1、 过程控制课程设计过程控制课程设计液位控制系统综合设计液位控制系统综合设计 目目 录录 目 录 . 0 1.引言 . 1 2.系统工作原理 . 1 3. 硬件设计部分 . 2 3.1 控制回路硬件图 2 3.2 系统硬件设计 . 3 3.3 控制系统的结构组成 . 3 3.4 设备连接 4 4.PID 控制器程序设计 . 4 4.1 PID 原理如下 . 4 4.2 A/D、D/A 转换控制环节 5 4.3 PID 控制程序 . 5 5.设计总结及心得体会. 7 参考文献 8 1 1.1.引言引言 液位控制是工业中常见的过程控制， 它对生产的影响不容忽视。 单容液位控制系统具有 非线性，滞后，
2、耦合等特征，能够很好的模拟工业过程特征。对于液位控制系统，常规的 PID 控制采用固定的参数，难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化，得不到理想 效果，模糊控制具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特征，但控制精度不太理想。如果将模 糊控制和传统的 PID 控制两者结合，用模糊控制理论来整定 PID 控制器的比例，积分，微分 系统，就能更好的适应控制系统的参数变化和工作条件的变化。 本课程设计所控制的是单容下水箱液位， 根据控制系统要求， 设计采用过程控制器件液 位变送器、 电动调节阀以及可编程逻辑控制器组成单回路闭环控制系统。 从而熟悉 PID 算法 在过程控制中的应用和闭环回路调节系统的设
3、计方法。 2.2.系统工作原理系统工作原理 整个液位控制系统采用典型的反馈式闭环控制，液位控制系统原理图如图 2.1 所示： 图 2.1 为单回路上水箱液位控制系统， 单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个 调节器来保持一个参数的恒定， 而调节器只接受一个测量信号， 其输出也只控制一个执行机 构。 本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度， 即控制的任务是控制上水箱液位等于给 定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表 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。
4、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。因 此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。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。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度的大小不仅会影响到 余差的大小， 而且也与系统的动态性能密切相关。 比例积分 （PI） 调节器， 由于积分的作用， 不仅能实现系统无余差，而且只要参数，Ti 调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。 比例积分微分（PID）调节器是在 PI 调节器的基础上再引入微分 D 的作用，从而使系统既无 余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等） 。在单位阶跃作用下，P、PI、PID 调节系统的阶跃响应分别如图 3-2 中的曲线、所示。 PID 控制器 电动调节阀 上水箱 液位变送器 给定 扰动 液位 图 2.1 液位控制系统原理图 2 图 2.2 P、PI 和 PID 调节的阶跃响应曲线 3. 3. 硬件设计部分硬件设计部分 3.13.1 控制
