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1.3 液位串级控制系统介绍
在工业实际生产中，液位是过程控制系统的重要被控量，在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业尤为重要。在工业生产过程自动化中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。通过液位的检测与控制，了解容器中的原料﹑半成品或成品的数量，以便调节容器内的输入输出物料的平衡，保证生产过程中各环节的物料搭配得当。通过控制计算机可以不断监控生产的运行过程，即时地监视或控制容器液位，保证产品的质量和数量。如果控制系统设计欠妥，会造成生产中对液位控制的不合理，导致原料的浪费﹑产品的不合格，甚至造成生产事故，所以设计一个良好的液位控制系统在工业生产中有着重要的实际意义[7]。
在液位串级控制系统的设计中将以THPCJC-1高级过程控制实验系统为基础，展开设计控制系统及工程实现的工作。虽然是采用传统的串级PID控制的方法，但是将利用智能调节仪表﹑数据采集模块和计算机控制来实现控制系统的组建，努力使系统具有良好的静态性能，改善系统的动态性能。
系统选用串级控制方式，以改善控制过程系统的动态性能，双闭环结构可以增强控制系统的抗干扰能力。双容水箱液位控制系统的控制对象如下图1.1所示
图1.1 双容水箱液位控制系统
在设计控制系统的过程中，将利用到MATLAB软件和MCGS组态软件。以下将对它们的主要内容进行说明。
1.4 主要研究内容
主要以THPCJC-1型综合过程控制实验系统为研究对象包括了液位、流量。
“THPCJC-1型多策略过程控制集成系统实训平台”是由控制器、执行器、电源模块、冷端补偿器、接线端子、上位监控PC机组成。它是本企业根据工业自动化及其他相关专业的教学特点，同时又最大程度上给使用者直观的展现实物和使用方法而推出的一套全新的综合性实验装置。该装置可完成对象特性测试，单回路控制，串级控制等多种控制实验。同时还可以根据使用者的要求，自己开发实验项目。该装置为完成上述实验，还设计了不同的控制方式： AI智能仪表，DDC远程数据采集，PLC可编程控制，最大程度上满足用户的需求。
本实验装置对象主要由水箱，锅炉和盘管三大部分组成。供水系统有两路：一路由三相磁力驱动泵（380恒压供水），电动调节阀，直流电磁阀，涡流流量计及手动调节阀组成；另一路由变频器，三相磁力驱动泵（220变频调速），涡流流量计及手动调节阀组成。
被控对象主要包括：水箱，模拟锅炉，盘管，管道及阀门；检测装置主要包括：压力传感器、变送器， 温度传感器，流量传感器、变送器；执行机构主要包括：电动调节阀，水泵，电磁阀，三相电加热管。
具体相关内容：
（1）对于组态软件的当前研究现状和发展趋势做出分析，并分析了目 前市场上组态软件，特别是 MCGS 组态软件的基本工作原理和功能特点。
（2）对于课题涉及到的控制系统做简要介绍，分析关于双容水箱系统 的基本内容。并针对设计要用的软、硬件进行了选型。
（3）针对设计中用到的硬件设备以及其特点做了简单的介绍。
（4）主要针对双容水箱对象，利用 MCGS 监控组态软件，设计组态监 控界面，完成显示控制流程，实时曲线，结构框图，历史曲线，报表打印， 报警等功能。并编写 PID 控制策略。
（5）对目前研究工作进行总结并对今后的研究方向进行展望。
2 液位控制系统的组建
2.1 系统硬件选型
系统的硬件设计包括检测单元，执行单元，控制单元及各部分的连接，组成一个完整的系统。