基於單水箱液位的自動控制系統的製作方法

2023-05-24 21:52:31

專利名稱：基於單水箱液位的自動控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及液位控制領域，具體的說，是基於單水箱液位的自動控制系統。
背景技術：
在工業生產中，常存在單水箱循環結構，可用於數學建模以及液位控制策略的研究，具有很強的代表性，包括水箱、水位監測元件(液位傳感器)、水泵、數據採集模塊以及上位機構成，其中，負責監測、變送、執行的元件包括液位傳感器、電動調節閥等。如圖1所示，圖中的水箱通過進水閥和排水閥與系統相連通，通過洩水閥門可以排出容器裡的水，供水泵循環使用，水泵抽出的水再通過進水閥門進入水箱，構成一個封閉的迴路。在水箱上個裝有液位傳感器作為測量元件，用來讀出水箱的實時液位值，將水位值轉換為相應的電信號傳到數據採集模塊，又由數據採集模塊傳給上位機，控制信號也需要經過數據採集模塊傳送至執行元件。在實際應用過程中，進水閥、排水閥的流量通常不穩定，為保證液位的正常，通常需要對洩水閥的流量進行調節。在現有技術中，工作人員需通過上位機的操作界面對閥門的開度進行調節，不僅要求工作人員需要有相當豐富的工業生產經驗，還需要工作人員能對水箱液位進行實時的監測。因此，為防止人工操作可能帶來的監測失誤或操作誤差，本實用新型應運而生。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供基於單水箱液位的自動控制系統，採用PID控制器對調節閥進行控制，在實際應用過程中，PID控制器能從液位傳感器得到測量結果，然後通過計算自動對調節閥進行控制，可廣泛應用於工業控制系統中液位變量的控制，具有很強的代表性。本實用新型通過下述技術方案實現:基於單水箱液位的自動控制系統，包括設有調節閥的水箱本體，在所述的水箱本體內設有液位傳感器，工業生產過程中，對於生產裝置的液位常常要求維持在一定的數值上或按一定的規律變化，在現有技術中，通過人工操作進行調節並不能達到最佳的預期效果，因此，本實用新型在所述的液位傳感器上設有PID控制器，所述的PID控制器與調節閥相連接，應用時，PID控制器可根據PID控制原理對整個控制系統進行偏差調節，從而使被控變量的實際值與工藝要求預定值一致，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產效率。為更好的實現本實用新型，所述的調節閥包括位於水箱本體頂部的進水閥以及位於水箱本體底部的出水閥、洩水閥，在所述的進水閥上設有控制閥門開度的電機，而所述的出水閥、洩水閥則分別與PID控制器相連接。在本實用新型中，水箱本體通過進水閥、出水閥與系統相連通，進水閥的流量為變量，在工業控制系統中，由工藝參數而決定，出水閥與洩水閥則通過PID控制器進行控制，使用時，PID控制器將時間水位與設定值相比較，產生輸出信號作用於洩水閥上，當水箱本體的液位下降時，PID控制器控制出水閥與洩水閥的閥門開度減小，保持水箱內液位的正常。[0006]本實用新型在所述的水箱本體上還設有分別與進水閥、出水閥相連接的管道，所述的進水閥通過管道連接於水箱本體的頂部，而所述的出水閥則通過管道連接於水箱本體的底部，在所述的水箱本體上還設有連通水箱本體底部與進水閥的循環管，所述的洩水閥設於循環管上。本實用新型可模擬多種工業控制系統的液位情況，在實際工業應用時，常需要在水箱上設置循環管，使容器內的液體充分反應，因此，為更好的實現這一目的，本實用新型在所述的循環管上還設有循環泵。本實用新型在所述的水箱本體上還設有與水箱本體相連通的連通管，所述的液位傳感器設於連通管內，安裝與維護均十分方便。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點及有益效果:(I)本實用新型結構簡單，採用PID控制器對出水閥、洩水閥進行控制，當工藝參數(即:進水閥)出現不規律變化時，PID控制器始終能對閥門的開度進行準確的調整，不僅能保證水箱本體內液面的正常，還能維持系統的穩定，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產效率。(2)本實用新型是一種基於單水箱循環結構的改進，其結構可對工業控制領域中許多被控對象的整體或局部進行模擬、研究，極具代表性。(3)本實用新型設計合理，可廣泛應用於工業控制系統中液位變量的控制，具有很強的代表性，採用循環管、連通管等結構，更提高生產效率。

刪除此段圖1為本實用新型的控制結構示意圖。其中I一水箱本體，2—液位傳感器，3—進水閥，4一出水閥，5—洩水閥，6—管道，7—循環管，8—循環泵，9 一連通管。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限於此。實施例:基於單水箱液位的自動控制系統，包括設有調節閥的水箱本體1，在水箱本體I內設有液位傳感器2，在實際應用過程中，進水閥3的流量通常不穩定，為保證液位的正常，通常需要對洩水閥5、排水閥的流量進行調節。現有技術中，工作人員需通過上位機的操作界面對閥門的開度進行調節，不僅要求工作人員需要有相當豐富的工業生產經驗，還需要工作人員能對水箱液位進行實時的監測。因此，本實用新型在液位傳感器2上設有PID控制器，PID控制器與調節閥相連接，應用時，PID控制器可根據PID控制原理對整個控制系統進行偏差調節，從而使被控變量的實際值與工藝要求預定值一致，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產效率。如圖1所示，調節閥包括位於水箱本體I頂部的進水閥3以及位於水箱本體I底部的出水閥4、洩水閥5，在進水閥3上設有控制閥門開度的電機，而出水閥4、洩水閥5則分別與PID控制器相連接。在本實用新型中，水箱本體I通過進水閥3、出水閥4與系統相連通，進水閥3的流量為變量，可通過電機進行控制，電機採用步進電機，可通過計算機進行控制。在工業控制系統中，進水閥3的流量由工藝參數而決定，根據生產需要通過電機對進水閥3進行調節，同時，出水閥4與洩水閥5則通過PID控制器進行控制，使用時，PID控制器將實際液位與設定值相比較，產生輸出信號作用於洩水閥5上，當水箱本體I的液位下降時，PID控制器控制出水閥4與洩水閥5的閥門開度減小，保持水箱內液位的正常。如圖1所示，本實用新型在水箱本體I上還設有分別與進水閥3、出水閥4相連接的管道6，進水閥3通過管道6連接於水箱本體I的頂部，而出水閥4則通過管道6連接於水箱本體I的底部。在實際工業應用時，常涉及到循環管7結構，其作用在於:使容器內的液體充分反應，因此，本實用新型在水箱本體I上還設有連通水箱本體I底部與進水閥3的循環管7，洩水閥5設於循環管7上，為更好的實現上述結構，本實用新型在循環管7上還設有循環泵8，位於水箱底部的液體可通過洩水閥5在循環泵8的作用下傳送至頂部的進水閥3處，設計合理。本實用新型結構簡單，不僅應用價值高，還可對工業上許多被控對象的整體或局部進行模擬，代表性強，在實際應用過程中，為方便液位傳感器2的安裝與維護，本實用新型在水箱本體I上還設有與水箱本體I相連通的連通管9，液位傳感器2則設於連通管9內。本實用新型是一種基於單水箱循環結構的改進，採用PID控制器對出水閥4、洩水閥5進行控制，當工藝參數(即:進水閥3)出現不規律變化時，PID控制器始終能對閥門的開度進行準確的調整，不僅能保證水箱本體I內液面的正常，還能維持系統的穩定，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產效率。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例，並非對本實用新型做任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.基於單水箱液位的自動控制系統，包括設有調節閥的水箱本體(1)，在所述的水箱本體(I)內設有液位傳感器(2 )，其特徵在於:在所述的液位傳感器(2 )上設有PID控制器，所述的PID控制器與調節閥相連接。
2.根據權利要求1所述的基於單水箱液位的自動控制系統，其特徵在於:所述的調節閥包括位於水箱本體(I)頂部的進水閥(3)以及位於水箱本體(I)底部的出水閥(4)、洩水閥(5)，在所述的進水閥(3)上設有控制閥門開度的電機(6)，而所述的出水閥(4)、洩水閥(5)則分別與PID控制器相連接。
3.根據權利要求2所述的基於單水箱液位的自動控制系統，其特徵在於:在所述的水箱本體(I)上還設有分別與進水閥(3 )、出水閥(4 )相連接的管道(6 )，所述的進水閥(3 )通過管道(6 )連接於水箱本體(I)的頂部，而所述的出水閥(4 )則通過管道(6 )連接於水箱本體(I)的底部，在所述的水箱本體(I)上還設有連通水箱本體(I)底部與進水閥(3 )的循環管(7)，所述的洩水閥(5)設於循環管(7)上。
4.根據權利要求3所述的基於單水箱液位的自動控制系統，其特徵在於:在所述的循環管(7)上還設有循環泵(8)。
5.根據權利要求1 4任一項所述的基於單水箱液位的自動控制系統，其特徵在於:在所述的水箱本體(I)上還設有與水箱本體(I)相連通的連通管(9)，所述的液位傳感器(2)設於連通管(9)內。
專利摘要本實用新型公開了基於單水箱液位的自動控制系統，包括設有調節閥的水箱本體(1)，在所述的水箱本體(1)內設有液位傳感器(2)，本實用新型在所述的液位傳感器(2)上設有PID控制器，所述的PID控制器與調節閥相連接，所述的調節閥包括位於水箱本體(1)頂部的進水閥(3)以及位於水箱本體(1)底部的出水閥(4)、洩水閥(5)，在所述的進水閥(3)上設有控制閥門開度的電機，而所述的出水閥(4)、洩水閥(5)則分別與PID控制器相連接。本實用新型採用PID控制器對出水閥4、洩水閥5進行控制，當工藝參數(即進水閥3)出現不規律變化時，PID控制器始終能對閥門的開度進行準確的調整，不僅能保證水箱本體1內液面的正常，還能維持系統的穩定，避免了人工操作可能帶來的誤差，提高生產效率。
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 優先權日2012年11月14日
發明者文涵靈 申請人:成都卓程科技有限公司