后将控制量经过转换成与电动调节阀开度相对应的电信号送入电动调节阀中控制通道中的水流量。当上水箱的液位小于设定值时，压力变送器检测到的信号小于设定值，设定值与反馈值的差就是调节器的输入偏差信号。经过运算后即输出控制信号给电动调节阀，使其开度增大，以使通道里的水流量变大，增加水箱里的储水量，液位升高。当液位出水口阀阀电动调节阀压力表阀出水口阀下水箱液位传感器上水箱液位传感器阀进水口溢水口溢水口储水箱单向泵出水口进水口系统原理图升高到设定高度时，设定值与控制变量平衡，调节器的输入偏差信号为零，电动调节阀就维持在那个开度，流量也不变，同时水箱的液位也维持不变。系统的控制框图如图所示。其中为给定信号，由用户通过计算机设定，为控制变量，它们的差是调节器的输入偏差信号，经过的程序运算后输出，调节器的输出信号经过的转换成的模拟电信号后输出到电动调节阀中调节调节阀的开度，以控制水的流量，使水箱的液位保持设定值。水箱的液位经过压力变送器检测转换成相关的电信号输入到的输入接口，再经过转换成控制量，给定值与控制量经过的的减法运算成了偏差信号,又输入到调节器中，又开始了新的调节。所以系统能实时地调节水箱的液位。上水箱下水箱液位串级控制系统上水箱下水箱液位控制系统由于控制过程特性呈现大滞后，外界环境的扰动较大，要保持上水箱下水箱液位最后都保持设定值，用简单的单闭环反馈控制不能实现很好的控制效果，所以采用串级闭环反馈系统。上水箱下水箱液位控制系统图如图所示，该系统中，上水箱液位作为副调节器调节对象，下水箱液位作为主调节器调节对象。这里的扰动主要是水箱的出水阀的扰动，有时是认为的因素，有时是机械的因素，扰动总是不可避免的。主回路和副回路结合有效地抑制环境的扰动。在这里，执行机构仍然是电动调节阀，依旧由信号与位置反馈信号进行比较，其差值经放大后，控制伺服电动机正转或反转，再经减速器后，改变调节器的开度，同时输出轴的位移，经位置发生器转换成电流信号。当时，电动机停止转动，调节阀处于开度，即，式中为输出轴的转角，为比例常数。电动调节阀还提供手动操作，它的上部有个手柄，和轴连在起，在系统掉电时可进行手动控制，保证系统的调节作用。控制单元控制单元是整个系统的心脏。在系统中，是控制的中心元件，它的选择是控制单元设计的重要部分。系统应用的是西门子的，其结构简单，使用灵活且易于维护。它采用模块化设计，本系统主要包括模块模拟量输入模块模拟量输出模块和电源模块。元件连线图注只是用组态软件显示下过程控制不涉及组态软件软件设计现在以上水箱的液位控制系统为例，画出其控制流程图储水池液位变送器调节阀附录单容水箱液位制系统设计程序结论通过本次毕业论文的创作，我知道了液位控制系统在生活中的重要性。基于的液位控制系统能让我们在生活中遇到比较危险的场合中变得安全化智能化。对于前人以前的所做的液位控制系统本系统更加的人性化，可以随时修改液位的设定值。但本论文有许多不足之处，在的编程方面做得不够理想，希望大家指正。参考文献王庭有等编著，可编程控制器原理及应用，国防工业出版社，北京，李国勇编著，过程控制系统，电子工业出版社，北京孙洪程利大宇编著，过程控制工程设计，化学工业出版社，北京，过算法后控制它的开度以控制水管里的水流量，控制两个水箱的水位。它有两个回路，分别是和。为外环，控制下水箱的液位，它的输出值作为的设定值，控制上水箱的液位。主对象副对象执行器主变送器副变送器图上下水箱控制方框图硬件设计检测单元在过程控制系统中，检测环节是比较重要的个环节。液位是指密封容器或开口容器中液位的高低，通过液位测量可知道容器中的原料半成品或成品的数量，以便调节流入流出容器的物料，使之达到物料的平衡，从而保证生产过程顺利进行。设计中涉及到液位的检测和变送，以便系统根据检测到的数据来调节通道中的水流量，控制水箱的液位。液位变送器分为浮力式静压力式电容式应变式超声波式激光式放射性式等。系统中用到的液位变送器是型高精度负压力变送器。过压极限施加绝压压力到变送器任意侧，变送器不损坏，法兰可承受压力，正常工作大于绝对压力，精度等级，量程比。型高精度负压力变送器压力传感器执行单元执行单元是构成自动控制系统不可缺少的重要组成环节，它接受来自调节单元的输出信号，并转换成直角位移或转角位移，以改变调节阀的流通面积，从而控制流入或流出被控过程的物料或能量实现过程参数的自动控制。执行器的工作原理，由执行机构和调节机构调节阀两部分组成。执行机构首先将来自调节器的信号转变成推力或位移，对调节机构调节阀根据执行机构的推力或位移，改变调节阀的阀芯或阀座间的流通面积，以达到最终调节被控介质的目的。来自调节器的信号经信号转换单元转换信号制式后，与来自执行机构的位置反馈信号比较，其信号差值输入到执行机构，以确定执行机构作用的方向和大小，其输出的力或位移控制调节阀的动作，改变调节阀的流通面积，从而改变被控介质的流量。当位置反馈信号与输入信号相等时，系统处于平衡状态，调节阀处于开度。系统中用到的智能型调节阀所用到的执行机构为电动执行机构，输出为角行程，控制轴转动。电动执行机构的组成框图。来自的模拟量输出以图为例讨论纯时延过程的建模。图纯时延单容过程及其响应曲线图所示，流量通过长度为的管道流入贮罐。当进水阀开度产生扰动后，需要流经管道长度为的传输时间后才流入贮罐，才使液位发生变化。具有纯时延单容过程的阶跃响应曲线如图曲线所示，它与无时延单容过程的阶跃响应曲线在形状上完全相同，仅差纯时延。具有纯时延单容过程的微分方程和传递函数为式中过程的时间常数，过程的放大系数，过程的纯时延时间。二阶双容下水箱对象特性在工业生产过程中，被控过程往往是由多个容积和阻力构成，这种过程称为多容过程。现在，以具有自衡能力的双容过程为例，来讨论其建立数学模型的方法。图双容过程及其响应曲线图所示为两只水箱串联工作的双容过程。其被控量是第二只水箱的液位，输入量为与上述分析方法相同，根据物料平衡关系可以列出下列方程为了消去双容过程的中间变量，将上述方程组进行拉氏变换，并画出方框图如所示。双容过程的数学模型为式中第只水箱的时间常数，第二只水箱的时间常数，过程的放大系数，,分别是两只水箱的容量图双容过程方框图串级控制系统及参数串级控制随着现代工业生产的迅速发展，对于些比较复杂的过程或者生产工艺经济效益安全运行环境保护等要求更高的场合，单回路控制系统往往不能满足其需求。为了提高控制品质，在单回路控制方案的基础上，开发出了串级控制系统。串级控制系统的结构串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前个调节器的输出作为后个调节器的设定，后个调节器的输出送往调节阀。结构图如图例度法实验经验法调整参数的方法中较常用的是扩充临界比例度法,其最大的优点是，参数的整定不依赖受控对象的数学模型，直接在现场整定简单易行。扩充比例度法适用于有自平衡特性的受控对象，是对连续时间控制器参数整定的临界比例度法的扩充。扩充比例度法整定数字控制器参数的步骤是预选择个足够短的采样周期。般说应小于受控对象纯延迟时间的十分之。表临界振荡整定计算公式调节参数控制规律用选定的使系统工作。这时去掉积分作用和微分作用，将控制选择为纯比例控制器，构成闭环运行。逐渐减小比例度，即减小，直至系统对输入的阶跃信号的响应出现临界振荡稳定边缘，将这时的比例放大系数记为,临界振荡周期记为。根据表临界振荡整定计算公式代入的值，计算出调节器各个参数的值。根据上述计算结果设置调节器的参数值。观察系统的响应过程，若记录曲线不符合要求时，再适当调整整定参数值。控制算法关键的参数，增益，积分时间常数，微分时间常数，采样时间,在中功能是通过指令功能块实现。通过定时按照采样时间执行功能块，按照运算规律，根据当时的给定反馈比例积分微分数据，计算出控制量。也就说这些参数是通过的功能块实现的控制器调节输出，保证偏差为零，使系统达到稳定状态。偏差是设定值和过程变量的差。输出比例项积分项微分项为了能让数字计算机处理这个控制算式，连续算式必须离散化为周期采样偏差算式，才能用来计算输出值。数字计算机处理的算式如下输出比例项积分项微分项输出比例项积分项微分项。控制方案设计系统设计上水箱液位的自动调节在这个部分中控制的是上水箱的液位。系统原理所示。前个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量主被控参数，即工艺控制指标后个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量副被控参数，是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送副调节器调节阀和副过程构成主回路由主变量检测变送主调节器副调节器调节阀副过程和主过程构成。次扰动作用在主被控过程上的，而不包括在副回路范围内的扰动。二次扰动作用在副被控过程上的，即包括在副回路范围内的扰动。串级控制系统的特点在串级控制系统中，由于引入了个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。副调节器具有粗调的作用，主调节器具有细调的作用，从而使其控制品质得到进步提高。其特点有以下几点改善了过程的动态特性，提高了系统控制质量。副对象执行器副调节器副变送器主调节器主变送器主对象图串级控制系统方框图二能迅速克服进入副回路的二次扰动。三提高了系统的工作频率。四对负荷变化的适应性较强。主副调节器正反作用方式的确定个过程控制系统正常工作必须保证采用的反馈是负反馈，及其主通道