扰性能好,零点稳定；4仪表反映灵敏,输出信号与流量呈线性关系,量程比宽；2流量转换器采用LDZ-4型电磁流量传感器配套使用,输入信号：0~输出信号：4~20mA DC, 许负载电阻为0~750欧姆,基本误差：输出信号量程的%;电动调节阀电动调节阀对控制回路流量进行调节;采用德国PSL202型智能电动调节阀,无需配伺服放大器,驱动电机采用高性能稀土磁性材料制造的同步电机,运行平稳,体积小,力矩大,抗堵转,控制精度高;控制单元与电动执行机构一体化,可靠性高,操作方便,并可与计算机配套使用,组成最佳调节回路;有输入控制信号4-20mA及单相电源即可控制与转实现对压力流量温度压力等参数的调节,具有体积小,重量轻,连线简单,泄漏量少的优点;采用PS电子式直行程执行机构,4-20mA阀位反馈信号输出双导向单座柱塞式阀芯,流量具有等百分比特性,直线特性和快开特性,阀门采用弹簧连接,可预置阀门关断力,保证阀门的可靠关断,防止泄露;性能稳定可靠,控制精度高,使用寿命长等优点;水泵采用丹麦兰富循环水泵;噪音低,寿命长,不会影响教师授课减少使用麻烦;功耗小,220V供电即可,在水泵出水口装有压力变送器,与变送器一起可构成恒压供水系统;变频器三菱FR-S520变频器,4-20mA控制信号输入,可对流量或压力进行控制,该变频器体积小,功率小,功能非常强大,运行稳定安全可靠,操作方便,寿命长,可外加电流控制,也可通过本身旋钮控制频率;可单相或三相供电,频率可高达200Hz;模块选择当需要构成计算机控制系统时,过程控制装置的数据采集和控制采用目前最新的牛顿7000系列远程数据采集模块和组态软件组成,完全模拟工业现场环境,先进性与实用性并举;有效的拉近了实验室与工业现场的距离;它体积小,安装方便,可靠性极高;1 D/A模块：采用牛顿7024模块;4路模拟输出,电流4-20mA电压1~5V信号均可;2 A/D 模块：采用牛顿7017模块;8路模拟电压1~5V输入;3 DO模块：采用牛顿7043模块;4通讯模块：采用牛顿7520转换模块;485/232转换模块,转换速度极高300~115KHz,232口可长距离;适合本系统的检测转换元件本系统流量检测转换元件为涡轮流量计,而液位检测转换元件为静压式液位计;涡轮流量计, 涡轮流量计是以动量矩守恒原理为基础设计的流量测量仪表,是速度式流量计中的主要种类,它采用多叶片的转子涡轮感受流体平均流速,从而推导出流量或总量;涡轮流量计的工作原理：当流体通过安装有涡轮的管路时,流体的动能冲击涡轮发生旋转,流体的流速愈高,动能越大,涡轮转速也就愈高;在一定的流量范围和流体粘度下,涡轮的转速和流速成正比;当涡轮转动时,涡轮叶片切割置于该变送器壳体上的检测线圈所产生的磁力线,使检测线圈磁电路上的磁阻周期性变化,线圈中的磁通量也跟着发生周期性变化,检测线圈产生脉冲信号,即脉冲数;其值与涡轮的转速成正比,也即与流量成正比;这个电讯号经前置放大器放大后,即送入电子频率仪或涡轮流量积算指示仪,以累积和指示流量;液位检测转换元件：静压式液位计对于不可压缩的液体,液位高度与液体的静压力成正比,所以测出液体的静压力,即可知道液体的高度;图图所示为用静压式液位计进行开口容器的液位测量;压力计与容器的底部相连,根据压力计指示的压力大小,即可知道液位的高度,其关系为p=Hγ式中,H是液位的高度；γ是液体重度；p是容器内取压平面上的静压力;执行元件的选择、性能参数本系统所使用实验装置可用提升泵或电磁阀作为执行机构;提升泵用来控制进水流量,而电磁阀可用来改变出水流量,产生干扰;4.9.1提升泵提升泵为交流异步电动机构成;当系统运行时,由调节器根据偏差产生相应电压输送给变频器,变频器将一定频率信号输送给提升泵,从而改变其转速,使流量发生变化;本实验装置所使用提升泵的性能参数如下：最大扬程：40m最大流量：2.5m3/h吸程：8m4.9.2电磁阀电磁阀理想流量特性为线性;如图所示;其中,Q/Qmax为相对流量,即调节阀某一开度流量Q与全开流量Qmax之比；l/L为相对开度,即调节阀某一开度行程l与全行程L之比;图第五章系统仿真和结果分析选择适合本系统的控制规律一般来说,对于串级控制系统,主变量不允许有余差;而对副变量的要求一般都不是很严格,允许它有波动和余差;为了主变量的稳定,主调节器必须具有积分作用;因此,主调节器通常都选用比例积分规律;有时,对象控制通道容量滞后比较大,为了克服容量滞后,选用比例积分微分三作用的调节器作为主调节器;副调节器的给定值随主调节器输出的变化而变化,为了能快速跟踪,副调节器一般不设置积分作用,微分作用也不需要,因为当副调节器有微分作用时,一旦主调节器的输出稍有变化,执行机构就将大幅度地变化;但副调节器容量滞后比较大时,可以适当加一点微分作用,一般情况下,副调节器只需用比例作用就可以了;本系统的液位对象容量滞后比较大,故主调节器选用比例积分微分调节作用,而流量对象时间常数很小,副调节器只用比例作用;第六章实际控制系统的运行与调试实际控制系统组成的动态运行图模拟控制线路：实际控制系统的运行调试方法6.2.1 实际控制系统的投运步骤一、打开组态王画面,进入液位——流量串级控制实验界面;二、按控制线路接通管路;三、设定调节器参数及液位给定值;四、打开实验装置电源开关,进行实验,并记录实验曲线和数据;系统组态设计组态王是一种工业组态软件;使用组态王,用户可以方便地构造适应自己需要的“数据采集和监控系统”,在任何需要的时候把生产现场的信息处理和判断决策的控制信号传向现场实施有效的生产控制;组态王的网络功能使企业的基层和其它部门建立起联系,现场操作人员和工厂管理人员都可以看到各种数据;管理人员不需要深入生产现场,就可以获得实时和历史数据,优化控制现场作业,提高生产率和产品质量;6.3.1工艺流程图与系统组态图设计图工艺流程图 图 系统组态图设计动画连接图实际控制系统的调试步骤采用两步法进行调节器参数的调试整定,具体步骤如下：1在主、副环路闭合的情况下,将主调节器比例度设定为100%,积分时间设定为最大,微分时间设定为最小,然后按衰减曲线法见表整定副调节器,找出副变量出现4：1振荡过程时的比例度2s δ及振荡周期2s T ;2将副调节器比例度设定为2s δ值,积分时间设定为最大,微分时间设定为最小;用衰减曲线法整定主调节器的比例度1s δ及振荡周期1s T ;3依据所得到的1s δ、2s δ、1s T 、2s T 值,结合主、副调节器的选型,按前面单回路系统整定时所给出的公式,可以计算出主、副调节器的参数;4将上述计算所得调节器参数,按先副环后主环、先比例次积分最后微分的顺序在主、副调节器上设置好,观察控制过程曲线,如不够满意,可适当地进行一些微小的调整;表中s δ、s T 分别是衰减比为4：1时的比例度和振荡周期;6.5.1调试结果参数记录：1800P K =,130I K =,130D K =,140P K =6.5.2调试后质量指标数据：图给定液位值为300mm;超调量：302300100%0.67%300δ-=⨯=； 调节时间：235s t s =对应5%的误差带；稳态误差：ss e ≤│±2mm │;运行调试中的问题及解决方法运行调试过程中发现串级控制系统的调节器参数整定要比单回路复杂些,这也因为两个调节器之间相互影响,且两个调节器的任何一个参数变化对系统都有影响,但用两步法进行整定还是能有效克服这些问题;结论这次课程设计对我有着重要的意义,在这期间我不仅巩固了以前所学的知识,对本专业有了更多、更深的了解,而且也培养了克服困难的品质,锻炼了实践动手的能力,这将是我今后工作学习中的一个良好开端;通过PID 参数的整定以及控制系统的无扰切换和可靠的跟踪技术,并在特殊情况或按操作人员的要求切手动的各方面要求;克服了给水系统内扰、外扰的影响,在“虚假水位”的情况下,能够进行可靠准确的自动调节;通过水位给定值根据负荷的自动给定,使控制更合理更客观,自动化水平进一步提高;设计也需要在实践中不断改进,不断完善;在设计过程中遇到了很多困难,同时也增长了许多在课堂上没学到的知识,使我大开眼界,我也在自动化的过程控制设计过程当中学到了许多知识;。
(2024版)水位控制系统组态设计实验报告
可编辑修改精选全文完整版组态设计实验报告熟悉MCGS软件的工作环境和基本操作。
二、实验环境:硬件：PC机，酷睿i3双核，2G内存；软件：MCGS组态软件通用版5.5三、实验内容及结果:1、实验目的：用MCGS组态软件设计一个水位控制系统，包含动画制作、控制流程的编写、模拟设备的连接、报警输出、报表曲线显示等多项组态操作。
2、组态设计步骤：（1）、制作工程建立和画面：①、工程剖析：在工程建立之前我们应该知道该工程工程的结构、流程、需实现的功能及如何实现这些功能等了解清楚；②、建立工程：建立一个水位控制系统的工程；③、定义编辑数据对象：工程建立完成之后，应该找到水位控制系统数据对象，在水位控制系统工程下定义数据对象并编辑它；④、动画的连接：因为mcgs组态环境是所见即所得，所以我们应该在水位控制系统中进行动画连接，使得所见的部分真实，其中动画的部分包括水箱中水位的升降；水泵、阀门的启停；水流效果等；⑤、设备的连接和编写控制流程：在动画连接的基础上，对设备进行连接和控制程序编写；如水位控制系统使用的模拟设备连接和液位1达到某值时打开调节阀。
（2）、制作报警显示：水位控制系统的实时数据不断地在变化，而系统运行过程中当水位超出或低于某一范围时对于系统的影响比较大，所以应该建立报警可以使工程人员对系统进行及时的调节①、在数据对象上对报警进行定义，对需要报警的数据增加报警属性，同时对数据对象增加报警的值；②、在窗口中加入报警画面，通过加入“报警显示”构件，使得窗口中有可以显示报警数据的界面；③、增加报警数据的浏览窗口，在运行策略中我们加入一个报警数据浏览的窗口，这样可以方便我们分析报警时系统的问题故障所在；④、增加一个可以修改报警值得交互界面和增加两个报警提示的指示灯。
（3）、制作历史和实时报表：①、实时报表：在数据显示窗口加入一个“自由表格”，表格为两行五列，连接部分行列的数据并在行列内写入需要写入的内容；②、历史报表：在“运行策略”中建立一个历史数据策略并加入一个构件，构件为“存盘数据浏览”，然后在数据显示窗口加入一个“历史表格”，表格为三行五列，其余同实时报表。
一种液位串级控制系统设计
一种液位串级控制系统设计摘要：本文利用罗克韦尔PLC控制系统，对液位串级控制进行了系统的软硬件设计和参数整定。
软件设计包括运用通信软件RSLin进行网络组态，运用编程软RSLogi5000进行控制程序编写，运用上位监控软件RSView32制作上位监控画面，对液位进行实时监控。
通过系统调试，PID参数整定，验证了系统的控制效果，实现了对主被控量下水箱液位的控制。
关键字：Rockwell；水箱液位；串级控制；PIDE1引言罗克韦尔PLC自动化的集成架构是一种生产控制和信息系统，可以为整个自动化生产提供跨越过程运动驱动和顺序等多个平台的控制、通讯、和可视化的无缝集成，可以帮助提高生产力等。
其中Logi平台和I、O系统用于控制，Kineti用于集成运动，NetLin开放式网络架构用于通讯，ViewAnyWareTM用于可视化方案。
通过使用尖端的控制、网络、可视化和信息技术，集成架构系统解决了离散、过程、批次、运动、传动和安全应用的广泛控制和信息需求，还解决了性能信息需求。
液位控制是工业生产过程中重要的环节之一，同时也与人们的生活息息相关，因此，合理的液位控制系统可以保证生产的正常顺利进行，并保证产品的质量和生产效益。
这些生产生活中的实际问题都可以简化为其中一种水箱的液位控制系统，因此对水箱的液位控制研究有重要的现实意义和广泛的应用前景。
基于罗克韦尔PLC控制系统的液位串级控制系统对于我们研究和使用罗克韦尔技术具有重要作用。
2系统原理与组成系统ControlLogi5561通过交换机与上位机建立以太网通信，在上位机上通过RSLin建立上位机与现场设备通信连接，通过RSLogi5000实现系统的编程，系统的远程监控通过RSView32来完成，实现了对水箱的串级控制装置的远程控制，系统组成如图1所示。
3系统硬件设计3、1ControlLogi硬件系统ControlLogi系统就是罗克韦尔公司成功开发的第三代PLC，从硬件配置、通信方式到数据结构都有根本性的变化，控制和数据传送概念也完全不同。
基于MCGS组态软件的水位控制系统课程设计
新疆工程学院课程设计题目：基于MCGS组态软件的水位控制系统目录前言 (1)1.设计概述 (2)1.1 设计任务介绍 (2)1.2 设计系统组成框图 (2)1.3 设计分析 (2)1.4. 设计所用软件介绍 (3)1.4.1什么是MCGS组态软件 (3)1.4.2 MCGS组态软件的系统构成 (3)1.4.3 MCGS组态软件的功能和特点 (5)1.4.4 MCGS组态软件的工作方式 (5)2 设计思路 (6)3 组态画面的设计 (7)3.1 工程建立 (7)3.2建立流程画面 (7)3.3 定义数据对象 (8)3.4.动画连接 (9)3.5模拟设备连接 (9)3.6 控制流程 (10)3.7 报警显示 (10)3.8 报表输出 (12)3.9 趋势曲线显示 (12)3.10 安全机制 (13)3.11 水位控制系统总效果 (15)4总结 (17)5参考文献 (18)前言计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。
MCGS是一种流行的组态软件开发环境，组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。
MCGS通用版组态软件主要完成通用工作站的数据采集和加工，实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等日常性监控事务。
对工作站软件的要求主要是系统稳定可靠，能方便的代替大量的现场工作人员的劳动和完成对现场的自动监控和报警处理，随时或定时的打印各种报表。
由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。
采用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的可靠性和开发速度提高了，开发难度却下降了。
随着国内工业生产技术的进步以及自动化技术的发展,人们对自动化监控系统的需求越来越大,要求越来越高。
基于组态软件的液位—液位串级控制系统设计
基于组态软件的液位—液位串级控制系统设计液位—液位串级控制系统是指通过控制多个液位传感器的液位信号，来实现多个液位控制阀门的自动调节，以达到控制系统中多个液位的目标值的系统。
组态软件是指一种用于编程和配置自动化系统的软件工具，它可以通过图形化界面来配置系统的控制逻辑，监视系统的状态并进行调试。
在液位—液位串级控制系统中，组态软件可以用于设计控制逻辑、配置传感器和执行器、进行调试和监视等工作。
本文将详细介绍基于组态软件的液位—液位串级控制系统的设计过程和关键技术。
首先，我们需要确定系统的目标和需求。
例如，我们可能需要将液位控制在一定的范围内，或者需要保持不同液位之间的差值在一定的范围内。
根据具体的需求，我们可以确定系统中需要使用的液位传感器数量和位置。
接下来，我们需要选择合适的液位传感器。
液位传感器的选择应该考虑到被测液体的性质、液体的压力和温度范围、传感器的精度和可靠性等因素。
常见的液位传感器包括浮球液位传感器、电容式液位传感器、压力式液位传感器等。
然后，我们需要选择合适的执行器，用于控制液位阀门的开关。
执行器可以是电磁阀、调节阀等。
选择执行器时，需要考虑其控制精度、响应速度和使用寿命等因素。
接着，我们可以使用组态软件来进行系统的设计和配置。
组态软件通常提供了一个图形化界面，可以通过拖拽和连接元件来设计控制逻辑。
我们可以将液位传感器和执行器等元件添加到画布中，并进行连接和配置。
例如，我们可以将液位传感器的输出信号连接到执行器的输入端口，并设置液位的目标值和控制算法等参数。
在配置完成后，我们可以使用组态软件提供的调试和监视工具来检查系统的状态和调整控制参数。
例如，我们可以使用组态软件提供的实时监视功能来查看液位传感器的读数和执行器的状态。
如果系统的反馈不符合预期，我们可以通过调整控制参数来优化系统的性能。
最后，我们需要进行系统的联调和测试。
在联调过程中，我们需要验证系统的各个组件之间的协作是否正常，并调整参数来使系统达到预期的控制效果。
基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计
系统硬件组态图
系统下位机软件中的硬件组 态和程序设计
程序项目建立:
首先双击桌面上的 进入到SIMATIC MANAGER界面，进入主菜单“文件”，选择“ 新建项目向导”，弹出以下的窗口
系统下位机软件中的硬件组 态和程序设计
单击下一步按钮，在新项目选择CPU的型号 为CPU412-3H,如下示：
课题研究的目的、意义
本次设计所采用的是FCS的控制方案，FCS， 即现场总线控制。现场总线技术是当前自动化 领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域 的计算机局域网。所以掌握好这种技术对我们 自动化的学生来说，是很重要的，对我们今后 的发展也至关重要。
系统总貌图
设计需要实现的系统功能
系统功能指标:
水箱液位串级控制系统总体设计
PID控制系统:
本系统调节器采用的控制规律为PID控制， 即比例、积分、微分控制，其调节规律如下：
（1）比例：数学表述为 （2）积分：数学表述为
（3）微分：数学表述为
水箱液位串级控制系统总体设计
硬件配置:
水箱液位串级控制系统总体设计
监控系统:
论文主要内容
系统下位机软件中的硬件组 态和程序设计
STEP7软件介绍:
STEP 7是用于 SIMATIC S7-300/400站创 建可编程逻辑控制程序的标准软件，可使用梯 形逻辑图、功能块图和语句表。它是SIEMENS SIMATIC工业软件的组成部分。STEP 7以其强 大的功能和灵活的编程方式广泛应用于工业控 制系统，下图显示了该软件是如何对PLC硬件 进行编程和组态的。
系统下位机软件中的硬件组 态和程序设计
单击下一步按钮，选择需要生成的逻辑块， 至少需要生成作为主程序的组织块OB1。在程 序的语言选择上选择LAD语言，即梯形图语言 ，如下示：
水位串级控制系统的设计与组态
摘要本论文的目的是设计双容水箱液位串级控制系统。
在设计中充分利用自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术和自动控制技术，以实现对水箱液位的串级控制。
首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。
其次，根据被控对象模型和被控过程特性设计串级控制系统，采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。
然后，设计并组建仪表过程控制系统，通过智能调节仪表实现对液位的串级PID控制。
最后，借助数据采集模块﹑Advantrol-Pro 组态软件和数字控制器，设计并组建远程计算机过程控制系统，完成控制系统实验和结果分析。
关键词：液位；模型；PID 控制；仪表控制；计算机控制AbstractThe purpose of this thesis is to design the liquid level's concatenation control system of the double capacity water tank. This design makes full use of the automatic indicator technique ﹑the computer technique﹑the communication technique and the automatic control technique in order to realize concatenation control of water tank's liquid. First, I carry out the analysis of the controlled objects' model, and use the experimental method to calculate the transfer function of the model .Next, I Design the concatenation control system and use the dynamic simulation technique to analyze the capability of control system. Afterwards, I design and set up the indicator process control system, realize PID control of the liquid level with intelligence indicator. Finally, I design and set up the long distance computer control system in virtue of the data collection module ﹑Advantrol-Pro soft and digital PID controller，accomplish control system experiment and analyze the outcome.目录1 绪论 (4)1.1 研究背景 (4)1.2 国内外研究现状 (5)1.2.1 国外研究现状 (5)1.2.2 国内研究现状 (6)1.3 液位串级控制系统介绍 (7)1.4 AdvanTrol-Pro软件包简介 (7)1.4.1 软件功能特点 (7)1.4.2 过程信息服务功能 (8)1.4.3系统软件构成介绍 (9)1.4.4 系统组态软件（SCKey） (11)2 系统控制方案设计 (12)2.1 串级控制系统 (12)2.1.1 串级系统的组成结构 (12)2.1.2 串级系统设计 (12)2.2主、副调节器调节规律的选择 (13)2.3 串级控制系统的参数整定 (13)2.4 PID控制原理 (14)3 JX-300XP系统概要 (18)3.1JX-300XP系统总貌 (18)3.2系统整体结构 (18)3.3系统硬件 (20)............................................ 错误！未定义书签。
基于WINCC的水箱液位串级控制系统设计
控制系统课程设计报告院系专业班级学号姓名2013年12月第五章串级控制系统实验第一节串级控制系统概述一、串级控制系统的概述图5-1是串级控制系统的方框图。
该系统有主、副两个控制回路，主、副调节器相串联工作，其中主调节器有自己独立的给定值R，它的输出m1作为副调节器的给定值，副调节器的输出m2控制执行器，以改变主参数C1。
图5-1 串级控制系统方框图R-主参数的给定值；C1-被控的主参数；C2-副参数；f1(t)-作用在主对象上的扰动；f2(t)-作用在副对象上的扰动。
二、串级控制系统的特点串级控制系统及其副回路对系统控制质量的影响已在有关课程中介绍，在此将有关结论再简单归纳一下。
1．改善了过程的动态特性；2．能及时克服进入副回路的各种二次扰动，提高了系统抗扰动能力；3．提高了系统的鲁棒性；4．具有一定的自适应能力。
三、主、副调节器控制规律的选择在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。
主调节器起定值控制作用，它的控制任务是使主参数等于给定值（无余差），故一般宜采用PI或PID调节器。
由于副回路是一个随动系统，它的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P或PI调节器。
四、主、副调节器正、反作用方式的选择正如单回路控制系统设计中所述，要使一个过程控制系统能正常工作，系统必须采用负反馈。
对于串级控制系统来说，主、副调节器的正、反作用方式的选择原则是使整个系统构成负反馈系统，即其主通道各环节放大系数极性乘积必须为正值。
各环节的放大系数极性是这样规定的：当测量值增加，调节器的输出也增加，则调节器的放大系数K c为负（即正作用调节器），反之，K c为正（即反作用调节器）；本装置所用电动调节阀的放大系数K v恒为正；当过程的输入增大时，即调节器开大，其输出也增大，则过程的放大系数K0为正，反之K0为负。
五、串级控制系统的整定方法在工程实践中，串级控制系统常用的整定方法有以下三种：（一）逐步逼近法所谓逐步逼近法，就是在主回路断开的情况下，按照单回路的整定方法求取副调节器的整定参数，然后将副调节器的参数设置在所求的数值上，使主回路闭合，按单回路整定方法求取主调节器的整定参数。
液位串级控制系统研究与设计本科论文 精品
液位串级控制系统研究与设计设计总说明在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。
在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。
本设计以过程控制实验室的TKJ-2型高级过程控制实验设备为平台，设计了基于IPC-PLC的分布式控制系统。
上位机采用MCGS组态软件，用STEP7软件进行编程，下位机采用西门子S7-200PLC。
首先确定了中下水箱液位串级控制系统和主管流量下水箱液位串级控制系统两种控制方案。
主要是看副控参数不同时其控制效果的变化，进行对比研究。
然后完成了系统硬件和软件设计，硬件主要是选型和原理图的绘制，软件是完成组态画面的绘制、动画连接和PLC 程序的编写。
接着对中水箱、下水箱、中下水箱、主管流量用阶跃响应曲线法进行了建模与辨识，根据响应曲线法中的PID整定公式进行了调节器参数的整定，完成了下水箱、中下水箱和主管流量单回路PID控制，最终本着先副后主的串级整定方法对中下水箱液位串级控制系统和主管流量下水箱液位串级控制系统的主调节器参数进行了整定，完成了算法对比研究。
通过系统调试得出了液位串级控制系统要比单回路控制效果好，表现在调节时间短，超调小，静差小等方面。
关键词：液位；PID整定；串级；响应曲线法Research and Design about Level Cascade Control SystemDesign DescriptionIn industrial production, the level of process control systems charged with the amount of particularly important in the petroleum, chemical, environmental protection, water treatment, metallurgy and other industries.Automation of industrial processes often need to measure and control the level of certain equipment and containers.This design process control laboratory TKJ-2 Advanced Process Control laboratory equipment as a platform to design a distributed control system based on IPC-PLC.Host computer uses MCGS configuration software,Programming with STEP7 software,The next machine with Siemens S7-200PLC.First determine the two control schemes of the flow of the lower tank level cascade control system and competent tank level cascade control system.Mainly to see the vice control parameters while the effect of changes, a comparative study.And then complete the system hardware and software design, hardware selection and schematic drawing, the software is complete the configuration screen drawing, animations connection and PLC program to write.n on the tank, under tank, under tank competent flow step response curve method for modeling and identification,Tuning the regulator parameters according to the response curve method of PID tuning formula, completed under the tank, the next tank and competent flow single-loop PID control,Ultimately the spirit of the first vice emperor Cascade tuning method of tuning cascade control system of tank level and in charge of traffic of the main regulator of the tank level cascade control system parameters, and complete algorithm for comparative study.Level cascade control system than the single-loop control results obtained through the system debugging, performance in the short adjustment time, small overshoot and static error, and other aspects.Key Words:Process control；PID tuning；cascade；the response curve method目录1绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (3)1.3软件简介 (4)1.3.1 MCGS软件 (4)1.3.2 MATLAB软件 (5)1.4论文主要研究内容 (6)2系统控制方案设计 (8)2.1串级控制系统 (8)2.1.1串级系统的组成结构 (8)2.1.2串级系统设计 (8)2.2 PID控制原理 (10)2.3 PID整定 (11)2.3.1单回路PID整定方法 (11)2.3.2串级系统PID整定方法 (13)2.4方案设计 (14)2.4.1中下水箱液位串级 (14)2.4.2主管流量下水箱液位串级 (14)3系统硬件设计 (16)3.1系统硬件选型 (16)3.2系统硬件原理图 (17)4系统软件设计 (18)4.1上位机组态设计 (18)4.1.1建立数据对象及通道 (18)4.1.2组态画面设计 (19)4.2 PLC程序设计 (24)4.2.1 PLC的I/O口分配 (24)4.2.2中间变量 (24)4.2.3程序流程图 (25)5被控对象建模与辨识 (27)5.1阶跃响应曲线法建立模型 (27)5.2被控对象参数辨识 (27)5.2.1中水箱参数辨识 (27)5.2.2下水箱参数辨识 (29)5.2.3中下水箱参数辨识 (31)5.2.4主管流量参数辨识 (32)6系统调试 (34)6.1下水箱单回路 (34)6.2中下水箱单回路 (34)6.3中下水箱液位串级 (35)6.3.1中水箱单回路 (35)6.3.2中下水箱液位串级 (36)6.4下水箱液位主管流量串级 (38)6.4.1主管流量单回路 (38)6.4.2下水箱液位主管流量串级 (38)7总结 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录 (45)1绪论1.1研究背景随着工业生产的飞速发展，人们对控制系统的控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高。
液位—流量串级控制系统设计
摘要随着现代工业生产过程向着大型、连续和强化方向发展，对控制系统的控制品质提出了日益增长的要求。
在这种情况下，简单的单回路控制已经难以满足一些复杂的控制要求。
串级控制系统是过程控制中的一种多回路控制系统，是为了提高单回路控制系统的控制效果而提出来的一种控制方案。
串级控制系统把两个单回路控制系统以一定的结构形式串联在一起，它不仅具有单回路控制系统的全部功能，而且还具有许多单回路控制系统所没有的优点。
串级控制系统采用了两个调节器，因此它的调节器的参数整定更复杂一些。
本论文论述了一个液位——流量串级控制系统的设计方法和步骤，介绍了它的参数整定方法。
在此过程中，介绍了对液位和流量进行检测和转换的常用元件，应用阶跃响应曲线推导了广义对象的传递函数，简单地论述了串级控制系统的优点，讨论了它对控制效果的改善作用，并使用仿真软件对该系统进行了仿真，最后用组态软件编制程序来实现控制。
关键词：串级控制系统，液位，流量，仿真ABSTRACTAlong with the modern industry production process to large-scale,continuously is developing with the strengthened direction, proposed to the control system control quality day by day grows request. In this kind of situation, the simple single return route control already with difficulty satisfied some complex control requests. The cascade control system is in the process control more than one kind of return routes control system, is for enhance one kind of control plan which the single return route control system the control effect proposes.The cascade control system two single return routes control system by the certain structural style connects in together, it not only has the single return route control system the complete function, moreover also has many single return routes control system no merit. The cascade control system has used two regulators, therefore it is more complex to set its regulator parameter.The present paper elaborated a fluid position —current capacity cascade control system design method and the step, introduced its parameter set method. In this process, introduced carries on the examination and the transformation commonly used part to the fluid position and the current capacity, has inferred the generalized object transfer function using the step leap response curve, simply elaborated the cascade control system merit, discussed it to control the effect the improvement function, and use simulation software has carried on the simulation to this system, finally used the configuration software coding to realize the control.KEY WORDS: Cascade control system, fluid position, current capacity,simulation前言过程控制是指在生产过程中，运用合适的控制策略，采用自动化仪表及系统来代替操作人员的部分或全部直接劳动，使生产过程在不同程度上自动地运行，所以过程控制又被称为生产过程自动化，广泛应用于石油、化工、冶金、机械、电力、轻工、纺织、建材、原子能等领域。
毕业设计(论文)-基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计
毕业设计（论文）-基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计2007届毕业设计说明书基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计系、部: 电气与信息工程系学生姓名:指导教师: 职称讲师专业: 自动化班级: 自本0703 完成时间: 2011.5.20摘要本文介绍了一种基组态软件WINCC和西门子STEP 7的双容水箱的液位串级控制系统的设计过程。
本方案利用WINCC良好的人机界面、数据采集功能，并结合STEP 7环境编程的便利性，采用可靠的MPI接口建立WINCC和PLC、双容水箱之间的数据通讯。
利用WINCC开发服务器端画面，在PLC客户端环境中编写控制程序，最终实现对水箱液位的精确控制。
实验结果表明，此方法使用简单可靠，可广泛应用于工业生产过程中的液位控制问题。
此系统同样可以满足工厂对控制系统的需求,有着巨大的应用前景。
关键词组态软件;PLC;水箱液位;串级控制系统ABSTRACTThis article describes the configuration software based on the WINCC and Siemens STEP7 tank liquid level PID control experimental platform design process. The program used WINCC good man-machine interface, data acquisition capabilities, combined with the convenience of STEP 7 programming environment, using MPI interface to establish a reliable configuration software WINCC and the PLC, double data communication between the tank. Development of server-side with Configuration software WINCC, the client environment in the PLC control program written, and ultimately the precise control of the water tank level. Experimental results show that this method is simple and reliable, can be widely used in industrial production process liquid level control problem. The system also meets the needs of the factory on the control system has a great prospect.Key words Configuration software;PLC;water tank;Cascade Control System1目录1 绪论 (3)1.1 过程控制系统的发展概况及趋势 (3)1.2 PLC的发展概况及趋势 (4)1.3 组态软件的发展概况及趋势 (4)1.4 各章节主要内容..............................................................................5 2 水箱液位串级控制系统总体设计 (6)2.1 现场系统组成 (6)2.2 双容水箱控制系统结构 (8)2.3 串级控制系统 (10)2.4 控制规律....................................................................................11 3 控制系统设计 (14)3.1 S7-400PLC概述 (14)3.2 STEP 7软件的介绍 (14)3.3 硬件组态 (15)3.4 创建数据块DB41 (20)3.5 创建功能块FB41 (20)3.6 创建组织块OB35 (21)3.7 通信设置…………………………………………………………………………223.8 程序下载....................................................................................23 4 监控程序的设计 (24)4.1 WINCC简介 (24)4.2 监控界面的设计...........................................................................25 5 水箱液位串级控制系统调试 (32)5.1 FCS系统实物调试 (32)5.2 PLCSIM离线仿真调试.....................................................................33 结束语 (35)参考文献.............................................................................................36 致谢 (37)21 绪论液位控制问题是工业生产过程中的一类常见问题，例如在饮料、食品加工，溶液过建，化工生产等多种行业的生产加工过程都需要对液位进行适当的控制。
基于组态软件的水位控制系统设计
基于组态软件的水位控制系统设计一教学目标终极目标：能应用通用版及嵌入版MCGS组态软件基本功能进行简单项目设计、仿真运行。
促成目标：1）掌握MCGS通用版及嵌入版基本操作，完成工程分析及变量定义。
2）掌握简单界面设计，完成数据对象定义及动画连接。
3）掌握模拟设备连接方法，完成简单脚本程序编写及报警显示。
4）掌握制作工程报表及曲线方法。
二工作任务用MCGS通用版及嵌入版分别完成图1-1所示水位控制系统的设计、仿真运行。
图1-1 水位控制系统实验一水位控制工程文件建立一、教学目标终极目标：能建立MCGS新工程。
促成目标：1）掌握MCGS组态软件的安装与运行方法。
2）能进行工程分析，建立工程文件。
二、工作任务建立水位控制系统工程文件。
三、能力训练MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。
1.MCGS的安装1）启动Windows。
2）在相应的驱动器中插入光盘。
插入光盘后会自动弹出MCGS安装程序窗口（如没有窗口弹出，则从Windows的“开始”菜单中，选择“运行...”命令，运行光盘中AutoRun.exe文件），MCGS安装程序窗口如图1-2所示：3）在安装程序窗口中选择“安装MCGS组态软件通用版”，启动安装程序开始安装。
安装程序将提示指定安装目录，用户不指定时，系统缺省安装到D:\MCGS目录下，如图1-3所示：图1-2 MCGS安装程序窗口图1-3 安装目录安装过程大约要持续数分钟，MCGS系统文件安装完成后，安装程序要建立象标群组和安装数据库引擎，这一过程可能持续几分钟，请耐心等待。
4）安装完成后，安装程序将弹出“设置完成”对话框，上面有两个复选框，“是，我现在要重新启动计算机”和“不，我将梢后重新启动计算机”。
基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计
2011届毕业设计（论文）材料系、部：电气与信息工程系学生姓名：指导教师：职称：讲师专业：自动化班级：0703学号：4100703212011年6月湖南工学院2011届毕业设计（论文）课题任务书系：电气与信息工程系专业：自动化指导教师学生姓名课题名称基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计内容及任务内容：对串级控制系统进行建模和参数整定，第一步整定副调节器参数，第二步整定主调节器参数。
参数整定完成后运用STEP7编写水箱液位串级控制系统控制程序，在此基础上，运用WINCC组态软件进行上位机的组态界面设计。
任务：1.了解水箱液位串级控制系统的结构组成与原理；2.掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。
3.了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。
4.理解液位串级控制实验采用FCS控制方案实现的过程。
拟达到的要求或技术指标论文需要达到的要求：1、水箱液位串级控制系统建模及特点研究分析串级控制系统的特点，并建立水箱液位串级控制系统的模型。
上图中（a）图为水箱示意图，（b）图为串级控制系统框图。
2、控制系统下位机软件组态配置和程序编写（1）组态配置利用step7软件对对象系统进行正确配置。
配置图如下：（2）程序编写采用西门子提供的PLC编程语言编写控制程序，主要是对PID控制模块的调用。
3、控制系统上位机软件和PLC的通信建立及界面组态利用WINCC组态软件编写水箱液位串级控制系统的上位机监控程序，监控界面如下图所示：进度安排起止日期工作内容备注2011.3.20-2011.4.15 学习和熟练掌握STEP7和WINCC软件2011.4.16-2011.4.25 收集与课题相关的资料，并完成开题报告的书写2011.5.01-2011.5.05 分析、综合、整理相关的资料，为撰写论文做准备2011.5.06-2011.5.25 论文写作，并熟悉相关知识，整理论文2011.6.01-2011.6.10 进行后期的系统的整理，并为毕业答辩做准备主要参考资料[1] 陈夕松.过程控制系统.北京：科学出版社，2005[2] 汪志锋.可编程序控制器原理与应用.西安：电子科技大学出版社，2004[3] 王曙光.S7-300/400PLC入门与开发实例.北京：人民邮电出版社，2009[4] 徐科军.传感器与检测技术.北京：电子工业出版社，2009[5] 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子WINCC V6[M].第二版.北京：北京航空航天大学出版社，2004.1-100[6] 刘华波.组态软件WINCC及其应用[M].北京：机械工业出版社，2009.7-56[7] 崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2005.1-103[8] 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子人机界面[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009.1-100[9] 梁绵鑫.WINCC基础及应用开发指南[M].北京：机械工业出版社，2009.1-80教研室意见年月日系主管领导意见年月日湖南工学院毕业设计(论文)开题报告题目基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计学生姓名班级学号410070321 专业1. 课题学术和实用意义，国内外现状综述本次毕业设计课题“基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计”是在THFCS-1现场总线过程控制系统平台上进行的。
基于组态软件的液位—流量串级过程控制系统设计
基于组态软件的液位—流量串级过程控制系统设计工业过程控制课程设计题目:基于组态软件的液位—流量串级过程控制系统设计工业过程控制课程设计任务书目录1 设计目的与要求 (1) 1.1设计目的 (1)1.2 设计要求 (1)2 系统结构设计 (1) 2.1 控制方案 (1)2.2 系统结构 (2)3 过程仪表的选择 (2) 3.1 液位传感器 (2)3.2 电磁流量传感器、电磁流量转换器 (2)3.3 电动调节阀 (3)3.4 变频器 (3)3.5 水泵 (4)3.6 模拟量采集模块 (4)3.7 模拟量输出模块 (4)3.8 通信转换模块 (4)3.9 开关电源 (4)4 系统组态设计 (4)4.1 流程图与组态图 (4)4.2 组态画面 (6)4.3 数据字典 (6)4.4 应用程序 (7)4.5 动画连接 (8)4.6 PID控制算法 (8)结论 (10)参考文献 (11)附录 (12)1 设计目的与要求1.1设计目的（1）加深对过程控制系统基本原理的理解和对过程仪表的实际应用能力。
（2）培养运用组态软件和计算机设计过程控制系统的实际能力。
1.2 设计要求（1）根据液位-流量串级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。
（2）根据液位-流量串级过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用过程模块。
（3）根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。
（4）运用组态软件，正确设计液位-流量串级过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。
2 系统结构设计2.1 控制方案在本系统中被控参量有两个，上水箱液位和管道流量，这两个参量具有相关联系，流量的大小可以影响上水箱液位，根据流量与液位的关系，故系统采用串级控制，内环为流量控制，外环为液位控制。
内环与外环的控制算法均采用PID算法，PID算法实现简单，控制效果好，系统稳定性好。
外环液位控制器的输出作为内环流量控制器的设定值，流量控制器的输出来控制调节阀的大小，来控制管道流量的大小，进而控制上水箱液位。
液位串级控制系统
DCS实训报告姓名：学号：院系：电子信息与电气工程学院一.实训目的（1）熟悉集散控制系统（DCS）的组成（2）掌握MACS组态软件的使用方法。
（3）培养灵活组态的能力。
（4）掌握系统组态与装置调试的技能。
二.实训内容以双容水箱为对象，设计液位串级控制系统，并利用MACS组态软件完成组态包括：1 数据库组态2 设备组态3控制器算法组态4 画面组态5 系统调试三、实训设备和器材（1）THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置。
（2）和利时DCS控制系统。
四.实训工程分析双容水箱液位定值控制系统需要二个输入测量信号，一个输出控制信号。
因此需要一个模拟量输入模块FM148A和一个模拟量输出模块FM151。
采集上水箱液位信号（LT1），下水箱液位信号（LT2）和控制电动控制阀的开度的控制信号（P1）。
通过分析可得：AI：LT1 1~5V（信号范围）0~20cm（量程）LT2 1~5V（信号范围）0~20cm（量程）AO：P1 4~20mA（信号范围）0~100%（量程）硬件的选取：（1）I/O：FM148A（一块）FM151A（一块）（2）主控模块：FM801（一块）（3）操作员站（一台）（4）工程师站（一台）控制原理框图：四.实训步骤1. 工程建立及数据库组态1）打开：开始 程序 macs 组态软件 数据库总控 点击新建工程，输入工程名如下图：2）选择新建工程，选择编辑>域号组态，选择组号为1，将刚创建的工程从“未分组的域”移到右边“该组所包含的域”里，点“确认”按钮。
出现当前域号：0。
3) 在数据库总控中添加变量。
选择编辑→编辑数据库，弹出窗口，输入用户名和口令bjhc/3dlcz。
进入数据库组态编辑窗口。
4) 选择系统→数据操作，出现下面对话框，点击“确定”按钮。
5) “AI模拟量输入”选项出现下图。
6) 选择所需项名，并更改相应数据及说明，如下图：7) 点击更新数据库。
8) “AO模拟量输出”同上，如下图：9) 点击更新数据库。
基于组态软件的液位-液位串级控制系统设计
工业过程控制课程设计题目: 基于组态软件的液位-液位串级控制系统设计工业过程控制课程设计任务书目录1 设计目的 (1)2 控制要求 (1)3 系统结构设计 (1)3.1 控制方案 (1)3.2 控制规律 (2)3.4 硬件连接 (7)4 系统组态设计 (9)4.1 组态软件介绍 (9)4.2 系统流程图 (10)系统流程图如图4.1所示： (10)图4.1 系统流程图 (10)4.3 系统组态图 (10)系统组态图如图4.2所示： (11)4.4 数据词典 (11)数据词典如图4.3所示： (12)图4.3 数据词典 (12)4.5 组态画面 (12)4.6 动画连接 (13)结论 (16)参考文献 (17)附录程序代码 (18)1 设计目的（1）加深对过程控制系统基本原理的理解和对过程仪表的实际应用能力。
（2）培养运用组态软件和计算机设计过程控制系统的实际能力。
2 控制要求（1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。
（2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。
（3）能根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。
（4）能运用组态软件，正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。
3 系统结构设计3.1 控制方案串级控制系统是一种常见的复杂控制系统，它是根据系统结构命名的。
一、基本原理：它是由两个或者两个以上的控制器串联而成的，一个控制器的输出是另一个控制器的的给定值。
二、结构：整个系统包括两个控制回路，即主回路和副回路。
主回路有主控制器、副回路、主对象和主变送器构成；而副回路由副控制器、控制阀、副对象和副变送器构成。
三、特点：与简单控制系统相比，串级控制系统由于在结构上增加了一个副回路，所以有以下特点(1)、对于进入副回路的扰动具有较快、较强的克服能力。
(2)、改善主控制器的广义对象的特性。
(3)、对符合和操作条件的变化有一定的自适应能力。
课程设计报告基于dcs技术水箱水位串级控制系统设计与仿真实现
课程设计报告基于dcs技术水箱水位串级控制系统设计与仿真实现计算机测控系统课程设计课题：基于DCS技术的水箱水位串级控制系统设计与仿真实现专业：自动化班级：2021031一、课程设计目的通过对水位监控系统的设计和试验，掌握组态软件的应用，以及计算机监控系统的基本组成和实现方法。
了解DCS应用过程中的主要工作内容及应该注意的问题，并能根据应用目的，进行分散控制系统的设计组态、调试操作等工作。
以P3DCS分散控制系统为平台，完成DCS的组态。
课程设计内容采用P3DCS系统设计完成水箱水位串级控制系统并进行参数整定和调试，包括数据库组态、SAMA图组态、流程图组态、操作器组态，设计手动和单回路自动控制、串级自动控制等控制方案，并实现手自动无扰切换和报警，设计相应的模拟量控制和逻辑控制方案并实现，进行仿真、参数整定与系统调试。
其中上水箱水位的对象传递函数为上水箱水位对下水箱水位传递函数为其它执行器和测量电路的传递函数简化为K = 1系统概述两个水箱的串联在工业中运用的非常广泛，上下水箱组成一个串联，这样的一个串联系统跟单容水箱在控制时间上对比有了一定的迟延，这是由于容积迟延造成的，通过在P3DCS组态软件的使用下，设计一个串级控制系统。
设计串级回路控制的目的就是在控制系统中加入副回路，从而加快系统的调节速度和增强系统的动态性能。
主副回路控制系统的PID参数采用两步整定法，先整定副回路上水箱的PID参数使之达到稳定，然后再整定主回路的参数使之达到稳定的状态。
并通过P3DCS组态软件对系统的曲线进行实时监控，调出最优PID参数。
系统的工艺流程如下图（图 1）所示：图 SEQ 图表 \ARAB 1根据水箱系统的结构，我们设置一个串级控制回路，把下水箱作为串级控制系统的主控制回路，上水箱作为串级的副控制回路。
从而得出串级控制系统的方框图如（图2）所示：图 SEQ 图表 \ARAB 2课题设计及其步骤本次课程设计主要有两个方面的工作：即是组态设计和系统调试：组态设计1）系统配置组态主要是指DCS中工程师站、操作员站、控制站的主机系统配置信息及外设类型，I/O－卡件信息，电布置，控制柜内安装接线等。
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摘要本论文的目的是设计双容水箱液位串级控制系统。
在设计中充分利用自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术和自动控制技术，以实现对水箱液位的串级控制。
首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。
其次，根据被控对象模型和被控过程特性设计串级控制系统，采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。
然后，设计并组建仪表过程控制系统，通过智能调节仪表实现对液位的串级PID控制。
最后，借助数据采集模块﹑Advantrol-Pro 组态软件和数字控制器，设计并组建远程计算机过程控制系统，完成控制系统实验和结果分析。
关键词：液位；模型；PID 控制；仪表控制；计算机控制AbstractThe purpose of this thesis is to design the liquid level's concatenation control system of the double capacity water tank. This design makes full use of the automatic indicator technique ﹑the computer technique﹑the communication technique and the automatic control technique in order to realize concatenation control of water tank's liquid. First, I carry out the analysis of the controlled objects' model, and use the experimental method to calculate the transfer function of the model .Next, I Design the concatenation control system and use the dynamic simulation technique to analyze the capability of control system. Afterwards, I design and set up the indicator process control system, realize PID control of the liquid level with intelligence indicator. Finally, I design and set up the long distance computer control system in virtue of the data collection module ﹑Advantrol-Pro soft and digital PID controller，accomplish control system experiment and analyze the outcome.目录1 绪论 (4)1.1 研究背景 (4)1.2 国内外研究现状 (5)1.2.1 国外研究现状 (5)1.2.2 国内研究现状 (6)1.3 液位串级控制系统介绍 (7)1.4 AdvanTrol-Pro软件包简介 (7)1.4.1 软件功能特点 (7)1.4.2 过程信息服务功能 (8)1.4.3系统软件构成介绍 (9)1.4.4 系统组态软件（SCKey） (11)2 系统控制方案设计 (12)2.1 串级控制系统 (12)2.1.1 串级系统的组成结构 (12)2.1.2 串级系统设计 (12)2.2主、副调节器调节规律的选择 (13)2.3 串级控制系统的参数整定 (13)2.4 PID控制原理 (14)3 JX-300XP系统概要 (18)3.1JX-300XP系统总貌 (18)3.2系统整体结构 (18)3.3系统硬件 (20)............................................ 错误！未定义书签。
3.3.2主控制卡 (20)3.3.3数据转发卡 (22)3.3.4电流信号输入卡 XP313I (23)3.3.5模拟信号输出卡 XP322 (24)4.系统软件设计 (25)4.1组态过程 (25)4.2新建组态 (25)4.3控制站组态 (26)4.3.1 主机设置 (26)4.3.2 I/O设置 (27)4.3.3 常规回路 (29)4.4 操作站组态 (30)4.4.1 操作小组 (30)4.4.2 一览画面 (30)4.4.3 趋势画面 (31)4.4.4 总貌画面 (31)4.4.5 流程图 (32)4.4.6 编译 (32)4.4.7 组态下载 (33)4.4.8 组态发布 (33)4.4.9 组态调试 (34)4.5 实时监控 (34)4.5.1 实时监控画面概述 (35)4.5.2 系统总貌画面 (35)4.5.3 调整画面 (36)4.5.4 流程图 (36)4.5.5 数据一览画面 (37)5.PID调试结果及分析 (38)5.1 副控制器的整定 (38)5.2 串级控制 (39)5.2.1 副回路特性曲线 (39)5.2.2 主回路特性曲线 (39)6.总结 (40)参考文献 (41)致谢 (42)1 绪论1.1 研究背景随着工业生产的飞速发展，人们对控制系统的控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高。
而实际工业生产过程中的被控对象往往具有非线性、时线性、时延对象的先进控制策略，提高系统的控制水平，具有重要的实际意义。
每一个先进实用的控制算法的出现都对工业生产具有巨大的推动作用。
然而，当前的学术研究成果与实际生产应用技术水平并不是同步的，甚至相差几十年。
在我国，越是高深的、先进的控制理论，其研究越是局限于少数科研院所的狭小范围内，也越是远离了国民生产这个应用基地。
最近几年，国内一些控制领域已接近甚或超越了国际水平，然而，就先进理论应用于工业生产等领域的状况来讲，与发达国家相比却存在较大差距。
其原因固然是多方面的。
但是，一个很明显的原因就是在于理论研究尚缺乏实际背景的支持，理论的算法一旦应用于现场就会遇到各种各样的实际问题，制约了其应用前景。
在目前尚不具有在实验室中复现真实工业过程条件的今天，开发经济实用的具有典型对象特性的实验装置无疑是一条探索将理论成果转化为应用技术的捷径。
自本世纪30 年代以来，伴随着自动控制理论的日趋成熟，自动化技术不断地发展并获得了惊人的成就，在工业生产和科学发展中起着关键性的作用。
过程控制技术是自动化技术的重要组成部分，普遍运用于石油，化工，电力，冶金，轻工，纺织，建材等工业部门。
初期的过程控制系统采用基地式仪表和部分单元组合仪表，过程控制系统结构大多是单输入，单输出系统，过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，以保持被控参数温度，液位，压力，流量的稳定和消除主要扰动为控制目的过程。
其后，串级控制，比值控制和前馈控制等复杂过程控制系统逐步应用于工业生产中，气动和电动单元组合仪表也开始大量采用，同时电子技术和计算机技术开始应用于过程控制领域，实现了直接数字控制（DDC）和设定值控制（SPC）。
之后，以最小二乘法为基础的系统辨识，以极大值和动态规划为主要方法的最优控制和以卡尔曼滤波理论为核心的最佳估计所组成的现代控制理论，开始应用于解决过程控制生产中的非线性，耦合性和时变性等问题，使得工业过程控制有了更好的理论基础。
同时新型的分布式控制系统（DCS）集计算机技术、控制技术、通讯技术、故障诊断技术和图形显示技术为一体，使工业自动化进入控制管理一体化的新模式。
现今工业自动化己进入计算机集成过程系统（CIPS）时代，并依托人工智能，控制理论和运筹学相结合的智能控制技术向工厂综合自动化的方向发展。
现代化过程工业向着大型化和连续化的方向发展，生产过程也随之日趋复杂，而对生产质量、经济效益的要求，对生产的安全、可靠性要求以及对生态环境保护的要求却越来越高。
不仅如此，生产的安全性和可靠性，生产企业的经济效益都成为衡量当今自动控制水平的重要指标。
因此继续采用常规的调节仪表（模拟式与数字式）已经不能满足对现代化过程工业的控制要求。
由于计算机具有运算速度快、精度高、存储量大、编程灵活以及具有很强的通信能力等特点，目前以微处理器、单片微处理器为核心的工业控制几与数字调节器—过程计算机设备，正逐步取代模拟调节器，在过程控制中得到十分广泛的作用。
在控制系统中引入计算机，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和实现复杂控制规律。
在系统中，由于计算机只能处理数字信号，因而给定值和反馈量要先经过A/D 转换器将其转换为数字量，才能输入计算机。
当计算机接受了给定值和反馈量后，依照偏差值，按某种控制规律（PID）进行运算，计算结果再经 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。
1.2 国内外研究现状随着人们生活质量的提高和环境的变化，“水”已经成为人们关注的对象！不管是生活用水，是工业用水，这都牵扯水的过程控制问题。
将 PID 算法运用到水位控制系统中，不仅可以解决水塔的自动化给水问题而且还可以合理、安全、节约地使用水资源，进而使居民安居乐业，使我国工业自动化不断的向前发展！1.2.1 国外研究现状德国 Amira 自动化公司研制的水箱系统是著名的智能实验设备之一，在国外很多大学和实验室都已得到了广泛的应用，国内也有包括清华大学、浙江大学、吉林大学等高校引进了 Amira 公司研制的水箱过程控制实验装置。
但是，由于德国 Amira 自动化公司研制的双容水箱系统价格太高，给购置这个实验设备带来很多困难。
也正是受其高价格的限制，目前，国内只是少数高校的部分实验室引进了这个设备，给基于双容水箱系统的算法研究和仿真带来了困难。
液位控制系统一般指工业生产过程中自动控制系统的被控变量为液位的系统。
在生产过程中，对液位的相关参数进行控制，使其保持为一定值或按一定规律变化，以保证质量和生产安全，使生产自动进行下去。
液位过程参数的变化不但受到过程内部条件的影响，也受外界条件的影响，而且影响生产过程的参数一般不止一个，在过程中的作用也不同，这就增加了对过程参数进行控制的复杂性，或者控制起来相当困难，因此形成了过程控制的下列特点：(1)对象存在滞后热工生产大多是在庞大的生产设备内进行，对象的储存能力大，惯性也较大，设备内介质的流动或热量传递都存在一定的阻力，并且往往具有自动转向平衡的趋势。