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基于Labview軟件編程的單容水箱液位控制系統(tǒng)（型號(hào)：DSO58Lab-1）

一、概括

單容水箱液位控制系統(tǒng)是采用先進(jìn)的控制算法完成對(duì)過程液位的控制的控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)是進(jìn)行控制理論與控制工程教學(xué)、實(shí)驗(yàn)和研究的理想平臺(tái)，可以方便的構(gòu)成一階系統(tǒng)對(duì)象和二階系統(tǒng)對(duì)象。

本設(shè)計(jì)中充分利用了自動(dòng)化儀表技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱液位的串級(jí)控制。本系統(tǒng)采用DAQ多功能數(shù)據(jù)采集卡、通過labview軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的串級(jí)PID控制。
    本控制系統(tǒng)的控制效果既可通過水箱刻度直觀地反映出來，也可通過傳感器進(jìn)行精確檢測(cè)，通過軟件顯示瞬態(tài)響應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，以便準(zhǔn)確評(píng)估控制性能。并提供二次開發(fā)功能，用戶可自行開展創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。

本控制系統(tǒng)通過模塊化、小型化真正實(shí)現(xiàn)了在過程控制實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)學(xué)生人手一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的理想實(shí)驗(yàn)條件。如果實(shí)驗(yàn)室已購(gòu)買了其它公司的DAQ數(shù)據(jù)采集卡，則本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)可以和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的DAQ數(shù)據(jù)采集卡有機(jī)無縫結(jié)合，低成本地實(shí)現(xiàn)單容水箱液位控制實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)。

二、數(shù)據(jù)采集卡技術(shù)指標(biāo)

1、模擬信號(hào)輸入部分

模擬通道輸入數(shù): 16路單端或8路雙端輸入

模擬輸入電壓范圍：±5V、±10V、0～＋10V

模擬輸入阻抗:  100MΩ

模擬輸入共模電壓范圍：>±2V

2、A/D轉(zhuǎn)換電路部分

     A/D分辨率：12Bit(4096)

非線性誤差：±1LSB(最大)

轉(zhuǎn)換時(shí)間：5us

系統(tǒng)測(cè)量精度：0.1%

FIFO：4K

     3、D/A轉(zhuǎn)換電路部分

       輸出通道數(shù)：4路

       模擬輸出電壓范圍：0～5V、0～10V、±5V、±10V

       D/A分辨率：12Bit(4096)

       非線性誤差：±1LIB(最大)

       D/A輸出精度(滿量程)：±1LIB

       建立時(shí)間：10μS(0.1%精度)

       輸出阻抗：0.2Ω

     4、開關(guān)量輸入輸出部分

        16路數(shù)字量輸入、16路數(shù)字量輸出。    

數(shù)字量輸入最低的高電平：2V

數(shù)字量輸入最高的低電平：0.8V

數(shù)字量輸出最低的高電平：3.4V

數(shù)字量輸入最高的低電平：0.5V

5、定時(shí)/計(jì)數(shù)器

三個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器（CLK0、CLK1、CLK2）、門控（GATA0、GATA1、GATA2）及輸出（OUT0、OUT1、OUT2）

三、雙容水箱技術(shù)指標(biāo)

1、外形尺寸

長(zhǎng)寬高:300*210*300mm；

材料：有機(jī)玻璃；

2、水箱容量

數(shù)量：1個(gè)；

容量：1.7L；

3、儲(chǔ)水槽容量

數(shù)量：1個(gè)；

容量：6L；

4、液位傳感器模塊

傳感器數(shù)量：1個(gè)；

工作電壓：DC±12V；

信號(hào)輸出：0-5V；

測(cè)量范圍：0-1m；

5、流量傳感器模塊

傳感器數(shù)量：1個(gè)；

工作電壓：DC5V；

信號(hào)輸出：5V脈沖；

測(cè)量范圍：0-5L/min；

6、水泵參數(shù)

水泵數(shù)量：1個(gè)；

工作電壓：DC12V；

最大電流：1A；

最大流量；5LPM；

最大壓力：0.5MPa；

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、水箱模型分析；

2、階躍響應(yīng)曲線法建立模型；

3、PID控制原理；

4、系統(tǒng)控制方案設(shè)計(jì)；

5、控制系統(tǒng)仿真；

6、過程儀表介紹；

7、儀表過程控制系統(tǒng)的組建；

8、儀表過程控制系統(tǒng)PID參數(shù)整定；

9、計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)；

10、差壓傳感器的零點(diǎn)遷移和性能測(cè)試；

11、液位測(cè)量和控制；

12、流量傳感器標(biāo)定；

13、壓差損失觀察；

14、單容自衡水箱的對(duì)象特性測(cè)試；

15、單容水箱液位PID控制；