过程控制综合训练
课程报告
16 — 17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的
系统
姓名
学号
班级
成绩
水箱液位控制系统
[摘要] 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽内的液位需维持在给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。
关键词：过程控制液位控制 PID控制
Abstract:In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to
guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production system and so on. According to the requirement of project, we need design a liquid level process control system for a single tank
which make the liquid level on the constant height.
Key words: Process Control Liquid Level Control PID Control
一、系统建模
如图所示，单容液位过程只有一个储液箱。流入量为Q1，由进水阀的开度μ控制Q1的大小；流出量为Q2，随下游工序的需要而变化，其大小由出水阀的开度控制；在出水阀开度不变的情况下，液位h越高，储液箱静压越大，流出量Q2越大。下面分析进水阀的开度μ与液位h之间的动态关系，建立该单容水箱的数学模型。
图1-1 单容水箱模型
根据动态物质平衡关系可得：
其中
设稳态时变量为：
各变量相对稳态的增量为：
12
12
1
()
dv
Q Q dh
Q Q
dt
dt A
V A h
?
=-?
?=-
?
?
=??
1
=
Q K
μ
μ
?
h
k
Q=
2
102000
1020
,,,
Q Q h
dh
Q Q A h
dt
μ
-==?不变
01110
22200
,
,
h h h Q Q Q
Q Q Qμμμ
?=-?=-
?=-?=-
由 的增量形式可得：
得到：
令
则有
取拉氏变换得：
由上述可知，单容水箱系统为一阶惯性系统，其中时间常数T 是表征液位过程响应快慢的重要参数。
二、系统设计
2.1系统总体设计
恒液位水箱控制系统是一个闭环负反馈控制系统，将给定输入和实际输出相比较，得到的误差经PID 控制器计算后送给D/A ，经过D/A 转换后得到0～10V 的电压来控制变频器的频率，以此来控制电动调节阀的开度达到控制液位的目的。液位经过传感器转换成4～20mA 的电流信号在经过A/D 转换反馈至输入端，这样就形成了一个闭环控制系统，当液位过高时，控制输出减小，当液121()dh Q Q dt A
=-1211221d h Q Q A dt Q K Q h Rs μμ???-?=????=???????=???消Q ,Q 中间变量1s s d h K h A Rs dt d h AR h K R dt μμμμ??-?=?+?=?S
S R K K AR T μ==,μ?=?+?K h dt h d T )()()(s K s H s sTH μ=+1
)()(+=Ts K s s H μ
位过低时，控制输出增大，以此来达到恒液位控制。
图2-1液位控制系统总体框图
2.2 D/A模块设计
2.2.1端子接线
本模块采用电压输出方式，故接线图如图2-2所示。
图2-2 D/A模块端子接线图图2-3 输入输出特性
其输入输出特性如图2-3所示，当输入数字范围为0～4000时，输出模拟电压为0～10V，且成线性关系。
2.2.2 编程设计
PID D/A变频器电动阀
0~10V0~50Hz输出液位
A/D传感器
4~20mA
_
给定输入
图2-4 D/A转换程序
如图2-4所示，首先将D10寄存器中的数值传到辅助继电器（M100～M115）中，然后写低8位数据并保持，接着写高4位数据并保持，最后执行D/A转换，输出0～10V电压。
2.3变频器设置
2.3.1 接线
因为本次设计只用到了正转功能，所以只连接了STF端和COM端，电压输入并联在2和5端口来控制频率输出。接线图如图2-5所示。
图2-5 变频器接线图
2.3.2变频器参数设置
参数79可以用来设置变频器运行模式，其中79-1为固定PU运行模式，即
所有指令通过控制面板输入；79-2为固定外部运行模式，即所有指令通过外部输入；79-3为组合运行模式1，启动指令通过外部控制，而频率通过面板上的旋钮来控制；79-4为组合运行模式2，其启动指令通过控制面板上的RUN来发出，而频率则通过外部模拟量来控制，如图2-6所示。本次设计采用79-2固定外部运行模式。
图2-6 变频器运行模式
2.4 A/D模块设计
2.4.1端子接线
液位变送器输出的是4～20mA电流信号，所以接线采用电流输入方式，将V+和l+短接，如图2-7所示。
图2-7 A/D模块端子接线图
2.4.2编程设计
图2-8 A/D转换程序
如图2-8所示，首先设置A/D转换的工作方式，因为连线接的是通道3，所以将通道3设置成模拟量输入范围为4mA～20mA,数字量输出范围为0～4000的模式3，其他通道禁用，设置成F；然后进行A/D转换，将通道3 BFM12 的值读出到D0中。
2.5 PID控制器与组态王设计
2.5.1定义变量
图2-9 变量定义
如图2-9所示，其中Y0为PLC输出，连接到变频器的STR来控制电机转动；输入为设定的液位；实际液位是由传感器的输出转换得到的；sp、pv、M 为PID控制器的参数；D0为A/D转换的值；D10为D/A转换的值。
2.5.2总体设计
图2-10 控制界面
图2-11 命令语言
如图2-11所示，因为传感器经A/D转换的数字量和实际液位之间成一次函数关系，所以可以测量几组数据来求得它们的关系以此获得实际液位值。
SP为PID控制器的设定值，PV为反馈跟踪值，M为输出。将液位高度除以满量程40，这样便使得PID控制器的输出M在0%～100%内变化，这样便能很好的表征电动调节阀的开度；又由于要使变频器在0～50Hz内变化，且变频器50Hz时D/A的输入值为2000，因为M的值已经在0～1之间变化，所以只要将
M的值直接乘以2000写入D/A即可。至此便通过组态王完成了对整个系统的连接，实现了对整个系统的控制。
三、PID参数整定
组态王中的PID控件可以实现对系统的控制，而为了获得较好的控制效果，则需要整定PID参数，下面简单介绍一下PID控制及其整定方法。
3.1 PID控制
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。
P是比例环节，引入比例环节可以提高稳态精度，加快系统的反应速度。但是Kp过大，超调增大稳定裕度降低，甚至可能不稳定；
I是积分环节，引入积分环节可以消除静差，改善系统稳态性能。但是积分环节降低系统稳定裕度，有滞后，反应不灵敏，Ki过大，是系统超调增大，甚至有可能不稳定；
D微分环节，引入微分环节可以提高系统的响应速度，超调减小，振荡减轻。但是微分环节会放大高频噪声，抗干扰能力差。
PID控制综合了他们的优点，平和了缺点，可以获得很好的控制效果。
3.2 PID参数整定方法
3.2.1 稳定边界法
在生产工艺容许的情况下，先让调节器按比例调节工作。从大到小逐渐改变调节器的比例度，直至系统产生等幅振荡；记录此时的比例度和周期，再通过经验公式计算，求出调节器的整定参数。稳定边界法适用于一般的流量、压力、液位和温度控制系统，但不适用于比例度特别小的过程。
3.2.2 响应曲线法
响应曲线法也称动态特性参数法，是一种开环整定方法，它利用系统广义对象的动态特性，即广义对象输入变量作单位阶跃变化时被控参数的响应曲线，再根据响应曲线确定该广义对象动态特性参数，然后利用这些参数计算出最佳整定参数。测试实验时，要求加入扰动幅度足够大，使被控参数产生足够大的变化，保证测试的准确性，但这在一些生产过程中是不允许的。因此，响应曲线法只适用于允许被控参数变化范围较大的生产过程。
3.2.3 衰减曲线法
衰减曲线法也是在调节器投入运行的情况下进行，通过获得4:1的衰减比来确定整定参数。衰减曲线法不需要系统在稳定边界运行，比较安全，而且容易掌握，能适用于各类控制系统。从反应时间较长的温度控制系统到反应时间短到几秒的流量控制系统，都可以应用衰减曲线法。
3.3系统参数整定
因为单容水箱的数学模型为一阶惯性环节，所以稳定边界法和衰减曲线法均不适用。本次设计采用响应曲线法，经过不断地尝试，最终在Kp=2，Ki=,Kd=8时，获得了较好的控制效果，如图3-1和3-2所示。
图3-1 给定输入
图3-2 系统响应曲线
四、总结
在这次单容水箱液位控制系统设计过程中，我深刻的理解了什么是一个完整的控制系统以及怎样去搭建一个控制系统；我也真正理解了什么是PID控制，以前PID控制对我来说只是书本上生硬的知识，而现在自己有了切身的体会，比如比例作用会加快响应，水放的会更快；而积分作用能够提高稳态精度，稳定时液位会更精确，但系统反应却变得不灵敏；而微分作用则可以提升系统的灵敏度，这些现象让我更加了解了PID控制。本次实训中总结了以下几点：第一，要善于搜集资料。当你对一样东西不是太了解的时候首先应该做的就是寻找它的有关资料，然后去了解、学习。第二，要善于求助他人。请教一个有经验的人可以让你少走弯路。相比自学，有一个经验丰富的人的指导会让你节省大量宝贵的时间，做到事半功倍。第三，要有团队精神。任何一个大的项目都不可能一个人完成，要有互助、合作的团队精神，有一个好的团队至关重要。
本次实训基本完成了课题要求的任务，为以后更加复杂的系统控制奠定了基础。
参考文献
[1]王再英，刘淮霞，陈毅静.过程控制系统与仪表[M].机械工业出版社，2015.
[2]徐湘元.过程控制技术及其应用[M].清华大学出版社 ,2015.
[3]胡寿松.自动控制原理[M].科学出版社,2007.
[4]杨帆, 李方园.三菱PLC应用简明教程[M].机械工业出版社,2013.
[5]郑凤翼.轻松解读三菱变频器原理与应用[M].机械工业出版社,2012.
过程控制综合训练 课程报告 16 —17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的 系统 姓名 学号 班级 成绩
水箱液位控制系统 [摘要] 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽的液位需维持在给定值上下，或在某一小围变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。 关键词：过程控制液位控制PID控制 Abstract: In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production
DCS实训报告双容水箱液位串级控制系统
一、实训目的 （1）、熟悉集散控制系统（DCS）的组成。 （2）、掌握MACS组态软件的使用方法。 （3）、培养灵活组态的能力。 （4）、掌握系统组态与装置调试的技能。 二、实训内容及要求 以THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置为工业对象。完成中水箱和下水箱串级液位控制系统的组态。 要求：设计液位串级控制系统，并用MACS组态软件完成组态。 包括：（1）、数据库组态。 （2）、设备组态。 （3）、算法组态。 （4）、画面组态。 （5）、在实验装置上进行系统调试。 三、工程分析 THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置中水箱和下水箱串级液位控制系统需要2个输入测量信号，1个输出控制信号。 因此,该系统包括： （1）、该系统有2个AI点LT1、LT2，1个AO点LV1。 （2）、该系统需要1个模拟量输入模块FM148用于采集中水箱液位信号LT1和下水箱液位信号LT2;1个模拟量输出模块
FM151用于控制电动控制阀的开度LV1。并且FM148的设备号为2号，FM151的设备号为3号。 （3）、LT1按2号设备的第1通道，LT2按2号设备的第2通道。LV1按3号设备的第1通道。 （4）、系统配备1个现场控制站10站，1台服务器兼操作员站。 四、实训步骤 1、工程的建立 （1）、打开：开始macsv组态软件数据库总控。（2）、选择工程/新建工程，新建工程并输入工程名；Demo。（3）、点击“确定”按钮，然后在空白处选择“demo”工程。工程信息如下图所示： （4）、选择“编辑>域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程“demo”从“未分组的域”移到右边“改组所包含的域”里，点击“确认”按钮。然后，在数据库总控组态软件窗口会出现当前工程名、当前域号、该域分组号、系统总点数。 （5）、数据库组态。
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。
摘要 本次毕业设计的课题是基于PLC的液位控制系统的设计。在设计中，笔者主要负责的是数学模型的建立和控制算法的设计，因此在论文中设计用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。 本文的主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析， FX2系列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讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。 关键词：FX2系列PLC，控制对象特性，PID控制算法，扩充临界比例法，PID指令，实验。 The liquid level control system based on PLC ABSTRACT The subject of graduation design is based on PLC, liquid level control system design. In the design, the author is mainly responsible for the mathematical model and control algorithm design, so the design used in the paper referred to was more PID algorithm, PLC in less knowledge. Main contents of this article: PLC creation and definition, process control, development, and water tanks and experiment to determine the characteristics curve analysis, FX2 series PLC hardware control, PID tuning parameters and various parameters of the control performance comparison, the application PID control algorithm obtained experimental curve analysis, the entire system, introduce and explain the various parts of the PLC process control commands to control the tank level PID instruction. Keywords：FX2 series PLC, the control object characteristics, PID control algorithm, to expand the critical proportion method, PID instruction, experimental.
基于单片机的水位控制系统 毕业论文 目录 河系学院本科生毕业论文（设计）诚信声明........................... 错误!未定义书签。河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告........................... 错误!未定义书签。摘要............................................................ 错误!未定义书签。ABSTRACT ........................................................ 错误!未定义书签。 1. 绪论 (2) 1.1 研究背景 (2) 1.2研究现状 (2) 2.设计任务及要求分析 (3) 2.1 设计任务及要求 (3) 2.1.1 设计任务 (3) 2.1.2 设计要求 (3) 2.1.3 要求分析 (3) 3. 系统方案论证与选择 (3) 3.1方案设计 (3) 3.2 系统整体方案 (5) 3.2 各单元电路方案论证 (5) 3.3 主要模块简介 (7) 3.3.1 核心芯片STC89C51单片机 (7) 3.3.2 1602液晶显示器 (9) 4. 硬件电路设计 (13) 4.1 单片机最小硬件系统电路 (13) 4.2水位显示电路 (13) 4.3 水位调整及其报警电路 (15) 4.4初值设置按键电路 (15) 5. 程序设计 (16) 5.1水位控制系统主程序设计流程图 (16) 5.2 水位控制系统主程序 (16) 6. 实物调试与测试 (16) 6.1实物图 (17) 6.2 测试结果分析 (17) 7. 结束语 (17) 参考文献 (18) 致谢 (20) 附录 (21) 河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (29)
湖南工程学院 系统综合训练报告 目录 概述 二硬件介绍说明 (4)
2.1电动调节阀 (4) 2.2扩散硅压力液位变送器 (5) 2.2扩散硅压力液位变送器 (5) 2.4远程数据采集模块ICP-7017、ICP-7024面板 (5) 三.软件介绍说明 (7) 3.1工艺流程 (7) 3.2制作总体回路 (8) 3.2制作总体回路 (9) 四.调试结果与调试说明 (11) 4.1调试说明： (11) 4.2调试结果 (12) 五．实训心得12
第1 章系统总体方案 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽内的液位需维持在给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。单容水箱是个比较简单的控制系统，因为在该设计中，只要控制一个液位的高度，初步设计采用水泵恒定抽水，改变电动调节阀的开度来控制水的流量从而控制水箱液位的高度。本设计选用压力传感器对液位高度进行测量，将测量的值与系统的给定值进行比较，来确定阀的开度。 1.1被控参数的选择 根据设计要求可知，水箱的液位要求保持在一恒定值。所以，可以直接选取水箱的液位作为被控参数。 1.2控制参数的选择 影响水箱液位有两个量，一是流入水箱的流量。二是流出水箱的流量。调节这两个流量的大小都可以改变液位高低，这样构成液位控制系统就有两种控制方案。 对两种控制方案进行比较，假如系统在停电或者失去控制作用时，第一种通过控制水箱的流入量的方案将出现的情况是：水箱的水将流干；第二种通过控制水箱的流出量的方案则会形成水长流或者水溢出的情况，因此，选择流入量作为控制参数更加合理。 1.3调节阀的选择 在工程中，当系统的控制作用消失时，如果调节阀没有关闭则会造成水的浪费甚至出现事故，因此，需要关闭调节阀。故选择电动气开式调节阀。
摘要 液位控制是常见的工业过程控制之一，它广泛运用于水塔、锅炉、高层建筑水箱、罐、工业化工槽等受压容器的液位测量。随着科技的进步，人们对生产的控制精度要求越来越高，所以提高液位控制系统的性能显得十分重要。 本文介绍了一种基于组态软件WinCC和西门子STEP 7的下水箱液位控制系统的设计过程。控制对象为实验室的水箱液位设备，采用以太网进行通讯，用软件完成了系统硬件配置，实现了任意液位高度的手动/自动调节。在系统远程监控方面，利用WinCC软件进行了远程监控界面的设计，通过对液位数据的采集、处理、输出处理，实现了对液位高度的实时监控、自动/手动的无扰切换、报警显示等功能。 关键词：液位控制；实时监控；以太网；WinCC软件
Abstract The level control is one of the common industrial process control, it is widely used in cooling towers, boilers, high-rise buildings, water tanks, tanks, industrial chemical tank level measurement of the pressure vessel. With the advances in technology, production control accuracy requirements are high, so to improve the performance of the liquid level control system is very important. This paper introduces a kind of based on Wincc configuration software and Siemens STEP 7 under the tank liquid level control system of the design process. This design uses the Ethernet communication, the software system hardware configuration, design and debugging of various modules of the ladder to achieve a any level of a high degree of manual / automatic adjustment. Wincc software system RMON RMON interface design, the level of data collection, processing, output processing, the liquid level in the real-time monitoring, automatic / manual bumpless switching, alarm display and other functions. Keywords: evel control;data collection;Siemens STEP 7;Wincc software
2.水箱水位控制系统 系统有3个贮水箱，每个水箱有2个液位传感器，UH1，UH2，UH3为高液位传感器，“1”有效；UL1，UL2，UL3为低液位传感器，“0”有效。Y1、Y3、Y5分别为3个贮水水箱进水电磁阀；Y2、Y4、Y6分别为3个贮水水箱放水电磁阀。SB1、SB3、SB5分别为3个贮水水箱放水电磁阀手动开启按钮；SB2、SB4、SB6分别为3个贮水箱放水电磁阀手动关闭按钮。 （二）控制要求 1.上电运行时系统处于停止状态。 2.SB1、SB3、SB5在PLC外部操作设定，通过人为的方式，按随机的顺序将水箱放空。 3.只要检测到水箱“空”的信号，系统就自动地向水箱注水，直到检测到水箱“满”信号为止。水箱注水的顺序要与水箱放空的顺序相同，每次只能对一个水箱进行注水操作。 4.为减少外部控制器件，现将每个水箱的放水控制按钮改为一个（即只有SB1、SB3、SB5），分别控制每个水箱的放水开启和关闭。也即，按一下SB1，水箱1放水，再按一下SB1，水箱1停止放水；按一下SB2，水箱2放水，再按一下SB2，水箱2停止放水；按一下SB3，水箱3放水，再按一下SB3，水箱3停止放水。系统其它控制要求保持不变。 （三）I/O配置表
（四）PLC控制系统原理图（硬件电路图） （五）调试指南 1.上电时候系统处于停止状态，所有灯不亮。 2.按动SB1、SB3、SB5按钮，可随机将三个水箱放空，对应Y2、Y4、Y6的亮。 3.只要检测到水箱“空”（即低液位传感器UL1-UL3亮），系统能自动地向水箱注水，对应Y1、Y3、Y5亮，直到检测到水箱“满”信号为止（即高液位传感器UH1-UH3亮）。 4.4.水箱注水的顺序与水箱放空的顺序相同，每次只对一个水箱进行注水操作（Y1、Y3、Y5互锁）。 5.5.按一下SB1，水箱1放水（Y2亮），再按一下SB1，水箱1停止放水（Y2灭）； 6.6.按一下SB2，水箱2放水（Y4亮），再按一下SB2，水箱2停止放水（Y4灭）； 7.7.按一下SB3，水箱3放水（Y6亮），再按一下SB3，水箱3停止放水（Y6灭）。 8.8.先放空的水箱先进水，已通过梯形图实现。（参见梯形图步骤8）
摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词：汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制
ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control
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本科毕业论文 基于PLC的液位控制系统设计 考生姓名：准考证号： 专业层次：工业自动化(本)院（系）：电子信息工程学院指导教师：职称： 二OO 年十月
摘要 本次毕业设计的课题是基于PLC的液位控制系统的设计。在设计中，笔者主要负责的是数学模型的建立和控制算法的设计，因此在论文中设计用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。 本文的主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析， FX2系列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讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。 关键词：FX2系列PLC，控制对象特性，PID控制算法，扩充临界比例法，PID指令，实验。
The liquid level control system based on PLC ABSTRACT The subject of graduation design is based on PLC, liquid level control system design. In the design, the author is mainly responsible for the mathematical model and control algorithm design, so the design used in the paper referred to was more PID algorithm, PLC in less knowledge. Main contents of this article: PLC creation and definition, process control, development, and water tanks and experiment to determine the characteristics curve analysis, FX2 series PLC hardware control, PID tuning parameters and various parameters of the control performance comparison, the application PID control algorithm obtained experimental curve analysis, the entire system, introduce and explain the various parts of the PLC process control commands to control the tank level PID instruction. Keywords：FX2 series PLC, the control object characteristics, PID control algorithm, to expand the critical proportion method, PID instruction, experimental.
水池水位自动控制系统设计与制作 摘要 根据物体在水中漂浮的性质，可以用一个浮球来感知水塔里水位的升降，用来控制水泵，使水泵能自动对水池上水，水满时能自动断电停止，真正做到了水池的全自动控制功能，解决了人们日常用水的诸多不便。 本毕业论文范文写的是水池水位自动控制电路的作用是根据水位的高低，自动地控制水泵的启动与停止。水泵和水位的高低是相互反馈的。这样就可以实现水位自动控制的目的。我所设计的水位制动控制装置是有以下几部分组成：水位自动控制电路，高低水位报警器，数码显示。水位自动控制在一定范围内（如 2 -6 米），当水位低至2米时使水泵启动上水；当水位升至6米时，使水泵停止工作。因特殊情况水位超限（如高至7米、低于2米）报警器报警。设有手动按键，便于随机控制。由数码管直观显示当前水位。本系统可以随时的控制水位的高低，防止过量放水或来水无人打开关。 关键词：水池；浮子开关；自动上
Abstract According to the nature of an object floating in the water, you can use a float to sense the water level in the lift tower to control the pump, the pump automatically to the water tower, Sheung Shui, water, power off automatically when full stop pumping water tower, and truly automatic control tower to solve the inconvenience of daily water. Pham Van of the thesis is written in the role of water level automatic control circuit is based on the level of the water level, automatic control of pump start and stop. Pumps and water level is the level of mutual feedback. This level can automatically control. I designed the brake control device is the water level has the following components: automatic water level control circuit, high and low water level alarm, digital display. Automatic water level control within a certain range (eg. 2-6 meters), when the water level as low as 2 meters, the Sheung Shui to start the pump; when the water level to 6 meters, the pump stopped working. Water level gauge due to special circumstances (such as up to 7 meters, as low as 2 meter) alarm to the police. With manual buttons, easy to stochastic control. Visual display by the LED current level. The system can control the water level at any level, to prevent excessive drainage or runoff and no open relations Keywords:water tower; float switch; automatic pumpin
新疆工程学院 课程设计 题目：基于MCGS组态软件的水位控制系统 目录 前言 (1) 1.设计概述 (2) 1.1 设计任务介绍 (2) 1.2 设计系统组成框图 (2) 1.3 设计分析 (2) 1.4. 设计所用软件介绍 (3) 1.4.1什么是MCGS组态软件 (3) 1.4.2 MCGS组态软件的系统构成 (3) 1.4.3 MCGS组态软件的功能和特点 (5) 1.4.4 MCGS组态软件的工作方式 (5) 2 设计思路 (6) 3 组态画面的设计 (7) 3.1 工程建立 (7) 3.2建立流程画面 (7) 3.3 定义数据对象 (8) 3.4.动画连接 (9)
3.5模拟设备连接 (9) 3.6 控制流程 (10) 3.7 报警显示 (10) 3.8 报表输出 (12) 3.9 趋势曲线显示 (12) 3.10 安全机制 (13) 3.11 水位控制系统总效果 (15) 4总结 (17) 5参考文献 (18)
前言 计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。 MCGS是一种流行的组态软件开发环境，组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。MCGS通用版组态软件主要完成通用工作站的数据采集和加工，实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等日常性监控事务。对工作站软件的要求主要是系统稳定可靠，能方便的代替大量的现场工作人员的劳动和完成对现场的自动监控和报警处理，随时或定时的打印各种报表。由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。采用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的可靠性和开发速度提高了，开发难度却下降了。随着国内工业生产技术的进步以及自动化技术的发展,人们对自动化监控系统的需求越来越大,要求越来越高。一方面要求界面简单明了、宜于操作、数据采集实时性好以及高可靠监控性,同时还要求开发周期短,系统便于更改、扩充、升级。工控组态软件正是符合这些要求而在工业领域得到广泛应用。本文对组态技术进行了一些研究，对其发展概况进行了比较全面的了解。利用组态软件对双储液罐水位控制系统进行监控系统设计。
摘要 本文根据液位系统过程机理，建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID 液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析，FX2系列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讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展，已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集，然后经过自动调节方式来确定完PID参数后，通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表，设计液位控制系统，利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。 关键词：组态王，液位控制，PID算法，过程控制
一、设计任务 (3) 二、实验目的 (3) 三、实验方案 (4) 四、实验过程 (5) 实验总结 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)
一、设计任务： （1）液位监控：完成一个液位监控系统，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。 （2）通过组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。 设计要求 (1)根据液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 (2)运用组态软件，正确设计液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。 二、实验目的： （1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 （2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。 （3）能根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。
摘要 在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。而液位不仅是工业过程中常见的参数，且便于直接观察，也容易测量。过程时间常数一般比较小。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态，实施各种不同的控制方案。液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。国外很多实验室有此类装置，如瑞典LUND大学等。很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置! 本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。这套系统由多个水箱，液位检测变送器，电磁流量计，涡轮流量计，自动调节阀，控制面板等喝多器件构成。 液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段，控制理论由经典控制理论到现代控制理论，再到多学科交叉；控制工具由模拟仪表到DCS，再到计算机网络控制；控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。而其中应用最广泛的就是PID 控制器。 这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。学会建立了最初的四种模型。接着后几天就是开始熟悉各种控制系统，以及运用它们去控制水箱的液位，从而更加深刻的理解控制的概念。并且在过程中，要熟练学会调整PID的参数，学会使用MATLAB等。 关键词：水箱液位；PID控制；串级控制；前馈控制；经验凑试法
目录 1引言 (1) 2 实验设备 (2) 2.1 THJ-FCS型或THJ-3型高级过程控制系统实验装置 (2) 2.2计算机及相关软件。 (6) 2.2.1 SIMATIC WinCC简介 (6) 2.2.2 监控界面 (7) 3 设备工作原理及运行过程 (8) 3.1 设备工作原理 (8) 3.2 控制系统流程图 (9) 3.3系统投运及步骤 (10) 4 参数整定与结果分析 (12) 4.1 参数整定 (12) 4.1.1 比例（P）调节 (12) 4.1.2 比例积分（PI）调节 (14) 4.1.3 比例积分微分（PID）调节 (17) 4.2 结果分析 (19) 总结 (20) 参考文献 (21)
内蒙古科技大学 控制系统仿真课程设计说明书 题目：双容水箱液位控制系统 仿真 学生姓名：任志江 学号：1067112104 专业：测控技术与仪器 班级：测控 10-1班 指导教师：梁丽
摘要 随着工业生产的飞速发展，人们对生产过程的自动化控制水平、工业产品和服务产品质量的要求也越来高。每一个先进、实用控制算法和监测算法的出现都对工业生产具有积极有效的推动作用。然而，当前的学术研究成果与实际生产应用技术水平并不是同步的，通常情况下实际生产中大规模应用的算法要比理论方面的研究滞后几年，甚至有的时候这种滞后相差几十年。这是目前控制领域所面临的最大问题，究其根源主要在于理论研究尚缺乏实际背景的支持，一旦应用于现场就会遇到各种各样的实际问题，制约了其应用。本设计设计的课题是双容水箱的PID液位控制系统的仿真。在设计中，主要针对双容水箱进行了研究和仿真。本文的主要内容包括：对水箱的特性确定与实验曲线分析，通过实验法建立了液位控制系统的水箱数学模型，设计出了控制系统，针对所选液位控制系统选择合适的PID算法。用MATLAB/Simulink建立液位控制系统，调节器采用PID控制系统。通过仿真参数整定及各个参数的控制性能，对所得到的仿真曲线进行分析，总结了参数变化对系统性能的影响。 关键词：MATLAB；PID控制；液位系统仿真
目录 第一章控制系统仿真概述 (2) 1.1 控制系统计算机仿真 (2) 1.2 控制系统的MATLAB计算与仿真 (2) 第二章 PID控制简介及其整定方法 (6) 2.1 PID控制简介 (6) 2.1.1 PID控制原理 (6) 2.1.2 PID控制算法 (7) 2.2 PID 调节的各个环节及其调节过程 (8) 2.2.1 比例控制与其调节过程 (8) 2.2.2 比例积分调节 (9) 2.2.3 比例积分微分调节 (10) 2.3 PID控制的特点 (10) 2.4 PID参数整定方法 (11) 第三章双容水箱液位控制系统设计 (12) 3.1双容水箱结构 (12) 3.2系统分析 (12) 3.3双容水箱液位控制系统设计 (15) 3.3.1双容水箱液位控制系统的simulink仿真图 (15) 3.3.2双容水箱液位控制系统的simulink仿真波形 (16) 第四章课程设计总结 (17)