软件采用模块化设计[3]，共分为7个模块：用户管理模块，参数设置模块，数据采集模块，工艺流程模块，实验项目模块，数据保存回放模块以及帮助模块。主要完成以下功能：

1）显示水箱的液位实时变化；
2）数据保存及历史数据分析；
3）液位的两点控制；
4）参数设置及修改；
5）测量并绘制水箱的阶跃相应曲线；
6）PID控制器以及滤波器的设计。

3.2 两点控制

　　当液位低于下限值时，泵开始工作，液位上升；当液位高于上限值时，泵停止工作，液位下降，使得液位一直处于一定的范围之内。液位的测量范围在20mm－300mm。

3.3 PID控制

　　常规的PID控制是从比例、积分、微分三个环节来实现对系统的控制的。PID控制模块采用PID工具包，利用它可以在LabVIEW环境下通过界面进行交互式的PID控制器的设计，充分利用了LabVIEW和NI的硬件无缝连接的特点，可以迅速搭建所需的控制系统。PID控制的程序如图3所示。

图3 PID模块的程序框图

4 实验控制结果及分析

4.1 两点控制结果

　　对液位进行两点控制试验结果如图4所示，较好的满足了控制的要求。

图4 两点控制实验结果

4.2 PID控制结果

　　由于液位控制系统的滞后效应较小，所以采用比例调节或比例积分调节两种调节规律。对于控制参数的选取，利用阶跃响应曲线法得到传递函数[5]，结合MATLAB仿真得到控制参数指导试验[6]。经过反复试验在设定值为90mm-180mm范围内，最佳的参数为：，控制结果如图5所示，结果优于系统技术指标要求。

图5 实际的PID控制曲线（）

5 结论

　　设计的虚拟仪器系统具有友好的人机界面，经过实际测试系统稳定可靠，控制响应速度快，曲线变化平稳，完全满足了液位控制要求，充分体现了虚拟仪器的特点。尤其是其扩展性很好，可以随时添加更加先进的控制算法以及其它如流量、压力控制功能，而且开发周期很短。本文设计的液位控制系统已经成功的应用于教学和实验中，取得了良好的调节效果。因此，该系统具有推广使用价值。