毕业设计（论文）-水箱液位控制系统设计.doc

济南铁道职业技术学院
毕业设计
题目:水箱液位控制系统设计
系别:电气工程系
专业:电气自动化
班级:
学生姓名:
指导老师:
目录
任务书 2
摘要 3
1 绪论 4
过程控制的定义 4
过程控制的目的 4
过程控制的特点 5
过程控制的发展与趋势 5
2 水箱液位控制系统的原理 6
人工控制与自动控制 6
水箱液位控制系统的原理框图 7
水箱液位控制系统的数学模型 8
3 水箱液位控制系统的组成 11
被控制变量的选择 11
执行器的选择 11
PID控制器的选择 15
液位变送器的选择 17
4 PID控制规律 18
比例控制 18
积分控制 21
微分控制 21
比例积分控制 21
比例积分微分控制 22
5 应用实例 22
液位控制在厕所中的应用 22
液位控制在汽车上的应用 23
总结 24
致谢 25
参考文献 25
济南铁道职业技术学院毕业设计(论文)任务书
班级
电气0631
学生姓名
周圣凯
指导教师
李颖
设计(论文)题目
水箱液位控制系统设计
主要
研究
内容
设计供水水箱的液位控制系统,要求在采用仪表控制的情况下,设计一个单回路控制系统,系统使用PID调节器。各环节选用适当的仪表和器件,设计控制系统的控制方式,确定控制器参数,并可以通过实验加以验证。分析不同控制方式的控制规律和在不同控制方式下系统的特点。系统在上下水流量发生变化时,能快速恢复到设定值。
主要技
术指标
或研究
目标
本过程控制系统,检测信号、控制信号及被控信号均采用ICE标准,即电压1--5V,电流4--20mA,供电要求:三相380V交流电,24V直流电。
通过本课题的设计,培养学生对自动控制系统的综合运用,对自动化仪表的选型、参数设计和调试的能力,检验所学****专业知识的综合利用能力,为今后工作打好基础。
基本
要求
(1)设计水箱液位控制的系统方案。
(2)各环节仪表的选型。
(3)设计控制系统的控制方式和PID参数。
(4)分析不同控制规律和不同参数下系统的特点。
主要参
考资料
及文献
1. 《过程控制系统和应用》俞金寿主编***出版社
2. 《过程控制与自动化仪表》侯志林主编***出版社
3. 《自动化仪表与过程控制》施仁主编电子工业出版社
摘要
     在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工, 溶液过滤, 化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数,特别是在动态的状态下,采用适合的方法对液位进行检测、控制,能收到很好的效果。 PID控制(比例、积分和微分控制)是目前采用最多的控制方法。
     本文主要是对一水箱液位控制系统的设计过程,涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID算法、传感器和调节阀等一系列的知识。作为单容水箱液位的控制系统,其模型为一阶惯性函数,控制方式采用了PID算法,调节阀为电动调节阀。选用合适的器件设备、控制方案和算法,是为了能最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。
关键词 PID控制过程控制液位控制
1 绪论

生产过程自动化,一般是指石油、化工、冶金、炼焦、造纸、建材、陶瓷及电力发电等工业生产中连续的或按一定程序进行的生产过程的自动控制。电力拖动及电动机运转等过程的自动控制一般不包括在内。凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。过程控制是自动控制学科的一个重要分支,是对过程控制系统进行分析与综合。

生产过程中,对各个工艺过程的物理量(或称工艺变量)有着一定的控制要求。有些工艺变量直接表征生产过程,对产品的数量与质量起着决定性的作用。例如,精馏塔的塔顶或塔釜温度,一般在操作的压力不变的情况下必须保持一定,才能得到合格的产品;加热炉出口温度的波动不能超出允许范围,否则将影响后一段的效果;化学反应器的反应温度必须保持平稳,才能使效率达到指标。有些工艺变量虽不直接影响产品的质量和数量,然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。例如,用蒸汽加热反应器或在沸器,如果在蒸汽总压波动剧烈的情况下,要把反应温度或塔釜温度控制好将极为困难;中间储槽的液位高度与气柜压力,必须维持在允许的范围