文档介绍：湖南工程学院
课程设计
课程名称
课题名称 贮槽液位控制系统设计
专 业
班 级
学 号
姓 名
指导教师
2013年09月15日
湖南工程学院
课程设计任务书
课程名称 过程控制
课 题 C控制。当调节方案 确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪 之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参 数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使 控制质量变坏，达不到预期效果。一个控制系统设计好以后，系统的投运 和参数整定是十分重要的工作。
液位传感器检测出水箱水位，水位的实际值通过7017模块进行A/D转 换，变成数字信号后输入计算机中；在计算机中，根据水位给定值与实际 输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值传到7024模块中， 由7024将数字信号转换成模拟信号；最后，实现水位的计算机自动控制。
第3章各单元硬件设计说明及计算方法
直接数字控制系统DDC(Direct Digital Control)系统，就是用一台 工业计算机配以适当的输入、输出设备，从输入通道获取生产过程的信息， 按照预先规定的控制算法计算出控制量，并通过输出通道直接作用于执行 器，实现对整个生产过程的控制。由于计算机运算速度快，通过分时处理， 一台计算机可以对多个回路进行控制。一个
DDC系统可实现多个回路PID 调节及其他辅助控制。DDC系统能满足不同生产过程的控制要求。当系统控 制要求发生变化时，可以通过重新编制程序来适应控制要求的改变，而不必 进行大量硬件结构改动。
通过在计算机上安装MCGS组态软件，构成了本设计的控制器。系统采集 外部设备的输入信号，通过一定的算法得到一个输出信号，经过一定的转 换来控制执行器。
自动调节阀按其工作能源形式可分为气动、电动、液动三大类。气动 调节阀用压缩空气作为工作能源，主要特点是能在易燃易爆环境中工作， 广泛地应用于化工、炼油等生产过程中；液动调节阀用液压推动，推力很 大，一般生产过程中很少用到；电动调节阀用电源工作，其特点是能源取 用方便，信号传递迅速，但难以在易燃易爆环境中工作。单容水箱液位控 制系统可采用电动调节阀为执行器。从安全方面出发，当系统故障时，控 制器的输出信号为零，应该停止储水箱的供水。为防止储水箱的液体溢出， 应采用气开式调节阀。
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，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阀门位置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。
液位传感器用来对上水箱液位的压力进行检测，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 ，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，，二线制4-20mA标志信号输出。
设水箱的进水量为Q「出水量为Q2,水箱的液面高度为h，出水阀V2 固定于某一开度值。若Q作为被控对象的输入变量，h为其输出变量，则该 1
（3-1）
被控对象的数学模型就是h与Q1之间的数学表达式。
根据动态物料平衡关系Q _ Q = C虬
1勺 dt
将式（3-1）表示为增量形式
（3-2）
式中，AQ、AQ、险——分别为偏离某一平衡状态Q、Q、h的
1 2 10 20 0
增量；C——水箱底面积。
在静态时，Q1 = Q2 ； dhdt =0；当Q1发生变化时，液位h随之变化，
阀匕处的静压也随之变化，Q2也必然发生变化。由流体力学可知，流体在 紊流情况下