题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名：朱峰
学号：200913010027
系别：物理与电子工程系
专业：电子信息工程
年级班级：2009级1班
指导教师：郭荣艳副教授
2013年5月18日
毕业论文（设计）作者声明
本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。
本毕业论文内容不涉及国家机密。
论文题目：基于PLC的液位控制系统设计
作者单位：物理与电子工程系
作者签名：（学号：200913010027）
年月日
目录
摘要 (1)
引言 (1)
1.PLC简介与系统方案及原理 (2)
1.1液位控制系统方案 (2)
1.2系统的工作原理 (2)
2.器件的选取及其特点 (3)
2.1西门子S7-200PLC简介 (3)
2.2 NS8触摸屏简介 (4)
2.3浮球式液位变送器简介 (5)
3.硬件电路的设计 (6)
3.1 PLC与触摸屏的连接 (7)
3.2直流电动机控制电路的设计 (7)
3.3控制电路与PLC接线的设计 (8)
3.4液位传感器与PLC的连接 (9)
4.系统软件的设计 (9)
5.软件调试 (10)
6.结束语 (12)
参考文献 (12)
附录 (13)
附录1：硬件电路连接示意图 (13)
附录2：输入/输出元件及控制功能表 (14)
附录3：系统主要程序 (15)
致谢 (17)
基于PLC的液位控制系统设计
摘要：以可编程控制器（PLC）为核心，把智能传感器检测、电机和PLC控制相结合，提出了一种基于PLC的液位控制系统的设计方案。系统运用液位传感器实时检测水箱液位的变化；并且由PLC处理，并控制电机来实现对液位的控制，液位情况有触屏显示器上显示出来。触屏显示器与PLC相联，可以通过触屏显示器改变液位阈值。这种液位控制系统具有控制灵活，精度高，易于操作的特点。
关键词：PLC；液位；自动控制；传感器
The Liquid Level Control System Based on PLC Is Designed Abstract：With the programmable controller (PLC) as the core, the intelligent sensor, motor and PLC control, this paper puts forward a design scheme of control system based on PLC. System uses liquid level sensor to check the real-time changes of liquid level of water tank; and the PLC control the liquid level through controlling motor , and level is displayed on a touch-screen display. The touch screen display is connected with PLC, through changing the touch screen display level threshold is set. The control system of liquid level has the characteristics of flexible control, high accuracy, easy operation .
Key words：PLC; Liquid level; Control system; Sensor
引言
液位控制在工业生产中是一个比较常见的控制过程，他在工业生产的作用毋庸置疑。随着科技的进步，液位控制也从人工控制发展到了自动控制。早期，用继电器、定时器、接触器及其触点按照电路关系连接起来就组成了人工继电接触器控制系统，然而这种继电接触器控制是存在诸多问题的，例如操作的灵敏度、控制的精度等，现在的电气液位自动控制系统已经解决了人工控制中存在的问题。本文设计一种基于PLC的液位控制系统，PLC具有抗干扰能力强、控制结构简单、可编程、操作容易等优点，因而在工业的液位控制系统中应用非常广泛，具有较广阔的发展前景。
1. PLC简介与系统方案及原理
可编程序控制器是新一代工业自动化控制装置，近年来得到迅速发展并广泛应用的。前期的PLC在功能上只是实现逻辑控制，所以被称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。随着科技的进步，微处理器获得了广泛的应用，一些PLC生产厂商就选用微处理器用作PLC的中央处理器，使PLC 的功能得到了加强。因此，美国电器制造协会于1980年将它正式命名为可编程序控制器（Programmable Controller，PC）。该名称已在工业界使用多年，但近年来个人计算机（Personal Computer）也简称PC，为了区别，目前可编程控制器常被称为PLC[1]。
在1985年，国际电工委员会颁布的标准中，对可编程序控制器定义为：一种转为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子系统。它采用可编程序的存储器，在其内部存储进行逻辑与算术运算、顺序控制、计数与定时等操作指令，通过数字式、模拟式的输入与输出，控制各种各样的生产机械与过程。
近年来，PLC发展非常迅速，其功能已经大大超出以上所述定义范围。1.1 液位控制系统方案
论文的主要内容是设计一个基于PLC的液位控制系统，要求控制系统可以根据生产的需要对液位进行设定，当液位低于或高于限定值时自动启动电机加液或排液，当液位达到设定值时电机停转，操作人员可以改变限定值，并达到阈值报警功能。根据要求系统设计方案如图1所示。
图1 系统设计方案图
1.2 系统的工作原理
液位控制系统工作原理：液位传感器监控水箱液位变化并转化成电信号发送
给PLC，然后PLC根据不同的电信号来控制电机的正转、反转与停止。同时液位信息也同步发送给触摸屏，在触摸屏上显示出液位变化，而且触摸屏通过数据线与PLC相接可以设置水箱内的液位参数。当系统出现故障时工作人员可以通过接触器来控制电机正转、反转和停止。
2. 器件的选取及其特点
PLC在市场上主要有三菱（日本）和西门子（德国）两个品牌，西门子具有较强的过程控制与通信控制能力，而且程序简单，模拟量模块价格也适宜，而三菱的模拟量模块价格昂贵，程序复杂，三菱在过程控制和通信方面的功能较弱。所以针对液位控制系统选取西门子的PLC，而且此次设计的所需要的设备中有很多仪表的数据要用通信进行采集，选取西门子一系列产品便于控制。因此本设计选取的主要器件有：西门子S7-200型号的PLC，欧姆龙公司NS8触摸屏，浮球式液位变送器和直流电动机。
2.1 西门子S7-200PLC简介
S7-200PLC的硬件由主机、I/O扩展机及外部设备组成，其简化框图如图2所示。
主机：由微处理器通过数据总线、地址总线、控制总线和一些辅助电路联接存储器、接口与I/O口单元，检测PLC的硬件工作状态；由编程器感应并接收用户键入的程序与数据；读取、翻译并运行输入的程序；按所定的时序接收输入状态、更新输出状态，与外部设备进行交换信息等[1]。在主机中包含有微处理器和存储器及I/O接口。
电源：PLC都会配有开关式稳压电源，电源的交流输入端一般接有尖峰脉冲吸收电路，来增加抗干扰的能力
输入输出模块：输入输出模块就是I/O模块，是PLC与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件。输入模块用于调理输入信号，把输入信号安全地传递到PLC内部。输出模块用于把用户程序的逻辑运算结果输出到PLC外部。
功能模块：除了开关量输入/输出外，PLC的其他输入/输出功能由功能模块来实现。较常见的功能模块有A/D模块、D/A模块、动态输入/输出模块、温度传感器模块、计数器模块、PID模块、远程I/O模块与通信模块等。
图2 PLC硬件简化框图
扩展口：扩展口为PLC的总线接口。主机和近程扩展机之间都是由扩展口来连接的。
编程器：编程器为PLC经常使用的外设，也是PLC中唯一不需要通过功能模块而直接与总线相连接的外部设备。它在主机上通过编程器接口与其相连。编程器装配着一个方式选择开关，用于控制PLC的工作方式。也就是编程方式和监控方式。
其他外设：PLC可带打印机、显示器、键盘等外设。本设计就用到了触摸屏外设。
S7-200PLC的器件参数如表1所示。
2.2 NS8触摸屏简介
触摸式可编程终端是由显示器与触摸屏系统组成，习惯上称为触摸屏，是通过触摸方式来进行人机信息交换的可视人机界面，具有安全耐用、灵敏度高、节省空间、便于交流的优点。本设计采用OMRON公司NS8触摸屏，如图3所示。
NS8PT是一款整体机，具有简单灵活的系统配置和无缝网络通信配置，连接
设备简单，监控功能强大，高性能专用软件等特点。它通过串行口（RS-232C）
表1 S7-200PLC的主要器件参数
图3 欧姆龙NS8外观图
和以太网与PLC连接，串行口连接是最基本，最常用的连接方式。
NS8PT最基本的使用方法是：在PC上用CX-Designer软件编写程序，下载到PT上，再把PT与PLC连接起来，实现预期的功能。
2.3 浮球式液位变送器简介
浮球式液位变送器是有磁性浮球、信号单元、测量导管、电子单元、接线盒及其安装组件构成。
常用的磁性浮球的比重低于0.5，能漂浮在液面之上并可沿测量玻璃管上下浮动。导管内装配有测量单元，根据外磁作用变送器把被测液位信号转换成正比
于液位变化的电阻信号，并通过电子单元转换成4～20mA电流信号或其它类型信号输出。这种变送器为模块电路，具有耐酸、抗震、防潮、抗腐蚀等优点，电路内部含有恒流反馈电路和内保护电路，可使输出最大电流不超过28mA，因而能够可靠地保护电源并使二次仪表不被损坏，实物如图4所示。
图4 浮球式液位变送器
主要技术指标：
有效检测范围：0-0.2-20m；
精度：1级；
承压范围：负压、常压、高压(32MPa以下)；
工作温度：-50～240℃；
环境温度：-20～75℃；
适用介质：酸、碱、盐或对聚四氟乙烯无腐蚀的任意介质；
输出信号：4-20mA、二线制；
供电电源：负载电阻0-750Ω DC24V；
3. 硬件电路的设计
本次设计中主要的硬件电路主要有触摸屏与PLC的连接，传感器与PLC的连接，PLC与电动机的连接。触摸屏与PLC的连接，构成人机界面，可以通过触摸屏设置液位的阈值、电动机的转速[2]。传感器与PLC的连接，将检测的液位信息反馈给PLC。PLC与电动机的连接，PLC对液位传感器反馈的信息进行逻辑处理后，控制电动机正转、反转和停止，从而实现对水箱的控制。
3.1 PLC与触摸屏的连接
图5 PLC与PT的1:1链接
3.2 直流电动机控制电路的设计
对于直流电动机的正反转控制是通过利用改变电枢电压极性来实现的，其控制电路[4,5]如图6所示，对于电动机的转速问题，在电路中加入了电阻R1和R2，用于限流，从而实现了电动机的不同转速问题，避免用变频器，节省了设计成本。
电动机工作有七种状态：停止、正转速度一、正转速度二、正转速度三、反转速度一、反转速度二、反转速度三。将三速、二速、反转、正转分别用M3.0、M3.1、M3.2和M3.3表示，电动机的七种状态可用七位十六进制数表示，如表2所示。例如正转低速时可表示为M3.3、M3.2、M3.1、M3.0=2#1000（16#8）。
图6 直流电动机的正反转及调速控制电路
表2 正反转数据表
3.3 控制电路与PLC接线的设计
直流电动机的正反转及调速控制电路与PLC连接起来，其中包括制动电路连接、保护电路连接、反转电路连接、正转电路连接和调速电路连接。通过编程设计就能实现PLC对直流电动机进行逻辑控制，KM3是电枢电压控制开关，通过断开和闭合改变电压极性来实现电动机的正反转控制。直流电动机的正反转及调速控制电路与PLC接线图如图7所示。
图7 直流电动机的正反转及调速控制电路与PLC接线图
3.4 液位传感器与PLC的连接
液位传感器检测液位变化，并把液位信息转换成电信号发送给PLC，然后PLC才能进行逻辑处理。这一切信号传递与实现都必须把PLC与液位传感器连接起来[6-8]。液位传感器与PLC的连接图如图8所示。
图8 浮球式传感器与PLC的连接示意图
4. 系统软件的设计
本文设计中，采用浮球式液位变送器对水箱液位进行检测，并将检测信号发送给PLC，经过PLC的处理，由液位传感器所传送的信号可以在触摸屏上显示当前液位，PLC对信号进行逻辑处理，然后根据正反转数据库对电动机正反转控制，
以使液位保持在操作人员所设置的液位值[9]。系统流程图如图9所示。
图9 系统流程图
5. 软件调试
每种PLC都有其配套的仿真软件，西门子S7-200PLC的仿真软件是S7-200 SIM 2.0仿真软件，这种仿真软件的界面友好，使用简单。通过仿真，本次设计程序正确，然而仿真软件毕竟不是真正的PLC，他只具备PLC的部分功能，不能实现完全仿真[10]。
与真正的PLC相比，S7-200 SIM 2.0软件仿真具有省钱、方便等优势。具体仿真步骤如下：
在STEP7-Micro/WIN软件中编译程序，再单击菜单栏中的“文件”→“导出”命令，并将导出的文件保存，文件扩展名默认为“.awl”。
打开S7-200 SIM 2.0软件，单击菜单栏中的“配置”→“CPU型号”命令，
弹出CPU型号对话框，选定所需的CPU，再单击“Accept”按钮即可。
装载程序。单击菜单栏中的“程序”→“装载程序”命令，弹出“装载程序”对话框，单击确定按钮，弹出“打开”对话框，选择需仿真的文件，单击“打开”按钮。此时，装载程序完成。
开始仿真。单击工具栏上的“运行”按钮，运行程序进行测试。
液位控制系统的仿真图如图10、图11和图12所示。仿真图中灯0、1、2分别代表电动机的正转、反转和停止[10]。
直流电动机正转灯0亮：
图10 直流电动机正转图
直流电动机反转灯1亮：
图11 直流电动机反转图
直流电动机停止灯2亮：
图12 直流电动机停止图
6. 结束语
在本次设计中，采用西门子S7-200PLC、OMRON公司NS8触摸屏、直流电动机等，设计出基于PLC的液位控制系统，实现了液位的自动控制，当液位不在设定高度时，电动机自动启动工作，当系统出现故障时，可以通过接触器进行手动控制，运用S7-200 SIM 2.0仿真成功，基本上达到了设计要求。
随着现代控制系统的快速发展，可编程控制器在工业领域的应用越来越广泛，对于控制系统的要求也会越来越高，可编程控制器的发展也会越来越辉煌。
参考文献
[1] 孙同景,陈桂友.PLC原理及工程应用[M].北京:机械工业出版社,2008: 1-346.
[2] 黄轶,徐少川.基于PLC的模糊PID控制器设计[J].华北科技学院学报.2008(02): 57-59.
[3] 李强,李岭,张英梅.触摸屏TPC7063E与S7300PLC之间MPI通信实现[J].煤矿机械.2010(07):
209-211.
[4] 李航,高翔,张润花.Auto CAD 2012从入门到精通[M].北京:机械工业出版社,2012: 434-448.
[5] 王阿根.西门子S7-200 PLC编程实例精解[M].北京:电子工业出版社,2011: 332-335.
[6] 赵艳秋,崔红.基于VB与PLC串口通信的液位监控系统[J].微计算机信息.2007(25): 48-51.
[7] 向晓汉,陆彬.西门子PLC高级应用实例精解[M].北京:机械工业出版社,2012: 364-366.
[8] 李江全,严海娟,刘姣娣等.西门子PLC通信与控制应用编程实例[M].北京:中国电力出版
社,2012: 60-136.
[9] 丁巧芳.PLC控制自动门系统设计[J].科学之友.2011(12): 45-75.
[10] 余丹,于建顺.STEP7模拟调试及实现与WINCC连接的仿真[J].现代电子技术.2010(14):
81-83.
附录
附录1：硬件电路连接示意图
附录2：输入/输出元件及控制功能表
附录3：系统主要程序
致谢
随着这篇论文的最后落笔，我四年的大学生活即将画上圆满的句号。在09电子信息工程这个班集体里，浓厚的学习风气，丰富的文化生活，真挚的同学情谊，还有那种力争上游、不服输的精神都让我难以忘怀。在这四年的学习过程中，由于物理与电子工程系领导和老师的辛勤教育和培养，我取得了很大的进步。
在完成这篇毕业论文的过程中，我得到了很多老师和同学的帮助。其中我的指导老师郭荣艳老师对我的指导尤为重要。郭老师常常询问我们论文的完成情况、遇到的问题以及我们对这个问题的看法，最后给出他的意见。从论文的选题、文献的采集、框架的设计、结构的布局到最后的定稿，老师都尽心尽力。
大学生活即将结束，在此想对我的母校、我的老师和同学表达我真诚的感谢。不管是在学习上还是在生活中，是他们给了我帮助、支持和信心。正是他们无私的奉献，我踏实认真地完成了四年的大学生活。
题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名： 学号： 系别： 专业： 年级班级： 指导教师： 2013年5月18日
毕业论文（设计）作者声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 本毕业论文内容不涉及国家机密。 论文题目： 作者单位： 作者签名： 年月日
目录 摘要............................................................................................................. 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。引言............................................................................................................. 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.研究现状分析 ................................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.1题研究背景、意义和目的 ...................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.2液位控制系统的发展状况 ...................................................... 3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.3课题研究的主要内容................................................................ 4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.控制方案设计 ................................................................................... 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.1系统设计 ...................................................................................... 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.2单容水箱对象特性 .................................................................... 6預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 3.硬件配置 .............................................................................................. 8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 3.1控制单元 ...................................................................................... 8铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 3.2检测单元 ...................................................................................... 9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 3.3执行单元 ...................................................................................... 9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 4.软件设计 .............................................................................................. 9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 4.1STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 ........................................ 9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 4.2参数设定及I/O分配 .............................................................. 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 5.程序编程和系统仿真.................................................................. 12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 5.1程序设计 .................................................................................... 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 5.2程序仿真和分析....................................................................... 13猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 6.结论....................................................................................................... 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。参考文献................................................................................................ 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。附录........................................................................................................... 19輒峄陽檉簖疖網儂號泶。致谢........................................................................................................... 22尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
过程控制课程设计 设计题目：贮槽液位控制系统设计 学院：电气工程学院 专业：自动化 班级：091班 2012年6月4日
小组成员： 序号学号姓名设计分工 16 0902100138 姚航程总方案的确定及原理、控制参数的整定、 simulink仿真 17 0902100140 韦寿德测量变送器的选型、控制参数的整定、查阅 资料 18 0902100141 张印测量变送器的选型、控制参数的整定 19 0902100142 邓世杰调节阀的选型、水箱的建模 20 0902100147 杨奉志总方案的确定及原理、控制参数的整定、 simulink仿真 21 0902100148 钟昌帅simulink仿真、调节阀的选型 22 0902100149 李晓明控制器的选型、控制参数的整定、设计总结、 整理报告 23 0902100202 张凯强simulink仿真、水箱的建模、查阅资料 24 0902100203 农志兴调节阀的选型、水箱的建模 25 0902100204 袁剑波控制器的选型、查阅资料 26 0902100206 李季调节阀的选型、控制器的选型 27 0902100208 黄灵浩测量变送器的选型、水箱的建模、查阅资料 28 0902100209 谭雷调节阀的选型、水箱的建模 29 0902100213 吴高阳控制参数的整定、水箱的建模、查阅资料 30 0902100216 潘敏调节阀的选型、测量变送器的选型
目录 一、设计目的 (4) 二、设计任务及要求 (4) 三、工艺过程及要求 (5) 四、系统总体方案的选择及说明 (6) 五、系统结构框图与工作原理 (7) 1.系统结构框图 (7) 2.工作原理 (8) 3.水箱建模 (8) 六、各单元软硬件 (10) 1.控制对象 (10) 2.控制器 (10) 3.调节阀 (11) 4.差压变送器 (12) 七、参数的整定及仿真结果 (13) 1.经验法（现场实验整定法） (13) 2.常见被控量的PID参数选择范围 (13) 3.控制器各校正环节的作用 (13) 4.仿真结果 (14) 八、分析总结 (16) 设备清单 (17) 参考文献 (18)
本科生毕业论文（设计） 题目：基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计 院系： 专业： 学生姓名： 学号： 指导教师： （职称）
摘要 微电子技术和计算机技术的不断发展，引起了仪表结构的根本性变革，以微型计算机（单片机）为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成新一代“智能化仪表”，在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。 可编程控制器(Programmable Logic Controller---PLC)是一种应用广泛非常的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合液位控制的要求。 本文介绍了基于智能仪表、西门子S7-300型可编程控制器（PLC）、组态软件的液位控制系统的设计方案。系统采用PID算法，实现液位的自动控制。利用组态软件设计人机界面，通过串行口和可编程控制器通信，实现控制系统的实时监控、现场数据的采集与处理。 实验证明，控制系统效果比较令人满意，具有较大的工程实用价值。 关键词：液位控制；智能仪表；可编程控制器；PID；人机界面
Abstract Nowadays intelligent measuring appliance is improving more and more quickly.It has been used in more an more place of our life.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient. Microelectronics and computer technology continues to develop, led to fundamental changes in the structure of instruments to micro-computer (single chip) as the main body, the computer technology and the organic integration of detection technology to form a new generation of "smart meters" in Measurement of process automation, measurement data processing and functional diversification of the traditional instrument, compared to conventional measuring circuit, tremendous progress has been made. PLC is a very useful control installment . It is widely used in a lot of control system in ourlives. It is the product of the computer,control,communication technology.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient.It very suits the control of water level. It will relay the traditional control technology, computer and communication technologies together with the control, and operation of flexible convenient, high reliability, suitable for continuous long-term characteristics of the work, very suitable for liquid level control requirements. This thesis mainly introduces a design of water level control system with intelligent measuring appliance,SIMATIC programmable logic controller (PLC) and configuration soft. This system adopts increment type Proportional-Integral-Differential arithmetic to realize the water level automation. For convenience to monitor the system and process data in actual time, we have designed Human Machine Interface（HMI）with configuration soft. The result of experimentation indicates that this system could run quickly, accurately and stably which accords with our aim perfectly. This system has been used widely in the temperature control system field for its low cost and high stabilization advantages.Experiment proved that the control system more satisfactory results, with more practical engineering value. Keywords: Water Level Control；Intelligent measuring appliance；PLC；PID；HMI
毕业论文（设计）题目：基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计 姓名：濮孝金 学号： 专业：机械电子工程 年月
摘要 在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量与控制，而日常生活中应用 到的水位控制也相当广泛。在以往水塔液位控制系统中，常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损，不方便更新和维护，不能满足人们的实际需求；另外，随着人口的递增和生活条件的提高，人们用水的需求量也日益增加。 为了提高液位控制系统的质量和效率，节约能源，本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器，继电器和传感器等技术，实现液位控制系统的自动控制。本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心，配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡，过高、过低水位报警等功能。主要 的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置，通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器，经A/D转换后，所得数据与PLC内部设定数据进行比较，控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽 水速率，改变进水量，使水位稳定地保持在设定值附近。此外，通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系，就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况。实验结果表明本设计能较好地完成自动液位控制的功能。 关键词：水塔液位控制，水位控制，继电器，PLC Abstract In the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and
control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past, frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living conditions, the demand for water is also increasing .In order to improve the quality of the water supply system, energy conservation, so I considered use a programmable logic controller, relay and sensor technology, with hardware and software to achieve low water level alarm, warning switch between work and procedures manual / automatic to design practical level control tower scheme. I completed the set up of this simulation using the tank water tower , based on Siemens S7-300 PLC programmable controller tank water level control system as the core .I completed a water tank to
哈尔滨理工大学毕业设计 题目：基于PLC的中央空调控制系统设计院、系：自动化学院自动化系 姓名： 指导教师： 系主任： 2012年06月25 日
哈尔滨理工大学毕业设计(论文)任务书 学生姓名：学号： 学院：自动化学院专业：自动化 任务起止时间：2012 年 2 月27 日至2012 年 6 月25 日 毕业设计(论文)题目： 基于PLC的中央空调控制系统设计 毕业设计工作内容： 1．第1～2周，查阅相关资料并翻译外文资料； 2．第3～4周，了解课题目前在国内外的研究现状、发展趋势，确定中央空调所要实现的功能和了解整个系统的结构框架； 3．第5～8周，进一步了解中央空调的所要实现的具体功能，确定系统中所要用到的原器件，并进行最初的硬件电路的设计，为软件编程做准备； 4．第9～11周，学习PLC程序的设计与开发，确定最终的硬件电路的设计； 5．第12～13周，编写PLC程序，并和硬件一起进行程序调试，来检查程序的可行性； 6．第14～15周，修改必要的程序部分来完善系统，并书写论文的初稿；7．第16～17周，修改并完成书面论文，准备答辩。 资料： 1.王卫兵，高俊山. 可编程控制器原理及应用.第二版.机械工业出版社，2005 2.任光.可编程序控制器(PC)应用技术与实例.华南理工大学出版社，2001 3.汤蕴缪，史乃. 电机学.机械工业出版社，1999 4.康贤永，万大福. 可编程控制器及其应用. 重庆大学出版社，1998 5.梅晓榕，柏桂珍. 自动控制元件及线路. 科学出版社，2005 6.刘金琨. 先进PID控制Matlab仿真(第二版). 电子工业出版社，2004 指导教师意见： 签名： 年月日系主任意见： 签名： 年月日 教务处制表
课程设计(论文) 题目名称： 课程名称： 学生姓名： 学号： 学院： 指导教师：
课程设计任务书
目录 摘要 (4) 引言 (5) 1几种方案的比较 (6) 1.1 简单的机械式控制方式 (6) 1.2 复杂控制器控制方案 (6) 1.3通过水位变化上下限的控制方式 (6) 2水塔水位控制原理 (8) 3电路设计 (9) 3.1原件的介绍 (9) 3.2引脚功能 (10) 3.3 水位检测接口电路 (13) 3.4报警接口电路 (14) 3.5 存储器扩展接口电路.................. .. (14) 4系统软件设计 (15) 4.1 流程图 (15) 4.2程序 (16) 5实验仿真 (18) 6结语 (19)
7参考文献 (19) 摘要 随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，水位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。 关键词：单片机；水位检测；控制系统；仿真
自动化系统集成与调试实训报告 自动化系统集成与调试 实训报告 本课程为自动化集成与调试，实际上就是让我们用PLC控制水箱打水。由于实训前接触过类似的程序与硬件，所以做起来相对简单。第一周实训，一开始长江老师让我们重新复习之前所学。我们组并没有急着开始做项目，而是认真的检查电源，传感器，变频器等硬件是否完好。然后再由徐同学与李同学完成硬件的接线，张组长则与吴同学完成程序的编写。 一、接线图： S7-300模拟量输入输出模块、S7-300数字量输入输出模块、传感器以及变频器的接线（注意：用灰色细线将变频器3号端子接PLC数字量输出端子，变频器7号端子接PLC的M端，变频器9号端子接PLC模拟量输出端子，变频器10号端子接PLC模拟量COM端；用红、蓝、黑三种粗线将水箱抽水泵和变频器的U、V、W、PE端子对应接好）。 二、项目要求： 我们所做的项目如下 （一）项目一、PLC控制变频器打水 本项目总任务是通过PLC、变频器控制水泵打水。 任务一、G110变频器参数设置及快速调试 任务二、PLC控制变频器打水的组态、编程及仿真 任务三、S7-300模拟量输出模块与接线 任务四、现场实际调试与运行
（二）项目二、水箱液位的测量 本项目总任务是通过PLC、变频器控制实现水箱液位的测量 任务一、水箱液位测量的组态、编程及仿真 任务二、现场接线 任务三、现场实际调试与运行 （三）项目三、水箱液位两位式调节 本项目总任务是通过PLC、变频器、传感器监测水位控制水泵打水，当测量值大于高限值，变频器停止，水泵停止打水；当测量值小于低限值，变频器启动，水泵打水，当测量值在高限值与低限值之间时，变频器保持原状态。 任务一、水箱液位两位式调节的组态、编程及仿真运行 任务二、水箱液位两位式调节现场实际调试与运行 （四）项目四、水箱液位PID控制 总任务是调用PID模块使变频器的频率自动调节 任务一、了解PID调节的原理 任务二、水箱液位PID控制的组态、编程及仿真 任务三、水箱液位PID控制的现场接线 任务四、箱液位PID控制的现场调试与运行 （五）项目五水箱液位的WinCC监控 通过WinCC的新建变量与PLC S7-300的程序地址的连接，达到用WinCC监控水箱水位的目的。任务一、WINCC的新建工程及项目组态 一、创建新项目 二、组态变量 任务二、创建过程画面并运行调试 第一阶段：WinCC控制变频器打水 第二阶段：两位控制 第三阶段：PID控制 第四阶段：变量记录 一、过程值归档 二、输出过程值归档 第五阶段：报警记录 一、组态报警 二、组态模拟量报警 （六）项目六、反馈控制系统 1、负反馈控制系统： 由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统，又称反馈控制系统。 反馈控制系统是基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理，就是根据系统输出变化的信息来进行控制，即通过比较系统行为（输出）与期望行为之间的偏差，并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中，既存在由输入到输出的信号前向通路，也包含从输出端到输入端的信号反馈通
基于PLC的霓虹灯控制系统设计 目录 第一章绪论 (1) 第二章霓虹灯变压器 (2) 2、1霓虹灯的工作原理 (2) 2、2霓虹灯的结构与部件 (2) 第三章可编程序控制器简介 (3) 3、1 PLC简介 (3) 3、2 PLC的结构 (4) 3、3 PLC的工作原理 (4) 3、4控制器简介:S7-200系列PLC (5) 3、5 PLC应用特点 (5) 第四章霓虹灯控制系统设计 (6) 4、1任务分析及功能阐述 (6) 4、2 PLC接线图 (7) 4、3 I\O分配表 (8) 4、4控制流程的设计 (9) 4、5梯形图的设计 (10) 总结 (14)
第一章绪论 在现阶段,可编程控制器在工业控制领域已经起着举足轻重的作用,其方便快捷,准确等功能决定了它的主导地位,它将逐渐发展成以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。本课题可以说就是对可编程控制器在自动控制方面的一个简单的应用。 随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣与发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象与产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法,所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见,一种就是采用霓虹灯管做成的各种形状与多种彩色的灯管,另一种为日光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果,大部分就是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题,如何去快捷、可靠、简单的去控制,成为人们考虑的重点,在这我认为PLC最适合去解决这些问题。 可编程控制器PLC英文全称Programmable Logic Controller,就是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等方面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的式模块化结构,主要模块有可编程序控制器、编程器模块,九种实验模块,按钮、开关输入模块与继电器输出模块,以及四层电梯模型。该装置可以完成各种指令系统以及多种控制对象的程序设计训练。因为PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。并且PLC在工业自动化控制特别就是顺序控制中的方面具有比较突出的优势,在现实中人们也就是多通过PLC去控制霓虹灯的。以上就就是我选择此题目作为本学期PLC应用系统设计的意义。 本次设计的主要任务就是利用可编程控制器对霓虹灯进行控制,采用的就是SIEMENS公司生产的S7-200系列可编程控制器,与其对应的编程软件就是STEP7-Micro/WIN。
基于PID的上水箱液位控制系统设计 过程控制系统课程设计 基于PID的上水箱液位控制系 统设计
一、课程设计任务书 1.设计内容 针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。具体设计内容是利用西门子S7-200PLC作为控制器，实现对单容水箱液位高度的定值控制，同时利用MCGS组态软件建立单容水箱液位控制系统的监控界面，实现实时监控的目的。 2.设计要求 1、以RTGK-2型过程控制实验装置中的单个水箱作为被控对象、PLC作为控制器、静压式压力表作为检测元件、电动调节阀作为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。 2、PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量20%，稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤120s； 3、组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线； 4、选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数； 5、通过S7-200PLC编程软件Step7实现PLC程序设计与调试； 6、分析系统基本控制特性，并得出相应的结论； 7、设计完成后，提交打印设计报告。
3.参考资料 1.邵裕森,戴先中主编.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.2003 2.崔亚嵩主编.过程控制实验指导书（校内） 3.廖常初主编.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.2007 4.吴作明主编.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.2007 4.设计进度（2010年12月27日至2011年1月9日） 时间设计内容 2010年12月27日布置设计任务、查阅资料、进行硬 件系统设计 2010年12月28日～ 2010年12月29日 编制PLC控制程序，并上机调试； 2010年12月30日～2010年12月31日利用MCGS组态软件建立该系统的工 程文件 2011年1月2日～2011年1月4日进行MCGS与PLC的连接与调试进行PID参数整定 2011年1月5日～2011年1月6日系统运行调试，实现单容水箱液体 定值控制 2011年1月7日～ 2011年1月9日 写设计报告书 5.设计时间及地点 设计时间：周一～周五，上午：8：00～11：00 下午：1：00～4：00 设计地点：新实验楼，过程控制实验室（310） 电气工程学院机房（320）
摘要 本次课程设计的课题是基于PLC的水箱液位控制系统的设计。涉及到的主要内容包括：水箱的特性确定与实验曲线分析，S7-300可编程控制器的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和应用PLC语句编程来控制水箱水位。 关键词：S7-300西门子PLC、控制对象特性、PID控制算法、压力变送器、电动调节阀、变频器，PID指令。 目录
摘要............................................................................................................................................. I 第1章引言 . (1) 1.1 实验目的 (1) 1.2 实验原理 (1) 1.3 设计方案的确定 (2) 第2章系统硬件介绍 (2) 2.1 西门子PLC控制系统简介 (2) 2.3模拟量输入模块 (3) 2.4模拟量输出模块 (3) 2.5 电源模块 (4) 第三章系统硬件控制设计 (5) 3.1 系统设计 (5) 3.2 硬件设计 (6) 3.2.1 检测单元 (6) 3.2.2 执行单元 (7) 第四章软件设计 (8) 4.1 FC105 介绍： (8) 4.2 FC 106 介绍： (8) 4.3 FB41 介绍 (9) 4.4 软件控制流程图： (10) 第五章程序实现 (10) 5.1 step 7 软件编程： (10) 5.2程序调试与结果 (15) 5.3 过程中出现的问题与解决办法 (15) 第6章实验心得与体会 (19) 附录：程序清单 (20) 参考文献 (24)
第1章绪论 1.1 论文的背景及意义 随着科学技术的发展、城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为一种高效、迅捷、安全、可靠的垂直运输设备，成为了人们不可缺少的运输工具。现代高层建筑中各办公大楼、住宅、宾馆、医院、工矿企业、仓库、码头、大型货轮等都离不开它。据统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。电梯服务中国已有100多年历史，特别在改革开放以后，我国电梯的使用数量快速增长。尤其是现阶段，随着经济日新月异的发展，人们生活水平不断提高，城市建筑不断增多，楼房也越来越高，与此相应，电梯也得到迅猛的发展。现在，电梯已完全融入我们的生产、生活中，满足人们生活、工作及学习的需要。据统计，我国在用电梯已达40多万台，每年还以约5万～6万台的速度增长[1][2]。 电梯的作用越来越显著，电梯的需求越来越大。而目前我国使用的先进的电梯系统基本上都是国外设计制造，其核心技术并不公开。国内具有自主知识产权的控制方法和技术在实际中的应用还比较少，与国外先进技术相比还有较大的差距。尽快研究和掌握先进的控制技术，对国内电梯工业的发展会有很大的促进作用。 早期的电梯自动控制系统中，信号的逻辑控制一般是由继电器—接触器电路来实现。由于继电器、接触器都是有触点的电气元件，体积庞大，弧光放电较严重，使用寿命有限；在电梯这种较复杂控制系统中可靠性不高，施工过程中接线复杂，当控制要求改变时必须改变硬件接线，使得通用性和灵活性不够，生产周期加长；另外，继电器、接触器触点数目有限，可扩展性较差；继电器—接触器控制系统依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低且机械触点还会出现抖动问题；继电器控制逻辑一般不具备计数功能；同时随着楼宇层数的增加，继电器—接触器控制系统过于庞大，给设计带来不便。基于以上多种原因，导致电梯控制系统的工艺性、运行的可靠性与安全性降低，故目前己被逐步淘汰。 目前电梯的控制普遍采用两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能。微机控制是电梯控制技术的发展方向，目前已有一些由微机控制的电梯新机型相继推出，使控制功能得到增强，性能得到改善。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，一方面微机控制抗干扰能力较差、
、液位控制系统的原理分析 1.1水箱液位控制系统的原理框图 本次课程设计对水箱液位控制系统的设计是一个简单的控制系统， 所谓简单 液位控制系统通常是指有一个被控对象，一个检测变松单元一个控制器和一个执 行器所组成的单闭环负反馈控制系统，也成为单回路控制系统。 简单控制系统有着共同的特征，他们均有四个基本环节组成，即被控对象， 测量变送装置，控制器和执行器。对不同对象的简单控制系统尽管其具体装置和 变量不相同，但都可以用相同的方框图表示： 图1控制系统方框图 这是单回路水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用 一个调节器保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控 制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度， 即控制的任务 是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。 根据控制框图，这是一个闭环反馈单 回路液位控制，采用工业智能仪表控制。 1.2被控过程传递函数的一般形式 根据被控过程动态特性的特点，典型工业过程控制所涉及及被控对象的传递 函数一般具有下述几种形式 1一阶惯性加纯迟延 2 二阶惯性环节加纯迟延 G(s) 二 k Ts 1 e s 1-1
3 N 阶惯性环节加纯迟延 二、建立被控对象数学模型 2.1求传递函数 根据阶跃响应的实验数据如表1 使用Matlab 编辑.m 文件，得出阶跃响应曲线。Matlab 程序如下: t = [0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 400 500 600 700 800]; h = [0 0 0.2 0.8 2.0 3.6 5.4 8.8 11.8 14.4 16.5 18.4 19.2 19.6 19.8 20]; plot(t,h) grid on hold on 得到阶跃响应曲线再取0.39和0.62处的t 值如图2、图3 G(s) = (T i S 1)幽 1) V s (1-2) G(s) = K (Ts 1)n e —s (1-3) 上述3个公式只适用于自衡过程 个积分环节，即 G(s)二丄e 「s Ts G(s) - e 「s 71s(T 2 s +1) 对于非自衡过程，其传递函数应包含有一 (1-4) (1-5)
题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名：朱峰 学号：200913010027 系别：物理与电子工程系 专业：电子信息工程 年级班级：2009级1班 指导教师：郭荣艳副教授 2013年5月18日
毕业论文（设计）作者声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。 本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。 本毕业论文内容不涉及国家机密。 论文题目：基于PLC的液位控制系统设计 作者单位：物理与电子工程系 作者签名：（学号：200913010027） 年月日
目录 摘要 (1) 引言 (1) 1.PLC简介与系统方案及原理 (2) 1.1液位控制系统方案 (2) 1.2系统的工作原理 (2) 2.器件的选取及其特点 (3) 2.1西门子S7-200PLC简介 (3) 2.2 NS8触摸屏简介 (4) 2.3浮球式液位变送器简介 (5) 3.硬件电路的设计 (6) 3.1 PLC与触摸屏的连接 (7) 3.2直流电动机控制电路的设计 (7) 3.3控制电路与PLC接线的设计 (8) 3.4液位传感器与PLC的连接 (9) 4.系统软件的设计 (9) 5.软件调试 (10) 6.结束语 (12) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1：硬件电路连接示意图 (13) 附录2：输入/输出元件及控制功能表 (14) 附录3：系统主要程序 (15) 致谢 (17)
毕业设计（论文） 基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计论文 学生 指导教师 专业机电一体化 层次 班级 学号 日期
原创性声明 本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。 学生签名: 时间：年月日 关于论文（设计）使用授权的说明 本人完全了解《江西农业工程职业学院本、专科毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）》对：“成绩为优秀毕业论文（设计），江西农业工程职业学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意江西农业工程职业学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。江西农业工程职业有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。 [保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议] 学生签名: 时间：年月日 密级：
摘要 本文介绍了利用三菱FX2N系列PLC对全自动洗衣机控制系统总体控制,阐述了控制方案。实现全自动洗衣机控制系统总体控制有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行全自动洗衣机控制系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据全自动洗衣机控制系统总体控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试 关键字：PLC 全自动洗衣机控制系统 PLC程序设计
过程控制课程设计——液位控制系统综合设计 目录 目录 0 1.引言 (1) 2.系统工作原理 (1) 3. 硬件设计部分 (2) 3.1控制回路硬件图 (2) 3.2系统硬件设计 (3) 3.3控制系统的结构组成 (3) 3.4 设备连接 (4) 4.PID控制器程序设计 (4) 4.1 PID原理如下 (4) 4.2 A/D、D/A转换控制环节 (5) 4.3 PID控制程序 (5) 5.设计总结及心得体会 (7) 参考文献 (8)
1.引言 液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。单容液位控制系统具有非线性，滞后，耦合等特征，能够很好的模拟工业过程特征。对于液位控制系统，常规的PID控制采用固定的参数，难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化，得不到理想效果，模糊控制具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特征，但控制精度不太理想。如果将模糊控制和传统的PID控制两者结合，用模糊控制理论来整定PID控制器的比例，积分，微分系统，就能更好的适应控制系统的参数变化和工作条件的变化。 本课程设计所控制的是单容下水箱液位，根据控制系统要求，设计采用过程控制器件液位变送器、电动调节阀以及可编程逻辑控制器组成单回路闭环控制系统。从而熟悉PID算法在过程控制中的应用和闭环回路调节系统的设计方法。 2.系统工作原理 整个液位控制系统采用典型的反馈式闭环控制，液位控制系统原理图如图2.1所示： 图2.1 液位控制系统原理图 图2.1为单回路上水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。在单位阶跃作用下，P、PI、PID 调节系统的阶跃响应分别如图3-2中的曲线①、②、③所示。