基于PLC的儲罐液位控制系統(tǒng)
工業(yè)生產(chǎn)過程中，液位是見、泛的過程參數(shù)之一。在石油工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類流體的液位高度進行檢測和控制。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運行慣性大、控制滯后等特點，自動控制難度較高。
為了解決人工控制的控制準確度低、控制速度慢、靈敏度低等一系列問題。從而我們引入了工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制。一個系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響到了工業(yè)生產(chǎn)的安全與否、生產(chǎn)效率的高低、能源是否能夠得到合理的利用等一系列重要的問題。隨著現(xiàn)代工業(yè)控制的要求越來越高，一般的自動化控制已經(jīng)不能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)控制的需求，所以我們就又引入了可編程邏輯控制（又稱PLC）。引入PLC控制方式使控制更加的集中、及時和有效。
本文應(yīng)用一臺PLC通過PID模塊實現(xiàn)對儲罐液位的恒定控制，較傳統(tǒng)的控制方法硬件接線簡單，易于改變參數(shù)，而且更加快速、準確。對其它類似控制有一定的借鑒意義。
儲罐液位控制的發(fā)展及現(xiàn)狀
儲罐液位測量來源于石油和化工業(yè)，是工業(yè)測量中極為廣闊的領(lǐng)域。準確的液位測量是生產(chǎn)過程控制的重要手段。液位控制的發(fā)展主要依賴于兩個方面，即檢測儀表的發(fā)展和控制算法的發(fā)展。早期，由于工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)規(guī)模不大，儲罐液位測量主要采用法蘭式液位變送器和吹氣式等機械式測量方法。但隨著生產(chǎn)規(guī)模的進一步擴大，所需的儲罐數(shù)量變多，體積變大，原先的測量方法的弊端愈發(fā)變得突出，如法蘭式液位變送器需要保溫，施工及維護工作量較大；吹氣式液位檢測用的吹氣管要特殊訂貨，且還要定期更換，吹氣式要消耗儀表氣，
有能耗，還需要敷設(shè)氣源管。這一系列問題的解決有待于新的測量方法的出現(xiàn)，
從上世紀八十年代開始，一些發(fā)達國家就借助微電子、計算機、光纖、超聲波等高科技的研究成果。將各種新技術(shù)、新方法應(yīng)用到儲罐測量領(lǐng)域。電子式測量方法便是其中的重要成果之一。在電子式液位檢測方法中，許多新的測量原理，包括壓電式、應(yīng)變式、浮球式、電容式、雷達式、超聲波式、磁致伸縮式、伺服式、混合式等檢測技術(shù)被應(yīng)用到新型液位檢測儀表的開發(fā)中。由于這些方法測量精度高、可靠性強、持續(xù)時間長、安裝維護簡單，因而正在逐步取代舊的機械式液位測量技術(shù)。就控制算法而言，在傳統(tǒng)的PID算法基礎(chǔ)上，人們開始將模糊算法等一些高級算法加入到控制器中，使控制器的性能得到大大的增強。相信隨著新的檢測儀表和控制算法的不斷涌現(xiàn)，液位檢測控制系統(tǒng)將更加精確和方便易用，并且將會在更多領(lǐng)域，發(fā)揮其效能。
儲罐恒液位控制任務(wù)
如圖1.1所示為某倉儲企業(yè)的儲罐，該罐為鋼襯聚四氟乙烯儲罐，罐體高6米，容量為50立方米，重1500千克。鋼襯四氟乙烯儲罐的介質(zhì)工作溫度為-100°C～250°C，耐腐蝕性強，對鹵素、鹵代烴、強氧化劑、沸酸、堿、多種有機溶劑都有良好的耐蝕性。其工藝流程為，從儲罐頂部流入，罐體下部裝有一電動調(diào)節(jié)閥，AC220V供電，由PLC的AO模塊控制，根據(jù)生產(chǎn)需要隨時調(diào)節(jié)閥門開度大小。由于工藝要求，必須將儲罐內(nèi)液體保持在4.5米，即要求罐體內(nèi)液位恒定不變。
同時要求設(shè)置高低限報警，當(dāng)液面高于5.4米時，高限報警，紅燈亮；當(dāng)液面 低于3.0米時，低限報警，黃燈亮；正常運行時綠燈亮。要求用一臺PLC實現(xiàn)這些控制要求，試設(shè)計合適的控制系統(tǒng)，并且選用相應(yīng)的設(shè)備，實現(xiàn)該系統(tǒng)的控制要求。
系統(tǒng)功能分析
由任務(wù)分析可知，系統(tǒng)具有以下功能：
1、PID手/自動切換
手動控制主要用于安裝、調(diào)試和正常運行下的故障處理。
當(dāng)設(shè)備處于正常狀態(tài)時PID自動運行
2、高低限報警
根據(jù)控制要求，該液位控制系統(tǒng)要求設(shè)置高低限報警，當(dāng)液位高于5.4米時，高限報警，紅燈亮，當(dāng)液面低于3.0米時，底限報警，黃燈亮。正常運行時綠燈亮。
3、系統(tǒng)性能指標
將儲罐內(nèi)的液位控制在4.5米。
系統(tǒng)方案設(shè)計
由工藝要求可知，該系統(tǒng)只有一個被控變量即：液位；其控制精度要求也不很高，根據(jù)在滿足控制要求的情況下，盡量選擇簡單易行的控制方案這一原則，這里選用單回路反饋控制系統(tǒng)。單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，所需自動控制裝置少，投資較低，操作維護也比較方便，該控制方案可以滿足本系統(tǒng)的控制要求。單回路反饋控制系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象（簡稱對象）或被控過程（簡稱對象）、測量變送裝置、控制器和控制閥。其方框圖如2.1
所示:
圖2.1單回路控制系統(tǒng)圖
