文档介绍：1 引言

随着科学技术的发展,现代工业生产工艺中的控制问题也日趋复杂。生产设备中多变量、非线性的被控对象越来越多,对控制性能指标的要求也越来越高。为了满足实际生产的控制要求,人们需要利用某些专门的仪器设备对某些关键的生产工艺过程进行适当的简化模拟,并借助这些仪器设备对控制理论或方法的有效性适当的检验分析。在人们的生活中以及某些化工和能源的上产过程中,常常涉及一些液位或流量控制的问题,例如居民生活用水的供应,通常需要蓄水池,蓄水池中的液位需要维持合适的高度,还有一些水处理的过程也需要对蓄水池中的液位实时控制,另外涉及蓄水池容器的生产过程也很多见,例如在核动力蒸汽发生器工作过程中以及依稀工程污染水处理厂的自动排水处理场等,因此,需要设计合适的控制器自动调整容器的入液流量,使得容器内液位保持正常水平。
我国是世界第一人口大国,人口众多也会随之而来很多问题,然而随着我国科学技术的飞速发展,自动化已成为新时代的一种必须,它替代了人的部分器官功能并且工作效率和工作质量都在人之上。液位控制系统就是应用非常广泛的一种自动控制系统,它在一定程度上解决了长期以来一直困扰人们的难题。利用PLC的自动控制功能对储罐液位进行控制,液位控制是指无论储罐内排出液的流量多大,都能使液位控制在某一范围内上下浮动。传统的液位控制系统都是由人直接观测并进行启动和停止料泵的,这样不但浪费人力资源而且会因为人的疏忽造成储罐缺液或液位过高而造成外溢等严重后果。而PLC控制的液位控制系统不但避免了以上种种危险,同时也可以对多个储罐进行控制,实现了一控多的自动控制系统。
传统的PID控制器结构简单、容易实现,长期以来被广泛应用于工业控制过程中,目前在全世界的过程控制中仍有90%是采用PID控制器。而组态王软件是组态软件当中性能较好的一款组态软件,本系统采用液位控制控制系统结合组态王对储液罐内液位施行PID控制。

本设计是对现代液位控制系统的一种模拟,它可以应用到许多液位控制当中,如:工业现场液位测量与控制、油罐液位测量、化工过程液位控制、制药罐液位控制、食品饮料液罐控制、大坝水位监控、饮用水和污水处理等。尤其是对一些有毒液体的控制更能突显自动控制的重要性。采用变频器对电极实行变频调速,相比以往的接触器直接控制,很大程度上降低了电能的消耗,并且对液位的控制也更为精确。在现代的液位控制中有很大的使用和推广价值。

控制系统可以根据实际需要进行液位设定,系统具有自动和手动两种控制方式,当液位低于设定值时自动启泵向储罐内加液,液位到达设定值时停泵,如果液位低于最低液位、高于最高液位或变频器出现故障,将无法进行自动控制,并发出声光报警。
本设计运用了PID控制算法,PID控制器以其结构简单、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。
另外应用到了组态如键进行模拟仿真,“组态王”是运行于Microsoft Windows 2000fNT中文平台的全中文界面的组态软件,组件等新技术,实现了实时多任务,运行稳定可靠。它由工程浏览器(TouchExplorer)、工程管理器(ProjManager)和画面运行系统(TouchVew)三部分组成。在工程浏览器中可以查看工程的各个组成部分,也可以完成数据库的构造、定义外部设备等工作;工程管理器内嵌画面管理系统,用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAK和工程运行系统TOUCHVEW来完成的。
2 液位控制系统的结构及原理
液位控制系统基本组成部分
以PLC为核心的液位控制系统就是希望其能满足近代工业迅速发展的需要,传统的液位控制系统采用模拟系统控制,控制精度不高,而且无法实现液位的显示,不仅不能满足现代工业对液位测控越来越高的要求,使系统不够直观,增加了工作人员的工作强度,已逐渐被取代。PLC的问世及迅速更新发展,不仅给液位控制技术的发展创造了有利的条件,实现了液位控制技术的智能化,而且使其功能越来越强大。
本设计中用PLC替代了液位控制仪表,是以PLC为核心,附以相应的外围硬件电路的控制系统。
液位控制系统的大脑——PLC,PLC为本系统的核心,相当于人的大脑,它把所得到的各种信息进行分析、识别、比较,并做出判断和决策,自主控制后面的动作、报警部分,完成对液位控制的作业任务。
液位控制系统的感觉器官——液位传感器。液位传