基于组态王的储油罐液位控制的监控软件系统
设计
文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
毕业设计（论文）任务书
储油罐液位控制的监控软件系统设计
摘要：利用组态王开发的监控软件系统，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代了传统的封闭式系统。组态王监控软件系统在石油化工生产中起着非常重要的作用。
本文针对生产过程中的储油罐液位，设计开发了基于组态王的上位机监控软件系统。该系统利用北京亚控公司生产的组态王软件实施上位机界面组态，对系统进行实时的操作和监控，在整个原油液位控制过程中不需要下位机。储油罐液位监控软件系统实现上位机直接控制，使用组态王软件设计人机对话界面，完成上下限参数的在线设置，通过在组太王工程浏览器中的命令语言编辑对话框里输入控制程序，并且经过不断地调试运行，实现计算机在线自动监控。在实际的原油生产中，该监控软件系统必须和外部硬件设备连接，通过RS232/485通讯电缆进行计算机与现场设备之间的数据交换，从而实现了对过程控制装置液位的实时数据采集和实时控制。
通过分析储油罐液位监控软件系统的设计要求，文章详细阐述了该系统的设计方法和制作流程，并进行了模拟仿真运行，最终达到了液位自动监控。本次设计的重点是组态画面的建立以及命令语言程序的编写，只有准确地完成这两个方面，才能有效地实现液位的自动控制功能。
仿真测试结果表明：该系统满足了设计需求，能够按照给定值进行储油罐液位的实时自动监控，具有良好的稳定性。
关键词：监控；组态王；液位
The design of Tank level control monitoring software system Abstract: The monitoring software system developed by the Kingview is a new type of industrial automatic control system, which is an integrated system having standard industrial computer software and hardware platform. It has replaced the traditional closed system. The monitoring software based on the Kingview plays a very important role in the petrochemical industry.
In this paper, aiming at the tank level in the production process, the PC monitoring software system based on the kingview has been designed and developed. The system implement the PC interface configuration using the Kingview produced by Bejing Asia control company. It can complete the real-time operation and monitoring of the system. The oil level control in the whole process does not require the the next crew. The tank level monitoring software system achives the direct control of the host computer. It completes the
on-line set of the upper and lower parameters using the interactive
interface designed by the Kingview. By importing the control program in the command language editing dialog of the engineering browser of the Kingview, continuously commissioning and operationing, the system can come true the computer on-line automatic monitoring. In the actual production of the crude oil, the monitoring software system must be connected to the external hardware equipment. Exchanging the data between the computer and the field devices via RS232 / 485 communication cable, the system can achive the real-time data acquisition and control of the level of the process control devices.
By analyzing the design requirements of the monitoring software system of the tank level, the article elaborated the system design methods and production processes. After the simulation of the system runned, it ultimately reached the liquid level automatic monitoring. The emphasis of the design is to buid the configuration screen and write a command language program, only these two aspects were completed, the system could effectively achieve the automatic
control function of the level.
The simulation results show that: the system meets the design requirements. It is also able to complete real-time automatic monitoring of the tank level with the given values. The system has a good stability.
Keywords: monitoring; Kingview; level
目录
1 绪论
课题研究的背景及意义
我国石油资源丰富，采油炼油企业众多，储油罐是储存油品的重要设备，储油罐液位的精确计量对生产厂库存管理及经济运行影响很大。但国内许多反应罐、大型储油罐的液位计量仍采用人工检尺和分析化验的方法，其他参数的测定也没有实行实时动态测量，这样极易引发安全事故，无法为生产操作和管理决策提供准确的依据。每天工作人员必须花费很多时间和工作量去测量油罐中的油品液位，这种方法存在着一系列的问题，如测量精度受环境和人员因素影响很大、管理者劳动强度大、工作效率低、无法实现全天候计量、安全保障性差、存在较严重的环境污染问题等。再加上油品本身易燃易爆的性质和其组成部分会对人体造成伤害，因此在工作过程中存在很大的安全隐患。
储油罐液位控制技术其实是在很大程度上削减了这种隐患，给工作带来了更多的便捷与信心。采用计算机自动控制技术，实时监测储油罐液位、流量、压力等参数，可以方便了解生产状况，及时监视、控制容器液位及温度等，保障安全平稳生产。同时这种液位控制系统，不仅大大增强了控制的精度，降低了客观和主观因素所带来的误差，而且还减轻了工作人员的工作任务以及化简了繁琐的工作量。
工业生产中，综合运用计算机、PLC（西门子）、智能仪表、远程I/O模块、变频调速器、智能流量调节阀、压力、流量、液位传感器等可以对石油工业生产中的储油罐液位进行控制。
使用MCGS组态软件和STEP7-Micro/WIN软件，编制计算机自动控制系统人机界面和PLC的驱动，采集控制对象的状态，将各控制数据通过人机界面系统输出，可以方便操作者进行观测和控制。也可以按照工业现场的要求来实现实时在线控制、及一些监控过程中数据的改变及数据曲线的记录。经过设计，所得到的计算机监控系统稳定、可靠、效果好，不仅可以进行远程控制，而且具有界面友好、参数在线整定方便等优点。
本次毕业设计针对反应罐、大型储油罐液位实时动态测量的需要，将探讨储油罐液位监控系统的设计方法，着重阐述监控软件系统的设计方案、系统功能和实现方法。利用自动监控系统可实现对储油罐进行连续液位、流量的监控，提高系统的管理水平，保障其安全运行。
通过以上环节的训练，可以提高学生对自动化监控软件系统的设计与调试能力，使学生加强对监控软件系统的深化理解，从而能够应用通用版及嵌入版MCGS组态软件进行简单的项目设计和仿真运行。
本次设计也是一次将理论运用于实际的综合应用，将为学生日后进入工作岗位奠定坚实的基础。
国内外研究现状
随着电子计算机技术和其他高新技术的发展，自动控制技术获得了惊人的成就，已在工业和国民经济各行各业中起着关键作用。自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。
自动控制技术也是21世纪发展最快、影响最大的技术之一。迄今为止，在石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等各个领域，都离不开自动控制技术。事实上，自动控制技术就是控制论技术的实际应用，是通过具有一定控制功能的自动控制系统来完成某种控制任务的，它能够保证某个过程按照期望的那样顺利进行。在现代化工业生产过程中，自动控制技术在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、改善劳动条件、保护生态环境等方面起着越来越大的作用。
而液位是现代工业测量过程中的一个重要参数，人们对流体液位的测量具有悠久的历史。液位控制一般指对某一液位进行控制调节，使其达到所要求的控制精度，液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域内都有着广泛的应用。尤其是在石油石化行业，对油区储油罐液位的测量与实时监控更是现代自动控制技术应用的重要标志。
液位控制系统主要有模拟式和数字式两种。目前液位测量主要是对储油罐中油品的液位、体积和重量等参数进行直接或间接测量。早期液位测量大多采用机械原理，近年来随着电子技术的应用,逐步向机电一体化方向发展，并且发展了许多新的测量原理，在传统原理中也渗透了电子技术及微机技术，结构上和功能上都有很大提高。目前我国的储油罐液位测量技术还比较落后，储油罐液位测量方法存在较多的问题和弊端，有的虽安装了自动化测量系统，但测量精度普遍不高。若从国外进口高精度液位仪，价格又太高。因此，分析当前国内外储油罐液位测量技术现状与发展趋势，并在此基础上研究出适合我国国情的液位测量技术就显得非常重要。目前国内外在液位测量方面采用的技术和产品很多，传统的液位传感器按其采用的测量技术及使用方法分类已多达十余种。
液位控制系统实验装置最初的研发与生产是由德国Amira自动化公司完成的，由于当时该实验装置的价格太高，在国内只有少数高校引进了此设备，如哈尔滨工业大学，吉林大学、浙江大学等。现阶段伴随着我国科学技
术水平和经济水平的不断提高，国内许多企业也能够自主生产该实验装置，如杭州言实公司研制的HDU3000-1型、河北德瑞特公司研制的RTGK-2型、深圳固高公司研制的GTW型等，它们的特点如下
（1）主要配件均采用工业级过程控制元件，保证系统最高的质量和可靠性。
（2）实验研究的理想平台，可以方便地构成模拟实际生产系统中的液位系统。
（3）通过液位传感器对液位进行精确检测，得到实际水位的变化，方便地获得瞬态响应指标，直观反映出控制器的控制效果，准确判断控制性能。
当前，常见的液位控制方法多数采用凭人工经验进行的参数整定P、PI、PID或串级控制策略。针对结构简单的液位系统，此种参数整定的方法还能达到预期的效果，一旦被控的液位对象结构复杂、自身机理特殊、各变量间关联耦合严重，常规的参数整定方法在便捷性和稳定性上就无从谈起。针对这种存在着非线性、大滞后、结构复杂等诸多不确定因素的液位控制系统，国内许多高校和科研单位研究提出了一些优化的控制方案和有效的控制算法。
中南大学的邓秋连等提出了采用RBF-ARX模型对水箱液位系统进行离线动态特性建模的研究。着重讨论了RBF-ARX模型结构的选取、模型参数辨识、RBF参数优化等问题。BF-ARX模型与ARX模型的进一步预测输出比较的结果证实了BF-ARX模型在非线性系统建模中的优越性。
吉林大学的高兴泉等提出了采用一种基于非线性静态反馈的解耦方法进行水箱液位系统控制，当系统满足一定条件时，可以寻找到一个输出与等效
新输入之间的线性微分方程关系，然后再选择合适的状态反馈形式即可使该非线性系统解耦。经解耦，水箱液位控制系统就可以分解为两个相互独立的单输入单输出线性子系统，对每个子系统可采用PI控制，从而解决了系统的非线性。
内蒙古科技大学的崔桂梅等采用模糊-神经网络解耦控制技术，实现了对水箱液位系统的解耦以及液位控制。模糊-神经网络解耦技术结合了模糊控制鲁棒性好和神经网络对不确定对象有显着控制效果的特点，具有直接从输入输出数据中提取模糊规则的能力。
内蒙古工业大学的韩梅等提出了采用基于T-S模型的模糊PID控制策略，这种策略根据液位变化，通过适用度加权产生PD控制参数，可实现参数的平稳度过。有利于改善系统性能。
大连海事大学的孙红英等提出了设计一种参数自整定模糊PID控制器，可以实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，超调量减少，过渡过程时间大大缩短，振荡次数减少，具有较强的鲁棒性和稳定性。
广西大学的梁颖杏等提出了用BP网络辨识水箱液位控制系统的方法。采用并联型辨识结构，训练网络采用Levenberg-Marquardt算法和BFGS拟牛顿算法，利用MATLAB软件平台，实现比较训练仿真，结果表明，采用LM算法和BFGS拟牛顿算法能较好的辨识水箱液位系统。
储油罐液位控制系统除了以上硬件装置和控制算法之外，最重要的就是它的监控软件系统。自动监控软件系统是利用计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理、控制的一种控制技术，实现整个过程的自动监控和管理可以极大地提高企业自动化水平、降低生产成本、增加经济效益。先进的监控软件系统对于储油罐运营的正常进行非常重要，一个自动化程度高，功能完善的监控系统可以极大地提高工作效率，保证油库运营安全、可靠的运
行。通过现场变送器，可对目标储油罐的液位进行实时控制管理，监控软件系统能够实现对油罐液位、流量、压力以及环境参数进行远程实时监测、控制、报警、故障诊断和排除功能，它贴合实际情况，并且在实用性、可靠性、技术的先进性和经济性等多个方面都有着许多创新。
组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，能以灵活多样的组态方式（而不是编程方式）提供良好的用户开发界面和简捷的使用方法。它们通常有着强大的界面显示组态功能和良好的开放性功能。组态软件产品大约在20世纪80年代中期在国外出现，在中国也有近10年的历史。
监控软件系统利用组态王工控组态软件设计，它能充分利用Windows图形编辑功能方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。该软件把每一台下位机看作是一台外部设备，在编程过程中根据“设备配置向导”的提示一步步完成连接功能。在运行期间，组态王通过驱动程序和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。
监控组态软件最早出现时，HMI（Human Machine Interface，HMI）或MMI（Man Machine Interface，MMI）是其主要的内涵，即主要解决人机图像界面问题。随着它的迅速发展，实时数据库、SCADA、通信及网络、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容。随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容，功能也将越来越强。
在国内，工控组态软件已经得到了蓬勃的发展，技术以趋于成熟并已经成为工业自动化系统的重要组成部分，即“基本单元”或“基本元件”。作为自动化通用软件，监控组态软件始终处于“承上启下”的地位。它的控制品质及数据采集的实时性都可以很好的达到预期目标。正因如此，监控组态软件几乎已经应用于所有的工业信息化项目中了。在一个自动化监控系统中，投入运行的监控组态软件是系统的数据收集处理中心，远程监控中心和数据转发中心，处于运行状态的监控组态软件与各种控制检测设备（如PLC、智能仪表、二次仪表等）共同构成了快速响应控制中心。控制方案和算法一般在设备上组态并运行，也可以在PC上组态，然后下载到设备中运行。
监控组态软件的发展一直呈现多元化，然而据近几年调查显示，国内市场仍被几家组态软件占据，如InTouch、FIX等。这些软件在功能完备性、产品包装、市场推广等方面都具一定的优势，但并非尽善尽美。国际上较知名的监控组态软件有：美国Wonderware公司的InTouch；AB公司的RSView32；Intellution公司的FIX；澳大利亚CIT公司的Citech等。国内几家产品也值得一提，诸如北京亚控的组态王；北京三维力控科技的ForceControl；北
京华富惠通的开物2000；湖南视拓科技的CoreView。以上这些产品上市至今已经很多年了，但都以自身具有的某些特性占据着自己的市场。在组态软件赖以普及发展的诸多因素中，有技术层面的，也有商业层面的，但制造业的发展带来了对组态软件需求的提升，也决定了组态软件将由过去单纯的组态监控功能，向着更高、更广的层面不断发展。
在国外，许多国际组织MIMOSA、SMFPT 、COMADEM等，也纷纷通过监控组态软件进行设备监控、故障诊断咨询和技术推广工作，并制定了一些信息交换格式和标准。许多大公司也在他们的产品中加入了互联网功能，如Bentley公司的计算机在线设备运行监测系统DataManager200可以通过网络动态数据交换的方式向远程终端发送设备运行状态信息；着名的NationalInstruments公司也在它的产品LabWindows/CVI以及LabVIEW中加入了网络通讯处理模块，因而可以通过WWW、FTP、E2mail方式在网络范围内进行监控数据的传送。法国ALARM研究小组对工业生产过程的智能报警和监控系统进行了长期研究，并在多个项目中进行了应用。
总之，国内外液位控制系统都处于快速发展阶段，其前景也是非常可观的，相信在未来自动化过程控制中，液位控制系统的精度将越来越高，其功能也将更加的丰富和强大。
课题研究的目的
通过本次储油罐液位监控软件系统研究与设计，应该达到以下目的：
（1）熟悉并掌握组态软件的使用方法；
（2）掌握了解过程控制理论的基础知识；
（3）培养自主查询资料、搜索信息、动手实践的能力与团队协作精神。
课题研究的内容
已知立式储罐直径为17m，储罐高9m，存储介质为轻质油，罐内压力保持为，且最大输入流量是5 m2/h。
本次研究需要通过应用组态软件设计相应的储油罐液位监控软件系统，实现上位机直接控制。储油罐监控软件系统必须将现场实时液位值呈现在上位机画面上，包括数据形式和曲线形式，通过设定的液位值，计算机可以自动地实现控制阀门的自由开关，最终将原油液位保持在这个值上，且无稳态误差，除此之外，当原油液位达到上下限时，上位机也可以迅速报警，报告给工作人员。当工作人员想要改变原油液位时，只需要在上位机监控画面给定值对话框中输入另一个数字量，上位机就可以在最短的时间内将储油罐的
实际液位调整至新的给定值，整个操作过程简单快捷，不需要人为操作现场设备，大大提高了工作效率。
在此研究期间，必须完成以下任务：
（1）学习研究液位控制系统的基本原理和应用。研究学习储油罐控制系统；
（2）学习现代工业组态软件的应用；
（3）设计系统的上位机监控软件，实现储罐的单罐液位的监控。液位控制精度1%。；
（4）软件设计中适当考虑仿真培训内容；
（5）完成相关资料检索和开题报告；
（6）完成论文的写作和15000 字符以上的英文资料翻译；
课题研究的准备工作
本次储油罐液位控制的监控软件系统需要将系统中的液位进行实时监控，所以应先了解整个监控系统各个环节的构成，以及控制方法。多学习监控组态软件，如组态王的使用，最后将现场设备和上位机连成一个能通信的系统，整个过程中会遇到很多比较棘手的问题，因此要实现做好充分的准备，充分利用学校图书馆，参考大量优秀文献，模仿实验例子先做一遍，等到能熟练使用各种软件和实验室中的硬件设备后，再着手做本次毕业设计。
2 液位监控系统的整体分析
位式控制简介
2.1.1 位式控制的概念
目前使用的控制系统中最简单的控制规律就是位式控制，说到位式控制，可以说几乎所有的人都使用过，如家中开关电灯、开关(尤其是快开、快关水龙头更形象)就是个位式控制的过程，其基本思想和生产过程中使用的位式控制是一样的，即位式控制就是决定一个被控变量的给定值，然后根据实际值与给定值的偏差符号，来决定操作变量两种状态选取的工作过程。简单说位式控制的控制动作就是“开”和“关”两种状态的交替。所以又称其为开关控制。
位式控制是比例控制的特例，当比例控制的比例度设定为0、比例增益趋近于无穷大时，便成了一个位式控制器了。位式控制系统的应用是很广泛的，如：空气储罐的压力控制、恒温箱、电加热炉的温度控制。在生产过程中实现位式控制是比较简单的，凡是有上、下限触点的仪表，如电接点压力表、具有触点输出的双金属温度计、显示、记录仪等，都可以用来进行位式
控制，再配合上一些中间继电器、电磁阀、电动调节阀等，便可以很方便的构成位式控制系统。
位式控制系统结构简单、投资少，不仅可用于广大中小型企业，就是大型企业也可应用。其特别适合用于延时小、时间常数大的加热对象。
2.1.2 位式控制与PID控制的区别
前者属于，控制的物理量只有：开关、通断、有无之差别；后者属于线性控制系统，控制的物理量是：大小、多少、高低、快慢。PID系统还可以做到无静差。
PID控制与位式控制相较而言，位式控制作用不是连续变化的，由它所构成的位式控制系统其被控变量的变化将是一个等幅振荡过程，不可能使被控变量稳定在某一个数值上。而PID结构是连续变化得，比较稳定，最后能使被控量稳定在一个数值上。
PID控制器的优点是控制效果好，抗干扰能力强。现在很多场合都会用到这功能的仪表，他们他具有很好的控制效果，在要求比较高的场合里，都会用到这款仪表，当然每个工程师设计PID控制的时候，或多或少会有点差别，所以在国内，很多厂家的PID的效果，其实还不是很理想。所以有些家往往还是选择价格高的进口仪表。PID控制的表，往往带有自整定功能，当仪表控制效果不理想的时候，仪表就可以把自整定功能打开，三次震荡后，会达到一个理想的控制效果。PID虽然有很好的效果，但是他有一个缺点，确实跳动太频繁，因为它要达到一个好的控制效果，就必须要频繁的跳动，这样才能防止过冲和稳定。
位式控制器的控制效果往往就比较低了，他可以控制在一个区间内，让设备频繁的跳动，比如很多厂家对控制效果要求不高，就可以采用，因为他们用的是开关阀门，如果跳动太频繁，容易导致阀门的损坏，他们控制在一定的温度范围呢，比如温度高于40度打开，低于30度关掉，这样采用二位是就比较的合理，采用PID控制就不行了。
所以用户选择PID控制器还是选择二位式控制器，就要根据实际的情况来选择，当然，他们的价格也相差很多，普通的二位式控制的表往往价格比较便宜。用户如果不知道如何的选择，你可以拨打厂家的技术电话进行咨询。
液位监控系统的结构分析
实际的储油罐液位监控系统必须是一个负反馈闭环控制系统，系统可以将对象测量值实时地传送给控制器，与给定值进行比较，然后及时做出判断，减小误差，使测量值逐渐接近并达到给定值。
根据这一原理，可知液位监控系统的结构框图如图2-1所示：
图 2-1液位控制系统框图
液位传感器通过数据采集卡为上位机提供可用的数据，其中A/D转换是在数据采集卡内部执行的，将液位模拟量转化为数字量供上位机直接使用和显示。上位机也可对相应的地址进行赋值，来设定相关参数。
液位监控系统的控制方案
2.3.1 控制方案的选择
不同于传统的PID调节法，本次课题所研究的方法是典型的位式控制，即上位机输入和输出的控制信号均为开关量，只有“0”和“1”。
2.3.2 控制方案的基本原理
储油罐液位监控软件系统属于软件设计部分，和硬件部分构成了一个整体。在生产现场，硬件设备包括：储油罐、液位传感器、输油管道、泵、电磁阀、电磁继电器、含有A/D和D/A转换的数据采集卡。
在生产过程中，液位传感器测量储油罐原油液位，将液位模拟量转换为4～20mA的电流信号并显示出来。液位传感器与数据采集卡相连接，将4～20mA的电流信号转换为数字信号送给上位机，上位机监控软件系统会将这个数字量以动画形式展现在监控画面上，可以供工作人员随时观察。同时，上位机会将此液位与事先的给定值进行迅速比较，如果不一致，则会给采集卡输出一个开关阀门的命令，此控制命令是数字量，通过数据采集卡驱动电磁继电器，最终控制阀门，使原油液位调整至给定值。
采用组态王监控组态软件和现场设备开发储油罐液位自动监控系统的人机界面和硬件设备驱动；可以实现上位机监控系统与外界数据的通信，实现对油罐液位的实时监控，便于操作者进行观测和控制，并且根据系统要求实现上下限报警，实现远程控制，不需要在现场操作，且可以记录外界系统安全运行时间。外界报警系统可以实时对液位的限值进行报警，包括修改后的上下限报警值，实现了外界系统现场数据与监控室内上位机数据的实时交换，达到自动监控的目的，减少了现场工作量。上位机人机界面是可以将系
统中各种参数变化呈现在PC机上，并且监控系统可以对硬件设备实时发送信息，进行精确监控，达到高效的自动化控制。
如图2-2所示，液位信号由液位变送器LT传送给数据采集卡，作为控制依据，上位机直接作为控制器，处理后经过数据采集卡给电磁阀一个执行命令控制出油管道，来控制原油输出管道的“开”和“闭”，从而达到控制液位的目的。
阀门
图 2-2 液位控制系统
液位控制系统的程序设计
储油罐液位监控系统要想实现自动运行，那么必须在上位机中正确地编写应用程序命令语言，系统不断地循环执行程序，就可以实现对液位的自动控制。整个程序控制的设计思路如图2-3所示：
开始 启动运行
测量值=给
关闭阀门，液位测量值<给定
关闭阀门，液位打开阀门，液位
Y
Y
N
N
输入给定
显示液
结
图 2-3 液位控制程序流程图
3 液位监控系统的硬件选型
硬件选型是在对课题进行深入分析，对相关信息进行调查之后所进行的
基础性工作，是软件设计实现的前提。硬件的合理选用，对于整个课题的设
计至关重要，既要合理、适合，也要经济适用。本设计要实现上位机直接监
控，通过数据采集卡收集液位信号反馈给上位机来进行控制，从而实现液位
保持在给定值附近的自动控制系统。
储油罐液位控制系统的硬件设备包括：液位传感器、数据采集卡、监控
主机、继电器、电磁阀、电源。
液位传感器
液位传感器连接水箱的底部，检测水箱的液
位，同时输出4～20mA 的电流信号，提供给上位
机作为液位检测信号。
液位传感器选择“ZW3051LDP ”双法兰差压式
液位计，如图3-1所示。
技术参数：
输出信号：4～二线制（模拟）
二线制4～20mA直流信号上叠加数字信号，图 3-1
ZW3051LDP
由用户选择线性或开方输出。（智能）；
供电电源：12～45VDC；
电源影响：<%输出量程/V；
为避免被测介质直接于变送器的隔离膜片接触提供了一种可靠的测量方法；阻尼：通常可在～16秒之间可调，当灌充惰性液或带远传装置时，时间常数会增大；
启动时间：<2秒，不需预热；
工作环境：环境温度 -29～93℃（模拟放大器）；
-29～75℃（数字/智能放大器）；
-29～65℃（带显示表头）；
环境湿度 0～95%；
防护特性：防护能力 IP65；
防爆类型：隔爆型 Exd II BT4-6；
本安型 Exia II CT5；
静压影响：零位误差：±%最大量程限值，对于32MPa在管道压力下通过调零给予校正；
电磁辐射影响：%最大量程值，接受辐射频率27～500MHz，试验场强3V/m；指示表（%）：液晶数显精度±%；
振动影响：任何方向200Hz振动时，±%/g；
安装位置：膜片未垂直安装，可能产生小于的零点误差，但可通过调零来修正；
重量：3.9Kg（不包括附件）。
数据采集卡
数据采集卡连接液位传感器、上位机和电
磁阀，作为外部硬件设备和上位机数据交换的
一个媒介，给上位机提供液位信号，给电磁阀
发送开关指令。
数据采集卡选择国内研华公司的
“PCL818L” 16路数据采集卡，如图3-2所
示。
技术参数：
16路单端或8路差分模拟量输入图 3-2 PCL818L
12位A/D转换器，可达到100KHz的采样速率，
带DMA的自动通道/增益扫描
每个输入通道的增益可编程，乘，1， 2 ，4或 8
板上带有一个1K的采样FIFO（先入先出）缓冲器和可编程中断
软件可选择模拟量输入范围（VDC）
双极性：±，±，±，±5V，±10V
单极性：0~ ，0~ V，0~5V， 0~10V
功耗：+5V @ 210mA（典型），500mA（最大）
+12V @20mA (典型) ，100mA（最大）
-12V @ 20mA(典型), 40mA (最大)
I/O端口：16个连续字节
A/D、D/A接口：DB-37
尺寸：155mm(L)*100mm(H)
监控主机
过程控制监控主机和显示器构成整个系统
的上位机，运行组态王工程。在液位控制过程
中，接受采集卡送来的液位信号，并且实时显
示，然后经过内部程序判断，给采集卡输入一
个执行命令，从而控制电磁阀的关闭。
监控主机选择研华公司的“IPC-610L”工控机，图 3-3 IPC-610L
如图3-3所示。
技术参数：
研华工控机4U常规规格：
高支持14槽背板
配置：ATX PFC PS／2电源
前端可安装3个半高磁盘驱动器，一个"FDD 和一个内置"磁盘驱动器
前置USB／接口
前置系统状态监测模块
能抗冲击，振荡，并且能在高温下稳定工作
可支持：ATX 母板和400W PFC电源
机箱：IPC-610L，4U，19"标准上架
处理器：Sockets478 P4 3.06G
内存：DDR400 1G
研华工控机4U标准配置：
硬盘：IDE 160G（西数）
光驱：DVD光驱
网络：10／100M自适应网卡
键盘：有
鼠标：有
串口：2个RS232串口
USB接口前置2个接口
并口：1个（SPP／EPP／ECP）
工作温度：050℃
储存温度：2060℃，相对湿度595％（无冷凝）
IPC-610L CPU P4 内存1G／160g／DVD等，配件可选
继电器
继电器在液位控制回路中充当“自动开关”，
采集卡向继电器输送小电流控制信号，继电器输出
大电流信号驱动电磁阀，控制其开关。
继电器选择“G5V-1 小型、高灵敏度1极信号
用继电器”，如图4-4所示。
技术参数：图 4-4 G5V-1
宽范围的接点开关区域 1mA～1A。
高灵敏度线圈150mW。
塑料密封型，耐环境性能优越。
线圈接点间为FCC part68 标准。
(1,500V、10×160μs)
电磁阀
电磁阀是整个系统的执行器，继电器直接向电磁阀输
送开关信号，控制其打开和关闭，进而控制出油管道流
量，调节液位高低。
电磁阀选择“Z272-B不锈钢二位二通先导活塞式高
压电磁阀”，如图4-5所示。
技术参数：
1.出口型暨航天、军工指定配套用品航天军品。用于
自动化应用软件实训
1 绪论 组态王Kingview是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作及工厂资源管理于一体，将一个企业部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现了最优化管理。适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。在日常生活中，我们最常见的就是对储水罐液位的控制，系统是根据用户使用水的情况自动向储水罐中注水，确保储水罐也为保持在一定围。在这里我们运用组态王对单容水箱液位控制系统进行自动控制。 2 系统需求分析 为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。 3 系统方案论证 整个供水系统可以抽象为原水箱和储水箱两个容器的液位控制。原水箱的水来自地下，储水箱的液位由水塔的水泵和储水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。 单容水箱液位控制系统主要有以下几个基本环节组成：被控对象（水箱）、液位测量变送器、控制器（计算机）、执行机构（电动调节阀）、水泵、储水箱。 本文的设计原理：当注水阀和用户阀同时打开时，水箱液位以较小的速度增长，增到（60,80）围，水位达到动态平衡；当用户阀关闭时，水箱液位以较快速度增长，增到（80,90）围，注水阀自动关闭；当注水阀关闭，用户阀打开时，水位下降到30以下，注水阀自动打开。水位高于80和低于30时，报警指示灯开始闪烁，提醒工作人员系统是否正常工作。这样便实现了单容水箱液位的自动控制。 4 系统监控界面设计 设计的界面有：水箱水位监控界面，实时曲线界面，实时报表界面，报警记录界面、历史曲线界面。 水箱水位监控界面如图4.1所示，实时曲线界面如图4.2所示，实时报表界
内蒙古科技大学信息工程学院测控专业毕业实习报告 题目：基于组态王的单容水箱液位控制系统 学生姓名： 学号： 专业：测控技术与仪器 班级：测控2009-1 指导教师：李文涛教授
前言 随着科学技术的发展，现代工业生产中的控制问题也日趋复杂。在人们的生活中以及某些化工和能源的生产过程中，常常涉及一些液位或流量控制的问题。比如，在石油、化工、轻工等工业生产过程中，有许多贮罐作为原料、半成品的贮液罐，前一道工序的成品或半成品不断地流入下一道工序的贮液罐进行加工和处理，为保证生产过程能连续进行，必须对贮罐的液位进行控制。此外，居民生活用水的供应，通常需要使用蓄水池，蓄水池中的液位需要维持合适的高度。还有一些水处理的过程也需要对蓄水池中的液位实施控制。这些实际问题都可以抽象为某种水箱的液位控制。因此，液位控制系统是过程控制的重要研究模型，对液位控制系统的研究具有显著的理论和实际意义。 本课题主要以单容水箱作为研究对象，运用研华PCI1710及1720板卡进行单容水箱对象特性的测试，从而求得其数学模型，并利用MATLAB软件进行了控制系统的仿真及分析，并确定出一组合适的PID参数对其进行控制。其次，采用组态王进行系统监控，通过对调节器PID参数的整定，实现了水箱液位的闭环控制，使水箱液位稳定在设定值，满足设计要求。
一、总体方案设计 该设计方案硬件部分由计算机，水泵，电磁阀，液位变送器，PCI-1710与1720板卡组成，软件部分以组态王来实现编程控制。组态王通过从 PCI-1710与1720板卡两个I/ O模块与外界硬件设备通讯,对采集的数据进行处理来实时监控。系统启动后，水泵由水源抽水，通过管道将水送到上水箱，液位变送器测得水箱液位通过板卡PCI-1710转换为数字信号输入计算机，组态监控中心对测得信号进行处理，通过PID运算，输出控制信号由板卡PCI-1720进行D/A转换，传送给电磁阀，进而控制水的流量实现对水箱液位控制。系统方框图如图1.1所示。 图1.1系统方框图
储油罐压力和温度监测 概述 对一个储油设备来说，连续的压力和温度监测十分重要。操作员必需能够从中央控制室综合监测和调节每个油泵的进口和出口压力，操作员也必需在运行期间监测油泵的主轴温度以防止主轴过热，保护整个系统处在较高的安全水平上。除了对压力和温度进行监测外，在温度和压力偏离可接收的范围时，系统必需发送信号通知操作员采取纠正措施。 系统要求 亚洲石油公司拥有的一家储油站需要安装监测系统。客户希望系统能够一直对储油站的输油泵进行连续的状态监测，监测参数包括油泵进口和出口的压力以及油泵的主轴温度。 当 CCR （中央控制室）需要对数据进行分析以及越界状态触发报警时，必需能够利用这些数据。 系统体系结构 阿尔泰和系统集成商设计了一个监控系统，完全满足客户的要求。系统围绕一个包 括 DAM-3000 分布式数据采集和控制系统的 RS-485 网络来设计，所有模块都连接到控制室的电脑上。每个 DAM-3000 系统包含多达四个 DAM-3000 输入输出模块，许多模块具有多种功能，大多数模块的输入输出范围可以进行远程设置。系统集成商选择 DAM-3058 模拟量输入输出模块（设置它的远程可配置范围为 4-20 mA）处理来自遍布储油站的压力发送机和压力差发送机的信号。经过 DAM-3058 处理的信号把每个油泵入口或进口的压力或者每个油料过滤器的压力差提供给控制室的设备操作员。选择 DAM-3039 处理油泵主轴温
度的测量信号。选择 DAM-3039 继电器输出模块在温度或压力读数超出可接受的范围时触发控制室中的警报。每个 DAM-3000模块通过 RS-485 网络与控制室的电脑通信。 RS-485 多点网络可以进行比较快速的远距离通信，是使用最广的工业现场总线
目录 1绪论 (1) 2系统需求分析 (1) 3系统方案论证 (1) 4系统监控界面设计 (1) 5数据字典设计 (4) 6动画连接 (5) 7储水箱液位控制程序 (7) 8心得体会 (9)
1绪论 组态王Kingview是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现了最优化管理。适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。在日常生活中，我们最常见的就是对储水罐液位的控制，系统是根据用户使用水的情况自动向储水罐中注水，确保储水罐也为保持在一定范围内。在这里我们运用组态王对单容水箱液位控制系统进行自动控制。 2系统需求分析 为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。 3系统方案论证 整个供水系统可以抽象为原水箱和储水箱两个容器的液位控制。原水箱的水来自地下，储水箱的液位由水塔的水泵和储水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。 单容水箱液位控制系统主要有以下几个基本环节组成：被控对象（水箱）、液位测量变送器、控制器（计算机）、执行机构（电动调节阀）、水泵、储水箱。 本文的设计原理：当注水阀和用户阀同时打开时，水箱液位以较小的速度增长，增到（60,80）范围内，水位达到动态平衡；当用户阀关闭时，水箱液位以较快速度增长，增到（80,90）范围内，注水阀自动关闭；当注水阀关闭，用户阀打开时，水位下降到30以下，注水阀自动打开。水位高于80和低于30时，报警指示灯开始闪烁，提醒工作人员系统是否正常工作。这样便实现了单容水箱液位的自动控制。 4系统监控界面设计 设计的界面有：水箱水位监控界面，实时曲线界面，实时报表界面，报警记
自动化应用软件实训 专业：______ 自动化_______ 班级：动1101 姓名： __________________ 学号：— 指导教师：____________
基于组态王的储液罐液位自动控制系统 1任务要求 基于组态王的储液罐液位自动控制系统的要求：进水阀控制储液罐的水位，出水阀 控制主液箱的水位，排气阀用于保持储液罐内的压强与外界压强一致 ，储液罐与主液 箱设置的最大水位值为100。当储液罐水位＜100时，出水阀打开，储液罐液位增加，直 到水位达到100；当主液箱水位＜100并且储液罐液位不等于0时，出水阀打开，主液箱 水位增加，储液罐液位减少；当主液箱水位 ＜100时，出水阀打开，主液箱液位增加， 直到水位达到100；当用户打开水龙头时，主液箱液位减少，出水阀打开，储液罐液位 减少，进水阀打开，储液罐液位增加，如此循环。 2界面设计 2.1新建工程 打开组态王首先新建立工程“课程工程”，进入画面界面，进入画面界面，点击新 建工程画面，进入开发系统界面，确定背景属性。如图 1所示 图1建立工程 22主监控界面设计 打开“控制中心”画面，调用所需要的器件，然后调整好各器件的位置，进行相应 的管道连接，使得整个画面安排合理、紧凑。如图 2所示。 I 字凰 C0M1 COM2 COM3 悔 DDE 实时鶴吨 捱薛匚
图2储蓄罐液位自动控制系统主监控界面 2.3实时趋势曲线设计 新建画面，调用实时趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.4历史趋势曲线设计 新建画面，调用历史趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.5实时报警设计 新建画面，调用报警窗口，选择实时报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.6历史报警设计 新建画面，调用报警窗口，选择历史报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.7报表设计 新建画面，调用报表窗口，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 3数据字典设计 选中数据字典，然后双击新建来定义变量，按要求定义相应的变量，并注意其变量类型及其后续设置。最后结果如图3所示。
罐区液位计和紧急切断阀的设置及联锁要求规范合集 01 GB50074-2014《石油库设计规范》 设置要求： 15.1 自动控制系统及仪表 15.1.1容量大于100m3的储罐应设液位测量远传仪表，并应符合下列规定： 1 液位连续测量信号应采用模拟信号或通信方式接入自动控制系统； 2 应在自动控制系统中设高、低液位报警； 3 储罐高液位报警的设定高度应符合现行行业标准《石油化工储运系统罐区设计规范》SH/T 3007的有关规定； 4 储罐低液位报警的设定高度应满足泵不发生汽蚀的要求,外浮顶储罐和内浮顶储罐的低液位报警设定高度(距罐底板)宜高于浮顶落底高度0.2m 及以上。
15.1.4用于储罐高高、低低液位报警信号的液位测量仪表应采用单独的液位连续测量仪表或液位开关，并应在自动控制系统中设置报警及联锁。 联锁要求： 15.1.2 下列储罐应设高高液位报警及联锁，高高液位报警应能同时联锁关闭储罐进口管道控制阀： 1 年周转次数大于6次，且容量大于或等于10000m3的甲B、乙类液体储罐； 2 年周转次数小于或等于6次，且容量大于20000m3的甲B、乙类液体储罐； 3 储存I、II级毒性液体的储罐。 15.1.3 容量大于或等于50000m3的外浮顶储罐和内浮顶储罐应设低低液位报警。低低液位报警设定高度（距罐底板）不应低于浮顶落底高度，低低液位报应能同时联锁停泵。 15.1.4用于储罐高高、低低液位报警信号的液位测量仪表应采用单独的液位连续测量仪表或液位开关，并应在自动控制系统中设置报警及联锁。 条文说明： 15.1.4 “单独的液位连续测量仪表或液位开关”是指，除了“应设液位测量远传仪表”外，还需设置一套专门用于储罐高高、低低液位报警及联锁的液位 测量仪表。 " 设置及联锁要求： 15.1.2 下列储罐应设高高液位报警及联锁，高高液位报警应能同时联锁关闭储罐进口管道控制阀； 15.1.7 一级石油库的重要工艺机泵、消防泵、储罐搅拌器等电动设备和控制阀门除应能在现场操作外，尚应能在控制室进行控制和显示状态。二级石油库的重要工艺机泵、消防泵、储罐搅拌器等电动设备和控制阀门除应能在现场操作外，尚宜能在控制室进行控制和显示状态。 15.1.11 一级石油库消防泵的启停、消防水管道及泡沫液管道上控制阀的开关均应在消防控制室实现远程启停控制，总控制台应显示泵运行状态和控制阀的阀位信号。" 条文说明： 15.1.7 这样规定可以实时监测电动设备状态，及时处理异常情况。 15.1.11 本条规定是为了保证快速启动消防系统，及时对火灾实施扑救。
过程控制综合训练 课程报告 16 —17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的 系统 姓名 学号 班级 成绩
水箱液位控制系统 [摘要] 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽的液位需维持在给定值上下，或在某一小围变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。 关键词：过程控制液位控制PID控制 Abstract: In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production
储油罐液位、温度实时检测 设计小组名单: 任光辉张晨睿王资凯 徐梦然韩冬芳朱晨
1. 系统总体说明 (1) 1.1课题任务规定的设计要求 (1) 1.2设计方法比较 (1) 1.3设计特色 (1) 2. 总体解决方案概述 (2) 3. 所用传感器简介[4] [5] (3) 3.1光纤传感器 (3) 3.2超声波传感器 (4) 3.3半导体热敏电阻 (5) 4. 系统描述 (6)
4.1温度传感器PPM电路[1] [6] (6) 4.2超声波测距[2][3] (7) 4.3传感器PPM电路[8] (8) 4.4复合及脉冲光发射电路 (9) 4.5脉冲甄别电路[8] (10) 4.6单片机数据处理[7][8] (11) 5. 光推动系统的功率与信号通道设计[9][10] (13) 5.1光推动系统简介 (13) 5.2光推动通道 (13) 6. 附录 (14) 6.1存在的问题 (14) 6.2解决的办法 (14) 7. 致谢 (15) 8. 参考资料 (16)
1.系统总体说明 1.1课题任务规定的设计要求 我国石油资源丰富,采油炼油企业众多,储油罐是储存油品的重要设备,储油罐液位的精确计量对生产厂库存管理及经济运行影响很大。但国内许多反应罐、大型储油罐的液位计量仍采用人工检尺和分析化验的方法,其他参数的测定也没有实行实时动态测量,这样易引发安全事故,无法为生产操作和管理决策提供准确的依据。采用计算机自动监测技术,实时监测储油罐液位、温度等参数,可以方便了解生产状况,及时监视、控制容器液位及温度等,保障安全平稳生产。试设计储油罐（圆柱体型）液位、温度的实时监测系统。 1.2设计方法比较 1.3设计特色 采用光纤传输，实现测量无电回路，避免电信号引起的危险，动态效应好，可以远端控制，实现数字脉冲的传输，避免干扰。
汽包水位控制设计 1. 工艺流程： 除氧水通过给水泵进入给水调节阀，通过给水调节阀进入省煤器，冷水在经过省煤器的过程中被由炉膛排出的烟气预热，变成温水进入汽包，在汽包内加热至沸腾产生蒸汽，为了保证有最大的蒸发面因此水位要保持在锅炉上汽包的中线位置，蒸汽通过主蒸汽阀输出。 空气经过鼓风机进入空气预热器，在经过空气预热器的过程中被由炉膛排出的烟气预热，变成热空气进入炉膛。煤经过煤斗落在炉排上，在炉排的缓慢转动下煤进入炉膛被前面的火点燃，在燃烧过程中发出热量加热汽包中的水，同时产生热烟气。 在引风机的抽吸作用下经过省煤气和空气预热器，把预热传导给进入锅炉的水和空气。通过这种方式使锅炉的热能得到节约。降温后的烟气经过除尘器除尘，去硫等一系列净化工艺通过烟囱排出。 图2-1工业锅炉工艺流程 2. 系统设计任务 该系统通过PID控制调节电子调节阀的开度，以使锅炉汽包液位按给定值变化。且当系统干扰变化时，液位能最终稳定在给定值。
该液位监控系统由水箱控制对象系统、I/O 接口板、计算机和组态王软件组成。 根据题目要求，详细分析液位监控系统的设计要求，并进行软硬件的总体设计。在完成总体设计后，进行硬件的详细设计，利用组态王软件完成锅炉液位监控系统的设计工作。同时进行控制软件的流程设计和编制工作，并用仿真PLC 完成控制软件的仿真调试工作。 根据汽包锅炉给水系统动态特性，我们可以确定给水控制的一些基本思想。（1）由于对象的内扰动特性存在一定延迟和惯性，若采用以水位为被调量的单回路系统，则控制中水位会出现较大的偏差，所以我们设计采用串级控制方案。由于对象在蒸汽内负荷扰动时，有“虚假水位”的现象，若采用单回路系统，则在扰动的初始阶段，调节器将给水流量变化相反的方向，从而夸大了锅炉进、出流量的不平衡。 所以我们采用串级前馈控制，串级控制系统和单回路系统相比控制效果更稳定，响应速度更快，进度高，前馈控制可以改善给水控制系统的控制品质。 （2）锅炉的给水系统，汽包液位的动态特性似乎与单容水槽一样，但是实际情况却要复杂的多。其中最突出的一点就是水循环系统中充满了夹带着大量的蒸汽气泡的水，而蒸汽气泡的总体积是随着气泡压力和炉膛热负荷的变化而改变的。如果有某种原因使蒸汽泡的总体积改变了，即使水循环系统中的总水量没有变化，汽包水位也会随之发生改变。 于是，我们采用电厂锅炉汽包水位控制常用的单级三冲量给水控制系统。
基于组态王的水箱液位控制系统 1.引言 自动化软件在自动化产品的研发过程中有着举足重轻的地位，尤其在科学技术飞速发展的今天，自动化软件的应用越来越受到人们的重视。本文采用的自动化软件是北京亚控公司出品的组态王6.53，其软件包由工程浏览器（TouchExploer）、工程管理器（ProjMamager）和画面运行系统（TouchView）三部分组成。在工程浏览器中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库的构造、定义外部设备等工作；工程管理器内嵌画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统TOUCHMAKE和工程运行系统TOUCHVIEW来完成的。 本文利用组态王强大的组态功能和友好的人机界面实现了对供水系统中水塔和储水箱的实时监控，并且具有一定的工程应用价值。 2.系统需求分析及方案论证 2.1 系统需求分析 为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。
2.2 系统方案论证 整个供水系统可以抽象为水塔和主水箱两个容器的液位控制。水塔的水来自地下水，主水箱的液位由水塔的水泵和主水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。 系统通过智能模块将液位的检测量采集到组态王对应变量中,由组态王统一管理给出系统各部分运行趋势、报表及报警事件,并通过与给定的液位设定比较来控制入水量，从而使液位保持在一定的范围之内。 本系统假定主水箱满液位为100，而水塔容量相对于主水箱来说应该大很多，为了明显起见，我们选水塔容量为500.当水塔液位低于100时水塔进水，主水箱液位低于20时水塔自动供水，高于90时供水关闭。由于工业用水和生活用水的需求相差比较大，所以给他们设定了不同的流速，并且它们的使用时随机的，顾没有对两储水罐的出水阀进行自动控制。应运程序代码如下: if(\\本站点\泵==1) {\\本站点\控制水流=8; \\本站点\水塔=\\本站点\水塔-8; \\本站点\主水箱= \\本站点\主水箱+8; } else {\\本站点\控制水流=0; \\本站点\水塔=\\本站点\水塔; \\本站点\主水箱= \\本站点\主水箱; } if(\\本站点\阀门1==1) {\\本站点\控制水流1=5; \\本站点\主水箱= \\本站点\主水箱-5; } else \\本站点\控制水流1=0; if(\\本站点\主水箱>90) \\\本站点\泵=0; if(\\本站点\主水箱<20)
储油罐液位、温度实时检测
1. 系统总体说明 (1) 1.1课题任务规定的设计要求 (1) 1.2设计方法比较 (1) 1.3设计特色 (1) 2. 总体解决方案概述 (2) 3. 所用传感器简介[4] [5] (3) 3.1光纤传感器 (3) 3.2超声波传感器 (4) 3.3半导体热敏电阻 (5) 4. 系统描述 (6) 4.1温度传感器PPM电路[1] [6] (6) 4.2 超声波测距[2][3] (7) 4.3传感器PPM电路[8] (9) 4.4复合及脉冲光发射电路 (10) 4.5脉冲甄别电路[8] (10) 4.6单片机数据处理[7][8] (11) 5. 光推动系统的功率与信号通道设计[9][10] (13) 5.1光推动系统简介 (13) 5.2光推动通道 (13) 6. 附录 (14) 6.1存在的问题 (14) 6.2解决的办法 (14) 7. 致谢 ............................................................................................错误！未定义书签。 8. 参考资料 (15)
1.系统总体说明 1.1课题任务规定的设计要求 我国石油资源丰富,采油炼油企业众多,储油罐是储存油品的重要设备,储油罐液位的精确计量对生产厂库存管理及经济运行影响很大。但国内许多反应罐、大型储油罐的液位计量仍采用人工检尺和分析化验的方法,其他参数的测定也没有实行实时动态测量,这样易引发安全事故,无法为生产操作和管理决策提供准确的依据。采用计算机自动监测技术,实时监测储油罐液位、温度等参数,可以方便了解生产状况,及时监视、控制容器液位及温度等,保障安全平稳生产。试设计储油罐（圆柱体型）液位、温度的实时监测系统。 1.2设计方法比较 1.3设计特色 采用光纤传输，实现测量无电回路，避免电信号引起的危险，动态效应好，可以远端控制，实现数字脉冲的传输，避免干扰。
本科毕业论文(设计) 题目：基于组态王6.5的串级PID液位控制系统设计学院：自动化工程学院 专业：自动化 姓名： ### 指导教师： ### 2011年 6 月 5 日
Cascade level PID control system based on Kingview 6.5
摘要 开发经济实用的教学实验装置、开拓理论联系实际的实验容，对提高课程教学实验水平，具有重要的实际意义。 就高校学生的实验课程来讲，由于双容水箱液位控制系统本身具有的复杂性和对实时性的高要求，使得在该系统上实现基于不同控制策略的实验容，需要全面掌握自动控制理论及相关知识。 本文通过对当前国外液位控制系统现状的研究，选取了PID控制、串级PID控制等策略对实验系统进行实时控制；通过对实验系统结构的研究，建立了单容水箱和双容水箱实验系统的数学模型，并对系统的参数进行了辨识；利用工业控制软件组态王6.5，并可通用于ADAM模块及板卡等的实现方案，通过多种控制模块在该实验装置上实验实现，验证了实验系统具有良好的扩展性和开放性。 关键词：双容水箱液位控制系统串级PID控制算法组态王6.5 智能调节仪 Abstract It is significant to develop applied experiment device and experiment content which combines theory and practice to improve experimental level of teaching. Based on the current situation of domestic and international level control system, selected the PID control, cascade PID control strategies such as
自动化应用软件实训 组态王Kingview就是一种通用的工业监控软件,它融过程控制设计、现场操作及工厂资源管理于一体,将一个企业内部的各种生产系统与应用以及信息交流汇集在一起,实现了最优化管理。适用于从单一设备的生产运营管理与故障诊断,到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。在日常生活中,我们最常见的就就是对储水罐液位的控制,系统就是根据用户使用水的情况自动向储水罐中注水,确保储水罐也为保持在一定范围内。在这里我们运用组态王对单容水箱液位控制系统进行自动控制。 2系统需求分析 为了保证系统所需用水的供给,供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔与储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响,同时水塔与储水箱的水位又不能高于一定的上限,从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制,将会给系统的各性能带来良好的提升。 3系统方案论证 整个供水系统可以抽象为原水箱与储水箱两个容器的液位控制。原水箱的水
来自地下,储水箱的液位由水塔的水泵与储水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水与生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。 单容水箱液位控制系统主要有以下几个基本环节组成:被控对象(水箱)、液位测量变送器、控制器(计算机)、执行机构(电动调节阀)、水泵、储水箱。 本文的设计原理:当注水阀与用户阀同时打开时,水箱液位以较小的速度增长,增到(60,80)范围内,水位达到动态平衡;当用户阀关闭时,水箱液位以较快速度增长,增到(80,90)范围内,注水阀自动关闭;当注水阀关闭,用户阀打开时,水位下降到30以下,注水阀自动打开。水位高于80与低于30时,报警指示灯开始闪烁,提醒工作人员系统就是否正常工作。这样便实现了单容水箱液位的自动控制。 4系统监控界面设计 设计的界面有:水箱水位监控界面,实时曲线界面,实时报表界面,报警记录界面、历史曲线界面。 水箱水位监控界面如图4、1所示,实时曲线界面如图4、2所示,实时报表界面如图4、3所示。报警记录界面如图4、4所示,历史曲线界面如图4、5所示。 图4、1水箱水位监控界面
自动化应用软件实训 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 动1101 自动化
基于组态王的储液罐液位自动控制系统 1 任务要求 基于组态王的储液罐液位自动控制系统的要求：进水阀控制储液罐的水位，出水阀控制主液箱的水位，排气阀用于保持储液罐内的压强与外界压强一致，储液罐与主液箱设置的最大水位值为100。当储液罐水位<100时，出水阀打开，储液罐液位增加，直到水位达到100；当主液箱水位<100并且储液罐液位不等于0时，出水阀打开，主液箱水位增加，储液罐液位减少；当主液箱水位<100时，出水阀打开，主液箱液位增加，直到水位达到100；当用户打开水龙头时，主液箱液位减少，出水阀打开，储液罐液位减少，进水阀打开，储液罐液位增加，如此循环。 2 界面设计 2.1 新建工程 打开组态王首先新建立工程“课程工程”，进入画面界面，进入画面界面，点击新建工程画面，进入开发系统界面，确定背景属性。如图1所示。 图1建立工程 2.2 主监控界面设计 打开“控制中心”画面，调用所需要的器件，然后调整好各器件的位置，进行相应的管道连接，使得整个画面安排合理、紧凑。如图2所示。
图2 储蓄罐液位自动控制系统主监控界面 2.3 实时趋势曲线设计 新建画面，调用实时趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.4 历史趋势曲线设计 新建画面，调用历史趋势曲线，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.5 实时报警设计 新建画面，调用报警窗口，选择实时报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.6 历史报警设计 新建画面，调用报警窗口，选择历史报警窗，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 2.7 报表设计 新建画面，调用报表窗口，进行相应的属性设置和文字标注，然后保存，以进行后续操作。 3 数据字典设计 选中数据字典，然后双击新建来定义变量，按要求定义相应的变量，并注意其变量 类型及其后续设置。最后结果如图3所示。
目录 水箱水位控制 (1) 第一章绪论 (1) 第二章系统需求分析 (1) 第三章系统控制方案 (1) 第四章系统监控界面设计 (2) 第五章数据字典设计 (4) 第六章应用程序命令语言 (4) 反应中心监控车间的设计 (6) 第一章系统监控界面设计 (6) 第二章应用程序命令语言 (8) 心得体会 (9)
水箱水位控制 第一章绪论 在日常生活中，我们最常见的就是对储水罐液位的控制，系统是根据用户使用水的情况自动向储水罐中注水，确保储水罐也为保持在一定围。在这里我们运用组态王对单容水箱液位控制系统进行自动控制。在双容水箱中，我们需要实时检测和调节水箱水位，为为了最大程度上减轻了人们工作负担，需要设计一个组态王液位控制系统对水箱的水位进行实时检测。双位水箱串级控制系统是被测对象由两个不同容积的水箱串联组成，故称其为双容水箱，控制原理是通过水泵将储水箱中的水送上水箱，通过阀门对其控制，使其可以合理的进行储水，当然，如果进水量大于出水量，则自动通过溢水口排入储水箱。 第二章系统需求分析 为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。 第三章系统控制方案 整个供水系统可以抽象为主水箱和储水箱两个容器的液位控制。主水箱的水来自地下，储水箱的液位由水泵和储水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。 单容水箱液位控制系统主要有以下几个基本环节组成：被控对象（水箱）、液位测量变送器、控制器（计算机）、执行机构（电动调节阀）、水泵、储水箱。 本文的设计原理：当主水箱进水阀打开时，水箱液位以较小的速度增长，增到90，水位达到高水位线，发出警报，水箱液位达到98时，主水箱进水阀自动关闭；此时，储水箱水泵打开，开始抽水，输送到储水箱中；当储水箱液位到达高水位时（90）报警，到达液位98时关闭水泵；储水箱出水阀打开；当储水箱
储油罐爆炸的原因分析与控制 储油罐是油库的重要设备，储存着大量易燃烧、易爆炸、易挥发、易流失的油品，一旦发生爆炸所造成的损失难以估计。近20年来，油罐发展呈大型化的明显趋势。随着油气储备量的增加，储油罐的规模和数量也大幅度地增加。因此，如何安全有效地管理储油罐、提高储油罐的安全可靠性，已是当前安全管理工作所面临的一个重大课题。 1爆炸原因分析 1.1明火 由明火引起的油罐火灾居第1位，其主要原因是在使用电气、焊修储油设备时，动火管理不善或措施不力而引起。例如，检修管线不加盲板;罐内有油时，补焊保温钉不加措施;焊接管线时，事先没清扫管线，管线没加盲板隔断;油罐周围的杂草、可燃物未清除干净等。另一个重要原因是在油库禁区及油蒸气易积聚的场所携带和使用火柴、打火机、灯火等违禁品或在上述场合吸烟等。 1.2静电 所谓静电火灾是指静电放电火花引燃可燃气体、可燃液体、蒸汽等易燃易爆物而造成的火灾或爆炸事故。 静电的实质是存在剩余电荷。当两种不同物体接触或摩擦时，物体之间就发生电子得失，在一定条件下，物体所带电荷不能流失而发生积聚，这就会产生很高的静电压，当带有不同电荷的两个物体分离或接触时，物体之间就会出现火花，产生静电放电(ESD)
静电放电的能量和带电体的性质及放电形式有关。静电放电的形式有电晕放电、刷形放电、火花放电等。其中火花放电能量较大，危险性最大。 静电引起火灾必须具备以下4个条件： (1)有产生静电的条件。一般可燃液体都有较大的电阻，在灌装、输送、运输或生产过程中，由于相互碰撞、喷溅与管壁摩擦或受到冲击时，都能产生静电。特别是当液体内没有导电颗粒、输送管道内表面粗糙、液体流速过快时，都会产生很强的摩擦，从而产生静电。 (2)静电得以积聚，并达到足以引起火花放电的静电电压。油料的物理特性决定了其内产生的静电电荷难以流失而大量积聚，其电压可达上万伏，遇到放电条件，极易产生放电引起火灾。 (3)静电火花周围有足够的爆炸性混合物。油品蒸发、喷溅时产生的油雾和储油罐良好的蓄积条件致使油面上部空间形成油气一空气爆炸性混合物。 (4)静电放电的火花能量达到爆炸性混舍物的最小引燃能量。当静电放电所产生的电火花能量达到或大干油品蒸气引燃的最小能量(0.2-0.25mJ)时，就会点燃可燃混合气体，造成燃烧爆炸。 因静电放电(ESD)引起的火灾爆炸事故屡见不鲜，而且静电火灾具有一定的突发性、易爆炸、扑救难度大、易造成人员伤亡等特点，故如何更好地做好防静电危害工作一直是安全管理工作的重要组成部分。 1.3自燃 自燃是物质自发的着火燃烧过程，通常是由缓慢的氧化还原反应而引起，即物质在没有火源的条件下，在常温中发生氧化还原反应而
组态王软件的应用与控制系统的设计 姓名：徐标标（080312080） 指导老师:徐文权 摘要：组态王软件是完成数据采集与过程控制的专用软件，它是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业控制系统。同时组态王软件开发的监控系统软件以标准的工业计算机软、硬件平台构成的开放式系统取代传统的封闭式系统，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态。本文通过介绍组态王的特点、基本功能及组态王应用实例与控制系统的设计，详细直观的把组态王软件的特性展示出来。 关键词：组态王，组态王软件的应用，组态控制系统的设计 一、组态王软件简介 组态王软件是利用系统软件提供的工具，用户通过简单的形象组织组合工作，即可实现所需的软件功能。工业过程控制系统中，常常要求有如下功能：数据采集与数据处理功能、数据存储功能、包括数据查询、数据管理和数据显示等系统故障或事故报警、现场动态图形功能、显示现场生产过程或实时状态、自动或召唤出实时和历史报表功能或数据曲线显示功能、友好的人机界面等。过去在开发控制系统软件时开发者要选择一种程序设计语言来实现上述功能。往往软件的编程量很大软件开发成本高、开发周期长、软件的维护量大组态软件就是在这当种需求下产生。组态软件将士主常用功能组合在一起形成一个新的软件平台用户只须在这个软件平台下进行二次开发，系统所需的软件即可。组态软件正在代替各种计算机语言的软件开发。其优点有：提高系统的成功率和可靠性、缩短项目开发周期、减少开发费用组态王组态软件是在流行的微机上建立工业控制对象的人机接口的一种智能软件包。它是以windows98/windowsnt4.0中文操作系统为其操作平台。充分利用了windows的图形功能完备、界面一致性好、易学易用的特点。它使采用微机开发的系统工程比以往的使用专用机开发的工业控制系统更有通用性，大大地减少了工控软件开发者的重复性工作并可运用微机丰富的软件资源进行开发。 二、组态王的特点 它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。 三、组态王功能简介 组态王软件是真正的32位程序支持多任务、多线程、运行于windows98等操作系统。
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 《计算机控制系统》 组态王课程设计报告设计题目：水位控制系统设计 专业电子信息
班级092 学号200916022218 学生姓名保昆 2012年5月25日 目录 一、设计目的和要求 (4) 1.1课程设计目的 (4) 1.2课程要求 (4) 二、设计思路 (4) 三、设计过程 (5) 3.1新建工程 (5) 3.2新建画面 (5) 3.3建立仿真系统 (6) 3.4新建数据词典 (6) 3.5各项参数的设置 (7) 3.5.1按钮参数设置 (7) 3.5.2水位报警画面 (7) 3.5.3数据报表画面 (9) 3.5.4历史曲线画面 (13)
3.5.5总体命令语言设置 (13) 四、设计总结与体会 (15) 4.1设计结果 (15) 4.2心得体会 (17)
一、设计目的和要求 1.1课程设计目的 1、熟悉并熟练掌握组态王软件； 2、通过组态王软件的使用，进一步掌握了解过程控制理论基础知识； 3、培养自主查找资料、搜索信息的能力； 4、培养实践动手能力与合作精神。 1.2课程要求 “组态王”软件包括由工程浏览器和画面运行系统三大部分组成。在工程浏览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统和运行系统来完成。用组态王对一个简单控制过程进行组态，要求画出组态画面，能进行动画连接，可以模拟查询数据报表、历史数据曲线以及报警画面。 题目是水位控制系统，是对象为一储水罐，用水泵从水源抽水作为进水端，阀门控制出水端，中间有水位传感器。 二、设计思路 做一水位控制系统的组态，要求：动画显示水流运动。当水位高于或低于警戒水位时，报警界面出现，提示报警，并记录在报警事件中。设置登录权限，只有管理员才能启动系统，只有在此时水泵才可启动，其余权限中人员只能观看不能操作。组态中有历史曲线与数据报表，用来记录长时间过程中水位的变化情况，同时在主监控画面中也显示有即时报警与数据记录的功能。
油库油罐液位、温度信号实时监测系统中光纤传感器应用 时间：2011-06-30 10:01 作者：电子元件技术来源：未知 中心议题： 光纤传感器的特点、组成与类型 测量用的光纤传感器技术 光纤传感器在油库油罐液位、温度信号实时监测系统中的应用 解决方案： 采用光纤液位器检测油库液位信号 采用光纤温度传感器测定现场温度 由于光纤传感器及技术具有较其它传感器无法比拟的特点，所以近几年来，光纤传感器与测量技术发展成为仪器仪表领域新的发展方向，而新型光纤传感器不外乎有以下特点： a 光纤传感器具有优良的传光性能，传光损耗很小，目前损耗能达到≤0.2 dB/km的水平。 b 光纤传感器频带宽，可进行超高速测量，灵敏度和线性度好。 c 光纤传感器体积很小，重量轻，能在恶劣环境下进行非接触式、非破坏性以及远距离测量。 还具有灵敏度高、可靠性好、原材料硅资源韦富、抗电磁干扰，抗腐蚀、耐高压、电绝缘性能好、可绕曲、防爆、频带宽、损耗低等特点。同时，它还便于与计算机相连，实现智能化和远距离监控。对传统的传感器起到扩展提高的作用，不少情况下能够完成前者很难完成甚至不能完成的仟务。 正是由于光纤传感器具有许多独特优势，可以解决许多传统传感器无法解决的问题，故自从它问世以来，就被广泛应用于医疗、交通、电力、机械、石油化工、民用建筑以及航空航天等各个领域。值此，将讨论光纤传感器在石油化工领域应用，即油库油罐液位、温度信号实时监测系统中的设计方案。正因该监测系统应用了光纤液位传感器、光纤温度传感器及光纤液位报警器。为此先对此有关的光纤传感器技术作一介绍。 光纤传感器组成与类型 光纤传感器一般是由光源、接口、光导纤维、光调制机构、光电探测器和信号处理系统等部分组成。来自光源的光线，通过接口进入光纤，然后将检测的参数调制成幅度、相位、色彩或偏振信息，最后利用微处理器进行信息处理。概括光纤传感器一般由三部分组成，除光纤之外，还必须有光源和光探测器两个重要部件，见图1所示。 光纤传感器一般分为两大类：一类是传光型，也称非功能型光纤传感器；另一类是传感型，或称为功能型光纤传感器。前者多数使用多模光纤，以传输更多的光量；而传感型光纤传感器，是利用被测对象调制或改变光纤的特性，所以只能用单模光纤。