一、概括

雙容水箱液位控制系統(tǒng)是采用的控制算法完成對過程液位的控制的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)是進行控制理論與控制工程教學(xué)、實驗和研究的理想平臺，可以方便的構(gòu)成一階系統(tǒng)對象和二階系統(tǒng)對象。

本設(shè)計中充分利用了自動化儀表技術(shù)，計算機技術(shù)，通訊技術(shù)和自動控制技術(shù)，以實現(xiàn)對水箱液位的串級控制。本系統(tǒng)采用DAQ多功能數(shù)據(jù)采集卡、通過labview軟件編程實現(xiàn)對液位的串級PID控制。
      本控制系統(tǒng)的控制效果既可通過水箱刻度直觀地反映出來，也可通過傳感器進行精確檢測，通過軟件顯示瞬態(tài)響應(yīng)指標進行對比，以便準確評估控制性能。并提供二次開發(fā)功能，用戶可自行開展創(chuàng)新實驗。

本控制系統(tǒng)通過模塊化、小型化真正實現(xiàn)了在過程控制實驗中，每個學(xué)生人手一臺實驗設(shè)備的理想實驗條件。如果實驗室已購買了其它公司的DAQ數(shù)據(jù)采集卡，則本實驗系統(tǒng)可以和實驗室現(xiàn)有的DAQ數(shù)據(jù)采集卡有機無縫結(jié)合，低成本地實現(xiàn)雙容水箱液位控制實驗實訓(xùn)教學(xué)。

二、數(shù)據(jù)采集卡技術(shù)指標

1、模擬信號輸入部分

模擬通道輸入數(shù): 16路單端或8路雙端輸入

模擬輸入電壓范圍：±5V、±10V、0～＋10V

模擬輸入阻抗:  100MΩ

模擬輸入共模電壓范圍：>±2V

2、A/D轉(zhuǎn)換電路部分

      A/D分辨率：12Bit(4096)

非線性誤差：±1LSB()

轉(zhuǎn)換時間：5us

系統(tǒng)測量精度：0.1%

FIFO：4K

     3、D/A轉(zhuǎn)換電路部分

       輸出通道數(shù)：4路

       模擬輸出電壓范圍：0～5V、0～10V、±5V、±10V

       D/A分辨率：12Bit(4096)

       非線性誤差：±1LIB()

       D/A輸出精度(滿量程)：±1LIB

       建立時間：10μS(0.1%精度)

       輸出阻抗：0.2Ω

     4、開關(guān)量輸入輸出部分

         16路數(shù)字量輸入、16路數(shù)字量輸出�！　　　�

數(shù)字量輸入的高電平：2V

數(shù)字量輸入的低電平：0.8V

數(shù)字量輸出的高電平：3.4V

數(shù)字量輸入的低電平：0.5V

5、定時/計數(shù)器

三個定時/計數(shù)器（CLK0、CLK1、CLK2）、門控（GATA0、GATA1、GATA2）及輸出（OUT0、OUT1、OUT2）

三、雙容水箱技術(shù)指標

1、外形尺寸

長寬高:300*210*300mm；

材料：有機玻璃；

2、水箱容量

數(shù)量：2個；

容量：1.7L；

3、儲水槽容量

數(shù)量：1個；

容量：6L；

4、液位傳感器模塊

傳感器數(shù)量：2個；

工作電壓：DC±12V；

信號輸出：0-5V；

測量范圍：0-1m；

5、流量傳感器模塊

傳感器數(shù)量：1個；

工作電壓：DC5V；

信號輸出：5V脈沖；

測量范圍：0-5L/min；

6、水泵參數(shù)

水泵數(shù)量：1個；

工作電壓：DC12V；

電流：1A；

流量；5LPM；

壓力：0.5MPa；

四、實驗內(nèi)容

1、水箱模型分析；

2、階躍響應(yīng)曲線法建立模型；

3、PID控制原理；

4、系統(tǒng)控制方案設(shè)計；

5、控制系統(tǒng)仿真；

6、過程儀表介紹；

7、儀表過程控制系統(tǒng)的組建；

8、儀表過程控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定；

9、計算機過程控制系統(tǒng)硬件設(shè)計；

10、差壓傳感器的零點遷移和性能測試；

11、液位測量和控制；

12、流量傳感器標定；

13、壓差損失觀察；

14、單容自衡水箱的對象特性測試；

15、雙容自衡水箱的對象特性測試；

16、單容水箱液位PID控制；

17、雙容水箱液位PID控制；

一、概括

雙容水箱液位控制系統(tǒng)是采用的控制算法完成對過程液位的控制的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)是進行控制理論與控制工程教學(xué)、實驗和研究的理想平臺，可以方便的構(gòu)成一階系統(tǒng)對象和二階系統(tǒng)對象。

本設(shè)計中充分利用了自動化儀表技術(shù)，計算機技術(shù)，通訊技術(shù)和自動控制技術(shù)，以實現(xiàn)對水箱液位的串級控制。本系統(tǒng)采用DAQ多功能數(shù)據(jù)采集卡、通過labview軟件編程實現(xiàn)對液位的串級PID控制。
      本控制系統(tǒng)的控制效果既可通過水箱刻度直觀地反映出來，也可通過傳感器進行精確檢測，通過軟件顯示瞬態(tài)響應(yīng)指標進行對比，以便準確評估控制性能。并提供二次開發(fā)功能，用戶可自行開展創(chuàng)新實驗。

本控制系統(tǒng)通過模塊化、小型化真正實現(xiàn)了在過程控制實驗中，每個學(xué)生人手一臺實驗設(shè)備的理想實驗條件。如果實驗室已購買了其它公司的DAQ數(shù)據(jù)采集卡，則本實驗系統(tǒng)可以和實驗室現(xiàn)有的DAQ數(shù)據(jù)采集卡有機無縫結(jié)合，低成本地實現(xiàn)雙容水箱液位控制實驗實訓(xùn)教學(xué)。

二、數(shù)據(jù)采集卡技術(shù)指標

1、模擬信號輸入部分

模擬通道輸入數(shù): 16路單端或8路雙端輸入

模擬輸入電壓范圍：±5V、±10V、0～＋10V

模擬輸入阻抗:  100MΩ

模擬輸入共模電壓范圍：>±2V

2、A/D轉(zhuǎn)換電路部分

      A/D分辨率：12Bit(4096)

非線性誤差：±1LSB()

轉(zhuǎn)換時間：5us

系統(tǒng)測量精度：0.1%

FIFO：4K

     3、D/A轉(zhuǎn)換電路部分

       輸出通道數(shù)：4路

       模擬輸出電壓范圍：0～5V、0～10V、±5V、±10V

       D/A分辨率：12Bit(4096)

       非線性誤差：±1LIB()

       D/A輸出精度(滿量程)：±1LIB

       建立時間：10μS(0.1%精度)

       輸出阻抗：0.2Ω

     4、開關(guān)量輸入輸出部分

         16路數(shù)字量輸入、16路數(shù)字量輸出�！　　　�

數(shù)字量輸入的高電平：2V

數(shù)字量輸入的低電平：0.8V

數(shù)字量輸出的高電平：3.4V

數(shù)字量輸入的低電平：0.5V

5、定時/計數(shù)器

三個定時/計數(shù)器（CLK0、CLK1、CLK2）、門控（GATA0、GATA1、GATA2）及輸出（OUT0、OUT1、OUT2）

三、雙容水箱技術(shù)指標

1、外形尺寸

長寬高:300*210*300mm；

材料：有機玻璃；

2、水箱容量

數(shù)量：2個；

容量：1.7L；

3、儲水槽容量

數(shù)量：1個；

容量：6L；

4、液位傳感器模塊

傳感器數(shù)量：2個；

工作電壓：DC±12V；

信號輸出：0-5V；

測量范圍：0-1m；

5、流量傳感器模塊

傳感器數(shù)量：1個；

工作電壓：DC5V；

信號輸出：5V脈沖；

測量范圍：0-5L/min；

6、水泵參數(shù)

水泵數(shù)量：1個；

工作電壓：DC12V；

電流：1A；

流量；5LPM；

壓力：0.5MPa；

四、實驗內(nèi)容

1、水箱模型分析；

2、階躍響應(yīng)曲線法建立模型；

3、PID控制原理；

4、系統(tǒng)控制方案設(shè)計；

5、控制系統(tǒng)仿真；

6、過程儀表介紹；

7、儀表過程控制系統(tǒng)的組建；

8、儀表過程控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定；

9、計算機過程控制系統(tǒng)硬件設(shè)計；

10、差壓傳感器的零點遷移和性能測試；

11、液位測量和控制；

12、流量傳感器標定；

13、壓差損失觀察；

14、單容自衡水箱的對象特性測試；

15、雙容自衡水箱的對象特性測試；

16、單容水箱液位PID控制；

17、雙容水箱液位PID控制；