液位控制系统设计_单容水箱液位控制系统设计

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。单容液位控制系统具有非线性，滞后，耦合等特征，能够很好的模拟工业过程特征。对于液位控制系统，常规的PID控制采用固定的参数，难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化，得不到理想效果，模糊控制具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特征，但控制精度不太理想。如果将模糊控制和传统的PID控制两者结合，用模糊控制理论来整定PID控制器的比例，积分，微分系统，就能更好的适应控制系统的参数变化和工作条件的变化。本文为大家带来一哥单容水箱液位控制系统设计。

液位控制的实现

本设计中以液位控制系统的水箱作为研究对象，水箱的液位为被控制量，选择了出水阀门作为控制系统的执行机构。本设计首先由差压传感器检测出水箱水位；水位实际值通过A/D转换器进行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，再将输出值传送通过D/A转换器转换成模拟信号，控制交流变频器，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。

设计原理

单容水箱液位定值控制系统如下：

系统结构图

水箱单容液位定值控制系统

本实验系统结构图和方框图如图所示。被控量为上水箱的液位高度，实验要求它的液位稳定在给定值。将压力传感器检测到的上水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制气动调节阀的开度，以达到控水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。

MCGS组态软件设计

应用MCGS组态软件建立单容水箱液位定值控制系统，以下是部分组建过程：进入MCGS组态环境。在菜单文件中选择新建工程菜单项，生成新建工程。

主要内容包括：定义工程名称、封面窗口名称和启动窗口（封面窗口退出后接着显示的窗口）名称，指定存盘数据库文件的名称以及存盘数据库，设定动画刷新的周期。经过此步操作，即在MCGS组态环境中，建立了由五部分组成的工程结构框架。封面窗口和启动窗口也可等到建立了用户窗口后，再行建立。

新建立工程，工程需存放在MCGS子目录WORK的目录下，否则工程无法运行。

添加对象元件：

添加百分比填充构建，并修改其属性：

添加按钮构建：

工程组态好后，最终效果图如下：