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摘 要

电子技术与计算机应用技术当前的发展速度举世瞩目，自动控制系统在各行各业的地位更是不容小觑。制药厂的制药反应池就需要应用一套温度与液位精细控制的控制系统来有效保证药物的生产条件。本论文将介绍制药反应池控制电路的设计思想和用VB语言编写程序实现系统仿真的方法。该控制系统利用传感检测技术实时获取液温与液位信息，经A/D转换器处理后将信号传输给预先设定好程序的可编程控制器（PLC），从而对制药反应条件进行控制。数据的处理和控制过程是通过PID控制器实现的，PID控制器可以根据设定点对液温与液位进行连续监测，并决定加热警报器和阀门的开关。反应溶液温度等于预设值时，立即停止加热同时警报器发出蜂鸣声；液位等于预设值时，入口阀关闭。

关键词：温度控制 液位控制 PID控制 PLC 仿真

Research and Simulation of multifunctional control system for pharmaceutical reaction pool

ABSTRACT

With the continuous development of electronic technology and computer technology, automatic control system is widely used in the industrial field.The pharmaceutical reaction pool in pharmaceutical industry right use a set of liquid temperature and level control system to ensure the production conditions.This paper will introduce the design idea of the control circuit of the reaction pool and the method of using VB language to realize the system simulation.The control system uses digital temperature sensor and level sensor to obtain the liquid temperature and level information in real time.After the A/D converter, the signal is transmitted to the Programmable Logic Controller, which is set in advance in order to control the reaction process.The processing and control of the data is realized by PID controller.The PID controller can monitor the liquid temperature and level according to the set point, and decide to switch the alarm and the valve.When the liquid temperature reaches the set value, the heater stops and the buzzer beeps;While the level reaches the set value, the inlet valve closed.

Key words:Temperature control Level control PID control PLC

Simulation

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

引 言 1

第一章 课题概述 2

1.1课题系统功能分析 2

1.2课题系统框图 2

1.3课题功能模块的划分 2

第二章 自动控制理论与PLC控制器 4

2.1自动控制系统概念 4

2.1.1自动控制系统定义 4

2.1.2自动控制系统分类 4

2.1.3自动控制系统性能要求 5

2.2 PID控制器 5

2.2.1 PID控制器的基本结构 5

2.2.2 PID控制规律 6

2.2.3 PID控制算法 8

2.2.4 PID控制器参数整定 9

2.3 PLC控制器 10

2.3.1 PLC的产生 10

2.3.2 PLC的特点 11

2.3.3 PLC基本组成 11

2.3.4 PLC工作过程 13

第三章 软件开发环境简介 14

3.1 VB的发展简史 14

3.2 VB的特点 14

3.3 VB创建应用程序步骤 15

第四章 硬件设计与软件仿真 16

第五章 总结与展望 24

5.1困难与解决方法 24

5.2总结和展望 24

参考文献 25

致谢

引 言

随着自动控制技术在现代工程和科学技术各个领域的渗透，自动控制逐渐演变成了一门独立而完善的专业学科，吸引着一大批投身于工业化、信息化、现代化建设的卓越人才。

由于传感器技术的不断发展，被控制对象的种类也变得日益繁多，相应地各个领域开始需求基于不同控制对象的多功能控制系统。制药厂的制药反应池是制药生产过程中的核心设备，它需要为原料提供严格的反应条件以保证产品的质量，因此反应池中一些参数的检测与控制对反应过程起着至关重要的作用。制药反应涉及的参数极为复杂，包括温度、浓度、搅拌速度、物料流速、传质、传热等多个因素，为了问题的简便本文只对反应池内温度和液位两个因素予以考察。

反应池中的控制系统需要对温度和液位两个物理量进行及时的控制和调整，使这两个量达到一定的值后反应池停止加热入口阀停止加液，从而抵消扰动和影响。该控制系统有一个特点，就是要比较控制对象实时监测结果和事先给定的量。在控制系统中即定量即输入值，被控制的量即输出值，两者的比较结果即偏差。也就是说该控制系统需要检测偏差，而检测偏差的过程是通过反馈建立起来的。运用反馈原理实现的控制方式叫做反馈控制，亦即闭环控制，闭环可以通过负反馈来检测并纠正偏差。

自动控制系统的建立的原理需要系统的数学模型的支撑，因此可以将真实模型采取一定方法转变成仿真模型，然后用计算机模拟真实运作过程。如果结果能够直接代表真实系统工作情况下的功能。仿真是用于预测试验、分析论证、设计开发的新技术，发展到目前市场上已经拥有许多完善并且方便的仿真软件，包括LabVIEW、MATLAB中的SIMULINK、Scilab中的Xcos等，不同软件都各有起特点。由于VB语言的普适性，本文将重点介绍在VB开发环境下编写程序实现反应池中温度和液位多功能控制的模拟。

温度和液位控制在工业生产中具有广泛应用，本文期以制药反应池中的温度和液位控制系统为例，展现控制系统的基本设计思想、部分系统元件的工作原理以及仿真系统的建立方法。

第一章 课题概述

1.1课题系统功能分析

本课题的主要任务就是设计一个温度-液位多功能控制系统，并通过软件创建仿真程序，模拟运行系统工作过程。整个系统的数据处理与控制执行工作工作由PLC完成。首先要提前在PLC中存入希望的反应温度与液位。传感系统实时监测水箱的温度和液位，并将温度和液位转换为电学量传输到PLC的输入端，PLC内置的D/A转换器将模拟量转换为数字量后，供PID控制器进行计算，并与预设值进行比较输出。执行元件接收到PLC输出的控制指令后执行动作。当温度低于预设温度、液位低于预设液位时，加热炉加热、进水阀进水；当温度高于预设温度、液位高于预设液位时，蜂鸣器报警，出水阀放水。

1.2课题系统框图

根据上述功能分析，结合相关理论知识，拟给出本系统的原理框图。温度-液位多功能控制系统原理框图如图1-1所示。

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