專利名稱：基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及液位控制領(lǐng)域，具體的說，是基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)中，常存在單水箱循環(huán)結(jié)構(gòu)，可用于數(shù)學(xué)建模以及液位控制策略的研究，具有很強(qiáng)的代表性，包括水箱、水位監(jiān)測元件(液位傳感器)、水泵、數(shù)據(jù)采集模塊以及上位機(jī)構(gòu)成，其中，負(fù)責(zé)監(jiān)測、變送、執(zhí)行的元件包括液位傳感器、電動調(diào)節(jié)閥等。如圖1所示，圖中的水箱通過進(jìn)水閥和排水閥與系統(tǒng)相連通，通過泄水閥門可以排出容器里的水，供水泵循環(huán)使用，水泵抽出的水再通過進(jìn)水閥門進(jìn)入水箱，構(gòu)成一個(gè)封閉的回路。在水箱上個(gè)裝有液位傳感器作為測量元件，用來讀出水箱的實(shí)時(shí)液位值，將水位值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號傳到數(shù)據(jù)采集模塊，又由數(shù)據(jù)采集模塊傳給上位機(jī)，控制信號也需要經(jīng)過數(shù)據(jù)采集模塊傳送至執(zhí)行元件。在實(shí)際應(yīng)用過程中，進(jìn)水閥、排水閥的流量通常不穩(wěn)定，為保證液位的正常，通常需要對泄水閥的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。在現(xiàn)有技術(shù)中，工作人員需通過上位機(jī)的操作界面對閥門的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅要求工作人員需要有相當(dāng)豐富的工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，還需要工作人員能對水箱液位進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。因此，為防止人工操作可能帶來的監(jiān)測失誤或操作誤差，本實(shí)用新型應(yīng)運(yùn)而生。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)，采用PID控制器對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，在實(shí)際應(yīng)用過程中，PID控制器能從液位傳感器得到測量結(jié)果，然后通過計(jì)算自動對調(diào)節(jié)閥進(jìn)行控制，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中液位變量的控制，具有很強(qiáng)的代表性。本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)，包括設(shè)有調(diào)節(jié)閥的水箱本體，在所述的水箱本體內(nèi)設(shè)有液位傳感器，工業(yè)生產(chǎn)過程中，對于生產(chǎn)裝置的液位常常要求維持在一定的數(shù)值上或按一定的規(guī)律變化，在現(xiàn)有技術(shù)中，通過人工操作進(jìn)行調(diào)節(jié)并不能達(dá)到最佳的預(yù)期效果，因此，本實(shí)用新型在所述的液位傳感器上設(shè)有PID控制器，所述的PID控制器與調(diào)節(jié)閥相連接，應(yīng)用時(shí)，PID控制器可根據(jù)PID控制原理對整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實(shí)際值與工藝要求預(yù)定值一致，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產(chǎn)效率。為更好的實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述的調(diào)節(jié)閥包括位于水箱本體頂部的進(jìn)水閥以及位于水箱本體底部的出水閥、泄水閥，在所述的進(jìn)水閥上設(shè)有控制閥門開度的電機(jī)，而所述的出水閥、泄水閥則分別與PID控制器相連接。在本實(shí)用新型中，水箱本體通過進(jìn)水閥、出水閥與系統(tǒng)相連通，進(jìn)水閥的流量為變量，在工業(yè)控制系統(tǒng)中，由工藝參數(shù)而決定，出水閥與泄水閥則通過PID控制器進(jìn)行控制，使用時(shí)，PID控制器將時(shí)間水位與設(shè)定值相比較，產(chǎn)生輸出信號作用于泄水閥上，當(dāng)水箱本體的液位下降時(shí)，PID控制器控制出水閥與泄水閥的閥門開度減小，保持水箱內(nèi)液位的正常。[0006]本實(shí)用新型在所述的水箱本體上還設(shè)有分別與進(jìn)水閥、出水閥相連接的管道，所述的進(jìn)水閥通過管道連接于水箱本體的頂部，而所述的出水閥則通過管道連接于水箱本體的底部，在所述的水箱本體上還設(shè)有連通水箱本體底部與進(jìn)水閥的循環(huán)管，所述的泄水閥設(shè)于循環(huán)管上。本實(shí)用新型可模擬多種工業(yè)控制系統(tǒng)的液位情況，在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用時(shí)，常需要在水箱上設(shè)置循環(huán)管，使容器內(nèi)的液體充分反應(yīng)，因此，為更好的實(shí)現(xiàn)這一目的，本實(shí)用新型在所述的循環(huán)管上還設(shè)有循環(huán)泵。本實(shí)用新型在所述的水箱本體上還設(shè)有與水箱本體相連通的連通管，所述的液位傳感器設(shè)于連通管內(nèi)，安裝與維護(hù)均十分方便。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:(I)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，采用PID控制器對出水閥、泄水閥進(jìn)行控制，當(dāng)工藝參數(shù)(即:進(jìn)水閥)出現(xiàn)不規(guī)律變化時(shí)，PID控制器始終能對閥門的開度進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)整，不僅能保證水箱本體內(nèi)液面的正常，還能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產(chǎn)效率。(2)本實(shí)用新型是一種基于單水箱循環(huán)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)可對工業(yè)控制領(lǐng)域中許多被控對象的整體或局部進(jìn)行模擬、研究，極具代表性。(3)本實(shí)用新型設(shè)計(jì)合理，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)中液位變量的控制，具有很強(qiáng)的代表性，采用循環(huán)管、連通管等結(jié)構(gòu)，更提高生產(chǎn)效率。

刪除此段圖1為本實(shí)用新型的控制結(jié)構(gòu)示意圖。其中I一水箱本體，2—液位傳感器，3—進(jìn)水閥，4一出水閥，5—泄水閥，6—管道，7—循環(huán)管，8—循環(huán)泵，9 一連通管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例:基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)，包括設(shè)有調(diào)節(jié)閥的水箱本體1，在水箱本體I內(nèi)設(shè)有液位傳感器2，在實(shí)際應(yīng)用過程中，進(jìn)水閥3的流量通常不穩(wěn)定，為保證液位的正常，通常需要對泄水閥5、排水閥的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)?，F(xiàn)有技術(shù)中，工作人員需通過上位機(jī)的操作界面對閥門的開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，不僅要求工作人員需要有相當(dāng)豐富的工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，還需要工作人員能對水箱液位進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測。因此，本實(shí)用新型在液位傳感器2上設(shè)有PID控制器，PID控制器與調(diào)節(jié)閥相連接，應(yīng)用時(shí)，PID控制器可根據(jù)PID控制原理對整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行偏差調(diào)節(jié)，從而使被控變量的實(shí)際值與工藝要求預(yù)定值一致，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產(chǎn)效率。如圖1所示，調(diào)節(jié)閥包括位于水箱本體I頂部的進(jìn)水閥3以及位于水箱本體I底部的出水閥4、泄水閥5，在進(jìn)水閥3上設(shè)有控制閥門開度的電機(jī)，而出水閥4、泄水閥5則分別與PID控制器相連接。在本實(shí)用新型中，水箱本體I通過進(jìn)水閥3、出水閥4與系統(tǒng)相連通，進(jìn)水閥3的流量為變量，可通過電機(jī)進(jìn)行控制，電機(jī)采用步進(jìn)電機(jī)，可通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，進(jìn)水閥3的流量由工藝參數(shù)而決定，根據(jù)生產(chǎn)需要通過電機(jī)對進(jìn)水閥3進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)，出水閥4與泄水閥5則通過PID控制器進(jìn)行控制，使用時(shí)，PID控制器將實(shí)際液位與設(shè)定值相比較，產(chǎn)生輸出信號作用于泄水閥5上，當(dāng)水箱本體I的液位下降時(shí)，PID控制器控制出水閥4與泄水閥5的閥門開度減小，保持水箱內(nèi)液位的正常。如圖1所示，本實(shí)用新型在水箱本體I上還設(shè)有分別與進(jìn)水閥3、出水閥4相連接的管道6，進(jìn)水閥3通過管道6連接于水箱本體I的頂部，而出水閥4則通過管道6連接于水箱本體I的底部。在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用時(shí)，常涉及到循環(huán)管7結(jié)構(gòu)，其作用在于:使容器內(nèi)的液體充分反應(yīng)，因此，本實(shí)用新型在水箱本體I上還設(shè)有連通水箱本體I底部與進(jìn)水閥3的循環(huán)管7，泄水閥5設(shè)于循環(huán)管7上，為更好的實(shí)現(xiàn)上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型在循環(huán)管7上還設(shè)有循環(huán)泵8，位于水箱底部的液體可通過泄水閥5在循環(huán)泵8的作用下傳送至頂部的進(jìn)水閥3處，設(shè)計(jì)合理。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，不僅應(yīng)用價(jià)值高，還可對工業(yè)上許多被控對象的整體或局部進(jìn)行模擬，代表性強(qiáng)，在實(shí)際應(yīng)用過程中，為方便液位傳感器2的安裝與維護(hù)，本實(shí)用新型在水箱本體I上還設(shè)有與水箱本體I相連通的連通管9，液位傳感器2則設(shè)于連通管9內(nèi)。本實(shí)用新型是一種基于單水箱循環(huán)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，采用PID控制器對出水閥4、泄水閥5進(jìn)行控制，當(dāng)工藝參數(shù)(即:進(jìn)水閥3)出現(xiàn)不規(guī)律變化時(shí)，PID控制器始終能對閥門的開度進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)整，不僅能保證水箱本體I內(nèi)液面的正常，還能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產(chǎn)效率。以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)，包括設(shè)有調(diào)節(jié)閥的水箱本體(1)，在所述的水箱本體(I)內(nèi)設(shè)有液位傳感器(2 )，其特征在于:在所述的液位傳感器(2 )上設(shè)有PID控制器，所述的PID控制器與調(diào)節(jié)閥相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述的調(diào)節(jié)閥包括位于水箱本體(I)頂部的進(jìn)水閥(3)以及位于水箱本體(I)底部的出水閥(4)、泄水閥(5)，在所述的進(jìn)水閥(3)上設(shè)有控制閥門開度的電機(jī)(6)，而所述的出水閥(4)、泄水閥(5)則分別與PID控制器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述的水箱本體(I)上還設(shè)有分別與進(jìn)水閥(3 )、出水閥(4 )相連接的管道(6 )，所述的進(jìn)水閥(3 )通過管道(6 )連接于水箱本體(I)的頂部，而所述的出水閥(4 )則通過管道(6 )連接于水箱本體(I)的底部，在所述的水箱本體(I)上還設(shè)有連通水箱本體(I)底部與進(jìn)水閥(3 )的循環(huán)管(7)，所述的泄水閥(5)設(shè)于循環(huán)管(7)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述的循環(huán)管(7)上還設(shè)有循環(huán)泵(8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)，其特征在于:在所述的水箱本體(I)上還設(shè)有與水箱本體(I)相連通的連通管(9)，所述的液位傳感器(2)設(shè)于連通管(9)內(nèi)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了基于單水箱液位的自動控制系統(tǒng)，包括設(shè)有調(diào)節(jié)閥的水箱本體(1)，在所述的水箱本體(1)內(nèi)設(shè)有液位傳感器(2)，本實(shí)用新型在所述的液位傳感器(2)上設(shè)有PID控制器，所述的PID控制器與調(diào)節(jié)閥相連接，所述的調(diào)節(jié)閥包括位于水箱本體(1)頂部的進(jìn)水閥(3)以及位于水箱本體(1)底部的出水閥(4)、泄水閥(5)，在所述的進(jìn)水閥(3)上設(shè)有控制閥門開度的電機(jī)，而所述的出水閥(4)、泄水閥(5)則分別與PID控制器相連接。本實(shí)用新型采用PID控制器對出水閥4、泄水閥5進(jìn)行控制，當(dāng)工藝參數(shù)(即進(jìn)水閥3)出現(xiàn)不規(guī)律變化時(shí)，PID控制器始終能對閥門的開度進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)整，不僅能保證水箱本體1內(nèi)液面的正常，還能維持系統(tǒng)的穩(wěn)定，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號G05D9/12GK202956673SQ20122059963
公開日2013年5月29日 申請日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月14日
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