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1、第一章过程控制仪表课程设计的目的意义11.1 设计目的11.2 课程设计在教学计划中的地位和作用1第二章液位控制系统实验调试22.1 控制系统工艺流程22.2 控制系统的控制要求32.3 系统的实验调试5第三章液位控制系统工艺流程及控制要求93.1控制系统工艺流程93.2设计内容及要求10第四章总体设计方案124.1 设计思想124.2 总体设计流程图13第五章硬件设计155.1 硬件设计概要155.2 硬件选型165.3 硬件电路设计系统原理图及其说明17第六章软件设计196.1 软件设计流程图及其说明196.2 源程序及其说明20第七章系统调试及使用说明22第八章收获与体味23参考文献24
2、第一章过程控制仪表课程设计的目的意义1.1 设计目的本课程设计是为过程控制仪表课程而开设的综合实践教学环节，是对现代检测技术、自动控制理论、过程控制仪表、计算机控制技术等前期课堂学习内容的综合应用。其目的在于培养学生综合运用理论知识来分析和解决实际问题的能力，使学生通过自己动手对一个工业过程控制对象进行仪表设计与选型，促进学生对仪表及其理论与设计的进一步认识。课程设计的主要任务是设计工业生产过程时常遇到的液位（压力、流量或者温度）控制系统，使学生将理论与实践有机地结合起来,有效的巩固与提高理论教学效果。本次课程设计，我个人选题为水箱液位控制系统。通过课程设计，可以使我们针对典型的工业控制对象，
3、实现水箱液位的串级控制。从而使我们了解水箱液位串级控制系统组成原理，加深对串级控制这一复杂控制方法的理解，初步掌握工业控制系统的设计和实现方法，掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法，掌握液位串级控制系统采用不同控制方案的实现过程。1.2 课程设计在教学计划中的地位和作用过程控制仪表课程设计是本课程集中实践环节的主要内容之一，是在完成课程的理论与实验教学的基础上，为自动化专业本科生开设的一门综合性的专业课程，是较为重要的实践性教学环节。通过本次课程设计，使学生通过对一个实用工业过程控制系统（如液位控制系统）的设计、安装、调试来综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，达到素质和
4、创新能力进一步提升。继而掌握过程控制系统设计的基本理论、基本方法和基本技能及其在自动化及其他领域中的应用，使学生能简单地掌握工业对象系统模型设计规范及工程设计的内容步骤。此外，课程设计综合了学生所学的自动控制理论、微型计算机控制技术、可编程序控制器PLC等多门课程内容，整合各门专业课的工程应用，进而使学生获得过程控制技术的基本训练，将本科阶段所学的专业课系统的应用于实际过程的自动化设计，缩短专业知识向实际工程设计的时间，为毕业之后的继续教育、科学研究、技术开辟打下良好基础。第二章液位控制系统的实验调试2.1控制工艺流程该装置由三个相同大小的容器、液位检测变送仪表及执行机构组成，配套的仪表屏上安
5、装了配有连接信号插座孔的整个工艺流程摹拟图、调节控制仪表、手操器、显示仪表等。图2.1液位控制系统工艺流程图三级串联水箱工艺图如图2.1所示，它由三个水箱组成，稳压水由两路经过电动调节阀Vcl和Vc2以及手动阀V1-V6,分别流入三个水箱。调节阀Vcl和Vc2可以作为控制回路的执行机构，另一个用于产生扰动信号。若以进入水箱的水流量作为输入量，水位作为其输出量，则每一个水箱可以看成是一个一阶惯性环节的被控对象。当Vcl作为控制回路执行机构，通过手动阀VhV3和V5的打开关闭不同组合使水箱构成不同阶次的被控对象。选择第3个水箱的液位H3作为被调变量，关闭手动阀Vl和V3,只打开V5,则构成一阶惯性
6、环节；关闭手动阀Vl和V5,只打开V3,使两个水箱串联，则两个惯性环节构成二阶被控对象；关闭手动阀V3、V5,只打开手动阀VI,使三个水箱串联，则三个惯性环节串联构成三阶被控对象。固然，第一个水箱的液位Hl和第二个水箱的液位H2也可以作为被调变量，构成二阶或者一阶被控对象。该装置中有三个被控变量（1#水箱、2#水箱、3#水箱的液位），可从中选择一至两个为被控变量。有两个操作变量（二个调节阀开度）。普通，支路I（VCI）流量作为操作变量通路，支路2（Vc2）则作为扰动输入通路。在确定被控变量、操作变量、主要扰动和控制方案后，只要在摹拟控制流程图上的插孔进行不同的连接，就能组成不同控制回路。通常采
7、用以下方式接线：首先把1#水箱的液位信号HTl的电流信号串入无笔记录仪的1号通道Rb再串入到1号调节器（即CI）的输入端PVo再把调节器的输出电流信号接到支路1电子调节阀Vcl上。也就是先接前向通道的路线，再连接反馈回路。2.2液酶制系统要求对于一个控制系统，首先要先了解其系统的各部份的特性和性能。因此，首先，我们要对电子式电动执行器的特性和性能进行测试。包括其动作范围、动作时间及动作步长等。除以上的之外还有执行器的液位特性。执行器的液位特性是指在阀先后压力差不变的情况下，截止流过阀门的相对液位与阀芯行程对性关系。此外控制系统中PID智能调节器的参数整定也是系统能否实现性能最大化的关键。在做好
8、以上要求后，针对此液位控制系统的控制要求包括以下几个方面：1 .单回路液位控制系统单回路液位控制系统是由下列4部份组成的：（1）被控对象一一水箱；（2）电子阀；（3）液位变送器；（4）PID智能调节器等组成。它们连接成控制系统的方框图如图2.2所示。图2.2单回路液位控制系统图2.2中被控对象是三级串联水箱，被控量是水箱的液位Hs,调节参数是流入水箱的流量Q，水箱液位由液位变送器检测得到也未反馈信号Hf,它和液位设定信号HS进行比较，得到偏差信号Hi,调节器对输入偏差Hi进行PID运算，输出变化量U控制信号，控制电子调节阀门的阀位，改变调节参数Q,使被调节参数H保持着设定值。其中f为系统扰动信
9、号。2 .双回路液位控制系统图2.3串级液位控制系统其中，HS是主参数给定值，%是被控的主参数，Hl是副参数，上是作用在主对OII象上的扰动，f2是作用在副对象上的扰动。对于此液位控制系统，我们的最终目的是在串级操纵情况下，实现Pn）调节的最大范围。2. 3系统的实验调试串级控制系统主副控制器的选型非常重要。对于主控制器，为了减少稳态误差，提高控制精度，应具有积分控制，为了使系统反应灵敏，动作迅速，应加入微分控制，因此主控制器应具有PID控制规律；对于副控制器，通常可以选用比例控制，当副回路比例系数不能太大时，则应加入积分控制，采用PI规律。副回路较少采用PID控制。有了以上控制经验规律后，按
10、照“一步整定法”。其依据是，在串级控制系统中，副回路的被控量要求不高，可在一定范围内变化，在整定副回路参数时，利用经验数据确定副回路的比例度后再也不进行调整，只要针对主回路整定即可。这里的副回路参数可以按照以下表2.1列出的经验数据参数整定。表2.1经验法整定参数系统参数比例度/%积分时间min微分时间min温度20-603-100.5-3流量40-1000.1-1压力30-700.4-3液位20-80由于是液位控制，在系统调试时，我们首先选择副回路比例度P=25。对于主副回路PID的运算周期选择，因为副回路直接控制执行器，因此既要使得它的控制灵敏、迅速，又不能动作太频繁，增加系统损耗。我们选
11、取主回路运算时间2-3s,副回路运算时间l-2s。（对应TO分别为：4-6和2-4）在实验调试初期，由于对系统了解不深，我们也在副回路中加入了积分控制和较强的微分控制。（1=100、D=IO）根据PID智能调节仪的参数设定，我们可以算出：KpM,Ti=50s,Td=5s然后根据系统要求，实现控制系统控制范围的最大化。由于先做过了执行器特性实验和电子执行器的液位特性实验，这里，我们对执行器的线性范围（20-90）选取线性中点首先进行控制，即液位高度55mm处。通过不断调试，修改，以及串级控制对主回路的控制要求，我们最终确定了参数：P=25,1=100,D=IOo此时的调试结果，响应曲线如下：图2
12、.4主回路P=25,1=100,D=IO的响应曲线由以上响应曲线可以看出，系统在不同输入情况下的动态参数也不同。（当控制液位大于55的阶跃响应未画）这里我们对曲线做分析：(1)系统包含纯滞后环节。从物理意义上解释，因为水箱1进水，其液位变化体现在主控制水箱3需要一定时间。(2)显然，在液位控制线性中点处，其响应结果最佳。在挨近上下死区时，系统滞后时间变长，动态性能变差，调节时间也变长。(3)在系统超调量大于允许范围时，可以考虑引入积分分离及输出限幅进行改善。防止因为偏差较大而积累积分作用，导致系统调节过慢，输出幅值过大。以上控制结果，在控制范围来看，效果可以。但是由于此时副回路Dn0,导致系统
13、副回路输出动作过大；1=100,导致控制过程延长。因此我们在调试结果基本令人满意后，对副回路PlD参数进行重新改善。选取D=0,1=999。即切除了微分、积分作用，只保留比例。这时，对于系统的响应曲线变化不大，但是控制量输出却十分理想。如下图(a)、(b),即针对H=55mm时，系统阶跃响应稳定(图中的t=t)后，控制量输出随时间变化的曲线。(a)副回路保持积分、微分作(b)副回路只保留比例作用用的控制量输出曲线的控制量输出曲线图2.5副回路PlD参数对控制量变化的影响图由图2.5中两组控制量输出曲线比较，验证了对于副回路控制规律的原则要求，即副回路要求起控制的快速性，可以有余差，普通只选择P
14、控制规律，并按照表2.1经验法整定参数。固然，对于原副回路的控制量输出校正，也可以采用带死区的PID控制来限制D参数对系统动态性能的影响。这时，只要死区宽度选择合适，一样可以减小稳定后控制量的输出波动，从而减小系统机械磨损。最终通过实验，我们确定了最佳控制效果下的主副回路PID参数。见表2.2表2.2主副回路PlD参数主副回路PID参数P参数I参数D参数运算周期TO(s)PKpITi(s)TdTd(三)主回路254100501052副回路254999500001第三章液位控制系统控制工艺流程及控制要求3.1液位控制系统的工艺流程本次液位控制系统的课程设计内容，是在一个工业流程中，选择一部份需要
15、进行液位控制的部份进行设计。在工业现场，需要大量用到液位控制。比如污水槽、反应炉、锅炉等。这里，选择HPF脱硫工艺中的液位控制作为设计内容。首先对该工业流程进行简介。HPF法脱硫是国内新开辟的技术,它是以氨为碱源液相催化氧化脱硫新工艺,采用的催化剂HPF是一种复合催化剂,它对脱硫和再生过程均有催化作用。所产废液彻底可以回兑到炼焦煤中,从而大大简化了工艺流程。脱硫、脱氯效率较高,普通可达到塔后煤气含HS100mgm3,含HCN300mgm32脱硫工艺的流程如图3.1所示。图中L表示液位；P表示压力；T表示温度；F表示流量；I表示指示；C表示控制；V表示阀门；Q表示累计。双琼废液去分场进工段的导通
16、油出丁段的S热油“款筮收工段来的摩余气水I循环上水的谭氨水冷凝鼓乂工段进工段的Hde空气图3.1HPF脱硫工艺流程HPF法脱硫的工艺流程是:鼓风机后的煤气进入预冷塔与塔顶喷洒的冷却水逆向接触,被冷却为30,冷却水从塔下部用泵抽出，送外冷器被低温水冷至28送回塔顶循环喷洒。采取部份剩余氨水更新循环冷却水,多余循环水返回机械化氨水澄清槽。预冷后的焦炉煤气经过两台并联的脱硫塔,从塔顶喷淋脱硫液以吸收煤气中的HS、HCN（同时吸收氨，以补充脱硫脱氧过程中消耗的氨）。脱HS后的煤气送入洗涤工22段。两台并联的脱硫塔都有自己独立的再生系统，吸收了HS、HCN的溶液从塔溜出，2经液封槽进入各自独立的反应槽，
17、再经溶液循环泵送入再生塔。同时由空气压缩机送来的压缩空气鼓入再生塔底部,溶液在塔内即得到再生。再生后溶液经液位调节器返回各自对应的脱硫塔循环使用。浮于再生塔顶的硫泡沫利用位差流入泡沫槽,硫泡沫经泡沫泵送入戈尔膜过滤器分离,清液流入反应槽,硫膏经压缩空气压榨成硫饼装袋外销。为避免脱硫液盐类积累影响脱硫效果,排出少量废液送往配煤。通过上述工艺流程的简述，我们可以发现，在预热塔这一关键环节就需要借助液位控制来保证脱硫过程的顺利进行。液位控制就这一模块进行设计，为主要使用部份。这里对预热塔进行工艺流程分析。由总的工艺流程图要求可以发现，液位指示信号来自两个部份：地下放空槽和反应槽。其控制输出控制预热塔
18、的循环下水部份。因此，也可以抽象为一个双容水箱串级控制系统。工艺流程图可以用图2.1概括。3. 2液位控制系统的设计内容及要求本课程设计主要是通过对典型工业生产过程中常见的典型工艺参数（液位）的测量方法、信号处理技术和控制系统的设计，掌握测控对象参数检测方法、变送器的功能、测控通道技术、执行器和调节阀的功能、过程控制仪表的PID控制参数整定方法，进一步加强对课堂理论知识的理解与综合应用能力，进而提高学生解决实际工程问题的能力。液位控制系统设计包括以下具体内容：1 .熟悉HPF脱硫工业流程；2 .从脱硫工业流程中，对需要液位控制的部份进行分离设计；3 .设计预热塔的液位控制系统（包括控制系统的软
19、硬件的总体设计，如参数检测变送器、控制器、执行器及调节阀的选型和控制算法的程序设计及控制系统参数整定）；4 .对设计的系统进行调试，并找出合理控制方式5 .将设计好的系统投入现场使用。预热塔液位控制系统设计的要求如下：1 .选择合适的控制系统和外围电路；2 .掌握控制过程中各部份的原理及使用；3 .选择控制算法，加深对PID调节的原理理解；4 .能够对各个仪表参数进行合理选择和控制；通过对以上要求和内容的实现，最终掌握自动化仪表、计算机控制技术在过程控制中的应用。设计出一个可以在现场使用的一个过程控制系统。第四章总体设计方案4.1 设计思想由工艺流程的分析，需要控制的是一个双回路串级控制系统。
20、其中以反应槽液位作为主被控参数，地下放空槽作为副参数。其系统方框图如图4.1o副调节器主调节器液位变送器2|液位变送器P入Hs:盘定执行器地下放空槽图4.1预热塔液位控制系统方框图图中，控制器方框内的主副调节器实际上是靠算法实现的，这里只是为了说明串级控制的原理，才画出。其中，HS是主参数给定值（键盘给定），H，是被控的主参数，HI是副参数，fO11是作用在主对象上的扰动，是作用在副对象上的扰动。明确系统机构，参照系统及实际应用环境需要，确定系统设计方案。我们首先进行控制器的选择，控制算法的实现。这里控制器可以选择PLC,也可以选择单片机。考虑到PLC价格较昂贵，而对于预热塔，除了液位控制外，
21、还有温度、压力等其他控制，因此会使用多个PLC,并且导致I/O的浪费。这里我们选择单片机作为控制器。控制算法上，选用数字式PIDo这里考虑到工业的实用，包括控制量的限制等。因此PlD控制算法还要进行一定改进，比如积分分离、输出限幅、带死区的PlD算法等。以上部份属于系统的总体方案设计。完成理论方案设计后，要进行现场的设计。包括硬件设计、软件设计、结果调试。硬件设计主要对硬件部份进行设计，包括单片机系统设计，外围功能模块选择，I/O端口分配，通信路线选择，摹拟I/O通道电路设计。具体包括传感器、变送器的选择、控制器芯片、A/D、D/A转换，路线的连接。由于工业现场往往存在较强的干扰，所以抗干扰技
22、术也要作为硬件设计思想之一。该液位控制系统可能干扰主要来自于电源电压的干扰。因为使用单片机设计，系统软件设计主要是C语言或者汇编语言设计。对于本系统来讲，主要涉及对A/D采样处理、数字PID程序实现以及D/A输出。普通首先绘制程序流程图，然后按照此纲领有效地指导程序编写。为了方便设计及以后的错误校正，程序设计尽量采取模块化设计方法。结果调试首先要进行仿真调试，再进行现场的调试。系统调试包括软件调试和硬件调试。软件调试常见错误：堆栈溢出、工作单元和存储器的分配虫谷；系统初始化不完全或者错误，造成中断响应错误，输入输出不正常；软硬件没有配合好等。硬件调试常见故障有：由设计错误和加工工艺造成的错线、
23、开路、短路、接触不良等，以及元器件失效，或者性能不合要求。此外产品虽然投入实际，还需要方便以后的完善和升级。4. 2总体设计流程图总体的设计思想包括了软件和硬件的设计思想。图4.2用一个整体的流程图，包括所有的设计要求。图4.2总体设计方框图由图可以看出，完整的系统不仅包括控制过程的实现，还要将系统的可扩展性、人性化设计考虑进去。整体的设计流程图如下:图4.3总体设计流程图第五章硬件设计4.1 硬件设计概要硬件设计主要是单片机系统的组成，以及实现系统的外围电路。按照图4.2各模块进行设计。首先是单片机系统构成：为了获得键盘输入、实时显示的功能，这里扩展使用两片单片机进行控制。每一个单片机分别执
24、行不同的功能，它完成为了对整个系统的液位的控制及显示液位的高度。设计中再也不应用I/O接口。用单片机取代I/O接口。一来可以减少系统复杂程度，有利于增加系统的反应速度，同时又增强了其精度，并在正常或者意外停电时数据不易丢失，增强人机交互能力，且结构简单，易于安装和实现。液位中的压电感应传感器采集液位在不同位置的电信号，其弱小的信号传到变送器，变送器将弱小电信号按一定比例放大到可以应用的电信号。串级控制中，对于输入的两路信号，采用能给采用两路输入的A/D转换器转换为数字信号直接传给两片单片机。在二号单片机中通过液位的输入和键盘的输人的不同来控制机电的运转，液位的输入是存放在PA中的，键盘的输入是
25、放在PB中的，这样可以通过两路采样，构成串级控制系统，从而实现调节液位需求。一号单片机用来显示液位高度和存储数据。单片机系统的结构见图5.1。图5.1单片机系统结构接下来对于外围电路，主要是信号的检测、I/V变换、伺服放大等。外围电路的设计连接比较简单。其结构与原理图相同。对串级控制中的主副参数检测后，通过液位传感器、变送器，送给单片机系统的输入；单片机系统的输出则进行伺服放大后，控制电动执行机构，按照控制结构进行响应动作。D/A输出A/D输入图5.2外围电路结构电动阀通过控制循环下水开关，控制进入放空槽和反应槽的流量变化。液位变送器是直接安装在槽中的，其输出结果送至A/D转换的两个通道INO
26、,IN1等待程序进行选择。5. 2硬件选型控制器单片机系统的选型：这里为了实现功能，选择89C52型单片机，其特点是运算功能强，片内含有256KBROM,不需片外扩展RoM。A/D转换器采用ADC0809,满足两路采样通道的要求。D/A转换器选择DAC0832o显示采用8段数码显示管。键盘输入可以采用矩阵式按键键盘。外围电路选型：液位变送器选择UQZ-17LX型，浮球式。测量范围选择为0-200Omm,输出4-200mAo该变送器原理如下：由测量膜片与两侧绝缘片上的电极各组成一个电容器。当两侧压力不一致时，导致测量膜片产生位移，其位移量和压力差成正比，故两侧电容量就不等，通过振荡和解调环节，转
27、换成与压力成正比的信号。液位变送器的输出是电流信号，需要转换为电压信号才干被A/D识别。因此还需选择I/V变换。选择ISO-A4-P1-O4-S1型I/V变换器，其输入电流为4-20mA,输出0-5Vc辅助电源24V(DC),隔离电源9V(DC)0伺服放大器选择MR-E-IOA-KHO03型伺服放大器。该伺服放大器也采用RS-232串行总线通讯，额定输出IOA电流。联机时，采用速度控制模式。该模块功能既是对D/A输出结果进行放大，利用伺服机电，驱动电子阀。电子阀选择ZT-IO型不锈钢电子阀，孔径10mm,外形尺寸70mm110mm。工作电压直流24V05. 3硬件电路设计系统原理图及其说明硬件
28、的电路原理图重点在于单片机系统。参照图5.1的结构要求。系统的原理电路图如图5.3所示。(图中并未画出报警线路、D/A输出及后续电路)。图5.3硬件设计原理电路图这里，ADCO809将外围主控制参数、副控制参数的传送信号接受。因为两个信号采用的是同一个仪器，因此其摹拟参考电压Vref相同。A/D通道的选择由单片机输出信号确定。在需要进行主回路控制运算时，选通N0,进行副回路运算时，选通INLA/D的输出分为两路，一路送入单片机1显示，一路送入单片机2o首先送主回路反馈信号与键盘给定进行比较后，进行PID运算控制，得出副回路给定参数，再与另一路采样(即副回路反馈信号)进行比较，再进行PID运算。
29、最后再将运算结果输出。单片机1功能简单，只负责对采样的结果进行显示。单片机2要实现图4.1中控制器的功能。要对给定值与两个反馈信号进行运算。对于外围电路，主要是A/D、D/A通道以及变送器信号的传递。如图5.4液位变化图5.4外围电路原理图第六章软件设计6.1软件设计流程图及其说明对于系统的主要执行程序，包括了A/D采样、PID运算、结果输出和D/A转换。整个程序设计流程图如图6.1所示。图6.1主程序的设计流程图图中对主回路的PlD运算是将给定值减去主回路通过液位变送器1反馈得到的参数得到控制器输入量，经过运算输出后，送至副回路的给定值，减去副回路通过液位变送器2反馈得到的参数作为副回路P运
30、算的给定值。副回路的输出量送至D/A进行驱动。这里，对于主回路的PlD参数选择需要通过调试来实现，使得在参数在较大的变动范围内能够实现控制。通常，这里的PID运算要引入积分分离及输出限幅。对于键盘的扫描首先判断是否有键按下。如果有则看是否因颤动而造成的错误输入。编程应用了延时再扫描的方法来解决这一问题。如果有键按下则查看是哪一个键按下的。并根据不同的键号输入不同的数据，并释放按键，最后，返回主程序。键盘扫描流程图如图6.2所示。图6.2键盘扫描流程图6. 2源程序及其说明控制系统的主程序为：ORGOOOOHAJMPLOOPORGO100H1.OOP：ACALLKEY：扫描键盘MOVR2,Pl；
31、把Pl的数值传给accCJZR2,R1,HO：当acc=R时跳到HoJCH1：当accvR是跳到HlSETP3.5；JMHOH1：SETP3.4：JMHOHO：ACALLDELAYJMLPA/D转换器初始化程序及中断服务程序为:初始化程序：MOVRO,#OAOH；数据暂存区首址MOVR2,#08H；8路计数初值SETBITI：置脉冲触发器SETBEA：CPU开中断SETBEXI：允许申请中断MOVDPTR,#0FEF8H：指向首地址MOVX()DPTR,A；启动A/D转换HERE：SJMPHERE：等中断中断服务程序：MOVXA,DPTR：读数MOVX(三)RO,A；存数INCDPTR：更新通
32、道INCRO：更新暂存单元MOVX()DPTR,A：启动A/D转换DJNZR2,BACK；是否检测完8路？未完成中断返回CLREA；结束.关中断BACK：RETI第七章系统调试及使用说明系统调试主要包括硬件调试和软件调试。由于软件调试基本可以在PC机上实现仿真，而且是较早一步完成。硬件调试则主要在于路线的合理布置，器件的选择及可靠性实验。因此这里只对硬件、软件联调进行简单说明。在设计好系统后。将软件下载到单片机中，将D/A输出接摹拟器，通过调节阀位及给定量，观察D/A转换的输出结果，看其是否接近理论输出。如果此时与理论值相差较多，就要考虑编程中是否对硬件问题考虑足够。比如采样周期的选择。如果此
33、时基本符合理论计算，在系统稳定后加一定扰动，检测串级控制系统在扰动下的输出。因为串级控制的实现是在单片机内部的，所以我们无法得知具体的输出经过。所以调试时需要对多组参数进行分析，以便最终确定软硬件的合理性。当调试结果无问题时，将系统固化，与现场结合，在进行一次测试，并可以通过现场的变化检测整个系统是否完善。此液位系统调试完成能够投入使用。接下来对其系统使用进行简单介绍。此液位控制系统使用方法简单。只需要合上电源后，对控制对象给定一个控制参数即可。系统自动实现控制过程。控制结束后，关闭电源即可切除系统的控制。控制系统的参数给定使用矩阵式键盘实现，对应的数字量直接代表液位高度。给定要调节的液位高度
34、后，系统不仅能够实时显示液位高度的变化，对液位变化进行监控，同时对液位的高低做出判断。并有效地进行控制，从而实现了全自动化的液位控制。由于设计中以单片机用作I/O接口芯片，代替了专用的I/O接口芯片，此种设计加强了对接口的监管力度。减轻了主单片机的负担，同时软硬件设计模块化。分工清晰，给设计、调试、维护带来极慷慨便。第八章收获与体味通过本次课程设计，我们不仅接触了过程控制在实验系统中的应用、调试，也亲自进行了工业现场的过程控制设计。这让我对过程控制的实现方法、引用领域都有了较深的印象。在实验过程中，我们接触的是一个己经调试完，在使用中的一个系统。通过改变这个系统的参数，使得系统输出变化。这里我
35、们了解了自动化仪表的特性，包括DDZ-II型仪表和DDZ-川型仪表的比较、区别；以及执行器的特性，包括执行器、电/气转换器；还通过对PID参数的调节加深了数字式PID控制技术及其改进策略在应用领域中的作用。在设计过程中，由于课题是针对工业现场的设计。所以我们不仅要考虑到实验环境下的一些条件，还要考虑工业是的经济、实用、可靠、智能等一系列问题。课程设计是一个综合的设计，特别它不仅仅涵盖了我们过程控制仪表这一门课的所学内容，同样还要求我们具备电气知识、计算机控制计数知识、单片机知识、PLC知识等。此次课程设计由于我是采用单片机实现的。在这之前，我对一个单片机系统的设计复杂性没有任何认识。通过了课程
36、设计，我才明白了，一个单片机系统的软件设计仅仅是大步骤中很小的一部份。与我们平时的实验不同，我们再也不是编写一段程序就可以实现的。这里不仅考验我们对程序设计的熟练程度，更考验我们对硬件知识掌握。单片机系统的外围扩展电路往往比起本身复杂许多。在最后的调试过程，也是最需要耐心的一个过程。真正的设计，绝大部份时间是花在了调试上。通过本次课程设计，我掌握了基础的硬件调试知识，并最终通过联调得到了理想的控制结果。参考文献1张井岗主编.过程控制与自动化仪表.北京：北京大学出版社，2022年2于海生等编微型计算机控制技术.北京：清华大学出版社，2002年3向婉成主编.控制仪表与装置.北京：机械工业出版社，2022年20224凌玉华主编.单片机原理及应用系统设计.湖南长沙：中南大学出版社,年5林德杰编.过程控制仪表及控制系统.北京：机械工业出版社，2022年
