《计算机控制技术》
课程设计报告
题目：液位单闭环计算机监控系统设计院（系）：机电与自动化学院
专业班级：自动化
学生：
学号： 2014
指导教师：
2017年6月 26日至2017年 7 月 1日
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计算机控制技术课程设计任务书
目录
1 课程设计目的与意义 (1)
2 设计方案 (2)
2.1 系统概述 (2)
2.1.1 水箱模拟装置 (2)
2.1.2系统框图 (3)
2.1.3 基于以太网的高级过程控制实验装置 (4)
5
7 2.2.1步骤 (7)
2.2.2调节器介绍及参数 (7)
3 组态王使用及介绍 (9)
3.1 组态王 (9)
3.2 组态王特点 (9)
3.3组态王软件的使用 (9)
3.3.1 组态王工作页面 (9)
3.3.2 登录密码 (10)
3.3.3 实时报表 (11)
3.3.4 历史报表 (13)
3.3.5 实时报警灯 (13)
3.4 曲线图 (15)
3.5数据词典 (16)
4总结 (17)
参考文献 (18)
1 课程设计目的与意义
近年来，随着计算机技术、控制技术、信息技术、通信技术的不断发展及其相互之间的渗透和影响，极大的推动了计算机控制技术的迅猛发展。同时，随着现代化社会的发展，许多领域的被控对象变得越来越付赞、规模越来越大、复杂程度越来越高，对于产品的质量要求更加严格，经典控制系统已经无法满足系统的性能指标要求。故需要引入更加复杂、更加先进的控制系统是非常重要的，计算机控制系统也就应运而生。
计算机控制系统在工农业、军事、航空航天等领域得到广泛的应用，这要求工程技术人员了解计算机是如何控制各种被控对象的，并且掌握计算机控制系统的概念、分类、设计和应用知识，以促进社会主义现代化的过程。
本课程设计是关于液位单闭环控制的，我们需要先查阅有关计算机控制的相关资料，了解液位控制装置，并了解该控制的基本要点。例如熟悉控制装置的三个主要部分：水箱、控制装置、控制端。而该单闭环控制需要了解相应的控制框图及其原理，并且根据该控制框图，进行相应的线路规划及连接。
除了硬件，软件方面就是利用组态王软件控制液位，设计、修改、制作一个液位单闭环控制系统，使得液位始终保持在设定水平。其中包括登录密码、实时液位曲线显示、实时压力曲线显示、实时液位列表显示、历史液位列表显示，历史液位列表查询，实时报警灯等容。
利用组态软件构造“监控和数据采集系统”的好处之一就是能大大缩短开发时间，并能保证系统的质量。能快速便捷地进行图形维护和数据采集是此类系统的关键点。组态王正是提供了丰富的快速应用设计的工具，这在这次实验中得到了充足的体现。
本报告主要分为四个部分，第一部分为硬件方面的介绍，第二部分为组态王使用的介绍，第三部分为心得体会的表达，第四部分为相关文献书籍的介绍。
2 设计方案
2.1 系统概述
2.1.1 水箱模拟装置
我们需要控制图2-1所示的水箱模拟装置，使得水箱的液位保持在一定的高度。通过计算机控制，当液位低于设定液位的时候，发动机运作，将水通过流量计，经进水口进入上水箱，其中，进水量是大于出水量的。由于其它原因，当液位高于设定液位时，发动机将减缓运作甚至停止运作，使得进水口水流减小甚至停止，进水口水流小于出水口，水箱的液位将会下降。
图2-1 水箱模拟装置
○1 ○2 ○3 ○4 ○
5 ○6
如图2-1，其中标号①为水箱；标号②液位检测；通过测试水压来获得液位的高低；标号③左右分别为进水阀与出水阀，为保证课程进行，仅箭头所指的两个阀门处于开启状态；标号④位流量计，标号⑤为电动机，起抽水作用；标号6位压力计。
2.1.2系统框图
计算机控制的流量单闭环需要应用阶跃反应曲线法整定单回路控制系统的PID参数，需要熟悉PID参数对控制系统的质量指标的影响，需要用计算机进行PID参数的调整和控制。我们可以以图2-2为基础建立一个完整的控制系统。
计算机控制通过D/A模块，将数字信号转换成模拟信号，调节阀收到信号后调节电动机的转速来控制进水速率，从而改变水箱液位。水箱有液位后，会产生压力，通过水管将水压入图2-1标号②液位变送器中，得知液位，并会进行负反馈。调节信息通过液位变送器输送给A/D模块，将模拟信号转换成数字信号后，负反馈给计算机控制端，从而实现液位单闭环控制。其中D/A模块、A/D模块位于过程控制装置部。
图2-2 系统框图
2.1.3 基于以太网的高级过程控制实验装置
图2-2为过程控制的核心部分，其中标号①为818调节器，标号②为708调节器，标号③为水箱模拟装置的图形表示，将其中液位变送器Ⅰ、压力变送器的输出正极接直流电压输出板块的1、3号引脚，负极分别接818、708的1号引脚。电压输出板块的2、4号引脚分别接818、708的2号引脚。标号③中的电动调节阀Ⅰ、控的输入正极分别接818、708的4号引脚，负极分别接对应的5号引脚。
图2-3 过程控制装置
2.1.4控制操作端
液位单闭环计算机监控系统主要分为三个部分，水箱模拟装置，过程控制装置和控制操作装置。控制操作装置主要就是计算机，利用计算机部的组态王软件，编写画面、命令等来控制过程控制装置。如下图所示：
图2-4 计算机控制操作端
计算机与过程控制装置通过RS232协议相连接。RS232协议是个人计算机上的通讯接口之一，由电子工业协会(Electronic Industries Association，EIA) 所制定的异步传输标准接口。通常 RS-232 接口以9个引脚(DB-9) 或是25个引脚 (DB-25) 的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为COM1 和 COM2。
图2-5 RS232串口配置
图2-6 RS232串口
2.2液位单闭环控制步骤
