基于MATLAB及OPC通讯的液位控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

人们生活以及工业生产经常涉及到液位和流量的控制问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业的生产加工过程，通常要使用蓄液池。蓄液池中的液位需要维持合适的高度，太满容易溢出造成浪费，过少则无法满足需求。因此，需要设计合适的控制器自动调整蓄液池的进出流量，使得蓄液池内液位保持正常水平，以保证产品的质量和生产效益。这些不同背景的实际问题都可以简化为某种水箱的液位控制问题。因此液位是工业控制过程中一个重要的参数。特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的生产效果。由于液位检测应用领域的不同，性能指标和技术要求也有差异，但适用有效的测量成为共同的发展趋势，随着电子技术及计算机技术的发展，液位检测的自动控制成为其今后的发展趋势，控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面，操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修正运行参数，这样能有效地减少工人的疲劳和失误，提高生产过程的实时性、安全性。

随着工业自动化水平的不断提高，液位控制系统在工业生产中的应用越来越广泛。但是，在工业自动化系统中，不同厂家的设备之间的数据通信一直是一个难点。为了解决这一问题，工业界提出了OPC通讯技术。OPC是一种基于Microsoft Windows平台的工业自动化通信标准，它提供了一种开放的、可互操作的方式，使得不同厂家、不同平台和不同协议的设备可以方便地互相通信和互联。通过采用OPC技术，可以实现设备之间的无缝连接和数据交换，提高生产效率和质量，降低系统开发和维护的成本。

本研究旨在探索基于OPC通讯技术下，完成MATLAB和博图仿真软件之数据的交互，即在MATLAB环境下对工业自动化系统进行模拟和分析，同时在博图环境下实现MATLAB算法的应用，最终实现液位控制系统的自动化控制。通过本次研究，一方面，MATLAB算法的应用可以提高液位控制系统的控制精度和稳定性，实现自动化控制，减少人为干预的误差，提高工业生产效率和品质。另一方面，探索一种基于OPC通讯技术的液位控制系统仿真方法，为其他工业自动化控制系统的设计和优化提供借鉴和参考。同时也可以提高工程师对于OPC通讯技术的应用和掌握，为工业自动化领域的技术研究和创新提供支持。最终，该系统的研究可为液位控制系统的优化和改进提供有益的经验和方法。

2. 研究内容和预期目标

研究内容：

设计一个基于MATLAB及OPC通讯的液位控制系统，包括液位传感器、控制器、执行机构（开关泵或阀门）、OPC服务器、MATLAB及博图软件等，实现液位控制的自动化和实时监测，以此来提高生产效率和品质，降低生产成本。

（1）系统总体设计

3. 研究的方法与步骤

研究方法：

（1）文献法

通过查阅相关文献，了解液位控制系统的研究现状、历史、发展趋势和前沿技术等方面知识，同时熟悉opc通讯的基本原理和使用方法，为后续研究提供理论基础和思路。

4. 参考文献

[1]廖常初.S7-1200 PLC编程及应用.北京: 机械工业出版社，2017

[2]廖常初.S7-1200/1500 PLC应用技术.北京: 机械工业出版社，2018

[3]高兴泉,肖新宇,王子硕,等.基于WinCC的水箱液位控制系统实时仿真平台开发[J]. 实验技术与管理,2022,39(1):93-97.

5. 计划与进度安排