基于Lab VIEW的双容水箱液位控制系统研究

孙明革 张嘉诚

(吉林化工学院 信息与控制工程学院,吉林 吉林132022)

目前，高校中关于液位过程控制所用到的装置，多数是成套采购的教学实验水箱设备，为实验人员提供了比较成熟的实验环境和平台，在这种情况下，学生只能通过固定模式的实验掌握控制方法[1]，但是并不能深入了解实验设备控制程序的编写思想。为让实验人员能够清晰完整的了解水箱液位控制全过程，我自主开发了一套双容水箱系统，用于本课题的研究以及他人的学习。开发过程包括结构设计、硬件选型、电路设计、实物组装调试、软件仿真、程序设计、过程控制、干扰实验、远程监控实验，并且有继续改造升级的空间。本文着重介绍LabVIEW的编程过程、PID参数整定以及对模型输出数据的分析。

1 双容水箱液位控制系统简述

整体系统构成图如图1所示。三个检测机构和两个执行机构由NI USB-6009数据采集卡负责收集与发送信号，送入LabVIEW中通过程序进行处理，部分处理数据送到MATLAB中做仿真处理。双容水箱采用上下式结构，设计供水方式由无刷直流水泵将水从储水箱中抽出，经由电磁流量计测流量，通过电动调节阀调节开度，改变给水量大小，将水送至上水箱，由下端出水管流至下水箱，再流回储水箱。上水箱与下水箱之间仅有一根出水管连接，无其他干扰阻碍液体流速，表现为二阶特性。因依靠势能使水自然下落至下水箱，避免外界干扰因素，上水箱液位高度越高，压力越大，液体流经管道的流量越大，因此两个水箱采用串联上下式结构目的是排除干扰，依靠重力和压力使系统响应迅速。……