赫煥麗++賈麗仕

摘要：水位控制系統(tǒng)具有非線(xiàn)性、非最小相位、時(shí)滯性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型。該文采用位式控制算法分析水位變化規(guī)律。通過(guò)MCGS組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)報(bào)表和曲線(xiàn)分析水位的動(dòng)態(tài)變化周期。

關(guān)鍵詞：水位控制；組態(tài)控制；控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）03-0232-02

儲(chǔ)液罐給水流量和出水流量都存在測(cè)量誤差，測(cè)量誤差、蒸發(fā)作用、進(jìn)水管進(jìn)水使水位控制具有時(shí)滯性，調(diào)節(jié)螺絲、滑輪長(zhǎng)期動(dòng)作及暴露在空氣中的生銹造成機(jī)械控制不靈敏，輸送管道和控制機(jī)構(gòu)存在摩擦等非線(xiàn)性因素，隨著日久摩擦不斷變化，造成附加的穩(wěn)態(tài)誤差。水位控制具有純滯后和容量滯后的現(xiàn)象，水位上升時(shí)間長(zhǎng)且不勻速。為了提供平穩(wěn)的水位，需要進(jìn)行充分可靠的給水出水調(diào)節(jié)。

1 雙儲(chǔ)液罐水位控制組態(tài)畫(huà)面

圖1是雙儲(chǔ)液罐水位控制系統(tǒng)，要求按下啟動(dòng)停止按鈕，只要罐2水位大于6米，保證持續(xù)出水。罐1水位在1到9米之間波動(dòng)，罐2水位在1到6米之間波動(dòng)。罐1量程是12米，罐2量程是8米。

2位式控制算法思路

位式控制算法精度差，僅限于對(duì)控制品質(zhì)要求不高的場(chǎng)合，不能連續(xù)變化，只能斷續(xù)控制。當(dāng)罐1水位低于1米時(shí)，泵開(kāi)啟；當(dāng)罐1水位高于1米低于9米時(shí)，泵保持狀態(tài)，它的狀態(tài)取決于前個(gè)動(dòng)作狀態(tài)；當(dāng)罐1水位高于9米時(shí)，泵關(guān)閉。對(duì)于泵的狀態(tài)用數(shù)學(xué)公式表達(dá)：

同理，閥1的狀態(tài)是當(dāng)罐2水位低于1米時(shí)打開(kāi)，在1米到6米之間保持，高于6米，閥1關(guān)閉。閥3的狀態(tài)是要保證恒定出水，當(dāng)罐2水位達(dá)到6米后，閥1關(guān)閉，閥2打開(kāi)。閥1總在通和斷之間切換，水位在上下限之間不停地波動(dòng)。

自動(dòng)控制水泵、調(diào)節(jié)閥和出水閥的腳本程序如下：

4數(shù)據(jù)前處理

從硬件設(shè)備中輸入輸出的數(shù)據(jù)一般是電壓或電流值，要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換，得到具有實(shí)際意義的工程數(shù)據(jù)。有兩種硬件作為接口設(shè)備，一種是可編程控制器，一種是板卡。當(dāng)使用板卡時(shí)需要對(duì)設(shè)備采集通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行前處理。使用PLC需要通過(guò)編程轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

4.1使用西門(mén)子PLC數(shù)據(jù)預(yù)處理

通過(guò)壓力變送器把液位轉(zhuǎn)換為4～20mA電流信號(hào)，H1和H2經(jīng)AIW0和AIW1進(jìn)入PLC，得到6400～32000的數(shù)字量H1D和H2D，經(jīng)過(guò)程序處理還原為水位H1和H2。

4.2使用板卡數(shù)據(jù)預(yù)處理

板卡作為接口設(shè)備，不需要寫(xiě)入程序，只需要進(jìn)行填表格就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換了。如圖2把1到5伏的電壓值轉(zhuǎn)換成0到12米的液位。雙儲(chǔ)液罐自動(dòng)水位控制系統(tǒng)通過(guò)壓力變送器把罐1或罐2的液位檢測(cè)出來(lái)，把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成1～5V的電壓。電流通過(guò)板卡輸入接口進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字量送到計(jì)算機(jī)處理。

5分析水位變化總結(jié)規(guī)律

安裝好MCGS組態(tài)軟件，建立“水位控制系統(tǒng)”工程。首先建立5個(gè)變量：H1、H2、泵、調(diào)節(jié)閥、出水閥。

在用戶(hù)窗口建立“水位控制主畫(huà)面”窗口，并設(shè)置為啟動(dòng)窗口。把所有部件進(jìn)行動(dòng)畫(huà)連接，在運(yùn)行策略中輸入如下液位模擬程序。

進(jìn)入運(yùn)行環(huán)境，觀察水位隨泵和閥的變化效果。出水閥打開(kāi)后，儲(chǔ)液罐水位在上下限之間不停波動(dòng)，進(jìn)水閥總在通與斷之間不停切換，水位不能穩(wěn)定下來(lái)。進(jìn)水閥和水泵動(dòng)作非常頻繁，對(duì)執(zhí)行器壽命非常不利。若罐2水位高于6米，出水閥保證持續(xù)供水，不影響用戶(hù)使用。

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