淺談水箱水位單片機(jī)控制系統(tǒng)

1、新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院2009級自動化專業(yè)畢業(yè)論文淺談水箱水位單片機(jī)控制系統(tǒng)淺談水箱水位單片機(jī)控制系統(tǒng)作者姓名：陳雪婷摘要摘要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展化工生產(chǎn)中自動過程控制系統(tǒng)已代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器儀表實(shí)現(xiàn)了對生產(chǎn)工藝參數(shù)的檢測、顯示、記錄、調(diào)節(jié)、控制及報(bào)警等功能它對提高化工生產(chǎn)線的作業(yè)率改善產(chǎn)品質(zhì)量及縮短新產(chǎn)品、新工藝的開發(fā)周期起到了極其重要的作用。自動控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是對生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控控制過程復(fù)雜監(jiān)控參數(shù)多且數(shù)據(jù)變化快數(shù)據(jù)處理及存儲量大。根據(jù)

2、過程控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及不同生產(chǎn)工藝過程控制要求應(yīng)用不同的控制系統(tǒng)才可以既安全可靠又經(jīng)濟(jì)高效地完成生產(chǎn)任務(wù)。液位是許多工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一。在化工生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)σ何坏臏y量和控制效果直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。由于單片微型計(jì)算機(jī)具有體積小、耗電少、控制精度高和運(yùn)行可靠等特點(diǎn)所以廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：單片機(jī)；液位；控制系統(tǒng)引言引言在能源、化工等多個領(lǐng)域中普遍存在著各類液位控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的液位控制多采用包含手動控制方式的單回路控制，同時

3、采用傳統(tǒng)的指針式機(jī)械儀表來顯示液位的當(dāng)前值。傳統(tǒng)的液位控制在生產(chǎn)中一直占有主導(dǎo)地位，但隨著生產(chǎn)線的更新，不僅要求有更直觀、準(zhǔn)確、穩(wěn)定的液位控制系統(tǒng)，同時還要求在降低生產(chǎn)設(shè)備的成本方面有所突破，這就要求我們開發(fā)新型既實(shí)用又價廉的液位控制系統(tǒng)[1]。目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。智能控制的典型實(shí)例是模糊全自動洗衣機(jī)等。自動控制系統(tǒng)可

4、分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、輸入輸出接口。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加到被控系統(tǒng)上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過傳感器，變送器，通過輸入接口送到控制器。不同的控制系統(tǒng)，其傳感器、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不一樣的。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。電加熱控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。新疆石河子職業(yè)技術(shù)學(xué)院2009級自動化專業(yè)畢業(yè)論文控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖如圖1.1，此為一個閉環(huán)控制系統(tǒng)。其主

5、要特點(diǎn)為輸出端和輸入端之間存在反饋回路，輸出量對控制過程有直接影響，反饋信號通過系統(tǒng)內(nèi)部的中間信號獲得。其作用為應(yīng)用反饋，減少偏差。閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在于精度較高，對外部擾動和系統(tǒng)參數(shù)變化不敏感，但是也存在穩(wěn)定、振蕩、超調(diào)等問題，系統(tǒng)性能分析和設(shè)計(jì)較開環(huán)系統(tǒng)麻煩。圖1.1閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖2單容水箱水位控制系統(tǒng)模型單容水箱水位控制系統(tǒng)模型單容水箱水位控制系統(tǒng)如圖2.1所示，容器流入量由電動調(diào)節(jié)閥控制，流量為Q1，并有一流出口，容器流出量由

6、閥2控制，流量為Q2，且開度是恒定不變的。壓力傳感器測出當(dāng)前的液位，并通過IV及AD轉(zhuǎn)換輸入單片機(jī)，再根據(jù)手動設(shè)定的液位值和當(dāng)前測得的液位信號，經(jīng)過內(nèi)部的數(shù)字PID算法輸出一個相應(yīng)的控制量，再經(jīng)過DA及VI轉(zhuǎn)換輸出一個模擬的控制信號到電動調(diào)節(jié)閥，控制調(diào)節(jié)閥的開度，最終控制水位到設(shè)定值[6]。圖2.1單容水箱水位控制系統(tǒng)模型控制系統(tǒng)的硬件組成及簡介控制系統(tǒng)的硬件組成及簡介本系統(tǒng)的硬件組成主要包括：?壓力變送器?AD轉(zhuǎn)換芯片TLC1543控