液位控制器范文1
关键词：模糊控制；液位；PID；单片机
1 模糊控制的基本原理
模糊控制属于智能控制的范畴，它是以模糊数学和模糊逻辑为理论基础、模仿人的思维方式而统筹考虑的一种控制方式。 它是以模糊集合论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制。模糊控制模仿人的思维方式，计算控制量时并不需要参数的精确量，而是以参数的模糊信息为基础，通过模糊推理得到控制量的模糊形式，然后再经过反模糊化处理输出具体的控制量。
模糊控制器的设计的基本原理
1． 在采样时刻，采样系统的输出值，然后根据所选择的系统的输入变量来进行计算，得到输入变量的具体值。一般系统通常选择误差及误差的变化情况作为输入变量。
2． 将输入变量的精确值变为模糊量。当然，在这之前需要先确定模糊变量的基本论域、模糊子集论域、模糊词集及隶属函数。系统中输入变量的实际变化范围称为变量的基本论域，对于模糊控制输入所要求的变化范围称为它们的模糊子集论域。模糊子集论域的确定和下一步的模糊推理中需要的模糊值有关。模糊值可用模糊词集来表示，人们对数值的模糊表示一般可用大、中、小加以区别，再加上正负模糊词集就可表示为：
{负 大 ， 负中，负小，零，正小，正中，正大}
一般系统的输入变量的模糊子集论域所含的元素个数应为词集总数的两倍以上，这样才能确保模糊词集能较好地覆盖
模糊子集论域，避免出现失控现象。针对上面选用的模糊词集，模糊子集论域可选择为
{-6 ， -5 ，-4，-3，-2，一1,0 , 1,2 ,3 ,4 ,5 ,6 }
对于一个模糊控制系统，它的控制器输入变量的实际范围一般不会正好和模糊子集论域一致，这时就需要进行转化。假如基本论域为[a. b]，模糊子集论域为[m, n]，则将一个精确输入量x转化到模糊子集论域中的变量Y是通过以下公式来实现的。
y=(n-m)*[x-(b-a)/2]/(b-a) （1）
模糊 子 集 论域和模糊词集之间是通过隶属函数来联系的。模糊变量的隶属函数就和普通变量的特征函数一样，但它的取值范围并不是单纯的0或1，而是在[0, 1]之间连续变化。隶属函数的形状常采用梯形、三角形、钟形、高斯形等。在实际应用中，为方便起见，采用三角形的较多。
3． 根据上一步得到的输入变量(模糊量)及模糊控制规则，按模糊推理合成规则计算控制量(模糊量)。模糊控制规则是根据操作者的经验或专家的知识，用if， then描述的一组条件语句。
4． 控制量的模糊量转化为精确量。上一步虽然通过模糊推理得到了控制量，但它是模糊形式的，而真正的执行机构不能接受模糊量，只能接受精确量，所以必须把控制量由模糊形式转化为精确形式，这一步也叫做解模糊化。
2 模糊控制器的设计过程
2.1模糊控制器的结构设计
模糊控制器的结构设计是指确定模糊控制器的输入变量和输出变量。模糊控制器输入变量的个数称为模糊控制器的维数，目前广泛采用的均为二维模糊控制器.在此我们也选择这一结构形式。我们设计的是液位模糊控制器，就选择液位的
误差和误差的变化作为模糊控制器的输入变量，分别记作E, Ec。模糊控制器的输出应该是用来控制液位的，液位实际上就是受流入量和流出量的影响，而流出量是根据后续工艺不停的变化，是不可控的。所以模糊控制器的输出就只有一个，作为控制流入量执行机构的控制量，记作U。对于模糊控制器的输出，可以有两种形式，一种是绝对的控制量输出，另一种是增量方式输出。在本次设计的模糊控制器中，我们选择了绝对值输出方式 。
2.2模糊控制规则的设计
控制规则的设计一般包括三部分内容：选择描述输入输出变量的词集，定义各模糊变量的模糊子集和建立模糊控制器的控制规则。下面就分别来进行说明：
* 选择描述输入、输出变量的词集
对于液位误差、误差变化率及控制量我们选用相同的模糊词集，都用自然语言大、中、小来进行描述，将大、中、小再加上正、负两个方向并考虑变量的零状态，共有七个词汇，即
{负 大 ， 负 中 ，负小，零，正小，正中，正大}
为叙述方便，用英文字头缩写表示为
{N B ,N M , N S ,Z E, PS, PM,P B}
其中，N=Negative, P=Positive, B=Big, M=Medium, S=Small, ZE=Zero 。
* 定义各模糊变量的模糊子集
定义一个模糊子集，实际上就是要确定模糊子集隶属函数曲线的形状。对于输入变量误差和误差变化率，我们选用的模糊子集论域和隶属函数曲线都完全一致，所以在此就只针对误差的模糊子集的确定来进行说明。误差的模糊子集论域取[-6,6 ]之间，然后离散化，只取整数，所以它的模糊子集论域可表示为
{-6 ，-5 ，-4，-3，-2，-1,0 ,1 ,2 ,3 ,4 ,5 ,6 }
其中有13个元素，而模糊词集中有7个元素，基本满足了二倍的关系，可以保证不会出现失控现象。为了计算方便，将隶属函数曲线都选为三角形形式，而且根据经验，在靠近0附近，三角形的形状选的窄一些，这样有利于提高灵敏度，抑制超调。在远离0的地方，三角形的形状选的宽一些，因为这时候误差还很大，不会引起超调。至于三角形具体形状及位置的有关参数，是根据经验初步确定的，在控制器调试的时候还需要对这些进行反复的修改。
-6
-5
-4
-3
-2
-1
1
2
3
4
5
6
PB
0.5
1.0
PM
0.5
1.0
0.5
PS
0.8
0.4
ZE
0.1
1.0
0.1
NS
液位控制器范文2
【关键词】蒸发器液位；自动调节阀；蒸汽；真空度；清理聚合物
文章编号：ISSN1006―656X（2014）01-0062-01
前 言
6千吨/年硫酸铵装置于1992年开始施工，1995年建成投产，年设计运行8000小时。它是炼化公司丙烯腈车间的配套装置，主要用来处理丙烯、氨氧化法生产丙烯腈的副产物-硫酸铵溶液。
本装置生产采取外循环加热、减压蒸发等操作，使丙烯腈装置来的稀硫酸铵溶液增浓到过饱和，实现回收结晶硫酸铵的目的。减压蒸发又称真空蒸发，是靠真空泵抽取蒸发器（R-2001）内的水蒸汽，送入蒸发器冷凝器（E-2002），剩余未冷凝的蒸汽再进入蒸发器冷却器（E-2003）被进一步冷却，不凝气由真空泵（P-2016A/S）排至大气，冷凝器中的冷凝水汇集入急冷水槽，急冷水由急冷水泵（P-2017A/S）送至界外丙烯腈装置。
蒸发器的液位作为装置的一个重要控制指标，平稳率等级B级。它对于实际生产的长周期平稳运行有非常重要的意义。本文主要对引起蒸发器液位波动的几个因素进行分析和研究，为装置的长周期平稳运行具有重大意义。
一、硫铵装置生产工艺简介
由丙烯腈装置来的稀硫酸铵原料液，进入稀硫铵溶液罐（V-2001A/B）内，再由原料泵（P-2013A/S）送到蒸发器（R-2001）。采用强制循环，循环液经蒸发器循环泵送到蒸发器加热器（E-2001），管间用1.0MPa250℃的过热蒸汽加热，加热后返回蒸发器。蒸发器底部含结晶的硫酸铵溶液，由蒸发器料浆泵（P-2003A/S）送入稠厚器（V-2005）。硫酸铵结晶在稠厚器内沉降，上部清液溢流至母液槽，下部固液比为5：3的硫酸铵溶液靠位差自流入离心机，离心分离出母液自流入母液槽（V-2008），分离出来的硫酸铵晶体送至干燥器脱水干燥后，流入贮料斗去包装。
二、蒸发器系统液位波动的分析
硫铵装置生产时蒸发器系统中采用的是减压蒸发的方法，即在一定范围的操作温度下，利用真空泵抽取蒸发器内的汽相，使其内部形成一定的负压，使溶液的沸点降低。溶液的沸点取决于操作压力，压力越高，溶液沸点越高，反之，沸点越低。而减压蒸发就是使蒸发器内形成一定的真空度，使硫铵溶液沸点降低，加大传热速率。
三、蒸发器液位波动的控制措施
（一）原料进料量对蒸发器液位的影响
（1）存在的问题。每天各班刚生产时，操作人员往往为了加快提浓速度而加大进入蒸发器内的原料稀硫铵液的量，或者由于离心岗出料不稳，需要工人频繁地到现场进行调整进料量来维持蒸发器液位的平衡，有时还会出现因进料量调节不及时而造成蒸发器液位剧烈波动的情况，严重的甚至会造成循环管堵塞最终导致停工，进行蒸发系统的退料、碱洗，使综合能耗和物耗都大大超标，不利用装置生产的连续平稳进行。
（2）解决办法。2012年车间进行技术改造，投资1.87万元在蒸发器进料线上增加了自动调节控制阀（图1）自8月6日投用以来，实现了蒸发器进料量的远程监控，操作人员只需在DCS上通过调整蒸发器进料阀开度的方式，就能对原料流量进行自动调节，不仅降低了工人的劳动强度也减少了由于蒸发器液位波动造成的出料不稳和生产平稳率降低等问题。
（二）进蒸发器加热器内的蒸汽量对蒸发器液位的影响
（1）存在的问题。操作员在进行蒸发系统提浓时，往往人为的随意增大进入蒸发器加热器的蒸汽量，造成蒸发器液位波动，使急冷水的量迅速增加，也影响蒸发系统的真空度，造成了能源的浪费，综合能耗随之也急剧增大。在产量差不多的情况下，降低蒸汽用量，综合能耗也随之下降。2013年和2011年相比，蒸汽年用量接近，但是由于去年丙烯腈装置更换了催化剂导致原料稀硫铵供应减少，产量也相应降低，产量越低，蒸汽年单耗越高。
（2）解决办法。蒸汽量是影响综合能耗的一个非常重要的指标，在电量和循环水等指标消耗差不多的情况下，蒸汽量对于综合能耗就显得至关重要。根据生产实际，车间严格控制蒸汽单耗量，杜绝随意滥用蒸汽，降低能源的消耗；控制吹扫泵的蒸汽量和缩短吹扫时间；尤其是在冬季，车间严抓防冻防凝工作，每天各班的操作人员都要及时做好汽暖和装置伴热线的巡视工作并及时记录，保证生产的顺利进行。
（三）真空度
蒸发器系统在负压下工作，必须严格控制蒸发器压力在-0.075MP以下，当压力升高时，溶液沸点升高，硫铵溶解度随之上升，不利于实现过饱和结晶。因此，适当降低蒸发器压力，但压力不能降低太多，它受真空泵负荷限制，应保持它在-0.075MP以下稳定操作，以免影响蒸发器系统的平衡操作。
（1）存在的问题。实际生产中，当停工或者处理循环管的时候，会发现蒸发器液位突然升高，即真空度下降，蒸发器液位上升；反之，真空度上升，液位下降。经常是操作人员频繁的去装置现场调节真空泵的副线阀来调整真空度，造成了蒸发器液位的波动，影响了生产的平稳进行。
（2）解决办法。1.2012年起，车间更换了真空泵的自动调节阀，在DCS系统上就能进行手动设定压力值，避免了工作人员反复地到装置去调副线的麻烦，维持了真空系统的稳定。2.车间调整循环冷却水的用量，根据蒸发器冷凝器（E-2002）和蒸发器冷却器（E-2003）的回水温度，保证循环水进出口温差在5度以上，提高了蒸汽的冷凝效果和真空度。3.经常检查真空泵的工作情况是否正常，技术人员、班长和蒸发副操定期检查真空泵的副线阀、冷却封水及与外界大气相连的外排管是否畅通，以保证真空系统的压力稳定。
（四）清理聚合物对蒸发器液位的影响
（1）存在的问题。硫铵液在蒸发器内负压条件下进行蒸发，蒸发器底部温度保持在75-78℃，随着原料稀硫铵液不断的进入，蒸发器内聚合物含量也不断增加。聚合物分子漂浮在原料的上层，随着装置稀硫铵液处理量的日趋增加，蒸发器内聚合物分离效果已不能满足长周期生产的需要，随着清理聚合物次数的增加，有更多的原料随之也被净化泵抽至母液槽，造成了原料的浪费，使生产物耗大大增加。
在生产过程中，除清理聚合物外，有时由于离心岗下料快等原因，也经常会出现蒸发器液位急剧下降的情况，使硫铵液的蒸发效果受到影响，生产也随之波动。
（2）解决办法。车间根据实际生产情况，控制清理聚合物的次数，并且清理聚合物时，规定必须有生产人员去蒸发器和母液槽现场巡视具体捞取聚合物的情况。通过限制捞取聚合物的次数，使其对蒸发器液位波动的影响减小，也大大降低了装置的物耗。
结论
通过改造蒸发器进料线，控制进入蒸发器加热器的蒸汽量和蒸发器内的真空度以及限制清理聚合物次数等方法，改善了蒸发器系统液位波动的情况，为装置的平稳生产、节能降耗打好基础。
液位控制器范文3
【关键词】FPSO；二级分离器；倾角传感器；液位修正
1.引言
“南海开拓”号FPSO是一种浮式、生产、储存和外输设施，接收和处理两个西江24-3和西江30-2钻采平台输送的原油，经过二级分离器、电脱水罐和电脱盐罐，然后储存在油舱中，最后通过外输油轮将油卸走。FPSO在系泊状态下受海洋环境强度及风、浪、流的影响，会产生垂荡、横摇和纵摇，特别是在恶劣海况条件下，FPSO横摇程度比纵摇和垂荡大一个数量级[1]。所以本文主要讨论横摇对FPSO生产流程中液位监控系统的影响，以及解决方案的实施。表1为“南海开拓”号FPSO船体的主要参数[2]。表2是该海域常年主要水文气象条件[2]。
2.二级分离器工况介绍及问题的提出
钻采石油平台通过海底管线向FPSO输送油气水混合物，其中最多含水20%，二级分离器的作用是对混合物中的油气水进行二次处理，原理是油气水三相密度不同，依靠自身重力沉降分离，使油气水三相进一步分离，分离器内部有一个溢流堰板，从生产液中分离出来的原油液位高过堰板高度时，原油通过溢流堰板进入分离器右部的油槽，然后经过离心泵输送到脱水罐，二级分离器水端和油端各有一个液位控制器LIC。二级分离器生产流程如图1所示，油水界面液位控制和油端液位控制各构成一个单回路控制系统。两个LIC液位控制器型号为fisher2500气动液位控制器，测量液位的原理是利用浮筒传感器感应液位，安装方式如图2所示，将浮筒安装在连通器里面，控制器根据浮筒感应到的液位测量值与设定值相比，输出标准气动控制信号给Flowserve气动控制阀的定位器，使水端和油端液位保持在设定位置。
由于二级分离器为卧式罐体压力容器，安装朝向船艏方向，FPSO横摇会造成二级分离器内液位往复波动，形成“假液位”，原始设计选用的是fisher2500气动液位控制器，它对微小液位变化都做出反应，但是不能识别真假液位，导致控制器的输出信号产生波动，从而直接影响液位控制阀的开度跟随液位上下波动而波动，导致整个生产流程不稳定，液位控制阀频繁往复运动加速了阀杆密封件和阀门定位器的损坏，另外离心泵出口流量不稳也会造成离心泵轴承和机械密封的损害，给生产流程带来了很大的危害。
3.系统解决方案
针对上述情况，本文提出了一种解决方案，液位监控方法使用Rockwell ControlLogix L5562系列PLC结合POSITAL FRABA ANS15型双轴倾角传感器的方法，升级改造原来的控制系统。
（1）ControlLogix L5562是AB公司推出的新一代PLC产品，可靠性高，抗干扰能力强，编程方便，RSview32上位机软件编译的人机界面友好，便于工作人员监视生产流程，整个控制系统由上位机工作站、HMI触摸屏、PLC控制机柜、液位变送器等现场仪表组成，为保证系统稳定性，控制系统采用双冗余设计，其架构如图3所示。
（2）FRABA ANS15型倾角传感器[3]分辨率为0.001°，测量倾角的量程为+/-15°，精度等级为0.15°，支持CAN总线，倾角传感器的输出信号送入PLC的数据通信模块1756-DN8，采集到的角度送至PLC CPU参与液位修正的计算，倾角传感器的安装方向如图4所示，X轴正方向应水平指向FPSO船艏方向，测量横摇角度瞬态值，设定左倾α角为负值，右倾β角为正值，Y轴方向可以测量纵摇倾角，可作为参考。
（3）二级分离器水端和油槽端需要加装K-Tek AT200高精度磁致伸缩液位变送器，安装位置也要利用连通器原理，将检测到的液位模拟量信号传送到PLC模拟量输入模块，然后转变为数字量给CPU参与控制运算。根据图2所示，已知连通器底部引流管跨度长为L，当FPSO向左摇倾角为α时（α为负数），液位变送器测量的液位为H1，那真实液位为，当FPSO右摇倾角为β时（β为正数），液位变送器测量的液位为H2，那么真实液位，所以左摇和右摇液位修正公式是相同的，在PLC编程时，利用公式修正液位瞬态值，就能得到油端和水端液位实际真实值，另外当α、β角度大于10°时，控制系统工作站可以设定报警输出，提醒工作人员注意，把液位控制控制模式从自动状态切换至手动状态。
（4）PLC的CPU是整个液位控制系统的核心，整个控制系统构成一个闭环回路，经过PID调节控制，选择合适比例积分参数，液位控制就能达到预期要求，图5显示为有扰动情况下单回路闭环液位控制系统原理框图。
（5）控制器由fisher2500改造成PLC控制后，由于控制信号从3-15psi气信号变成4-20mA直流信号，Flowserve气动控制阀的定位器是气信号控制的，所以本系统需要加装I/P电气转换器，选择型号为FOXBORO E69F转换器，能将标准直流电信号转换成标准气信号，符合功能需求。
4.效果评价及总结
针对“南海开拓”号FPSO上的二级分离器的液位监控问题，提出以电气控制改造气动控制的方案，并采用倾角传感器修正FPSO左右横摇时造成的液位波动，这种方案不仅提高了控制精度和增强了系统稳定性，而且能有效的减少控制阀和离心泵的故障率，所以此方案能对类似FPSO的生产流程控制的设计与工程实践提供重要的借鉴。
参考文献
[1]赵文华，胡志强，杨建民等.FPSO系泊系统载荷计算与分析[J].中国海上油气，2011，23（2）：118-119.
[2]李伟峰，史国友，李伟等.转塔式FPSO单点系泊系统受力计算方法[J].重庆交通大学学报，2012，31（2）：355-356.
液位控制器范文4
本设计以AT89S52为控制核心，使用液位传感器和电磁夹管阀，继电器等主要元件来实现吊瓶自动切换，选用步进电机来实现对液滴速度的控制，采用显示屏，按键，LED，警报器等辅助元件来为病人或医务工作者提供和显示实时信息，实现了智能报警和监控等功能。
关键词：
单片机；吊瓶自动切换；液位检测；滴速控制
通过调查发现中国现在是一个输液大国，一年百亿的输液瓶，平均每人八瓶的庞大输液量，造成很多医院输液厅时常人满为患，护士人手不足，并且输液装置还停留在传统方式，缺少智能化和信息化，导致病人输液得不到完善的照顾，出现很多医疗纠纷[1]。智能输液系统的设计主要在于减轻门诊的工作量，可以减少护士工作时间和工作负担，提高病人输液的舒适度与安全性。
1整体设计方案
智能输液系统的设计基于AT89C52单片机为控制核心，液位传感器检测到警戒水位，将信号传递给控制核心，控制核心根据接收到的信号来选择电子夹具的通电与断开，继而控制点滴瓶，来达到智能切换点滴瓶的要求，电源模块作为整个系统的供电电源，按键来设定初始点滴瓶数，并在显示屏上明确的显示出来，还可控制步进电机以控制点滴速度，无线遥控器可以远程设置初始点滴瓶数，红外检测点滴信号给信号主控芯片，主控芯片处理并使警报器和指示灯工作。
2硬件电路设计
2.1输液瓶自动切换电路设计进行输液瓶的自动切换，就要涉及到点滴瓶的截流，当开始输液第一瓶时，后面的输液瓶就要进行截流，使用电磁阀夹紧输液管，实现液体的截流工作。其工作方式就是阀体内的大型线圈通电，因为磁铁异性相吸的原理，使得和永磁铁相连的夹紧机构进行夹管操作，实现对液体的截流操作。输液瓶自动切换电路使用继电器模块控制电磁夹管阀打开和关闭来完成。电路中光耦起到高低压隔离，提高抗干扰性的作用。光耦工作电压5V，电磁阀工作电压12V。通过给信号三极管s8050的导通与关断来控制继电器（图中K3、K5）的线圈通电与否，从而控制常闭与常开触点的吸合与打开，最终控制电磁阀（常闭钳式夹管阀，J3、J7处）接通和关断。
2.2液位检测电路运用非接触式缺水传感器(型号RFG-12VS)检测输液瓶内的液位情况，缺水式传感器自身集成了反相器，就不用设计电路，直接把传感器与单片机引脚相连。将缺水式液位传感器安装于吊瓶上，紧贴输液瓶，检测到有液体时不输出信号，当检测到无液体时，给单片机传输信号，单片机在接到相应信号的时候，发出指令给电磁夹管阀，控制其夹紧与松开，从而控制多瓶输液瓶按顺序自动切换进行输液。缺水式液位传感器检测液位适用于不同规格的输液瓶，而且没有复杂的电路，体积小，使用简单。缺水式液位传感器放置在输液箱里，其输出脚与单片机有线连接。图2-2为缺水式液位传感器。
2.3点滴检测和控制电路点滴计数用红外对管接收模块（TCRT5000）测量出液滴的下落速度，检测到液滴下落就产生一个低电平信号给单片机，单片机通过计算，把结果显示在数码管上[2]。如果检测到滴速与设置的滴速不一致，采用微型推杆步进电机，通过调整步进数来控制液体的滴速。点滴检测图中的工作电压5V，JP1的接线端子直接接单片机，把液滴信号传给单片机。
3实验调试
在输液系统的模拟仿真中，使用开关作为模拟液位传感器的器件，测试程序在理想状况准确接收到信号下，是否能做出正确的反应。从观察单片机的IO口的高低电平判断出输液瓶是否有正确的动作。在测试中多次出现提前报警，提前打开不应打开的电磁夹管阀，多次测试判断为继电器的瞬间关闭，产生了极大的回流电流，对单片机产生了极大的干扰，而导致单片机出现了很大的执行错误。解决方法为将继电器控制端和信号端分别进行两路单独供电，有效的消除回流电流对单片机的影响。在对液滴检测进行调试时，出现了检测液滴的实时性不好，表现为检测速度不快，以调节了液滴速度一段时间后才能在数码管显现出来液滴的变化，此为程序参数的问题，更快的显示估计下落液滴的速度，设置为记录液滴与液滴间的时间间隔，这样做可以达到实时检测的效果，连贯性更好，但是误差会随之增大。因为检测时计算会省略小数点之后的数值，最大误差为0.9，当液滴流速为10滴/分钟，误差率为10%，以上调整可能会出现50ms的误差，也只是会增加5%左右的误差率。
4结论
整个智能输液系统，以STC89C51为控制核心，支持最多三瓶输液瓶的自动切换，可以电动控制输液滴数，可以自动切换吊瓶。智能输液系统可应用于诊所、各大医院输液室等[3]。
参考文献
[1]郭雯，王海涛.智能输液系统的发展与应用[J].医疗卫生装备，2012，33(11).
[2]伍玉，陈晓君.液体点滴速度检测装置[J].电子设计工程，2009，7（7）.
液位控制器范文5
关键词：过程控制系统，液位，测量原理，控制方式，测量设备
1 前言
德国FESTO公司研制的“PCS” 即“过程控制系统”，是一套集目前工业控制中较为典型的控制系统（液位控制、流量控制、压力控制、温度控制）于一体的实验装置（见图1.1）。实验装置由四个操作站和一个中间调度站组成，分别实现四种典型环节（液位、流量、压力、温度）的检测与控制。每站由相应的检测传感器、控制器和电动执行器构成。控制器由中央处理单元、信号处理单元和驱动电路等组成，可以实现开环、闭环 PID算法控制开度阀（比例阀）动作和直流电动机的调速。各站之间通过管道及开关阀（电磁阀）连接，由中间站的PLC控制开关阀导通，可形成耦合系统。
2 液位系统简介
本文中的液位系统如图1所示。
图1液位系统
液位控制系统是FESTO四个独立站中的一站，包括一高一低两个容器（通过中间连接管道上手动阀的开闭控制其通断）、超声波液传感器、直流电机、直流电机调速器；以及四个系统都包含的向中间调度站PLC传送开关量的电容接近传感器，和PLC控制的电磁开度阀。
3 相关测量原理
液位测量是料位测量的一类。许多生产过程都要求监视工艺流程中各种容器内的物料贮量和控制容器进出料量的平衡。免费论文。为此目的所需要的信号当前主要通过测量容器中的物料表面位置得到。[1]
料位包括液位和固体颗粒的料位，本文采用的料位测量方法是超声波式，利用超声波在一定状态介质中的传播具有一定速度这一特性，当声源与料位的距离变化时，回声的时间（从发射到接收超声波的时间间隔）也要改变，这是非接触式测量，可用于液位和固体颗粒料位测量。
4测量设备
超声波液位传感器
它是基于声波的产生和在物体上的反射探测原理。正常情况下，大气作为了超声波的载体。声发生器在短时间内启动，发射出超声脉冲，人耳无法听到。随着超声脉冲的发射，超声波被固定的物体所反射，并返回给接收器。超声脉冲的持续时间可用电子方法评估。在一个固定的范围内，在超声脉冲信号持续时间，输出信号是成比例的。
电机/泵：
不带调速，只起搅和作用；
离心泵适合于冷水或加热水的再循环；泵不能干燥的使用，也不能用海水或受污染的液体。
（3）电容接近传感器：
电容接近传感器的工作原理是基于RC谐振电路中电容器的电容变化来估算的。当有物体接近传感器时，电容增加。这导致了RC电路振荡作用的变化。LED的黄色发光二极管指示切换状态。电容的变化很大程度上依靠距离，和各自材质的尺寸以及介电常数【3】。
（4）电机调速器：
通过改变输入电压来改变泵的转速，输入-10V――+10V，输出-24V――+24V 【4】。
5 控制方式
过程控制系统按照控制方式的不同分为开环控制、闭环控制，单回路控制、串级控制、比值控制等多种方式【2】。免费论文。本液位控制系统采用闭环单回路控制方式，如图2所示。
液位控制器范文6
文献标识码： A一、引言：PID（proportion- integral- derivative）是比例、积分和微分的简称，其控制器是一种现行控制器，在本质上是一种对“过去”、“现在”和“未来”信息估计的控制算法。液位是工业生产过程控制中很重要的被控变量，工业生产中的很多场合都需要对容器中液体进行有效可靠的控制。工业生产过程中的液位系统通常是时变的，具有大滞后特性，控制精度不易满足，控制也相当麻烦。本文将主要论述增量式数字PID算法在单容水箱液位控制系统中的应用。二、PID控制系统设计 本控制系统属于计算机监督控制系统（SCC）。计算机通过对液位控制系统中的控制对象离散采样，运用增量式数字PID控制算法控制执行机构输出，从而实现对液位系统的恒定液位控制，通过组态软件MCGS实现液位运行画面的检测。运行结果表明，设计的数字PID控制器能准确地控制上水箱的液位，获得了良好的控制效果。1.液位控制系统组成图1 液位控制系统结构框图图1为液位控制系统结构框图，系统采用闭环控制方案。利用ZY17PrCon32SB过程控制试验装置，系统中的控制器采用西门子公司的S7-300PLC可编辑控制器，液位变送器将实际输出液位反馈至输入端。数字调节器采用增量式PID算法，输出控制信号控制执行机构（变频器和水泵）输出，控制对象在执行机构的控制下输出实际液位。系统控制程序是使用西门子step7编程软件自行设计制作的一款控制程序。通过组态软件MCGS实现液位运行画面的检测。包括控制面板、系统运行曲线显示窗口、实时系统参数监控窗和系统参数输出窗等。其中控制面板作为操作人员与系统的交互接口，系统参数输出窗可计算出液位控制系统一次运行的动态参数。2.增量式PID算法理论：连续PID控制器的微分方程：用求和代替积分，用前向差分代替微分，得到数字PID公式为： 公式（1）其中T为采样周期。由于u（k）为控制信号直接决定了控制信号的位置，因此上式被称为位置式PID控制算法。但这种算法需要把历次的偏差信号进行相加，但这样不仅使计算繁琐，而且为了保存偏差信号还要占用大量的内存空间，因此我们用增量式PID。的算式为：
公式（2）将上式与公式（1）相减得公式（3）为比例系数，为积分系数，为微分系数。此式相对公式（1）来说占用更少的内存空间。本实验即是采用公式（3）所示的增量式数字PID控制算法3.增量式PID算法程序框图：
图2 智能PID控制算法程序流程图图2为增量式PID控制算法程序流程图，控制系统经初始化化操作后，进入系统监控阶段，通过液位传感器，实时采集系统的液位信息。系统根据实际液位与希望液位的误差，按照增量式PID控制规则运算得到控制数据，由于在实验设备上，当变频器的电流输入较小时，水泵并不能正常打水，所以需要对增量式PID的计算结果进行限幅处理，在限幅处理的时候将变频器的最低输入也就是PLC的输出限制在水泵临界运行状态。控制信号驱动执行机构，最终实现对控制对象的恒液位控制。程序设置报警信号，对液位上下限进行报警，在液位高于或低于某个值的时候用相关指示灯报警。影响容器中液体液位的参数有两个：一个是液体的流入量，另一个是液体的流出量。调节这两个参数均可以控制液位，由于在过程试验装置中输出量是有限的，而且从保证液体不产生溢出的要求考虑，选择液体的流入量作为控制参数。选择PI调节器作为控制，可以加快响应速度，并且可以实现无差调节。调试时，为了保证系统的稳定运行，需要合理选取采样间隔。将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应快、超调小的响应曲线；由于比例控制下稳态误差不能满足要求，所以加入积分控制：将积分系数置一个较小值，观测响应曲线。然后增大积分系数，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得到较满意的响应，确定比例和积分的参数。4.液位控制系统响应曲线
