三容水箱课程设计论文.docx

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三容水箱课程设计论文

机电信息工程学院

课程设计报告

实习地点：

机电楼B座

专业：

自动化

成员：

吴森2008023127

课题简介

液位是工业过程中的常见参数，具有便于直接观察、容易测量和过程时间常数一般比较小的特点。

所以，以液位过程构成实验系统，可灵活的进行过程组态和实施各种不同的控制方案。

本课程设计将以三容水箱的液位控制为研究课题。

外部设备及硬件部分

一、设备简介

三容水箱液位控制系统由水箱主题、检测元件（液位传感器）、水泵、数据采集卡及工控计算机构成，结构原理图如图1所示。

水箱主体由3个圆柱型玻璃容器、1个回收水槽（如图1）、2个连接阀门、3个泄水阀门及2个电磁调节进水阀（如图2）组成。

图1三容水箱

图2电磁调节进水阀

使用RTU模块作为通信。

通过SDP104（如图3）上位机通信的端口来与工控PC机相连接实现。

图3SDP104模块

RTU模块SDP104的使用方法：

SDP104模块有AI输入I/O口和VO输出I/O口，对于三容水箱而言，有三个液位AI输入口和两个VO口，我们用到的分别是AI2、AI3、AI4作为液位信号的输入口，VO1、VO2作为电磁阀门的电压信号输出端口。

在模块使用中需自己连接24V电源，AI、VO口需连接地线，在SDP104中为AICOM和VOCOM。

SDP104有一个与上位机通信的端口，需要在电脑上安装串口转usb驱动，才能够成功与工控计算机通信，当通信上的时候，通讯数据等会亮，表示已连接上。

二、工作原理

三个玻璃容器通过两个连接阀门依次连接。

三个容器分别通过三个泄水阀门排除容器里的水。

排除的水流进容器下的水槽中，用来供水泵使用。

水泵抽出的水通过两个进水阀门进入水箱1和水箱3，这样就构成了一个封闭的回路。

三个容器中分别装有测量元件，用来测量液位。

两个进水阀门通过两个步进电机的转动控制其开度，达到调节进水流量的目的。

工控计算机通过数据采集卡完成从液位传感器采集的电压信号的A/D转换，同时，通过并行端口输出电流信号，改变电流的大小控制电磁阀的开度，从而调节进水流量，执行各种控制算法。

三个泄水口可以保证实验结束后完全放掉容器中的水。

三、控制系统结构图：

图4结构图

四、系统接线图：

图5接线图

五、硬件的安装和调试：

由于三容水箱的各种部件常年未使用，导致许多部件生锈而无法工作，所以硬件的调试和安装需要熟悉其部件的原理和接线原理，才能知道具体是哪里出现了问题。

首先按照上面的接线图接好线，启动控制箱的泵1、2，看水泵接的水管处是否有水流出，如果没有，检查水泵是否发出声响，如果有就说明是水泵锈死，需要拆开水泵，用醋浸泡，然后再安装，安装水泵过程中需要对水泵进行排气处理，防止水泵空转而抽不上水。

接下来进行控制阀的调试和安装，对控制阀调试需要连接工控计算机，打开ModScan32ruan软件，先进行参数设置，如图6所示：

图6参数设置

再对相应的地址修改阀门的开度值，由于我们用的是VO1、VO2，所以只需修改40003和40004的值，将其开度选最大，都赋值10000，此时检查三容水箱是否进水，如果未进水且阀门有声响说明接线们没有问题，只需对两个阀门进行除锈处理即可。

最后需要做的是液位传感器的调试，因为此时我们没有上位机显示液位测量值，只有在SDP104的VO1和VO2端口测电压，如果有电压说明传感器正常工作。

按照以上步骤就能成功的进行三容水箱硬件安装。

六、液位参数测量及调节

1、参数的测量

三容水箱中的液位为测量的对象记为L1、L2、L3，测量是通过容器内的液位传感器把液位高度转换成电压信号给RTU，再由RTU传给工控计算机，由力控软件进行处理，最后具体的给出液位高度。

2、参数的调节

通过ModScan32ruan软件对液位测量值进行线性化，从而使测量液位高度与实际液位高度一致。

下图为三个容器测量的线性表。

从而得倒1号水箱量程上下限为1.000-380.000和裸数据上下限为28.000-786.000、2号水箱量程上下限为1.000-400.000和裸数据上下限为91.000-897.000、3号水箱量程上下限为1.000-350.000和裸数据上下限为49.000-749.000。

图7一号水箱线性图

图8二号水箱线性图

图9三号水箱线性图

工控PC软件部分

一、软件简介

工控PC上位机控制采用力控软件进行工程组态。

力控监控组态软件（ForceControl）是一个面向方案的HMI/SCADA（humanmachineinterface/supervisorycontrolanddataacquisition）平台软件。

采用分布式实时多数据库系统，可提供访问工厂和企业系统数据的一个公共入口。

内置TCP/IP协议的网络服务程序，使用户可以充分利用Intranet或Internet的网络资源。

二、监控软件组态（开发）步骤

1、启动力控进入工程管理器

2、新建工程

项目类型：

包括新建工程和模版工程。

新建工程是未经过任何处理的空白工程，需要用户自己从头开发。

模版工程已经对工程做了相应的优化，用户可以在生成的模版工程上进行修改、添加后得到自己的工程，从而缩短开发工期。

项目名称：

新建的工程的名称。

生成路径：

新建工程的路径，默认路径为C:

\ProgramFiles\PCAuto6\Project，可以点击“确定”按钮，此时在工程管理器中可以看到添加了一个名为NewApp1的工程，工程名可以修改，然后再点击“开发系统”按钮，进入力控的组态开发界面。

3、进入开发系统

4、IO设备组态

5、IO设备组态-设备配置

6、数据库（IO点）组态

7、监控画面组态