1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1.1液位控制的方法及意义
　　双容水箱自衡控制系统是在生活、工业、水电站等领域中被广泛应用到的一种控制系统。因为它被运用于越来越多的领域之中，被运用的越来越广，所以研究它依然意义巨大。在现代社会中，虽然出现了一些运用于自动控制领域的控制算法[1]。比如，非线性控制、智能控制、自适应控制等。但是他们实现起来困难且复杂。再加上虑到大滞后、非线性、实变等问题，在现实控制过程中，研究者们依旧采用传统的PID控制方案[2~6]。
　　双容水箱自衡控制系统中所涉及到的液位变量是工业中最常见的控制参数，控制好液位就是把握好工业生产中安全[7]。比如加热炉气包水位控制的最主要的参数就是液位。化学反应器、石油化工的精馏塔的液位控制这些都是极其重要的。除此之外，在冶金、选矿、制药、污水处理常常采用液位控制的方法来研究个参数[8]。因而，液位的自衡控制就变成了一个普遍有代表价值的研究参数，从古到今一直有着很重要的研究前景。其中最典型的就是双容水箱和单容水箱的自衡控制系统[9]。
　　1.2国内外水箱液位控制的现状
　　同时，水箱的控制是化工和过程控制的重要实验设备。在国内外的大学或大公司企业都用来做实验、设计。比如清华大学、牛津大学、剑桥大学等大学等著名大学都在对水箱的自衡控制进行研究。Noura Hassan用三容水箱液位控制系统作为实验模型对执行器容错控制的设计。这些都是典型的例子[10]。
　　在工业控制中双容水箱的自衡控制一个研究很普遍的二阶系统，对于工业上的多种被控对象都可以通过将其转化成对水箱系统的分析及其建模的方法来来解决，因此对双容水箱水位自衡的研究意义非凡[3]。有比较特殊的意义及其工业背景。在二十世纪,工业控制中用得最多的就是PID控制。随着经济及其控制理论的发展,如今95%以上的工业生产控制回路和控制系统都采用了相应的控制器进行控制,同时还可以把很多复杂的控制系统转化为简单的控制系统进行控制[11]。双容水箱的自衡控制系统就是转化成单容水箱的自衡控制系统来处理。
　　随着电子技术的发展还出现了继电器，晶闸管电子元件，这使水位控制又得到进一步的发展。比如，714晶体管继电器就被运用到了自动控制领域，当然也就用在了对水箱的控制上。上海市水产品供销公司冷冻厂曾使用的714晶体管继电器,主要用在制冰车间冰桶加水箱的液位控制并向冰桶定量给水,达到自控的目的[12]。后来，随着微型控制器的出现，对水箱水位的控制又发展到一个新高度。其中基于单片机价格便宜，电路简单、工作稳定、性能好等优点。还有控制的精准，所以单片机对水箱的控制也很快就得到了发展和利用。用单片机来控制控制厕所马桶水位的高度，就是对水箱自衡控制系统的应用。例如：以89C2051单片机、光电开关为主要器件,设计了根据入厕人次来自动控制水箱冲水的系统[13]。这种设计就比根据时间注入水的设计进步、有效。
　　为了能满足、生产小批量、搞质量、低成本、多规格的产品。生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，出现了可编程控制器（PLC）[14,15]。由于PLC的上述特点，他也被普遍用在了水位的控制上，得到了很好地发展，走向了主流地位。
　　1.3 PLC的发展以及PLC1200的成熟运用
　　近年来PLC迅速发展，特别广发的运用在工业过程自动控制领域，现在及将来由于plc可靠性高、抗干扰、实用性强、易于编程等特点，他将成为工业控制的主要手段之一。它实用性高可以控制一个生产过程同时也可以控制一条生产线。在国内也是有迅速的发展[16]。
　　现阶段全世界已有上百家PLC生产商生产了几百种PLC设备，比知名的如三菱、西门子、ge等。他结合了PID子程序等程序被广泛的运用在化工、制药、冶金、锅炉水位温度控制等领域。随着他的发展的完善，不仅用于逻辑，在运动控制，工业控制等领域也得到了发展。并且他正趋向体积更小、功能更齐全人机界面更完美、通讯更稳定[17,18]。
　　比较起PLC200来PLC1200则有更多的优点、功能更加强大，他的编程软件还自带了组态。因此PLC1200页有许多成熟的运用，比如在枪杆技术的运用[19]。
　　1.4课题前景
　　本课题所涉及的基于PLC的双容水箱控制系统就是一个很重要的领域。除了污水处理，在水塔水位控制，水箱的水位控制、小区的供水系统都普遍涉及到水位的控制、化工燃料、饮料加工都或多或少的需要水位自动控制。如房顶的水箱供水不采用自衡控制，那么水位在等不到手动控制的时候就会导致溢出、或空箱，带来了大量浪费。水处理，液位控制通常还要考虑到在特殊的场合中应用[20]。比如说在磁场附近工作，在易燃易爆的工作环境中在高温高压条件中工作时。就需要稳定、防干扰、防噪的设备运行。因此基于PLC的双容水箱自衡控制系统研究将越来越重要[21,22]。
　　本课题拟采取的基于PLC的双容水箱自衡控制，不仅可以用于以上环境中，而且课题中用MCGS组态软件进行监控，实现了实时液位控制和显示还有历史曲线绘制的要求[11,21,23]。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案