基于LABVIEW的双容水箱液位控制系统的设计.doc

基于LabVIEW的双容水箱液位控制系统的设计 冯鹏辉 谭兮 郭少校 刘国营 (湖南工业大学，湖南 株洲 412008) 摘要：利用LabVIEW虚拟仪器开发平台，设计一个程序，可以输入双容水箱的传递函数，并通过前面板滑块对PID参数快速整定，整定的参数直接用于双容水箱液位控制系统的动态模拟。通过DAQ设备与双容水箱控制平台相连，对控制系统进行控制，并可监视整个控制过程。本设计可以对双容水箱进行单回路和串级控制与仿真，可以方便用户从建模，仿真，参数调整到控制的学习。 关键词:虚拟仪器; LABVIEW; PID控制;数据采集 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： Design of Double-capacity Water Tank Liquid Level Control System Based LabVIEW FENG Peng-hui TAN Xi GUO Shao-xiao LIU Guo-ying （Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan 412008，China） Abstract： Designing a program used LABVIEW virtual instrument development platform can input the transfer function of double—dimension tank, quickly set PID parameters through the slide of the front panel and the setting parameters can be directly used for dynamic simulation of double—dimension tank liquid control system.Through linking the DAQ equipment and double—dimension tank control platform together, It is better for the system to control , and easier to monitor the whole control process. This design can be used forthe control and simulation of single loop and cascade on double—dimension tank, so that it is easier for the users to study from modeling, simulation and parameter adjustment to control. Key words: virtual instrument; LABVIEW; PID control 引言 随着计算机技术的快速发展和普及，当今测控领域的一个重要发展趋势就是以计算机技术为中心的虚拟仪器(VI逐步取代了传统仪器。虚拟仪器以透明的方式把计算机资源(如微处理器、内存、显示器等)与仪器硬件(如A/D、D/A、数字I/O、定时器、信号调理等)的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口。虚拟仪器代表着从传统硬件为主的测控系统到以软件为中心的测控系统的根本性转变。 LabVIEW 是美国NI 公司开发的高效图形化虚拟仪器软件开发平台，专为需要建立灵活的可扩展式测量与控制应用系统的工程师和科学家而设计，以满足他们用最小成本快速开发系统的需求。LabVIEW 功能强大的数学和分析工具以及完善成熟的硬件I/O 技术，使其在控制领域同测试领域一样具有非常出色的表现。 1 实验平台的结构设计及其原理 该实验平台主要由硬件系统、软件监控系统、数据采集系统3部分组成，其系统结构如图1所示。 图1 系统结构图 Fig. 1 The structure of a system chart 该平台是以双容水箱为控制对象，以水箱1的液位 和水箱2的液位 为控制量。随着液位、压力、流量的变化，相应的传感器会产生4-20 mA的电流信号，通过转换电路转换为1—5 v的电压信号，通过SCB-68接线盒，SHC68-68-EPM Cable电缆送给由数据采集卡PCI-6251，转换成二进制编码的数字编码信号，输入计算机处理。通过labview采集分析处理数据产生控制量，并通过数据采集卡进行数模转换，转换为1-5 v的控制电压信号，最后通过功放电路控制水箱的泵开度和阀开度。 2硬件结构设计 硬件系统包括1个双容水箱，由水位、流量等传感器和