基于模糊双模控制的钢水液位控制系统实现
性、变参数被控对象，因此从快速动作、快速跟踪和准确定位等指标方面，都难以达到满意的控制效果。
模糊控制理论是在美国伯克莱加州大学电气工程系L.A.Zadeh教授于1965年建立的模糊集合论的数学基础上发展起来的。模糊控制技术在复杂、大滞后、难以建立精确数学模型的非线性控制过程中表现出了优越的性能。近30年来，因其不依赖于控制对象的数学模型、鲁棒性好、简单实用等优点，模糊控制已广泛地应用到图像识别、语言处理、自动控制、故障诊断、信息检索、地震研究、环境预测、楼宇自动化等学科和领域，并且渗透到社会科学和自然科学许多分支中去，在理论和实际运用上都取得了引人注目的成果。鉴于钢水液位控制系统被控对象具有时变、非线性特性，本文将模糊控制技术引入到钢水的液位控制中，起到了较好的控制效果。
2 钢水液位控制系统的组成
钢水液位控制系统采用模糊双模控制，它的简化结构如图1所示。由该图可知，当|e|>|E m|时，说明液位偏差比较大，这时采用开关控制，将导塞杆的位置调到最大，以加快响应速度。当|e|<|E m|时，采用模糊控制，此时误差较小，利用模糊控制策略，实现精确控制，以满足准确性的要求。E m为双模控制界限值。2.1 系统部件介绍
钢水液位控制系统中的执行机构采用电液伺服驱动装置来驱动导塞杆的上下位移，从而实现液位的调节。电液伺服驱动装置不仅能自动跟随控制器电输入信号而动作，而且起到信号功率放大作用。这种执行机构有响应速度快、抗负载刚度大、精度高的特点。电液伺服驱动装置由伺服放大器和电液伺服阀组成。本系统采用的伺服放大器是为动圈式电液伺服阀设计的专用配套放大器，它采用固体组件，集成度高，并备有多种附件插板可扩展电路功能，且能方便地与计算机相连。其输入为电压信号，输出为电流信号。电液伺服阀是电液伺服驱动装置中的一个核心部件，本系统采用DY系列伺服阀将电气部分和液压部分连接起来，用输入为毫安级电流去控制液体流动，来驱动活塞在液压缸中的位移，液压缸活塞的位移带动导塞杆上升或下降，从而实现液位的调节。
本系统使用WY型差动变压器式位移传感器来检测液位变化，该传感器是基于变压器原理，通过一次线圈与二次线圈弱电磁耦合，使得铁心的位移变化量与电压信号成近似的基金项目：河南省教育厅自然科学研究基金资助项目（2004480004）作者简介：李明伟(1973—)，男，硕士、讲师，主研方向：人工智能；卢秉娟、白旭灿，硕士、副教授
收稿日期：2006-02-16 E-mail：lmw7301@https://www.wendangku.net/doc/3f14910630.html,
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—线性关系。在使用时将它与浮子相连，可以把直线移动的铁心位移变换成电压信号，经A/D 转换后输入计算机进行处理。 2.2 模糊控制器的设计
本系统采用的是mamdani 推理型模糊控制器。模糊控制器采用双输入、单输出的结构，输入量选用设定的液位值与采样液位值之间的偏差e 以及本次采样液位值和上次采样值之间的液位变化e c ，输出量选用控制量u 。模糊控制不依赖于被控对象的数学模型，而是在总结经验操作的基础上，实现自动控制的一种手段。模糊控制器的设计是模糊控制中的重点，它由模糊化、模糊算法、模糊判决3部分组成。 2.2.1精确量的模糊化过程
先看偏差e 的模糊化过程，将e 离散化分成若干等级。设偏差e 的基本论域为（-X,X ），即偏差e 的变化范围为（-X,X ）。若偏差e 模糊集论域取（-n,-n+1,...,n-1,n ），则精确量e 的模糊化因子为K 1=n/x 。就本系统中，e 的基本论域为（-1.2％~1.2％），模糊集论域为（-3~3），则K 1=n/x=3/1.2%=250。偏差变化率e c 的量化因子K 2和输出控制量u 的量化因子K 3可以按同样的方法确定。
在本次应用中，把偏差e 的范围设定在[-3,+3]之间连续变化。在论域确定后，可以把[-3,+3]之间连续变化的量分成7档，记为PB （正大）、PM （正中）、PS （正小）、ZO （零）、NS （负小）、NM （负中）、NB （负大），再将论域分成7等级，则有
X=[-3,-2,-1,0,1,2,3]
根据实际系统可写出各档的隶属函数。用同样的方法可以写出偏差变化率e c 和输出控制量u 的模糊集。这样就完成了精确量的模糊化过程。需要注意的是，不同系统中，模糊集的隶属函数可能不同，要根据实际情况和实践经验而定。 2.2.2 模糊控制算法
模糊控制的核心是模糊控制规则的建立，模糊自动控制规则的实质是把操作者的经验加以总结，并将在控制过程中由经验得来的相应措施总结成一条条控制规则。在得到输入偏差量E ，偏差变化率E c 和控制量u 的模糊集后，就可以利用“若E 且E c ，则u ”的控制规则进行模糊控制器的建立。这种控制规则是总结人们的操作经验和思维过程，根据测得的偏差和偏差变化率，来判断应该施加的控制量。比如，当偏差E 为NB （负大）、偏差变化率E c 为NM （负中）时，为了尽快消除偏差，应当使控制量加大，故u 应取PB 。这就形成了一条模糊条件推理语句：IF E=NB AND E c =NM THEN u=PB 。将所有的情况总结出来可得表1。
表1 模糊状态表
控制量 偏差变化率
NB NM NS O PS PM PB
PB PB PM PM PS O O PB PB PM PM PS 0 0 PB PB PM PS O NM NM PB PB PM O NM NB NB PM PM O NS NM NB NB PM O NS NM NM NB NB 偏 差
NB NM NS O PS PM PB
O O NS NM NM NB NB
表1总结出一个完整的控制策略，称为模糊状态表。模糊状态表中每项对应一条模糊条件推理语句。每一条模糊条件推理语句，对应一个模糊关系为：R=E ×E C ×u 。如用模糊矩阵表示，则有：
R ＝ D T × u D ＝ E × E C
其中，D T 是D 转置后再拉直，即将第1行元素按列顺序排列写下来，再将第2行元素在后面依次写下，依此类推。故D T
是一单列向量。这样可以将多输入转换为单输入。按上式即可计算出每一条模糊条件推理语句所对应的一个模糊关系矩阵R 1,R 2,...,R n , 将所有的模糊关系矩阵求并集运算，即：R=R 1∪R 2∪…∪R n ,可以求出总的模糊关系R 。
在计算出总的模糊关系R 后，在输入已知的条件下，输出由这个总控制规则的模糊关系确定，例如当有任意输入偏差E
1和偏差变化率E C1时，用推理合成原理即可算出相应的控制量u 1：
u 1 ＝ D 1 × R D 1 ＝ E 1 × E C1 2.2.3 模糊判决
由模糊数学理论知道，总的模糊关系矩阵R 是一个49×7的矩阵，每次控制计算都处理这样一个矩阵是很困难的，为此，事前先将R 矩阵算出，然后算出每种输入状态下的模糊控制输出，最后用最大隶属度决策算法，将模糊控制输出转化为精确的实际输出动作。经过计算的模糊查询如表2 所示。
c 可以查计算机内存中的总控制表，即可得到相应的控制量u 去控制生产过程。
2.3钢水液位控制系统的软件实现
系统软件是整个系统的重要组成部分，根据系统的功能要求，软件是用汇编语言和Ｃ语言混合编程，采用模块化结构和子程序嵌套设计。本系统的软件主要包括：主程序，定时子程序，数据采集及Ａ/Ｄ转换子程序，误差数字滤波子程序，误差变化子程序，模糊控制子程序，开关控制子程序，键盘处理及显示子程序等。主程序包括系统参数初始化和循环工作过程，是本系统中软件部分的核心。
图2 模糊双模控制程序流程
它主要完成的任务是：对单片机状态参量和程序自定义
的状态参量进行系统初始化；对各子程序进行管理和控制，安排相应的指令，提供子程序的入口数据，以达到完成系统功能的目的。检测元件在测得钢水液位偏差值e 以后，首先与双模控制界限值E m 进行比较，当|e|>|E m |时，采用开关控制，将导塞杆的位置调到最大，以加快响应速度。当|e|<|E m |时，
（下转第279页）
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XML 文档树的XSLT 模板解析转换流程如图4所示。
图4 XML 文档树的XSLT 模板解析转换流程
作为一种W3C 的正式标准，XSLT 提供了一种把XML
数据转换成纯文本、PDF 、HTML/XHTML 、WML 、VoiceXML
等任意XML 格式的灵活、强大的工具。XSLT 处理器，例如
Xalan 和Saxon ，通过XSL 样式执行转换，XSL 样式本身实
际上也是一种XML 文档[5,6]。
XSL 样式定义了转换XML 数据的规则，XSLT 处理器按
照这些规则实施转换。
XML 文档的转换过程分为两步：
(1)根据XML 文档构造源树，然后根据XSL 规则将源树转换为
结果树。目前，这种转换协议已经日趋完善，并从XSL 中独立出来，成为W3C 正式推荐的标准，称为XSLT(XSL Transformations)；
(2)生成结果树后，就可以对其进行解释，产生一种适合显示、打印或是播放的格式，这一步称为格式化(Formatting)。
XSL 处理器负责实现转换过程：(1)XML 文档被解析成DOM 树存放在内
存中；
(2)对文档进行分析，每一个DOM 树中的节点都会与一个模式相比较，当二者匹配时，就会按照模板中定义的规则进行转换，否则继续往下匹配。如此循环，直至整个文档处理完毕。本流程包含了从源数据采集、XML 树填值、进行XML 树XSLT 解析、生成HTML 文件的整个过程。
4 结束语
平台架构的开发思想在当前Web 应用系统设计和开发中日趋重要，因为
它展现出了一种清晰、快速搭建应用的组件化方式。基于信息发布系统的旅游电子商务平台架构是在分析当前信息发
布技术和旅游电子商务平台技术局限的
并生成自已的特色网站提供了一个自动化构建平台，基于该
平台之上可以以插件方式快速生成和搭建多个旅游行业应用组件。同时此平台采用基于J2EE 平台的StrutsCX 框架，适
合多种硬件、操作系统和Java 支撑平台；采用的StrutsCX 框架是一个以Struts 为基础的XML 解决方案，它使用了XSLT
标准的模板解析技术，使用纯粹的XML 和XSLT 解决方案替换Struts 的JSP 和Message 资源特性。实验表明，本平台可
以方便地、快捷地开发出满足旅游行业需求的业务组件，如酒店预定、会议预定、租车预定、线路预定、景点推介、机票预定等特色应用组件。 参考文献
1 任小林, 桂仕伟, 吴祈宗. 基于XML 的Web 信息发布系统及其
J2EE 实现[J]. 计算机应用, 2003, 23(10): 134-137.
2 中国旅游网站的性能及其发展的态势[EB/OL]. https://www.wendangku.net/doc/3f14910630.html, /Web/news/print_qianyan.jsp?dd=3899, 2004-12.
3 Cavanes C. 孙江宏, 杨继萍译. JaKarta Struts 编程[M]. 北京: 清华大学出版社, 2004-04.
4 StrutsCX 与XSLT[Z]. https://www.wendangku.net/doc/3f14910630.html,/article/71/71747.shtm, 2005-06.
5 Akrif M. 马树奇译. Java XML 程序员参考手册[M]. 北京: 电子工业出版社, 2002-05.
6 Burke E M. 高 伟, 英 宇译. Java 与XSLT[M]. 北京: 中国电力出版社, 2003-04.
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（上接第258页）
采用模糊控制，在模糊控制中，利用模糊控制策略，实现精确控制。控制系统的程序流程如图2所示。
3 结束语
在实际应用中，需要根据现场运行情况对模糊查询表进行不断修正，以获得最佳的控制效果。从钢水液位控制系统的仿真情况来看，模糊双模控制算法的快速性、跟踪性能和定位准确性比传统PID 控制时有较大的改善。这是由于模糊控制算法控制量输出和系统偏差e 和偏差变化率e c 有关，被
控对象输出变化实时地反映在e 和e c 上，因此它本身具有适应环境变化的能力，以此提高系统的性能。实践证明模糊控制算法在钢水液位控制系统中的应用是可行的，也是有效的。
参考文献
1刘 林. 应用模糊数学[M]. 西安: 陕西科学技术出版社, 1996. 2王顺晃. 智能控制系统及其应用[M]. 北京: 机械工业出版社, 2000. 3沈 凯. 垃圾焚烧炉稳定燃烧的模糊控制系统研究[J]. 中国电力, 2003, 36(8): 47-50.
结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用分析
结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用分析 结晶器钢水液位自动控制是板坯连铸工艺运行中的关键模块，对板坯连铸工艺运行安全性、生产效率及质量具有直接的影响。基于此，文章以板坯连铸中结晶器钢水液位自动控制的原理为入手点，简要介绍了板坯连铸中结晶器鋼水液位自动控制的应用技术指标及系统组成，并对板坯连铸中结晶器钢水液位自动控制的应用方案设计及应用效果进行了进一步分析。 标签：结晶器;钢水;液位自动控制;板坯连铸 前言：板坯连铸中结晶器钢水液位自动控制的实现，可以保证结晶器内钢水液位始终恒定，或按照一定规则均匀变化。现阶段通过控制塞棒升降高度调节流入板坯连铸中结晶器钢水流量的流量型液位自动控制法应用较为普遍，且已经形成了较为成熟的理论体系。基于此，对流量型结晶器钢水液位自动控制法在板坯连铸中的应用进行适当分析具有非常重要的意义。 一、结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用原理 在板坯连铸工艺运行过程中，中间包内部钢水注入结晶器为浇铸起始点，在进入浇铸环节后，结晶器内钢水液位会随着浇铸速度的变化而变化。然而，板坯连铸工艺要求结晶器内钢水始终保持液位的平衡稳定。这种情况下，利用调节塞棒的方式调节浸入式水口的有效面积，可以在钢水达到一定液位时启动板坯连铸机器，根据结晶器液位设定值，进行钢水液位的自动控制[1]。而在板坯连铸机器停止运行时，可以停止液位调节。特殊情况下，也可以通过调节塞棒，实现板坯连铸工艺的紧急制动。 二、结晶器钢水液位自动控制在板坯连铸的应用 1、技术指标及过程 板坯连铸工艺中结晶器钢水液位自动控制指标主要包括液位控制范围（距离结晶器上口80mm～160mm）、动态液位控制精度（±10.0mm）及其他生产工艺要求的指标。同时要求板坯连铸工艺中结晶器钢水液位自动控制可以实现手动、自动开浇、电动控制，可以实现上下限液位报警及危急时刻应急自动处理。 板坯连铸工艺中结晶器钢水液位自动控制系统主要包括交流无刷永磁伺服控制系统、中间包塞棒开启机构、单回路控制器、PLC、结晶器钢水液位测量仪及记录仪等。其中中间包塞棒开启机构主要用于进行中间包流入结晶器钢水流量的调节。即通过塞棒的上升、下降，对浸入式水口有效面积进行适当调整，由此达到调节流量的作用。在结晶器钢水液位自动控制系统中，塞棒系统主要以电气（交流无刷永磁伺服控制系统）为驱动源，变频器为开关速度主要调节装置，电动机械执行机构可以控制塞棒的上升、下降动作;单回路控制器主要是作为操作人员、工程师站点，执行画面监控操作、数据存储、数据修改等任务，并对结晶
过程控制课程设计报告材料-贮槽液位控制系统设计
过程控制课程设计 设计题目：贮槽液位控制系统设计 学院：电气工程学院 专业：自动化 班级：091班 2012年6月4日
小组成员： 序号学号姓名设计分工 16 0902100138 姚航程总方案的确定及原理、控制参数的整定、 simulink仿真 17 0902100140 韦寿德测量变送器的选型、控制参数的整定、查阅 资料 18 0902100141 张印测量变送器的选型、控制参数的整定 19 0902100142 邓世杰调节阀的选型、水箱的建模 20 0902100147 杨奉志总方案的确定及原理、控制参数的整定、 simulink仿真 21 0902100148 钟昌帅simulink仿真、调节阀的选型 22 0902100149 李晓明控制器的选型、控制参数的整定、设计总结、 整理报告 23 0902100202 张凯强simulink仿真、水箱的建模、查阅资料 24 0902100203 农志兴调节阀的选型、水箱的建模 25 0902100204 袁剑波控制器的选型、查阅资料 26 0902100206 李季调节阀的选型、控制器的选型 27 0902100208 黄灵浩测量变送器的选型、水箱的建模、查阅资料 28 0902100209 谭雷调节阀的选型、水箱的建模 29 0902100213 吴高阳控制参数的整定、水箱的建模、查阅资料 30 0902100216 潘敏调节阀的选型、测量变送器的选型
目录 一、设计目的 (4) 二、设计任务及要求 (4) 三、工艺过程及要求 (5) 四、系统总体方案的选择及说明 (6) 五、系统结构框图与工作原理 (7) 1.系统结构框图 (7) 2.工作原理 (8) 3.水箱建模 (8) 六、各单元软硬件 (10) 1.控制对象 (10) 2.控制器 (10) 3.调节阀 (11) 4.差压变送器 (12) 七、参数的整定及仿真结果 (13) 1.经验法（现场实验整定法） (13) 2.常见被控量的PID参数选择范围 (13) 3.控制器各校正环节的作用 (13) 4.仿真结果 (14) 八、分析总结 (16) 设备清单 (17) 参考文献 (18)
(完整版)液位检测与控制试验系统设计..
液位检测与控制试验系统设计 1.发展现状： 液位检测在许多控制领域已较为普遍，各种类型的液位检测装置也不少，按原理分有浮力式、压力式、超声波式、差压式、电容式等，这各种方法都根据其需要设计完成，其结构、量程和精度各有特色, 适用于各自的场合, 但都是基于固定液箱液位检测而设计。市面上也有现成的液位计，有投入式、浮球式、弹簧式等，绝大多数价格惊人。 “水是生命之源”，不仅人们生活以及工业生产经常涉及到各种液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。因此液位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，能收到很好的生产效果。高老师也进行了多次的实验得出了一些相关的数据，水箱液位控制系统的设计应用非常长广泛，可以把一个复杂的液位控制系统简化成一个水箱液位控制系统来实现。所以就选择了该题目的设计。由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。随着计算机控制技术应用的普及、可靠性的提高及价格的下降，液位检测的微机控制必将得到更加广泛的应用。 所以，我们在此设计了这个简易的监测系统，一方面，节省了大量的经济开支；另一方面，让我们对监测系统有了更加深刻、透彻的了解，不仅增加了我们的感性认识，还促进了我们对于系统各个部分的深刻剖析，从传感器选型到整个
锅炉汽包水位控制系统设计-毕业论文
摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词：汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制
ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control
水箱液位控制系统的设计
昌吉学院 毕业设计论文 题目水箱液位控制系统的设计 系别物理系 专业能源工程及自动化 班级物理系B1105班 学生陈希嘉 学号 1125862019 指导教师李斌
第一章 (4) 1.1过程控制的发展背景 (4) 1.1.1液位控制系统设计的意义 (4) 1.2研究的目的和意义 (4) 1.3液位串级控制系统的介绍 (5) 1.4PLC的产生和定义 (5) 1.4.1可编程控制器的产生 (5) 1.4.2可编程控制器的定义 (5) 1.4.3 PLC的发展现状 (6) 第二章水箱液位控制系统总体方案的设计 (7) 2.1对水箱液位控制系统的内容进行论述 (7) 2.2此控制系统的总体方框图 (8) 2.3控制算法 (10) 2.3.1PID算法 (10) 2.3.2PLC中的PID实现 (11) 2.3.3PID控制的各种常见的控制规律如下： (12) 2.3.4选择适合本系统的控制规律 (15) 2.4PLC的组成及原理 (16) 2.5PLC硬件配置 (17) 2.5.1CPU的选择 (17)
摘要 这篇论文的目的是设计一个水箱液位串级控制系统，为了实现对水箱液位的串级控制，采用了计算机技术，通讯技术，自动化仪表技术和自动控制技术。首先我们要对被控对象进行分析，根据被控对象和被控过程特性设计一个串级控制系统 通过毕业设计，加深对所学传感器技术、转换技术、电子技术、自动控制原理以及过程控制的基本原理、基本知识的理解和应用，掌握串级控制系统的设计步骤和方法，掌握工程整定参数方法，培养创新意识，增强动手能力，为今后工作打下一定的理论和实践基础
第一章 1.1过程控制的发展背景 自本世纪30年代以来，伴随着自动控制理论的日趋成熟，自动化技术不断地发展并获得了惊人的成就，在工业生产和科学发展中起着关键性的作用。过程控制技术是自动化技术的重要组成部分，普遍运用于石油，化工，电力，冶金，轻工，纺织，建材等工业部门。 初期的过程控制系统采用基地式仪表和部分单元组合仪表，过程控制系统结构大多是单输入，单输出系统，过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，以保持被控参数液位，温度，压力，流量的稳定和消除主要扰动为控制目的过程。其后，串级控制，比值控制和前馈控制等复杂过程控制系统逐步应用于工业生产中，气动和电动单元组合仪表也开始大量采用，同时电子技术和计算机技术开始应用于过程控制领域，实现了直接数字控制（DDC）和设定值控制（SPC）。 90年代以来，自动化技术发展很快，并取得了惊人的成就，已成为国家高科技的重要分支。过程控制是自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。 1.1.1液位控制系统设计的意义 水箱液位控制实验系统是一个研究和开发先进的控制方法、策略的平台，它具有体积小、功耗小、灵活安全等诸多优点，它不仅能够完成控制系统的设计，还可以通过大量的实验来对系统进行优化。它是专门针对于过程控制中液位控制研究的实验研究系统，它包含有温度、压力、液位等多种被控变量，通过 PLC 下位机软件设计控制器，可实现多种控制方式。同时也可以对液位控制系统的控制策略进行设计、验证与研究。水箱液位控制系统的研究与设计为解决实际工程应用提供了良好的研发平台。 1.2研究的目的和意义 为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。从而我们现在就引入了工业生产的自动化控制。在自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数就是液位。一个系统的液位是否稳定，直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。随着现在工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经也不能够满足工业生产控制的需求，所以我们就又引入了可编程逻辑控制（又称PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及时。
液位自动控制系统
控制类系统设计 ——液位自动控制系统 摘要 随着电子技术、计算机技术和信息技术的发展，工业生产中传统的检测和控制技术发生了根本性的变化。液位作为化工等许多工业生产中的一个重要参数，其测量和控制效果直接影响到产品的质量，因此液位控制成为过程控制领域中的一个重要的研究方向。 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。该系统利用了常见的芯片，设计并实现了液位控制系统的智能性及显示功能。电路组成简单，调试方便，性价比高，抗干扰性好等优点，能较好的实现水位监测与控制的功能。能够广泛的应用于工业场所。 液位控制有很多方法，如，非接触传感。只需要将传感器紧贴在非金属容器的外壁，就可以侦测到容器里面液位高度变化，从而及时准确地发出报警信号，有效防止液体外溢或防止机器干烧。由于不需要与液体接触且安装简便，避免了水垢的腐蚀，可取代传统的浮球传感和金属探针传感，延长寿命。而本设计是基于纯电路的设计，低成本且抗干扰性好。在本设计中较好的实现了水位监测与控制的功能。 液位控制系统是以液位为被控参数的系统，液位控制一般是指对某控制对象的液位进行控制调节，以达到所要求的液位进行调节，以达到所要求的控制精度。
1 概述 液位控制系统是以液位为被控参数的系统,是现代工业生产中的一类常见的、重要的控制过程。而传统的液位控制多采用单回路控制,并采用传统的指针式仪表来显示液位值,使液位控制的精度和显示的直观性受到限制,而随着生产线的更新及生产过程控制要求的提高,要求液位系统有高的控制性能。基于此，本系统就设计了一种电路简单，调试方便且性价比高的系统，来完成液位的自动调控。本系统主要由四部分组成：显示模块、振荡模块、传感器模块和声光报警模块，系统简单易行。 系统框图如下： 2 硬结构与功能 2.1 该设计的总体结构 该设计是一块集多种电子芯片于一体的多功能实验板，实现了液位系统的控制及显示。主要功能器件包括：电源部分的7808，定时部分的555定时器，数字分段的LM3914等。 电路原理图如下图所示：
水箱液位自动控制系统设计
目录 摘要 (1) 关键词 (1) 引言 (2) 1设计任务目的及要求 (2) 1.1 设计目的 (2) 1.2 设计要求 (2) 2系统元件的选择 (3) 2.1有自平衡能力的单容元件 (3) 2.2 无自平衡能力的单容元件 (4) 2.3单容对象的特性参数 (6) 3控制器参数的整定 (7) 3.1 参数的确定 (7) 3.2 电动机的数学模型 (9) 3.3 控制系统的数学模型 (10) 3.4 PID控制器的参数计算 (10) 4控制系统的校正 (11) 4.1 控制器的正反作用 (12) 4.2 串级控制系统 (12) 5系统的稳定性分析 (16) 5.1 系统的稳定性分析 (16)
5.2 控制系统的稳态误差 (17) 结束语 (19) 参考文献 (20) 致 (21)
水箱液位自动控制系统原理 摘要：水箱液位自动控制系统就是利用自身的水位变化进行调节和改变的系统，它自身具平衡能力，并由电动机带动下自动完成水位恢复的功能。水箱液位是由传感器检测水位变化并达到设定值时，水箱自己的阀门关闭，防止溢出，当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。 关键词：有自平衡能力、无自平衡能力、电动机、单容对象、系统稳定 引言 液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。 1 设计任务目的及要求 1.1 设计目的 通过课程设计，对自动控制原理的基本内容有进一步的了解，特别是水箱液位系统的设计。能把本学期学到的自动控制理论知识进行实践，操作。在提高动手能力的同时对常
液位串级控制系统研究与设计本科论文
液位串级控制系统研究与设计 在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。 本设计以过程控制实验室的TKJ-2型高级过程控制实验设备为平台，设计了基于IPC-PLC的分布式控制系统。上位机采用MCGS组态软件，用STEP7软件进行编程，下位机采用西门子S7-200PLC。首先确定了中下水箱液位串级控制系统和主管流量下水箱液位串级控制系统两种控制方案。主要是看副控参数不同时其控制效果的变化，进行对比研究。然后完成了系统硬件和软件设计，硬件主要是选型和原理图的绘制，软件是完成组态画面的绘制、动画连接和PLC 程序的编写。接着对中水箱、下水箱、中下水箱、主管流量用阶跃响应曲线法进行了建模与辨识，根据响应曲线法中的PID整定公式进行了调节器参数的整定，完成了下水箱、中下水箱和主管流量单回路PID控制，最终本着先副后主的串级整定方法对中下水箱液位串级控制系统和主管流量下水箱液位串级控制系统的主调节器参数进行了整定，完成了算法对比研究。 通过系统调试得出了液位串级控制系统要比单回路控制效果好，表现在调节时间短，超调小，静差小等方面。 关键词：液位；PID整定；串级；响应曲线法
Research and Design about Level Cascade Control System Design Description In industrial production, the level of process control systems charged with the amount of particularly important in the petroleum, chemical, environmental protection, water treatment, metallurgy and other industries.Automation of industrial processes often need to measure and control the level of certain equipment and containers. This design process control laboratory TKJ-2 Advanced Process Control laboratory equipment as a platform to design a distributed control system based on IPC-PLC.Host computer uses MCGS configuration software,Programming with STEP7 software,The next machine with Siemens S7-200PLC.First determine the two control schemes of the flow of the lower tank level cascade control system and competent tank level cascade control system.Mainly to see the vice control parameters while the effect of changes, a comparative study.And then complete the system hardware and software design, hardware selection and schematic drawing, the software is complete the configuration screen drawing, animations connection and PLC program to write.n on the tank, under tank, under tank competent flow step response curve method for modeling and identification,Tuning the regulator parameters according to the response curve method of PID tuning formula, completed under the tank, the next tank and competent flow single-loop PID control,Ultimately the spirit of the first vice emperor Cascade tuning method of tuning cascade control system of tank level and in charge of traffic of the main regulator of the tank level cascade control system parameters, and complete algorithm for comparative study. Level cascade control system than the single-loop control results obtained through the system debugging, performance in the short adjustment time, small overshoot and static error, and other aspects. Key Words:Process control；PID tuning；cascade；the response curve method
锅炉水位的自动控制
锅炉水位的自动控制 摘要:本文介绍了锅炉汽包水位的动态特性,单冲量、双冲量、三冲量控制方案的特点及工程中需注意的问 题,着重介绍了汽包三冲量控制方案。 关键词:汽包水位;动态特性;控制方案;单冲量;双冲量;三冲量 引言 汽包水位是锅炉运行的主要指标,是一个非常重要的被控变量,维持水位在一定范围内是保证锅炉安全运行的首要条件,这是因为: (1) 水位过高会影响汽包内汽水分离,饱和水蒸汽带水过多,同时过热蒸汽温度急剧下降。该过热蒸汽作为汽轮机动力的话,将会 损坏汽轮机叶片,影响运行的安全性与经济性。(2) 水位过低,说明汽包内的水量较少,而当负荷很大时,水的汽化速度加快,则汽包内的水位变化速度亦随之加快,如不及时调节,就会使汽包内的水全部汽化,导致炉管烧坏,甚至引起爆炸。因此,锅炉汽包水位必须严加控制。 1 汽包水位的动态特性 锅炉汽水系统结构如图1 所示。汽包水位不仅受汽包(包括循环水管) 中储水量的影响,亦受水位下汽泡容积的影响。而水位下汽泡容积与蒸汽负荷蒸汽压力炉膛热负荷等有关。因此,影响水位变化的因素很多,其中主要的因素是锅炉蒸发量(蒸汽流量S) 和给水流量W。 1. 1 汽包水位在给水流量作用下的动态特性,见图2 : 图1 锅炉的汽水系统
图2 给水流量作用下水位阶跃响应曲线 上图所示是给水流量W 作用下,水位L 的阶跃响应曲线。如果把汽包的给水看作单容量无自衡过程,水位阶跃响应曲线如上图L1 曲线。但由于给水温度比汽包内饱和水的温度低,所以给水流量W增加后,从原有饱和水中吸收部分热量,这使得水位下汽泡容积有所减少。当水位下汽泡容积的变化过程逐渐平衡时,水位就由于汽包中储水量的增加而逐渐上升,最后当水位下汽泡容积不再变化时,水位变化就完全反映了由于储水量的增加而逐渐上升。因此,实际水位曲线如图中L 线。即当给水量作阶跃变化后,汽包水位一开始不立即增加,而要呈现出一段起始惯性段。给水温度越低,时滞τ亦越大。 1. 2 汽包水位在蒸汽流量作用下的动态特性,见图3 :
热水液位控制
西安祥天和电子科技有限公司详情咨询官网https://www.wendangku.net/doc/3f14910630.html, 液位传感器水泵控制箱报警器液位自动控制仪表，液位控制器，无线传输收发器等 热水液位控制 热水水位的控制目前主要采用磁翻板液位计，磁翻板是传统液位计的一种。传统液位计种类很多，有玻璃管液位计、玻璃板液位计、磁翻板液位计等等。玻璃板/管液位计的原理很简单，就是在水箱外通过拷克阀门将水引到一个玻璃管内。因为玻璃管是透明的，所以可以通过玻璃管看见液位高低。再好一点的就是在外面加一衬托、标尺等，让人们能容易看到液位状态。但这种液位计只能现场显示，无法将液位信号转换为电信号，实现远距离监控。而磁翻板液位计是在钢管内装有磁性浮球，管外加装干簧管和标尺，可以将液位开关信号传到远方。所以磁翻板是目前在热水水位控制中采用的主要方式之一。但从实际使用效果来看，现在的所有热水液位控制，水温在80℃以下时，使用寿命还可以。一旦超过80℃甚至到90℃以上时，使用寿命就大打折扣了。因为磁性材料的磁性会随着温度的升高而衰减，到100℃时会下降到常温的70%。所以水位控制中有2个难点，一个就是污水，一个就是高温的热水。现在，污水中可以采用GKY液位传感器，而热水则可以采用传统玻璃管外加监控装置来实现，具体原理如下： 如果是普通的水，在玻璃管内放一个普通的浮子就可以了。玻璃管外放置一收一发2个光电管。当浮子经过时，遮住光路，转换器就将水位信号发送出去。 如果是热水，玻璃管最好采用石英管，它的硬度、透明度、耐酸性、耐高温性和耐磨性都要远高于玻璃管。液位计两端的阀门也可以采用针型阀，不只起截止阀的作用，其内部的钢球
具有逆止阀的功能，当液位计发生意外破损泄漏时，钢球可在介质压力作用下自动关闭液体通道，防止液体大量外流起到平安维护作用。在石英管内放一个耐高温的浮子，热水浮子采用新兴的有机高分子材料制作，可以耐受150℃以上的高温。浮子随水位上下浮动。玻璃管外放置一发光电管，另一端接一根光纤，将光信号引出来。因为光接收管易受温度影响，所以必须用光纤引出光信号。当浮子经过时，遮住光路，转换器就将水位信号发送出去。这种方式可以解决高温热水的液位控制问题。 热水的液位控制一直是一个难点。一方面是因为热水浮子里面要放置磁铁，中间是空的。一直在高温中煮泡，热胀冷缩很容易损坏。另一方面是因为浮子的磁性随着温度的升高而衰减，100℃时会衰减到常温的70%。所以磁性浮子用在温度较高的热水中使用寿命较短。而在传统液位计上加装光电监控装置，其使用的热水浮子采用新型耐高温材料制成，比重很轻，可以在水中浮起来。这种实芯浮子耐150℃的高温，可以在热水中长期使用。另外，这种方式的检测方法和磁性无关，所以使用寿命长而且精度高。因为浮子一挡住发射的光线，转换器可以立刻将信号传递出来。所以传统液位计加监控可以解决热水水位控制难的问题。 液位计加监控通过转换器可以接入各类GKY液位控制仪表，设计时只需在原仪表型号后加标BL就可以了。如需要选用GKY2-4T仪表，则型号为GKY2-4T-BL就可以了。GKY液位控制仪表，具有各种功能，可以满足多种液位控制的需求。仪表一般可以装在控制箱的面板上，功能较多，液位显示比较直观。控制器通常是仪表的简化，只具备简单的控制和报警功能。下表列出了一些液位控制仪表和控制器的功能和型号，方便大家选择。 常用液位控制仪表和控制器简表 产品名称产品型号配备的传感器数量和型号功能简介 GKY 系列仪表GKY2个GKY液位传感器液位显示/供水排水选择/手动自动转 换/水泵故障报警 GKY-4T4个GKY液位传感器双保险/超高超低水位报警/液位显示 /供水排水选择/手动自动转换/水泵 故障报警 双台泵专用仪表GKY2-4T4个GKY液位传感器双台泵交替使用/紧急情况双台泵同 时启动/超高或超低水位报警/液位显 示/供水排水选择/水泵故障报警/报 警端口输出
液位自动控制系统设计及调试
等级: 课程设计 2016年6月17日
电气信息学院 课程设计任务书 课题名称液位自动控制系统设计与调试 姓名专业班级学号 指导老师沈细群 课程设计时间2016年6月6日～2016年6月17日（第15～16周） 教研室意见同意开题。审核人：汪超林国汉 一.课程设计的性质与目的 本课程设计是自动化专业教学计划中不可缺少的一个综合性教学环节，是实现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的能力。 二. 课程设计的内容 1.根据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制要求，确定控制方案。 2.绘制水箱液位系统的PLC I/O接线图和梯形图，写出指令程序清单。 3.选择电器元件，列出电器元件明细表。 4.上机调试程序。 5.编写设计说明书。 三. 课程设计的要求 1.所选控制方案应合理，所设计的控制系统应能够满足控制对象的工艺要求，并且技术先进，安全可靠，操作方便。 2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符号》、GB6988－87《电气制图》和GB7159－87《电气技术中的文字符号制定通则》的有关规定。 3.所编写的设计说明书应语句通顺，用词准确，层次清楚，条理分明，重点突出，篇幅不少于7000字。
四.进度安排 1.第一周星期一：布置课程设计任务，讲解设计思路和要求，查阅设计资料。 2.第一周星期二～星期四：详细了解搬运机械手的基本组成结构、工艺过程和控制要求。确定控制方案。配置电器元件，选择PLC型号。绘制传送带A、B的拖动电机的控制线路原理图和搬运机械手控制系统的PLC I/O接线图。设计PLC梯形图程序，列出指令程序清单。 3.第一周星期五：上机调试程序。 4.第二周星期一：指导编写设计说明书。 5.第二周星期二～星期四：编写设计说明书。 6.第二周星期五：答辩。 附录：课题简介及控制要求 （1）课题简介 某化工厂水箱的排水量根据工业生产的需要而不断地变化，为了保持水箱压力恒定，就要保持水位恒定，因此就必须自动调整进水量。 本系统要求有手动和自动两种工作方式。手动控制方式用于水泵的调试，即当按下按钮时水泵运转，松开按钮时水泵停止，目的是为了调试水泵是否能正常工作；当系统切换为自动控制方式并启动后，控制系统自动调整水泵的进水量达到给定水位恒定。水位设定高限和低限，当水位超过设定的限位时要进行超限报警。 （2）控制要求 控制系统技术参数表
简单可靠的水塔液位自动控制开关(精)
简单可靠的水塔液位自动控制开关 安徽省太湖县水电局赵泽万 本文介绍了自行设计安装的一种水塔液位自控开关的制作、安装过程及工作原理。我的自控方法是在原水泵电机控制电路上，加装上手工制作的一对触点开关和两只小浮子，就可实现自动开、停机。下面具体介绍其制作安装方法和工作原理。 1 触点开关的制作 用一块有弹性的薄铁板或薄钢片，剪成三根宽1．0～1．2cm的长形铁（铜）条，其中两根长10～12cm，另一根长约6～7cm。在三根铁条的一端冲孔，以便于用螺栓固定。在废旧的开关上拆下触点4个，铆（或锡焊）在铁（铜）上，第一根长铁条将触点铆焊在中间部位，单面铆1个。第二根长的铁条在中间位置双面各铆上1个触点，短的一根铁条在端部单面铆1个触点，做成了三根触点片，我们且叫它1#触片，2＃触片，3＃触片。三根触片有孔的一端用塑料片隔开，使之互相绝缘，用一根螺栓套上绝缘套管后，将三根触片固定在一起，并将2＃触片弯成直角。触片的制作及安装见图1所示。安装好的触点开关，1＃与2＃触片形成常开触点，2＃与3＃触片形成常闭触点。触点片上的导线联接用锡焊或用打孔螺栓进行紧固联接。 用泡沫塑料板剪成直径8～10cm，厚2～3cm的圆形板。一块中间钻一孔，另一块拴上长短各一根尼龙线（或塑料丝），并在底部绑上一个小铁块．使其具有一定的重量，但要求该浮子在水平的浮力大于铁件重量。
3 触点开关和浮子在水塔内的安装 如图2所示，在水塔内的顶部和底部边墙上各埋入一扁铁，在塔顶边沿上埋入一短钢筋（用冲击钻打眼埋入），将触点开关用螺栓固定在上部的扁铁上，并检查与扁铁绝缘。将有孔的浮子穿到钢筋上，并用铁丝扎在钢筋的端底，防止浮子落下，将浮子2的短线栓在底部的扁铁上（防止浮子在左右漂移和往上漂），并留有适当的长度，浮子的长线拴在触点开关l＃触片的末稍。 浮子开关的动作原理是：当水位下降到塔内的最低水位时，浮子2在小铁件的重力作用下。通过浮子上的长线拽拉1＃触片，使之与2＃触片闭合，启动机组；当水位上升时，触片1自动复位；当水位上升到塔内最高水位时，浮子1 顶托起2#触片，使2＃与3#触片断开，机组停转，随着水位的下降，2＃触片复位，与3＃又闭合，周而复始。 4．控制电路及工作原理 控制电路的安装接线和工作原理如图3所示。 控制电路工作过程如下：合上刀闸，按启动按钮QA，接触器线圈得电，接触器合闸，同时辅助触点C自保持，电机转动向塔内抽水，当水位上升到水位上 （即触片2#、 3 #断开），切断电路，电机停；当水位下限时，浮子1顶断K 1 降，2＃、3＃触片自动闭合，当水位降到下限时，浮子2通过连线的作用使K 1（即触片1＃、2＃）自动闭合，启动机组并自保持；机组又开启，水位上升至 断开，切断电路，机组停。如此往返。 上限时，浮子1的上升使K 1 5 线路结构特点： 5．1采用设计电路控制水泵电机，结构简单，不增加设备成本，触电开关不放在水内而是置于空气中，触点不易腐蚀，自动开停机，节省了人力和电力。
储罐液位控制系统程序
储罐液位控制系统 ——计算机控制技术课程设计 ①核心：单片机89s52 ②片外扩展：8KB RAM存储器6264，I/O口扩展8155 ③转换器：ADC0809，DAC0832 ④锁存器等：74HC373，74H377，74HC245和3-8译码器74HC138 ⑤输入/输出部件：6个LED，4个按键 89S52的RD及PSEN用与门接在一起后送入6264的OE端，使得
6264既可以作为数据存储器，也可以作为程序存储器。 ①液位信号（电压值）从ADC0809的IN0引脚输入，A/D 转换后存储。 ②液位给定值由键盘设定，与液位信号比较得出偏差值。若超限，则报警，LED4现实P,同时以P1.0驱动报警器，以P1.1驱动蜂鸣器。 ③按达林算法计算控制器的输出值。 ④输出值经D/A 转换得到模拟电压值并输出。 ⑤液位信号的电压值经标度转换后，变为液位值存储,送LED 显示。 6
个LED显示如图a所示。LED5显示H或L,LED4为超限指示，LED3~LED0显示液位值，LED1数码管加小数点，显示围为000.0~999.9。 显示器与键盘设置 LED5 LED4 LED3 LED2 LED1 LED0 H 1 9 9. 5 ⑥键盘设定液位的高低报警限。采用4键方式，4个按键的功能如图b所示。显示与键盘循环扫描，无键按下时，LED显示实时液位，右键按下时，进入液位报警限的修改。先按选择键方可进入修改，先按其他3个键无效。进入修改状态后，待修改的显示位LED5闪动，按+或-键可循环选择H或L，同时后4位LED显示对应的液位值。按确认件后调到下一个待修改的显示为LED3并闪动，按+或-键循环修改0~9数字，再按确认键调到下一位置，如此进行，知道4个数字修改完毕后退出修改状态。在修改状态时，若不按确认键，则8秒后退出修改状态。从视觉舒适的角度考虑，数字应为每0.4秒闪动一次。 显示器与键盘设计 选择+ - 确定 ①数据采集：A/D转换，采样周期为10s。
(完整版)《电力拖动自动控制系统》毕业课程设计变频液位自动控制
扬州大学能源与动力工程学院本科生课程设计 题目：变频液位自动控制系统 课程：电力拖动自动控制系统 专业：电气工程及其自动化 班级：电气 学号： 姓名： 指导教师： 完成日期：
第一部分 任 务 书
电力拖动自动控制系统课程设计任务书 一、课程设计的目的 通过电力拖动自动控制系统的设计、了解一般交直流调速系统设计过程及设计要求，并巩固交直流调速系统课程的所学内容，初步具备设计电力拖动自动控制系统的能力。为今后从事技术工作打下必要的基础。 二、课程设计的要求 1、熟悉交直流调速系统设计的一般设计原则，设计内容以及设计程序的要求。 2、掌握控制系统设计制图的基本规范，熟练掌握电气控制部分的新图标。 3、学会收集、分析、运用自动控制系统设计的有关资料和数据。 4、培养独立工作能力、创造能力及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。
三、课程设计的内容 完成某一给定课题任务，按给出的工艺要求、运用变频调速对系统进行控制。 四、进度安排：共1.5周 本课程设计时间共1.5周，进度安排如下： 1、设计准备，熟悉有关设计规范，熟悉课题设计要求及内容。（1.5天） 2、分析控制要求、控制原理设计控制方案（1.5天） 3、绘制控制原理图、控制流程图、端子接线图。（2天） 4、编制程序、梯形图设计、程序调试说明。（1.5天） 5、整理图纸、写课程设计报告。（1.5天） 五、课程设计报告内容 完成下列课题的课程设计及报告（课题工艺要求由课程设计任务书提供） 1、退火炉温度控制系统 2、变频液位自动控制系统设计 3、变频流量自动控制系统设计 4、变频供水系统设计 5、变频调速恒张力控制系统设计 6、变频器在温度控制系统中的应用 7、线缆设备恒张力变频器控制设计 六、参考书 1、陈伯时主编电力拖动自动控制系统(第二版) 机械工业出版社1992 2、陈伯时, 陈敏逊交流调速系统机械工业出版社1998
锅炉液位控制系统的设计
锅炉液位控制系统的设计 摘要：设计了一种数字式锅炉液位控制系统，并给出了硬件原理图和软件流程图。该控制系统主要由8051单片机、传感器、L E D显示、声光报警、电机驱动、键盘输入等相关硬件来实现,利用传感器(干簧管阵列)监测锅炉液位、ＣＰＵ循环检测传感器的输出状态,并用光柱和数码管L E D指示液位高度。当液位达到设定值时，系统自动关闭水泵停止上水。当水位处于危险高水位和危险低水位时，单片机发出信号，触发蜂鸣器报警装置，蜂鸣器发出响声。同时，和它并联的发光二极管发光，提醒工作人员采取相应措施，进而避免危险事故发生。该系统结构简单，性能可靠、具有很好的容错能力,简化了系统安装和维护，具有较高的性价比,能很好地完成锅炉液位控制的要求。 关键词;锅炉液位；单片机；传感器；干簧管；报警 0引言 锅炉的液位监控是锅炉运行过程中的一个重要环节。在锅炉运行中，要同时控制锅炉的液位、流量按一定规律变化，才能保证锅炉的正常运行。 目前常用的液位传感器有：旋转编码浮子式传感器(机械式和光电式)、非接触式超声波传感器、压力式传感器、磁浮子接点式传感器(连续式和液位开关式)等。其分辨率从毫米级到厘米级不等，测量范围从几十厘米到几十米。除磁浮子接点式传感器外，其余传感器均比较适合测量范较宽的应用场合。一般压力式和超声波传感器均带有变送部分，即将液位信号转换成标准电流信号(4~20mA)。旋转编码浮子式传感器分为机械式和光电式两种，光电式又分为绝对型和增量型。除智能型一体化传感器外(压力式或超声波)，其他传感器一般没有就地显示和数字通信功能，控制和使用都很不方便。 为此，设计了一种数字式锅炉液位控制系统,该系统采用干簧管阵列作为传感器，利用单片机循环检测其输出状态，从而控制锅炉液位达到用户预先设定的高度。当水位超过最高水位或低于最低水位时,系统报警，同时控制停炉。
几种液位(水位)控制的方法和使用注意事项
液位控制/水位控制的核心在于液位传感器，它决定了液位控制系统的可靠性、稳定性及使用寿命。液位控制显示仪表做得好坏，可以起到景上添花的作用，可以增加很多功能，但并不是决定液位控制系统寿命的核心。目前大部分液位传感器在清水中使用寿命最长。一般一年多，好一点的两年，一般不超过三年，差的仅几个月。在热水中绝大部分液位传感器不能使用，在污水中液位传感器的使用寿命会大打折扣。所以，现有的液位自动控制系统使用寿命一般就是一两年，这和现代微电子技术的发展形成鲜明对比。现代微电子技术如我们的冰箱彩电等使用寿命至少都在七八年以上。因此我们有必要对现有液位传感器技术，如电极式、光电式、GSK/UQK/GKY、压力传感器、超声波传感器等的原理分析一下，这样我们就知道使用时该注意什么了。 一、电极式液位控制/水位控制原理 电极式是最早的液位控制/水位控制方式，其控制原理很简单：因为水是导体，有水的时候两个电极间导电，交流接触器吸合。图1.1为电极式在水中控制原理示意图。但是电极在水中会分解而且会吸附很多杂质。如果不及时清理，电极就会失去作用。所以电极式液位传感器在清水中使用也只有几个月的寿命，在污水和热水中均不能使用。电极式液位控制技术，简单便宜，但使用寿命较短。为了弥补电极式液位控制技术的缺陷，人们想办法将电极和水分离出来，于是出现了干簧管，形成了UQK和GSK两种液位控制技术。 二、UQK液位控制/水位控制原理 干簧管将电极触点密封在玻璃管内，接近磁铁，触点就会吸合。所以人们在浮球里放一块磁铁和上、下两个干簧管，通过导线将浮球固定于水池中，如图2.1。这就是UQK的液位控制/水位控制方式。当水池无水的时候，浮球下垂，磁铁在下限干簧管处，故下限干簧管吸合。当水池有水的时候如图2.2，浮球上翻，磁铁在上限干簧管处，故上限干簧管吸合。将干簧管触点串接交流接触器，就可以控制水泵启动，见图2.3。这种方式依靠水的浮力使浮球上下翻转，上限、下限间的距离依据导线的长度来决定。由于要考虑耐流问题，导线不能太细。同时