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实训指导教师：系别：专业：生产进程自动化班级：姓名：实训地点：实训时间：9.2.2 水箱液位串级控制系统1.实训目的（1）熟悉集散控制系统的组成（见附录B）。
（2）学习MACS组态软件的利用方式。
（3）培育学生灵活组态的能力。
（4）掌握系统组态与装置调试的技能。
（5）掌握串级控制系统的组态方式。
2.实训内容（1）水箱液位串级控制系统数据库组态。
（2）水箱液位串级控制系统设备组态。
（3）水箱液位串级控制系统算法组态。
（4）水箱液位串级控制系统画面组态。
（5）水箱液位串级控制系统调试。
3.实训设备和器材（1）THSA-1型生产进程自动化技术综合实训装置。
（2）万用表一个、PC/PPI通信电缆一根。
4.实训接线参照图完成系统接线。
图水箱液位串级控制系统接线图5.实训步骤（1）工程分析水箱液位串级控制系统需要两个输入信号端子和一个输出端子，因此选用一个模拟量输入模块（FM148A）和一个模拟量输出模块（FM151）。
FM148A的通道2收集上水箱液位数据，FM148A的通道3收集中水箱液位数据，控制输出信号由模拟量输出模块（FM151）的通道1送出，去操纵电动控制阀的开度。
（2）成立工程。
①参照图和图，打开数据库组态工具，进入数据库组态界面。
图数据库组态工具打开步骤图数据库组态界面②在数据库总控组态界面中工具栏下单击新建工程按钮，弹出如图所示添加工程的对话框，添入工程名称，单击肯定。
图添加工程③工程成立以后能够在c：\hs2000macs组态软件下看到新建的工程名称。
（3）编辑数据库。
①选择编辑→编辑数据库，在弹出的对话框如图所示，输入用户名Bjhc和密码3dlcz，单击肯定，进入数据库编辑界面。
图进入数据库编辑界面②参照图(a)选择系统→数据操作，单击肯定，弹出如图(b)所示窗口。
因为水箱液位串级控制控制系统利用两个模块，三个通道，所以需要编辑三个点号。
③单击数据操作后，选择模拟量输入，在右边选择项名列表框中，选择必需设置的项目名称，见表，单击肯定并添加记录。
单容水箱液位pid控制实验报告实验报告：单容水箱液位PID控制实验实验目的：本实验旨在通过PID控制器对单容水箱的液位进行控制，验证PID控制算法在液位控制中的应用效果，并了解PID控制器参数调节的方法和影响因素。
实验装置和仪器：1. 单容水箱：用于存放水并模拟液位变化。
2. 液位传感器：用于实时监测水箱的液位。
3. 控制器：采用PID控制器，用于调节水箱液位。
4. 电源和信号线：提供电力和信号传输。
实验步骤：1. 将水箱与液位传感器连接，并确保传感器能够准确测量液位。
2. 将PID控制器与液位传感器连接，建立控制回路。
3. 设置PID控制器的参数，包括比例系数（P）、积分时间（I）和微分时间（D）。
4. 将控制器调至手动模式，并将控制器输出设定值调整为合适的初始值。
5. 开始实验，记录初始液位和控制器输出设定值。
6. 观察液位的变化，并记录实时液位值。
7. 根据液位变化情况，调整PID控制器的参数，使液位尽可能接近设定值。
8. 结束实验，记录最终液位和控制器参数。
实验结果：通过实验，我们得到了如下的结果和观察：1. PID控制器的参数调节对液位控制有重要影响，不同的参数组合会导致液位的不同响应和稳定性。
2. 比例系数P的增大可以增加控制器对液位误差的敏感程度，但过大的P值可能引起震荡或超调。
3. 积分时间I的增大可以减小稳态误差，但过大的I值可能导致震荡或系统不稳定。
4. 微分时间D的增大可以提高系统的动态响应速度，但过大的D值可能引起噪声干扰或导致系统不稳定。
5. 通过逐步调整PID控制器的参数，我们可以实现较好的液位控制效果，使液位尽可能接近设定值并保持稳定。
结论：本实验通过PID控制器对单容水箱的液位进行控制，验证了PID控制算法在液位控制中的应用效果。
通过逐步调整PID控制器的参数，我们可以实现较好的液位控制效果，并使液位保持稳定。
实验结果表明，PID控制器的参数调节对液位控制有重要影响，需要根据实际情况进行调整和优化。
单容量水箱液位pid控制实验报告一、实验目的本实验旨在通过单容量水箱液位pid控制实验，掌握PID控制器的基本原理及其在工程中的应用，熟悉液位传感器的使用方法，了解单容量水箱液位pid控制系统的组成和工作原理。
二、实验原理1. PID控制器PID控制器是一种用于工业过程自动化控制的常见算法。
PID是Proportional-Integral-Derivative（比例-积分-微分）三个英文单词的缩写。
PID算法通过对过程变量进行采样和比较，计算出误差，并根据误差大小进行调整。
其中比例项P、积分项I和微分项D分别代表了对过程变量偏差大小、偏差持续时间以及偏差变化率的反馈调整。
2. 液位传感器液位传感器是一种用于测量液体或固体物料高度或深度的设备。
常见的液位传感器有浮球式、压力式、电容式等多种类型。
本实验中采用电容式液位传感器进行测量。
3. 单容量水箱液位pid控制系统单容量水箱液位pid控制系统由水箱、液位传感器、PID控制器和执行机构（如电磁阀）组成。
系统的工作原理是：液位传感器采集水箱内的液位信号，将其转换为电信号并传输给PID控制器；PID控制器通过比较设定值和实际值之间的误差，输出相应的控制信号给执行机构，使其调节水箱内的水流量，从而维持水箱液位稳定在设定值。
三、实验步骤1. 搭建实验装置将单容量水箱与电磁阀、电容式液位传感器等连接起来，组成完整的单容量水箱液位pid控制系统。
2. 设置PID参数根据实际情况，设置合适的PID参数。
其中比例系数Kp、积分系数Ki 和微分系数Kd需要进行适当调整以达到最佳效果。
3. 进行实验测试将设定值设置为一定值，并记录下当前的反馈值。
根据反馈值计算出误差，并通过PID控制器输出相应的调节信号给执行机构。
随着时间的推移，观察液位是否能够稳定在设定值附近。
4. 调整PID参数如果发现液位不能够稳定地保持在设定值附近，需要对PID参数进行适当调整。
可以通过增大或减小比例系数、积分系数和微分系数来调整系统的响应速度和稳定性。
过程控制系统课程设计专业：自动化设计题目：单容水箱液位恒值控制系统设计班级：学生姓名：学号：指导教师：分院院长：教研室主任：电气工程学院一、课程设计任务书1。
设计内容针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池,实现对高液位池液位高度的自动控制。
具体设计内容是利用西门子S7-200PLC作为控制器，实现对单容水箱液位高度的定值控制，同时利用MCGS组态软件建立单容水箱液位控制系统的监控界面，实现实时监控的目的。
2。
设计要求1）以RTGK-2型过程控制实验装置中的单个水箱作为被控对象、PLC 作为控制器、静压式压力表作为检测元件、电动调节阀作为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。
2)PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量≤15%,稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤10s；3）组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线；并能显示历史曲线。
4）选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数；5）通过S7—200PLC编程软件Step7实现PLC程序设计与调试;6)分析系统基本控制特性，并得出相应的结论；7）设计完成后，提交打印设计报告.3。
参考资料1）邵裕森,戴先中主编.过程控制工程(第2版).北京：机械工业出版社.20032）崔亚嵩主编。
过程控制实验指导书(校内）3)廖常初主编。
PLC编程及应用（第2版)。
北京:机械工业出版社.2007 4）吴作明主编。
工业组态软件与PLC应用技术.北京：北京航空航天大学出版社.20074。
设计进度(2012年12月3日至2011年12月16日）时间设计内容2012年12月3日布置设计任务、查阅资料、进行硬件系统设计2012年12月4日～2012年12月5日编制PLC控制程序，并上机调试；2012年12月6日～2012年12月7日利用MCGS组态软件建立该系统的工程文件2012年12月10进行MCGS与PLC的连接与调试日～2012年12月12日进行PID参数整定2012年12月13日～2012年12月14日系统运行调试,实现单容水箱液体定值控制2012年1月15日～2012年1月16日写设计报告书5。
单容量水箱液位pid控制实验报告实验目的：通过单容量水箱液位PID控制实验，学习PID控制器的原理和调节方法，掌握PID控制器在液位控制中的应用。
实验器材：1. 单容量水箱2. 水泵3. 液位传感器4. 控制器5. 电脑实验原理：PID控制器是由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成的控制器。
根据物体的反馈信号与设定值之间的差异，PID控制器会计算出相应的控制量，以使系统的输出信号趋近于设定值，从而实现对物体的控制。
实验步骤：1. 搭建实验装置：将单容量水箱与水泵和液位传感器连接，将控制器与电脑连接。
2. 设置实验参数：根据实验需求，设置控制器的比例增益、积分时间常数和微分时间常数，并将设定值设定为所需的液位。
3. 开始实验：启动水泵，观察水箱液位的变化，并记录在实验报告中。
4. 数据分析：根据液位传感器的反馈信号，计算实际液位与设定值之间的差异，并根据PID控制器的算法计算出相应的控制量。
5. 调整控制参数：根据实验数据分析的结果，调整PID控制器的参数，如增大比例增益、调整积分时间常数和微分时间常数，再次进行实验。
6. 重复步骤3-5，直到达到所需的控制效果。
实验结果与分析：根据实验数据，绘制出液位随时间变化的曲线图。
通过分析曲线形状和数据变化趋势，判断控制系统的稳定性和响应时间。
如果液位在设定值附近波动较小，并且响应时间较短，则说明PID控制系统的参数调节较为合适。
结论：通过单容量水箱液位PID控制实验，我们学习了PID控制器的原理和调节方法，并掌握了PID控制器在液位控制中的应用。
同时，我们还了解到PID控制器的参数调节对控制系统的稳定性和响应时间有很大影响，需要通过实验数据的分析来进行参数调整。
这些知识和技能对于后续的控制系统设计和实施有着重要的指导意义。
单容水箱液位pid控制系统实验报告本次实验以单容水箱液位PID控制系统为研究对象，通过实验来探究PID控制系统在单容水箱液位控制中的应用。
实验采用的硬件设备包括一台多功能数据采集仪、一个电动水泵、一个水箱、一个液位传感器以及一台电脑。
液位传感器负责实时监测水箱的液位高度，然后将液位信号传输给多功能数据采集仪，再通过电脑处理分析数据。
电动水泵负责将水加入到水箱中，实现液位的上升。
在实验中我们需要采用PID控制算法对液位进行控制。
PID控制器是由比例控制器（P）、积分控制器（I）和微分控制器（D）三个部分组成的一种常见的控制算法。
比例控制器根据当前偏差值来进行控制，积分控制器主要解决由于比例控制器的积累误差，使系统达到静态稳态的需求，微分控制器则是对系统输出信号的变化率进行调整，在系统响应速度方面起到了重要的作用。
PID控制器综合了三种控制器的优点，因此在工业自控领域中得到了广泛的应用。
在实验的开始，我们首先需要计算PID控制参数，包括比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td。
计算出这些参数之后，我们需要将它们输入到控制器中，使得控制器能够根据当前的液位值来进行控制。
实验过程中，需要适当控制电动水泵的运行时间和运行速度，使得液位能够平稳地上升，同时又不超过设定的上限值。
在实验中，我们首先对比例系数进行了调整。
我们发现当比例系数过大时，液位的波动会变得非常剧烈，表现为液位的快速上升和下降。
当比例系数过小时，系统的响应速度将会比较慢，导致液位不能够很好地达到设定值。
通过实验我们调整了比例系数，使得液位能够更加稳定地上升，并且在液位接近设定值时，系统能够迅速地响应。
我们也对积分时间和微分时间进行了调整，并且通过分析实验数据，我们最终确定了比例系数为1.8、积分时间为0.2秒和微分时间为0.1秒。
通过本次实验，我们深入了解了PID控制系统在单容水箱液位控制中的应用，也体验了PID控制系统参数调整的过程。
我们相信，在实际工程中，PID控制系统的应用会带来更大的效益。
液位控制单元仿真实验报告大家好，今天咱们聊聊液位控制单元的仿真实验。
说实话，这玩意儿听上去有点高大上，但其实和咱们生活中的很多东西都息息相关。
想象一下，你家里的水箱，别看它默默无闻，背后可是有一套复杂的系统在运作。
液位控制就是确保水箱里的水不会满得溢出来，也不会干巴巴的。
这就像妈妈总是提醒你别喝太多水，又要确保你能喝到，哈哈，真是让人哭笑不得。
咱们得明白液位控制单元到底是个啥。
它就像一个聪明的小管家，时刻关注着液体的高度。
要是液体太多，管家就得给你发个信号，让你赶紧把水放掉；要是太少了，它又会通知水泵赶快加水。
这样一来，不管是家里的水箱，还是工厂里的大罐子，统统都能保持在一个安全、合理的水平上，真是无微不至啊。
在这次实验中，我们使用了仿真软件来模拟液位控制。
说实话，这种高科技的玩意儿真是让人惊艳。
你可以在电脑前动动鼠标，就能看到液位变化的全过程，仿佛自己成了“液位小王子”，一切都在掌握之中。
咱们把水的流入流出速率、传感器的反馈、泵的工作状态都一一设定，简直就是玩游戏，乐趣无穷。
在实验中，我们还发现了不少有趣的现象。
有时候水位变动得特别快，就像开了挂一样，瞬间让人感觉手忙脚乱。
这个时候，液位控制单元就要发挥它的“超级能力”了。
它像个老练的指挥家，迅速调整各个设备的工作状态，确保系统不会失控。
真的是一场精彩的“演出”，一切都在它的掌控之中。
这玩意儿并不是万能的。
遇到突发情况，比如水管破裂，或者电力故障，液位控制单元也有点无奈。
就像咱们生活中总会有些意外，不能事事都照顾到。
这时候，咱们就得考虑备份系统，做好应急预案。
听上去繁琐，但想想吧，这就像人生中的“备胎”，总得有个后招，才能应对突发的风波。
实验中，我们还尝试了不同的液体，比如水、油，甚至是一些化学药品。
每种液体的流动特性都不一样，控制起来就像调皮的小孩，有时候听话，有时候偏要闹腾。
尤其是油，它的粘稠度可不是开玩笑的。
咱们得小心翼翼，不然可就玩完了。
单容水箱液位过程控制实验报告一、实验目的1、了解单容水箱液位控制系统的结构与组成。
2、掌握单容水箱液位控制系统调节器参数的整定方法。
3、研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。
4、了解PID调节器对液位、水压控制的作用。
二、单容水箱系统模型图12.1液位控制的实现本实验采用计算机PID算法控制。
首先由差压传感器检测出水箱水位，水位实际值通过A/D转换，变成数字信号后，被输入计算机中，最后，在计算机中，根据水位给定值与实际输出值之差，利用PID程序算法得到输出值，再将输出值经过D/A模块转换成模拟信号，进而控制电机转速，从而形成一个闭环系统，实现水位的计算机自动控制。
2.2 被控对象本实验是单容水箱的液位控制。
被控对象为图1中的上水箱，控制量为流入水箱的流量，执行机构为调节阀。
由图1所示可以知道，单容水箱的流量特性：水箱的出水量与水压有关，而水压又与水位高度近乎成正比。
这样，当水箱水位升高时，其出水量也在不断增大。
所以，若阀开度适当，在不溢出的情况下，当水箱的进水量恒定不变时，水位的上升速度将逐渐变慢，最终达到平衡。
由此可见，单容水箱系统是一个自衡系统。
三、电动调节阀流量特性物理模型电动调节阀包括执行机构和阀两个部分，它是过程控制系统中的一个重要环节。
电动调节阀接受调节器输出4～20mADC的信号，并将其转换为相应输出轴的角位移，以改变阀节流面积S的大小。
图2为电动调节阀与管道的连接图。
图2图中：u----来自调节器的控制信号（4～20mADC）θ----阀的相对开度s----阀的截流面积q----液体的流量由过程控制仪表的原理可知，阀的开度θ与控制信号的静态关系是线性的，而开度θ与流量Q的关系是非线性的。
四、单容水箱系统PID控制规律及整定方法数字PID控制是在实验研究和生产过程中采用最普遍的一种控制方法，在液位控制系统中也有着极其重要的控制作用。
本章主要介绍PID控制的基本原理，液位控制系统中用到的数字PID控制算法及其具体应用。
DCS实训报告一、实训目的（1）熟悉集散控制系统（DCS）的组成。
（2）掌握MACS组态软件的使用方法。
（3）培养灵活组态的能力。
（4）掌握系统组态与装置调试的技能。
二、实训内容以双容水箱为对象设计液位串级控制系统，并用MACS组态软件完成组态包括：（1）数据库组态。
（2）设备组态。
（3）算法组态。
（4）画面组态。
（5）系统组态。
三、实训设备和器材（1）THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置。
（2）和利时DCS控制系统。
四、实训步骤1、工程分析双容水箱液位串级控制系统需要两个输入测量信号，一个输出控制信号。
因此需要一个模拟输出模块FM148A和一个模拟输出模块FM151.采集下水箱液位信号（LT1）控制电动控制发的开度。
2、工程建立1）打开：开始→程序→macsv组态软件→数据库总控。
2）点击按钮或选择工程|新建工程，新建工程，输入工程名字：wenzhao。
工程名必须为12个以内的非中文字符，只包括字母、数字。
3）点击“确定”按钮，然后在空白处选择这个工程，此时会显示当前域号为65535等信息。
4）选择“编辑>域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程从“未分组的域”移动到右边“该组所包括的域”里，点“确定”按钮。
出现当前域号：0等信息。
5）在数据库总控组态中添加变量。
选择菜单栏，编辑→编辑数据库，弹出窗口，输入用户名和口令bjhc/3dlcz。
点击“确定”按钮。
6）选择系统→数据操作，出现下面对话框，点击“确定”。
7）因为双容水箱定制控制系统用到一个模块，两个通道，所以需要编辑两个点号。
点击“AI模拟量输入”选项出现下图。
8）点击“全选A”按钮。
将右侧的选择项名选中，点击“确定”按钮。
9）选择后确定进入编辑数据界面。
10）数据库编辑，注意：设置它的参数，根据实际情况，设置设备好（即设备地址），通道号（输入通道为2，对应FM148，对应FM143），量程上限下限，点名（注意：点名不能重复使用）。
双容水箱液位定值控制系统实验报告实验目的：通过搭建双容水箱液位定值控制系统，了解液位控制的基本原理和方法，掌握PID控制器在液位控制中的应用。
实验器材：1.液位控制综合实验台2.电子积分器PID控制器3.水泵4.液位传感器5.两个水箱6.电压表和电流表实验步骤：1.将两个水箱放在实验台上，一个用作上升水箱，一个用作下降水箱。
2.将水泵安装在上升水箱中，并通过输水管连接两个水箱。
3.将液位传感器安装在上升水箱和下降水箱中，并将其连接到电子积分器PID控制器。
4.将电子积分器PID控制器连接到电源，并连接电压表和电流表来监测相应的电压和电流。
5.打开水源，使用电子积分器PID控制器调节水泵的运行方式和水泵的转速。
6.观察液位传感器的反馈信号，并根据反馈信号调整PID控制器的参数，使得液位保持在设定值附近。
7.记录不同设定值下液位的控制效果，并分析数据。
8.关闭水源，停止实验。
实验结果：根据实验数据，可以观察到双容水箱液位控制系统的控制效果。
当设定值改变时，PID控制器能够调整水泵的运行方式和水泵的转速，以使得液位保持在设定值附近。
实验结果表明，在合适的PID控制器参数设置下，液位的稳定性和控制精度较高。
实验分析：在双容水箱液位定值控制系统中，PID控制器起到了关键作用。
P项（比例项）根据液位的偏差来调节水泵的转速，I项（积分项）根据液位的积累偏差来调整水泵的运行方式，D项（微分项）根据液位的变化速度来预测液位的变化趋势。
通过PID控制器的联合作用，可以实现对液位的稳定控制。
从实验结果分析可以看出，PID控制器的参数设置非常重要。
当P参数过大或过小时，会导致液位振荡或调节速度缓慢；当I参数过大或过小时，会导致液位超调或稳态误差；当D参数过大时，系统可能产生过冲。
因此，需要根据具体的系统要求和实验条件来合理设置PID控制器的参数。
结论：通过搭建双容水箱液位定值控制系统，并对其进行实验研究，我们可以了解液位控制的基本原理和方法，掌握PID控制器在液位控制中的应用。
内蒙古科技大学测控专业毕业实习报告题目：基于组态软件的水箱液位控制系统姓名：学号：专业：测控技术与仪器班级：测控09-1班指导教师：李文涛（教授）目录前言 (1)1 工艺过程概述 (2)1.11.21.2.11.2.22高炉热风炉温度控制系统设计2.12.22.33 总结参考文献前言液位作为工业生产过程中重要工艺参数之一，在各个领域都有广泛的应用，诸如液体贮槽、进料罐、成品罐、中间缓冲容器及水箱等设备的液位控制。
例如火电厂的锅炉汽包液位控制，为了保证发电站的安全生产，提高发电效率，我们需要实时监测、控制汽包的液位。
随着控制技术的发展，良好的人机接口已经成为广大工业客户的迫切要求，而在工程项目的实际设计中，如何提供一个直观、实时、有效、可靠的人机接口也日益受到工程人员的高度重视。
目前，主要有两种方法。
一是开发人员用VB，VC++等语言编写复杂的程序从底层开发，开发周期长，通用性差；二是用工控组态软件进行开发。
组态软件能提供一个友好的界面，易于操作，图形丰富形象，实时性好，开发周期短。
因此，目前大多数工程项目都采用后种方法。
组态软件功能强大，操作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅速掌握多数工程项目的设计和运行操作。
使用组态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统。
本文主要研究以单容水箱为被控对象，设计了基于组态软件的计算机单回路控制系统，以实现水箱液位的自动控制。
本文介绍了组态王6.51软件的组成, PCI1710与PCI1720板卡、JYB-G型压力变送器计算机控制实验系统装置, 并将PI控制的方法引用到对单容水箱液位系统的控制中。
第一章总体方案设计1.1 水箱液位控制系统的组成本设计是控制一个单容水箱的液位，是一个简单的单回路控制系统。
其基本组成包括一个被控对象、一个检测变送单元、一个调节器和一个执行器。
本设计没有采用通用的调解器，而是用计算机代替调节器进行计算机控制。
其结构框图如图1.1所示。
图1.1 单容水箱液位控制系统框图在该控制系统中，被控变量由于受到扰动（如生产负荷的改变）的影响，常常偏离给定值，即被控变量产生了偏差。
控制器接受了偏差信号后，按一定的控制规律使其输出信号发生变化，通过执行器改变控制变量，以抵消干扰对被控变量的影响，从而使被控变量回到给定值上来。
1.2 被控变量及控制变量的选择在生产过程中，影响生产工艺正常运行的因素很多，但并非所有的影响因素都需要加以自动控制。
被控变量的正确选择对稳定生产过程、提高劳动生产率、改善生产条件等具有决定性的意义。
在本设计中我们需要控制水箱的液位，而水箱的液位我们可以直接用液位变送器来测量，而且测量和变送信号滞后远小于被控过程的滞后，因此我们选择水箱液位作为被控变量。
在生产过程中，控制变量的选择通常需要考虑工艺的合理性与生产的经济性。
在该系统中，影响水箱液位的参数有两个，包括液体的流入量和流出量。
但是在这里流出的水是给生产使用，生产负荷直接关系到产品的质量，关系到设备和人员的安全。
因此我们选择液体的流入量作为控制变量显得更为合理。
1.3 控制规律的选择在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID 控制技术最为方便。
即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
在本设计中我们要求控制及时，因此首选比例控制规律。
比例控制具有反应快，控制及时等优点，但同时比例控制也有控制结果存在余差的缺点。
为了消除余差使控制更加精确，最终确定选用PI调节规律。
第二章硬件连接与调试本设计是一个简单的单回路负反馈控制系统，液位变送器测量出液位的高度，将实际的物理量转化成4~20mA的电流信号，该信号转化成1~5V电压信号传送给PCI-1710输入板卡，经板卡A/D转换后送入计算机中，与给定值进行比较得出偏差值, 这些偏差值经过PID算法处理后得到一个输出指令，该指令送给PCI-1720输出板卡，经D/A转化后还原成电压信号，该信号送给执行器去改变阀门开度，从而改变进水流量, 以实现对水箱液位的控制。
2.1 硬件选型2.1.1 压力变送器选型本设计中压力变送器选用的是ColliHigh公司的JYB-K系列压力/液位变送器。
输出4~20mA电流信号，采用24V直流电源供电，精确度达到了±0.5%FS，环境温度为-10~60℃。
该型传感器可广泛用于水厂、污水处理厂、城市供水、高楼水池、水井、矿井、工业水池、油池、水文地质、水库、河道、海洋等场合。
2.1.2板卡选型本设计的输入板卡选择了研华的PCI-1710板卡，该板卡是一个12位，16通道的A/D采集卡；可采用16路单端或8路差分模拟量输入,或组合方式输入；12位A/D 转换器采样数率可达100KHz；每个输入通道的增益可编程。
可以说PCI-1710板卡是一款多功能数据采集卡。
其先进的电路设计使得它具有更高的质量和更多的功能。
输出板卡采用研华PCI-1720板卡，该板卡是一款PCI总线的4路12位隔离数字量到模拟量的输出卡。
它能够在输出和PCI总线之间提供2500VDC的直流隔离保护，PCI-1720非常适合需要有高电压保护的工业现场。
用户可以单独将四个通道的输出设为不同的输出范围：0~+5V、0~+10V、±5V、±10V、0~20mA（Sink）或4~20mA（Sink）。
当系统热重启（电源不关闭）时，根据跳线设置，PCI-1720能够保持上一次的模拟量输出设置和输出值或者返回默认配置。
这种特有的功能能够避免在系统意外重启动过程中的误操作所带来的危险。
2.1.3 执行器选型执行器我们选用的是Honeywell公司的ML7402A电动执行器，该执行器内置一个选择正反作用的插头，用于提供模拟输出0~10Vdc或者2~10Vdc的调制控制。
该执行器安装方便快速、低功耗、无需连杆、无需调整、阀门定位准确、正反作用可调等优点。
2.2 硬件安装与连接2.2.1 板卡安装首先我们需要把PCI-1710L和PCI-1720两个板卡安装在计算机PCI插槽上，安装完后打开计算机设备管理器，查看设备驱动是否安装好，如果安装无误，那我们就会看到图2.1所示窗口。
图2.1 PCI板卡设备管理界面2.2.2 板卡接线研华PCI-1710板卡可以接收16路单端或者8路差分信号输入。
在本次设计中，选择通道0单端输入方式。
图2.2所示为板卡接线端子部分截图，从图中我们可以看到，通道0对应的单端输入外部连线应接68#（信号输入）端口和60#（地）端口。
研华PCI-1720板卡可以四路电流或电压输出。
在本设计中由于执行器接收的是电压信号，因此我们选择通道0电压输出。
图2.3所示为板卡接线端子部分截图，通道0对应的输出的外部接线端口为5#（信号输出）和6#（地）端口。
图2.2 PCI-1710板卡接线端子截图图2.3 PCI-1710板卡接线端子截图2.2.3 压力变送器接线图2.4所示为压力变送器的接线图，在该图中变送器输出4~20mA电流信号，由于PCI-1710板卡只能接受电压信号，所以在电路串入一个250Ω高精度电阻，板卡接收电阻两端1~5V电压信号。
其中图中1号端子与板卡上68号端子相连，2号端子与板卡上60号端子相连。
图2.4 压力变送器接线图2.2.4 执行器的连接由于在本设计中所用执行器只接收电压信号，而输出板卡也能输出电压信号，因此只需将板卡的5号端子与执行器正接线端子相连，6号端子与执行器的负接线端子相连即可。
图2.5是水箱面板上的接线实物图。
图2.5 水箱连线实物图2.3 硬件调试首先，我们先对各个模块进行调试。
在对输入输出板卡进行调试时，先在计算机应用程序里面找到“Advantech Device Manger”（研华设备管理器），打开如图2.6所示，由图可知设备管理器已经找到了这两块板卡。
图中I/O=dc00H为设备的物理地址，是组态软件和板卡通讯的地址。
点击Setup可对板卡的各项参数进行更改，点击Test可对板卡进行测试。
图2.6 研华设备管理器界面下面首先对PCI-1710L板卡进行测试。
研华PCI-1710L板卡可以接受多种电压信号，如图2.7所示，在Input range栏中可以选择0-10V、0-5V、±5V电压输入，本设计中，由于压力变送器输出信号经转换后输出1-5V电压信号，因此我们选择0-5V，通道0作为输入通道。
图2.7 PCI-1710L板卡测试界面接下来是PCI-1720S的测试。
如图2.8所示，研华PCI-1720板卡可以四通道输出电流或者电压，电流可以选择0-20mA或者4-20mA输出；电压可以选择0-5V或者0-10V输出，也可以在Manual Output窗口中选择手动输出。
由于在本设计中执行器接收0~10V电压，因此我们选择0通道0-10V电压输出。
图2.8 PCI-1720板卡测试界面第三章组态软件设计3.1 MCGS组态软件简介MCGS (Monitor and Control Generated System，通用监控系统)是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft（各种32位Windows 平台上）运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，它充分利用了Windows图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点，比以往使用专用机开发的工业控制系统更具有通用性，在自动化领域有着更广泛的应用。
组态王由工程浏览器、工程管理器和画面运行系统三部分组成。
（1）工程浏览器。
工程浏览器是工程开发设计工具，用于创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。
（2）工程管理器。
工程管理器用于新工程的创建和已有工程的管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实限数据词典的导入和导出功能。
（3）画面运行系统。
工程运行界面从采集设备中获得通信数据，并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制设备的交互操作。
