毕业设计说明书
基于组态的智能仪表简单控制
系统设计
专业 自动化 B自动化074 0710603408 赵兰 2011年6月5日
学生姓名 班学
级 号
指导教师 完成日期
盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2011)
基于组态的智能仪表简单控制系统设计
摘 要：现代控制系统的规模日趋大型化、复杂化，对设备和被控系统安全性、
可靠性和有效性的要求也越来越高。为了确保工业生产过程高效、安全的进行,保证并提高产品的质量,对生产过程进行在线监测,及时准确地把握生产运行状况,已成为目前过程控制领域的一个研究热点。 近几十年来，液位控制系统已被广泛使用，在其研究和发展上也已趋于完备。在轻工行业中，液位控制的应用非常普遍，从简单的浮球液位开关、非接触式的超声波液位检测一直到高精度的同位素液位检测系统到处都可以见到他们的身影。而控制的概念更是应用在许多生活周遭的事物上。而且液位控制系统已是一般工业界所不可缺少的元件。凡举蓄水池，污水处理场等都需要液位元的控制.如果能通过一定的系统来自动维持液位的高度那么操作人员便可轻易地在操作时获知真个设备的储水状况,如此不但工作人员工作的危险性,同时更提升了工作的效率及简便性.基于智能仪表的水箱液位控制系统正是具有这种功能。
本课题利用智能仪表控制系统，结合组态王监控软件设计人机对话界面，实现水箱液位自动控制系统设计。通过对现场系统数据的采集处理，在组态王中实现动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线和报表输出等功能。同时利用智能仪表控制系统，在所设计的组态王监控界面中，进行相关仪表调校和控制器参数整定。最后向用户提供锅炉过热蒸汽控制系统的动态运行结果。
关键词：液位控制；智能仪表；组态王
盐城工学院本科生毕业设计说明书( 2011)
The Simple Control System Desigm of the Intelligent
Instrumeng Based on Configuration
Abstract: With production levels and the development of science and technology, modern control systems become increasingly large scale, complex, and controlled system of equipment safety, reliability and validity requirements are also increasing. In order to ensure that the industrial production process efficient, safe conduct, to ensure and improve product quality, production-line process monitoring, timely and accurate grasp of production and operation conditions, the field of process control has become a hot research topic. In recent decades, level control system has been widely used in its research and development has become complete. In light industry, the level control was very common, ranging from simple float level switch, non-contact ultrasonic liquid level detection up to high-precision isotope level detection system can be seen everywhere in their shadows. The control concept is used in many things around the living. And the level control system is essential for the general industry components. Where the move tanks, sewage treatment plants and so needs to control level element. If through the system to automatically maintain a certain level of height that the operator can easily operate the device when the water really a learned condition, so staff work not only dangerous, but also enhance the efficiency and simplicity. based on water level of intelligent instrument control system is with this function.
The subject of the use of intelligent instrument control system, combined with monitoring software Kingview interactive interface design, to achieve tank liquid level control system. Through field data acquisition and processing system, implemented in the configuration king animation, alarm processing, process control, real-time curve and the report output and other functions. While taking advantage of intelligent instrument control system, the configuration designed by the king in the control interface, the relevant instrument calibration and controller parameter tuning. Finally, to provide users with superheated steam boiler control system for dynamic operation results.
Key Words: liquid level control; intelligent instrument; Kingview
目 录
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1.绪 论 ........................................................................................................................ 1 1.1 课题研究背景、意义和目的 ............................................................................. 1 1.2 设计内容与要求 ................................................................................................. 2 1.3 过程控制概述 ..................................................................................................... 2
1.3.1 过程控制的发展历程 .............................................................................. 2 1.3.2 过程控制系统的组成 .............................................................................. 3 1.3.3 过程控制系统的特点 .............................................................................. 4 1.3.4 过程控制的发展方向 .............................................................................. 5
2. 液位控制系统硬件设计 .............................................................................................. 6
2.1 液位控制的工作原理 ......................................................................................... 6 2.2 系统的硬件组成 ................................................................................................. 7
2.2.1 控制机构 .................................................................................................. 7 2.2.2 执行机构 ................................................................................................ 12 2.2.3 检测与变送机构 .................................................................................... 13
3. 控制系统设计 ............................................................................................................ 14
3.1 控制方案设计 ................................................................................................... 14
3.1.1单容水箱液位控制系统原理 ................................................................. 14 3.1.2 液位控制的实现 .................................................................................... 15 3.2 PID控制的原理和特点 .................................................................................... 15 3.3 PID控制器的基本结构 .................................................................................... 16 3.4 PID控制各参数的作用 .................................................................................... 17 3.5 PID控制器的设计 ............................................................................................ 18 4. 系统监控界面设计 .................................................................................................... 19
4.1组态软件简介 .................................................................................................... 19 4.2 组态王概述 ....................................................................................................... 22 4.3 组态王人机界面开发 ....................................................................................... 23 5. 系统运行及结果 ........................................................................ 错误！未定义书签。 6. 结束语 ........................................................................................................................ 28 参考文献 .......................................................................................................................... 29 致 谢 .......................................................................................................................... 30 附 录 .......................................................................................................................... 32
附录1. 水箱液位串级控制系统原理图 ................................................................. 32 附录2. 水箱液位简单控制系统监控组态界面 ..................................................... 33
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1绪 论
1.1 课题研究背景、意义和目的
随着现代科学技术的飞速发展，控制理论及技术越来越重要，控制技术广泛应用于冶金、石化、机械、制药、航空航天以及军事系统等领域，其中应用最为广泛的仍然是PID控制。
智能控制是控制理论发展的高级阶段，它主要用来解决传统控制方法难以解决的复杂系统控制问题，将PID控制技术引入控制仪表构成智能PID控制器，本设计用智能仪表作为的PID控制器。本设计的液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度。液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物,工程作业采用的是是利用组态软件创建的人家界面结合仪表控制。组态软件最早出现时主要解决人机图形界面问题，随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、监控与数据采集、通信及联网、开放数据接口、对I/O设备的支持已经成为它的主要内容。可以在系统中配置需要监控的对象，能够通过界面系统实时反映各个被监控对象的状态。这种组态技术结合现场智能仪表控制方法有以下明显优势：
(1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。
(2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数,可以方便的改变液位的上限、下限。
(3)具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。
综合以上的种种优点可以预见利用计算机创建组态监控界面与现场智能控制仪表的结合是行业的大势所趋。智能仪表中所配有的微控制器，使其具有对数据、命令等进行存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能。自智能仪器仪表问世以来,性能不断提高和完善,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。一般工业控制系统的工作环境差、干扰强，利用智能仪表控制就能克服这些缺点，因此智能仪表在控制领域得到广泛的应用。使用智能仪表控制液体液位是很好的选择。
据不完全统计，现代工业控制回路采用高级控制技术的只占很小的比例，90％以上的回路仍然采用PID控制；PID控制是最早发展起来的运用经典控制理论的控制策略之一，由于其算法简单、可靠性高，被广泛用于工业过程控制。但是由于常规PID控制的参数一般靠人工经验整定，而且参数一旦整定好，整个控制过程中都是固定不变的，而实际系统参数易变，使得控制难以达到最佳的效果。智能PID控
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