双容液位串级控制系统的设计与研究

摘要

在化学工业生产中，液位控制是一项非常重要的环节。本论文以过程综合自动化控制系统实验平台为研究背景，以智能仪表控制方法为主要工具，进行液位控制方法研究。随着科学技术的不断发展人们开始利用各种先进的仪器和技术组成计算机控制系统来代替人工复杂的控制操作，智能仪表控制便是其中一种非常好的控制方法。集自动控制技术、计算机技术、通信技术为一体的数字式控制智能控制一般具有极其丰富的运算功能，且使用灵活方便、图形或数字显示形象直观、运行安全可靠等优点，智能控制仪表越来越广泛的被应用于工业控制领域。

在控制算法方面，通过该实验平台并用智能仪表构成控制系统回路。然后根据系统具体的控制要求选择不同的控制算法，主回路选择PI调节器，副回路选择P调节器来实现对系统的整体控制，并通过工程整定法对调节器参数进行整定，使系统在正常工作的情况下很快进入稳定状态，达到令人满意的效果。

本课题的研究，有利于使我们掌握过程控制的一些基本知识和算法，为理论联系实际提供了良好的试验环境。

关键词：液位控制；串级控制；智能仪表控制；PID控制

 目录

摘要 1

Abstract 2

引言 4

第1章 绪论 5

1.1 课题来源，背景及意义 5

1.2 THSA-1型过控综合自动化控制系统简介 6

1.2.1 被控对象 7

1.2.2 检测装置 7

1.2.3 执行机构 7

1.2.4 控制屏组件 8

1.2.5 智能仪表控制组件 8

1.3 智能仪表的应用及未来发展趋势 9

1.4 课题研究的内容及论文安排 10

第2章智能仪表控制介绍 10

2.1  智能仪表的简介 10

2.1.1 智能仪表的发展 10

2.1.2 现代智能仪表的结构及特征 11

2.1.3 智能仪表的发展前景及应用领域 11

2.1.4 智能仪表RS485通信 12

2.1.5 智能仪表的使用 13

2.2 硬件组成 13

2.2.1 人工智能调节仪的选择 13

2.2.2 AI智能调节器的系统硬件组成 13

2.3 系统硬件结构和工作过程 13

2.4 系统软件设计 14

2.4.1 数据通信 14

2.4.2 仪表数据的读写 14

2.4.3 控制算法的嵌入 14

2.4.4 系统运行及结果 15

2.5 本章小结 16

第3章 MCGS组态软件的介绍 16

3.1 什么是MCGS组态软件 16

3.2  MCGS组态软件的系统构成 17

3.2.1 MCGS组态软件的整体结构 17

3.2.2 MCGS组态软件五大组成部分 18

3.3  MCGS组态软件的功能和特点 18

3.4 MCGS组态软件的工作方式 19

3.5 MCGS组态软件常用术语 20

3.6  MCGS组态软件的操作方式 21

3.6.1 各种组态工作窗口 21

3.6.2 鼠标操作 22

3.7 建立MCGS新工程 22

3.7.1  设计画面流程 23

3.7.2 整体画面 26

3.8 本章小结 28

第4章 液位串级控制系统分析与建模 29

4.1 串级控制系统 29

4.1.1` 串级控制系统的基本概念及组成结构 29

4.1.2 串级控制系统的工作过程 29

4.1.3 系统特点 29

4.1.4 工程应用场合 30

4.1.5 系统设计 30

4.1.6 串级控制系统的中主、副控制器的控制规律 30

4.1.7 串级控制系统中主、副控制器的正、反作用 30

4.2 液位控制系统 31

4.2.1 液位控制系统 31

4.2.2 双容水箱液位串级控制系统的组成 31

4.2.3 液位控制系统的目标 31

4.3 建模方法 32

4.4 系统建模 32

4.5 系统特性测试 33

4.6 模型最终确定 34

4.5 本章小结 35

第5章 系统的PID参数整定 36

5.1  PID概述 36

5.2 控制器参数整定 37

5.3  PID参数的确定 38

5.4 系统特性测试． 40

5.5 本章小结 41

结论 42

参考文献 43

致谢 44