内蒙古科技大学
测控专业毕业实习报告
题 目：基于组态软件的水箱液位控制系统 姓 名： 学 号：
专 业：测控技术与仪器 班 级：测控09-1班 指导教师：李文涛（教授）
目 录
前言????????????????????????????1 1 工艺过程概述???????????????????????2
1.1 1.2
1.2.1 1.2.2
2高炉热风炉温度控制系统设计
2.1 2.2 2.3 3 总结 参考文献
前 言
液位作为工业生产过程中重要工艺参数之一，在各个领域都有广泛的应用，诸如液体贮槽、进料罐、成品罐、中间缓冲容器及水箱等设备的液位控制。例如火电厂的锅炉汽包液位控制，为了保证发电站的安全生产，提高发电效率，我们需要实时监测、控制汽包的液位。
随着控制技术的发展，良好的人机接口已经成为广大工业客户的迫切要求，而在工程项目的实际设计中，如何提供一个直观、实时、有效、可靠的人机接口也日益受到工程人员的高度重视。目前，主要有两种方法。一是开发人员用VB，VC++等语言编写复杂的程序从底层开发，开发周期长，通用性差；二是用工控组态软件进行开发。组态软件能提供一个友好的界面，易于操作，图形丰富形象，实时性好，开发周期短。因此，目前大多数工程项目都采用后种方法。组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。使用组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
本文主要研究以单容水箱为被控对象，设计了基于组态软件的计算机单回路控制系统，以实现水箱液位的自动控制。本文介绍了组态王6.51软件的组成, PCI1710与PCI1720板卡、JYB-G型压力变送器计算机控制实验系统装置, 并将PI控制的方法引用到对单容水箱液位系统的控制中。
第一章 总体方案设计
1.1 水箱液位控制系统的组成
本设计是控制一个单容水箱的液位，是一个简单的单回路控制系统。其基本组成包括一个被控对象、一个检测变送单元、一个调节器和一个执行器。本设计没有采用通用的调解器，而是用计算机代替调节器进行计算机控制。其结构框图如图1.1所示。
扰动设定值偏差-测量值液位变送器液位计算机执行器水箱
图1.1 单容水箱液位控制系统框图
在该控制系统中，被控变量由于受到扰动（如生产负荷的改变）的影响，常常偏离给定值，即被控变量产生了偏差。控制器接受了偏差信号后，按一定的控制规律使其输出信号发生变化，通过执行器改变控制变量，以抵消干扰对被控变量的影响，从而使被控变量回到给定值上来。 1.2 被控变量及控制变量的选择
在生产过程中，影响生产工艺正常运行的因素很多，但并非所有的影响因素都需要加以自动控制。被控变量的正确选择对稳定生产过程、提高劳动生产率、改善生产条件等具有决定性的意义。在本设计中我们需要控制水箱的液位，而水箱的液位我们可以直接用液位变送器来测量，而且测量和变送信号滞后远小于被控过程的滞后，因此我们选择水箱液位作为被控变量。
在生产过程中，控制变量的选择通常需要考虑工艺的合理性与生产的经济性。在该系统中，影响水箱液位的参数有两个，包括液体的流入量和流出量。但是在这里流出的水是给生产使用，生产负荷直接关系到产品的质量，关系到设备和人员的安全。因此我们选择液体的流入量作为控制变量显得更为合理。 1.3 控制规律的选择
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简
称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
在本设计中我们要求控制及时，因此首选比例控制规律。比例控制具有反应快，控制及时等优点，但同时比例控制也有控制结果存在余差的缺点。为了消除余差使控制更加精确，最终确定选用PI调节规律。