本發(fā)明涉及自動化專業(yè)的自制教學(xué)實驗裝置，具體地是便攜式過程工業(yè)對象的模擬裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

過程控制是自動化專業(yè)一門重要的專業(yè)核心課程，目前絕大部分高校采用理論與實驗分離教學(xué)。對于理論課堂教學(xué)，教師將大量時間花在理論知識講授上，而學(xué)生對于枯燥的理論缺乏興趣，學(xué)習(xí)積極性差，課堂教學(xué)效率低下。另外，實驗實踐教學(xué)環(huán)節(jié)又不能很好地與課堂的知識點有機結(jié)合，大大限制了對學(xué)生創(chuàng)新能力、動手實踐能力的培養(yǎng)。

目前過程控制實驗系統(tǒng)包括現(xiàn)場對象與控制柜，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大、質(zhì)量重與價格昂貴等缺點，無法應(yīng)用于課堂教學(xué)演示與驗證。在普通本科高校向應(yīng)用型轉(zhuǎn)變及培養(yǎng)應(yīng)用型人才需求的背景下，有必要開發(fā)能夠應(yīng)用于課堂教學(xué)的便攜式微型過程控制實驗裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有過程控制實驗系統(tǒng)存在的上述問題，提供一種便攜式過程工業(yè)對象的模擬裝置及其控制方法，可以模擬過程工業(yè)的上水箱的給水、下水箱的排水工藝過程，同時可以對過程工業(yè)常見的被控參數(shù)(溫度、液位、流量)進行連續(xù)監(jiān)測與控制，并可實現(xiàn)液位雙位開關(guān)控制。

所述便攜式過程工業(yè)對象的模擬裝置，包括現(xiàn)場裝置、控制裝置和供電系統(tǒng)，所述現(xiàn)場裝置包括下水箱01、上水箱02、設(shè)置在水箱外的支架03和渦輪流量計7、設(shè)置在支架3上且位于下水箱上方的微型水泵04、渦流流量計07、下水箱上設(shè)置給排水管10、上水箱上設(shè)置給水管11和排水管13，排水管13入口設(shè)置手閥12，在上水箱內(nèi)設(shè)置加熱裝置14、液位高低限檢測元件和熱電阻16，在上水箱外設(shè)置與上水箱內(nèi)相通的壓力變送器17，在上水箱內(nèi)靠近給水管一側(cè)設(shè)置濾波板18，在水箱外設(shè)置控制裝置19；

所述控制裝置19包括單片機系統(tǒng)、液位高低限檢測電路、模擬量檢測電路、觸摸屏、開關(guān)量輸出電路、由pwm1和pwm2組成的脈寬調(diào)制模塊，所述液位高低限檢測電路通過液位高低限檢測元件檢測液位高低限狀態(tài)，所述模擬量檢測電路包括模擬通道、濾波放大電路及a/d采樣電路；模擬通道輸入端與液位高低限檢測元件、渦流流量計和熱電阻的信號輸出端相連，實現(xiàn)液位、流量和溫度被控參數(shù)的檢測；所述觸摸屏實現(xiàn)人機交互功能；所述開關(guān)量輸出電路連接繼電器ka1、ka2，用來實現(xiàn)電源的投切控制，所述的脈寬調(diào)制模塊用來控制可調(diào)直流電源ⅰ和可調(diào)直流電源ⅱ的輸出電壓，分別實現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速和加熱裝置的控制，進而實現(xiàn)流量、液位及上水箱水溫度的控制；

所述供電系統(tǒng)包括交流電源，通過ac/dc變流模塊與交流電源相連的可調(diào)直流電源ⅰ、可調(diào)直流電源ⅱ、恒定直流電源、與可調(diào)直流電源ⅰ和恒定直流電源相連的投切開關(guān)，所述可調(diào)直流電源ⅰ、可調(diào)直流電源ⅱ均由單片機系統(tǒng)的脈寬調(diào)制模塊控制輸出電壓，可調(diào)直流電源ⅰ與恒定直流電源通過投切開關(guān)給水泵驅(qū)動電機供電，投切開關(guān)由單片機系統(tǒng)的開關(guān)量輸出電路控制的繼電器ka1、ka2常開觸點控制投切，恒定直流電壓給單片機系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電壓并通過投切開關(guān)給水泵驅(qū)動電機提供穩(wěn)定的直流電壓，可調(diào)直流電源ⅱ通過單片機系統(tǒng)的脈寬調(diào)制模塊中的pwm2控制給加熱裝置提供需要的電壓。

所述液位高低限檢測元件是浮子開關(guān)15或電極探頭。

所述液位高低限檢測元件是浮子開關(guān)，且包括上限浮子開關(guān)21、下限浮子開關(guān)22。

該便攜式過程工業(yè)對象的模擬裝置的控制方法如下：

1、上水箱給水控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵入口05通過軟管相連接，微型水泵的出口06與上水箱給水管11下端相連，水閥12關(guān)閉；

首先判斷觸摸屏的上水箱給水控制交互界面的起動按鈕是否按下，如果起動按鈕按下，則繼續(xù)；否則返回起動按鈕判斷；起動水泵，再判斷是否為自動控制方式，如果是自動方式，則繼續(xù)；如果不是自動方式，則再判斷觸摸屏的上水箱給水控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果沒有按下，則返回到自動方式判斷位置，如果停止按鈕按下，則停止水泵并返回起動按鈕判斷位置；如果控制方式為自動方式，再判斷停止按鈕是否按下，如果按下，則停止水泵并返回起動按鈕判斷位置；如果停止按鈕沒有按下，則繼續(xù)；判斷水位是否超上限，如果水位沒有超上限，則返回停止按鈕判斷位置；如果水位超上限，則停止水泵，并繼續(xù)；判斷水位是否低下限，如果低下限，則返回起動水泵的位置；如果水位未低于下限，則繼續(xù)；判斷停止按鈕是否按下，如果停止按鈕按下，則返回起動按鈕判斷的位置；如果停止按鈕未按下，則返回水位低下限判斷的位置；

2、上水箱排水控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵出口06通過軟管相連接，微型水泵的入口05與上水箱排水管13下端相連，水閥12打開；

首先判斷觸摸屏的上水箱給水控制交互界面的起動按鈕是否按下，如果起動按鈕按下，則繼續(xù)；否則返回起動按鈕判斷；起動水泵，再判斷是否為自動控制方式，如果是自動方式，則繼續(xù)；如果不是自動方式，則再判斷觸摸屏的上水箱給水控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果沒有按下，則返回到自動方式判斷位置，如果停止按鈕按下，則停止水泵并返回起動按鈕判斷位置；如果控制方式為自動方式，再判斷停止按鈕是否按下，如果按下，則停止水泵并返回起動按鈕判斷位置；如果停止按鈕沒有按下，則繼續(xù)；判斷水位是否低下限，如果水位沒有低下限，則返回停止按鈕判斷位置；如果水位低下限，則停止水泵，并繼續(xù)；判斷水位是否超上限，如果超上限，則返回起動水泵的位置；如果水位未超上限，則繼續(xù)；判斷停止按鈕是否按下，如果停止按鈕按下，則返回起動按鈕判斷的位置；如果停止按鈕未按下，則返回水位超上限判斷的位置；

3、上水箱水位控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵的入口05通過軟管相連接，微型水泵出口06與上水箱給水管11下端相連，水閥12關(guān)閉，上水箱壓力變送器17實時檢測水位；

首先判斷觸摸屏的上水箱水位控制交互界面的起動按鈕是否按下，如果起動按鈕按下，則繼續(xù)；否則返回起動按鈕判斷；判斷是否手動控制，如果是手動控制，則可調(diào)直流電源ⅰ閉合，讀取手動操作變量值并轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，水泵在相應(yīng)的電壓下運行，再判斷觸摸屏的上水箱水位控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果按下，則返回起動按鈕判斷位置，如果停止按鈕沒有按下，則返回手動方式判斷位置；如果不是手動控制即為自動控制方式，則可調(diào)直流電源ⅰ閉合，讀取液位設(shè)定值，讀取液位高度即反饋值，計算偏差＝設(shè)定值-反饋值，讀取pid控制器參數(shù)即比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù)，pid控制算法計算控制率，由控制率轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，水泵在相應(yīng)電壓下運行，再判斷斷觸摸屏的上水箱水位控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果按下，則返回起動按鈕判斷位置，如果停止按鈕沒有按下，則返回手動方式判斷位置；

4、上水箱溫度控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵入口05通過軟管相連接，微型水泵的出口06與上水箱給水管11下端相連，水閥12關(guān)閉，通過水泵給上水箱加水；為了保證水受熱均勻，微型水泵入口05改為通過軟管與上水箱排水管13下端相連，其它連接不變，通過水泵實現(xiàn)上水箱的水循環(huán)；由熱電阻16檢測水的溫度，再由加熱裝置14控制水的溫度；

首先判斷水泵起動按鈕是否按下，如果按下，則恒定的直流電源給水泵供電，起動水泵恒速運行并繼續(xù)下步判斷；如果未按下直接進入下步判斷；判斷溫控起動按鈕是否按下，如果溫控起動按鈕沒有按下，再判斷水泵停止按鈕是否按下，如果水泵停止按鈕按下，則返回水泵起動按鈕判斷位置，如果水泵停止按鈕沒有按下，則返回溫控起動按鈕判斷位置；如果溫控起動按鈕按下，則繼續(xù)；由可調(diào)直流電源ⅱ給加熱裝置供電，再判斷是否是手動控制方式，如果是手動控制方式，讀取手動操作變量值并轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，加熱裝置在相應(yīng)的電壓下運行，轉(zhuǎn)到溫控停止按鈕判斷位置；如果不是手動控制方式(只能是自動控制方式)，讀取溫度設(shè)定值，讀取溫度反饋測量值，計算偏差，讀取pid控制器參數(shù)，利用pid控制算法計算控制率，調(diào)壓模塊輸出相應(yīng)的電壓值，加熱裝置在相應(yīng)的溫度下運行，再到溫控停止按鈕判斷位置；如果溫控按鈕按下，則停止水泵，控制輸出清零，返回水泵起動判斷位置；如果溫控按鈕未按下，則轉(zhuǎn)到水泵停止按鈕判斷位置。如果水泵停止按鈕按下，則停止水泵并返回手動控制方式判斷位置；如果水泵停止按鈕未按下，則直接返回手動控制方式判斷位置；

5、給水管道流量控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵入口05通過軟管相連接，微型水泵的出口06與渦輪流量計07的入口09相連，渦輪流量計07的出口與上水箱給水管11下端相連，排水管13的下端與下水箱的給水管10的上端相連，水閥12打開；

首先判斷觸摸屏的上水箱管道流量控制交互界面的起動按鈕是否按下，如果起動按鈕按下，則繼續(xù)；否則返回起動按鈕判斷；判斷是否手動控制，如果是手動控制，則可調(diào)直流電源ⅰ閉合，讀取手動操作變量值并轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，水泵在相應(yīng)的電壓下運行，再判斷斷觸摸屏的上水箱管道流量控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果按下，則返回起動按鈕判斷位置，如果停止按鈕沒有按下，則返回手動方式判斷位置。如果不是手動控制即為自動控制方式，由于是單相選擇)，則可調(diào)直流電源ⅰ閉合，讀取流量設(shè)定值，讀取流量(反饋值)，計算偏差＝設(shè)定值-反饋值，讀取pid控制器參數(shù)(比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù))，pid控制算法計算控制率，由控制率轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，水泵在相應(yīng)電壓下運行，再判斷斷觸摸屏的上水箱管道流量控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果按下，則返回起動按鈕判斷位置，如果停止按鈕沒有按下，則返回手動方式判斷位置。

所述觸摸屏人機交互界面包括：上水箱給水控制實驗、上水箱排水控制實驗、上水箱水位控制實驗、上水箱溫度控制實驗、上水箱管道流量控制實驗。

所述上水箱給水控制實驗人機交互界面包括運行指示，其中紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行；控制方式選擇，分為手動/自動單選；控制指令，包括起動、停止指令及動態(tài)指示區(qū)；

所述上水箱排水控制實驗人機交互界面包括運行指示，紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行；控制方式選擇，分為手動/自動單選；控制指令，包括起動、停止指令及動態(tài)指示區(qū)；

所述上水箱水位控制實驗人機交互界面包括運行指示，紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行；控制方式選擇，分為手動/自動單選；控制指令，包括起動、停止指令及動態(tài)指示區(qū)，其中手動方式有操作變量輸入框與測量值反饋框，自動方式有pid控制器參數(shù)設(shè)置和設(shè)定值輸入框與測量值反饋框，pid控制器參數(shù)包括比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)ti、微分時間常數(shù)td；

所述上水箱溫度控制實驗人機交互界面包括水循環(huán)控制區(qū)與水溫度控制區(qū)，水循環(huán)控制包括運行指示，紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行；水泵的控制指令，包括起動、停止指令；

水溫度控制區(qū)包括控制方式選擇、控制指令及動態(tài)指示區(qū)，控制方式選擇分為手動/自動單選，控制指令包括起動、停止指令，其中手動方式有操作變量輸入框與測量值反饋框，自動方式有pid控制器參數(shù)設(shè)置和設(shè)定值輸入框與測量值反饋框，pid控制器參數(shù)設(shè)置包括比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)ti、微分時間常數(shù)td；

所述上水箱管道流量控制實驗人機交互界面包括運行指示(紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行)、控制方式選擇(手動/自動單選)、控制指令(起動、停止)及動態(tài)指示區(qū)，運行指示中紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行，控制方式選擇分為手動/自動單選、控制指令包括起動、停止指令，其中手動方式有操作變量輸入框與測量值反饋框，自動方式有pid控制器參數(shù)設(shè)置、設(shè)定值輸入框與測量值反饋框，pid控制器參數(shù)設(shè)置包括比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)ti、微分時間常數(shù)td。

本發(fā)明的有益效果是：

與傳統(tǒng)的過程工業(yè)模擬裝置比較，具有如下的有益效果：

1)本系統(tǒng)體積小、重量輕、可拆卸、價格低廉，可適用于相關(guān)課程的課堂教學(xué)。

2)本系統(tǒng)既包含了過程工業(yè)位式控制與連續(xù)(pid)控制，又包含了電氣控制，為學(xué)生傳達更多的知識內(nèi)容。

3)本系統(tǒng)的硬件與軟件采用模塊化設(shè)計，學(xué)生可以自己動手組裝與調(diào)試，可根據(jù)需要設(shè)計與開發(fā)自己的算法，最大限度地發(fā)揮學(xué)生動手與創(chuàng)新能力。

4)學(xué)生易觸碰的電源部分采用24v以下電源供電，保證了實驗裝置的絕對安全。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的現(xiàn)場裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的控制裝置原理圖；

圖3是本發(fā)明的供電系統(tǒng)框圖；

圖4是觸摸屏的上水箱給水控制交互界面示意圖；

圖5是上水箱給水控制程序流程圖；

圖6是觸摸屏的上水箱排水控制交互界面示意圖；

圖7是上水箱排水控制程序流程圖；

圖8是觸摸屏的上水箱水位控制交互界面示意圖；

圖9是上水箱液位控制程序流程圖；

圖10是觸摸屏的上水箱溫度控制交互界面示意圖；

圖11上水箱溫度控制程序流程圖；

圖12觸摸屏的上水箱管道流量控制交互界面示意圖；

圖13管道流量控制程序流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做詳細地闡述：

如圖1所示，所述便攜式微型過程工業(yè)模擬裝置包括現(xiàn)場裝置、控制裝置和供電系統(tǒng)，所述現(xiàn)場裝置由下水箱01、上水箱02、支架03、微型水泵04、渦流流量計07、下水箱的給排水管10、上水箱的給水管11、手閥12、上水箱的排水管13、上水箱加熱裝置14、液位高低限檢測元件、上水箱熱電阻16、上水箱壓力變送器17、上水箱濾波板18、控制裝置19、上水箱的托板20組成。

所述液位高低限檢測元件采用浮子開關(guān)或電極探頭，本實施例采用浮子開關(guān)15，所述上水箱浮子開關(guān)15包括上限浮子開關(guān)21、下限浮子開關(guān)22。支架03設(shè)置在水箱外，微型水泵04設(shè)置在支架3上且位于下水箱上方，給排水管10設(shè)置在下水箱上，給水管11和排水管13設(shè)置在上水箱上，手閥12設(shè)置在排水管13入口，加熱裝置14、浮子開關(guān)15和熱電阻16設(shè)置在上水箱內(nèi)，所述加熱裝置14采用電加熱棒，壓力變送器17設(shè)置在上水箱外并與上水箱內(nèi)相通，濾波板18設(shè)置在上水箱內(nèi)靠近給水管11一側(cè)，在支架上設(shè)置托板20，所述上水箱02座置在托板20上。

所述微型水泵04具有微型水泵入口05、微型水泵出口06。所述渦輪流量計07具有渦輪流量計的入口09、渦輪流量計的出口08。

所述控制裝置19包括單片機系統(tǒng)、液位高低限檢測電路、模擬量檢測電路、觸摸屏、開關(guān)量輸出電路、由pwm1和pwm2組成的脈寬調(diào)制模塊，所述液位高低限檢測電路通過液位高低限檢測元件檢測液位高低限狀態(tài)，所述模擬量檢測電路包括模擬通道、濾波放大電路及a/d采樣電路；模擬通道輸入端與液位高低限檢測元件、渦流流量計和熱電阻的信號輸出端相連，實現(xiàn)液位、流量和溫度被控參數(shù)的檢測；所述觸摸屏實現(xiàn)人機交互功能；所述開關(guān)量輸出電路連接繼電器ka1、ka2，用來實現(xiàn)電源的投切控制，所述的脈寬調(diào)制模塊中pwm1和pwm2用來控制可調(diào)直流電源ⅰ和可調(diào)直流電源ⅱ的輸出電壓，分別實現(xiàn)水泵轉(zhuǎn)速和加熱裝置的控制，進而實現(xiàn)流量、液位及上水箱水溫度的控制。

所述供電系統(tǒng)包括交流電源，通過ac/dc變流模塊與交流電源相連的可調(diào)直流電源ⅰ、可調(diào)直流電源ⅱ、恒定直流電源、與可調(diào)直流電源ⅰ和恒定直流電源相連的投切開關(guān)，所述可調(diào)直流電源ⅰ、可調(diào)直流電源ⅱ均由單片機系統(tǒng)的脈寬調(diào)制模塊控制輸出電壓，可調(diào)直流電源ⅰ與恒定直流電源通過投切開關(guān)給水泵驅(qū)動電機供電，投切開關(guān)由單片機系統(tǒng)的開關(guān)量輸出電路控制的繼電器ka1、ka2常開觸點控制投切，恒定直流電壓給單片機系統(tǒng)提供穩(wěn)定的直流電壓并通過投切開關(guān)給水泵驅(qū)動電機提供穩(wěn)定的直流電壓，可調(diào)直流電源ⅱ通過單片機系統(tǒng)的脈寬調(diào)制模塊中的pwm2控制給加熱裝置提供需要的電壓。

所述的觸摸屏人機交互界面包括：上水箱給水控制實驗、上水箱排水控制實驗、上水箱水位控制實驗、上水箱溫度控制實驗、給水管道流量控制實驗。所述的上水箱給水控制實驗人機交互界面包括運行指示(紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行)、控制方式選擇(手動/自動單選)、控制指令(起動、停止)及動態(tài)指示區(qū)。所述的上水箱排水控制實驗人機交互界面包括運行指示(紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行)、控制方式選擇(手動/自動單選)、控制指令(起動、停止)及動態(tài)指示區(qū)。所述的上水箱水位控制實驗人機交互界面包括運行指示(紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行)、控制方式選擇(手動/自動單選)、控制指令(起動、停止)及動態(tài)指示區(qū)，其中手動方式有操作變量輸入框與測量值反饋框，自動方式有pid控制器參數(shù)設(shè)置(包括比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)ti、微分時間常數(shù)td)、設(shè)定值輸入框與測量值反饋框。所述的上水箱溫度控制實驗人機交互界面包括水循環(huán)控制區(qū)與水溫度控制區(qū)，水循環(huán)控制包括運行指示(紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行)與水泵的控制指令(起動、停止)；水溫度控制區(qū)包括控制方式選擇(手動/自動單選)、控制指令(起動、停止)及動態(tài)指示區(qū)，其中手動方式有操作變量輸入框與測量值反饋框，自動方式有pid控制器參數(shù)設(shè)置(包括比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)ti、微分時間常數(shù)td)、設(shè)定值輸入框與測量值反饋框。所述的上水箱管道流量控制實驗人機交互界面包括運行指示(紅色指示燈代表停止、綠色指示燈代表運行)、控制方式選擇(手動/自動單選)、控制指令(起動、停止)及動態(tài)指示區(qū)，其中手動方式有操作變量輸入框與測量值反饋框，自動方式有pid控制器參數(shù)設(shè)置(包括比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)ti、微分時間常數(shù)td)、設(shè)定值輸入框與測量值反饋框。

該便攜式過程工業(yè)對象的模擬裝置的控制方法如下：

1、上水箱給水控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵入口05通過軟管相連接，微型水泵的出口06與上水箱給水管11下端相連，水閥12關(guān)閉。

首先判斷觸摸屏的上水箱給水控制交互界面的起動按鈕是否按下，如果起動按鈕按下，則繼續(xù)；否則返回起動按鈕判斷。起動水泵，再判斷是否為自動控制方式，如果是自動方式，則繼續(xù)；如果不是自動方式，則再判斷觸摸屏的上水箱給水控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果沒有按下，則返回到自動方式判斷位置，如果停止按鈕按下，則停止水泵并返回起動按鈕判斷位置。如果控制方式為自動方式，再判斷停止按鈕是否按下，如果按下，則停止水泵并返回起動按鈕判斷位置；如果停止按鈕沒有按下，則繼續(xù)。判斷水位是否超上限，如果水位沒有超上限，則返回停止按鈕判斷位置；如果水位超上限，則停止水泵，并繼續(xù)。判斷水位是否低下限，如果低下限，則返回起動水泵的位置；如果水位未低于下限，則繼續(xù)。判斷停止按鈕是否按下，如果停止按鈕按下，則返回起動按鈕判斷的位置；如果停止按鈕未按下，則返回水位低下限判斷的位置。

2、上水箱排水控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵出口06通過軟管相連接，微型水泵的入口05與上水箱排水管13下端相連，水閥12打開。

首先判斷觸摸屏的上水箱給水控制交互界面的起動按鈕是否按下，如果起動按鈕按下，則繼續(xù)；否則返回起動按鈕判斷。起動水泵，再判斷是否為自動控制方式，如果是自動方式，則繼續(xù)；如果不是自動方式，則再判斷觸摸屏的上水箱給水控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果沒有按下，則返回到自動方式判斷位置，如果停止按鈕按下，則停止水泵并返回起動按鈕判斷位置。如果控制方式為自動方式，再判斷停止按鈕是否按下，如果按下，則停止水泵并返回起動按鈕判斷位置；如果停止按鈕沒有按下，則繼續(xù)。判斷水位是否低下限，如果水位沒有低下限，則返回停止按鈕判斷位置；如果水位低下限，則停止水泵，并繼續(xù)。判斷水位是否超上限，如果超上限，則返回起動水泵的位置；如果水位未超上限，則繼續(xù)。判斷停止按鈕是否按下，如果停止按鈕按下，則返回起動按鈕判斷的位置；如果停止按鈕未按下，則返回水位超上限判斷的位置。

3、上水箱水位控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵的入口05通過軟管相連接，微型水泵出口06與上水箱給水管11下端相連，水閥12關(guān)閉，上水箱壓力變送器17實時檢測水位。

首先判斷觸摸屏的上水箱水位控制交互界面的起動按鈕是否按下，如果起動按鈕按下，則繼續(xù)；否則返回起動按鈕判斷。判斷是否手動控制，如果是手動控制，則可調(diào)直流電源ⅰ閉合，讀取手動操作變量值并轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，水泵在相應(yīng)的電壓下運行，再判斷斷觸摸屏的上水箱水位控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果按下，則返回起動按鈕判斷位置，如果停止按鈕沒有按下，則返回手動方式判斷位置。如果不是手動控制(一定就是自動控制方式，由于是單相選擇)，則可調(diào)直流電源ⅰ閉合，讀取液位設(shè)定值，讀取液位高度(反饋值)，計算偏差＝設(shè)定值-反饋值，讀取pid控制器參數(shù)(比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù))，pid控制算法計算控制率，由控制率轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，水泵在相應(yīng)電壓下運行，再判斷斷觸摸屏的上水箱水位控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果按下，則返回起動按鈕判斷位置，如果停止按鈕沒有按下，則返回手動方式判斷位置。

4、上水箱溫度控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵入口05通過軟管相連接，微型水泵的出口06與上水箱給水管11下端相連，水閥12關(guān)閉，通過水泵給上水箱加入適當?shù)乃?。為了保證水受熱均勻，微型水泵入口05改為通過軟管與上水箱排水管13下端相連，其它連接不變，通過水泵實現(xiàn)上水箱的水循環(huán)。由熱電阻16檢測水的溫度，再由加熱裝置14控制水的溫度。

首先判斷水泵起動按鈕是否按下，如果按下，則恒定的直流電源給水泵供電，起動水泵并繼續(xù)下步判斷；如果未按下直接進入下步判斷。判斷溫控起動按鈕是否按下，如果溫控起動按鈕沒有按下，在判斷水泵停止按鈕是否按下，如果水泵停止按鈕按下，則返回水泵起動按鈕判斷位置，如果水泵停止按鈕沒有按下，則返回溫控起動按鈕判斷位置；如果溫控起動按鈕按下，則繼續(xù)?？烧{(diào)直流電源ⅱ給加熱裝置供電，再判斷是否是手動控制方式，如果是手動控制方式，讀取手動操作變量值并轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，加熱裝置在相應(yīng)的電壓下運行，轉(zhuǎn)到溫控停止按鈕判斷位置；如果不是手動控制方式(只能是自動控制方式)，讀取穩(wěn)定設(shè)定值，讀取溫度反饋測量值，計算偏差，讀取pid控制器參數(shù)，利用pid控制算法計算控制率，調(diào)壓模塊輸出相應(yīng)的電壓值，加熱裝置在相應(yīng)的溫度下運行，再到溫控停止按鈕判斷位置。如果溫控按鈕按下，則停止水泵，控制輸出清零，返回水泵起動判斷位置；如果溫控按鈕未按下，則轉(zhuǎn)到水泵停止按鈕判斷位置。如果水泵停止按鈕按下，則停止水泵并返回手動控制方式判斷位置；如果水泵停止按鈕未按下，則直接返回手動控制方式判斷位置。

5、給水管道流量控制實驗

下水箱的給排水管10上端與微型水泵入口05通過軟管相連接，微型水泵的出口06與渦輪流量計07的入口09相連，渦輪流量計07的出口與上水箱給水管11下端相連，排水管13的下端與下水箱的給水管10的上端相連，水閥12打開。

首先判斷觸摸屏的上水箱管道流量控制交互界面的起動按鈕是否按下，如果起動按鈕按下，則繼續(xù)；否則返回起動按鈕判斷。判斷是否手動控制，如果是手動控制，則可調(diào)直流電源ⅰ閉合，讀取手動操作變量值并轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，水泵在相應(yīng)的電壓下運行，再判斷斷觸摸屏的上水箱管道流量控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果按下，則返回起動按鈕判斷位置，如果停止按鈕沒有按下，則返回手動方式判斷位置。如果不是手動控制(一定就是自動控制方式，由于是單相選擇)，則可調(diào)直流電源ⅰ閉合，讀取流量設(shè)定值，讀取流量(反饋值)，計算偏差＝設(shè)定值-反饋值，讀取pid控制器參數(shù)(比例系數(shù)p、積分時間常數(shù)、微分時間常數(shù))，pid控制算法計算控制率，由控制率轉(zhuǎn)化相應(yīng)的直流電壓輸出，水泵在相應(yīng)電壓下運行，再判斷斷觸摸屏的上水箱管道流量控制交互界面的停止按鈕是否按下，如果按下，則返回起動按鈕判斷位置，如果停止按鈕沒有按下，則返回手動方式判斷位置。

以上僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。