基于DCS的双容水箱液位控制系统远程监控设计文献综述

文献综述

研究课题目的：

人们生活以及工业生产经常会涉及到水箱液位控制的问题，例如锅炉，食品加工，居民生活用水，污水处理等，在这个过程中仅仅靠人工来调节是远远不够的。为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。从而现在就引入了工业生产的自动化控制。在自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数就是液位。一个系统的液位是否稳定，直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。随着现在工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经也不能够满足工业生产控制的需求，所以就又引入了可编程逻辑控制既PLC。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及时。

多容水箱液位控制系统是集计算机技术、自动化仪表技术、通信技术、自动控制技术为一体的多功能实验装置。它的特点包括：结构简单、观察直观、组态灵活等。基于以上的特点在该系统平台可以实施和开发各种相异的控制方案。国内外许多学者和工程技术人员基于该类装置做出了重要的研究报告，验证了重要的理论成果和指导生产实践。

常用的控制方案：（1）单回路控制系统：单回路系统是指在一个调节对象上用一个PID调节来保持参数的衡定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。（2）串级控制系统：该控制系统在结构上形成了两个闭环。一个闭环在里面，被称为副回路；一个闭环在外面，被称为主回路，以最终保证被调量满足工艺要求。这种由两个调节器串接在一起控制一个调节阀的系统就叫做串级控制系统。主调节器具有自己独立的设定值，它的输出作为副调节器的设定值，而副调节器的输出信号则是送到调节阀去控制生产过程。

串级控制系统只比简单控制系统增加了一个测量变送元件和一个调节器，但是控制效果却有显著的提高，具有较好的控制性能，能够改善对象的动态特性，提高系统的工作频率，对负荷或操作条件的变化也有一定的自适应能力。

常用的控制算法：（1）PID控制：PID控制规律以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。(2)模糊PID控制：将模糊控制器和传统的PID控制器相结合实现对于双容水箱液位系统的控制。（3）神经PID控制：PID控制要取得较好的控制效果,就必须通过调整好比例、积分和微分三种控制作用形成控制量中既相互配合又相互制约的关系,这种关系不一定是简单的线性组合，从变化无穷的非线性组合中可以找出最佳的神经网络所具有的任意非线性表达能力,可以通过对系统性能的学习来实现具有最佳组合的PID控制。现阶段一般采用一种基于BP神经网络PID控制系统，充分利用神经网络具有非线性函数逼近能力，对PID参数进行训练和整定。通过仿真表明可以提高PID控制质量及其鲁棒性，取得较好控制效果。

DCS控制的价值：集散控制系统是一种以微处理器为基础的分散型综合控制系统。DCS综合了计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术、冗余及自诊断技术等先进技术,采用多层分级的结构形式,适应现代化生产的控制与管理需求,目前已成为工业过程控制的主流系统。但多数企业开发的DCS控制算法仍停留在常规控制阶段,因此进一步开发及挖掘其潜力具有重大的意义,其中先进控制的研究就是很重要的一部分。DCS(集散控制系统)具有通用性强系统组态灵活控制功能完善数据处理方便显示操作集中人机界面友好安装简单规范调试方便运行安全可靠等特点，在过程控制的研究中有着极其重要的意义。

CS4000型系统主要特点：

1．被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数。