基于智能仪表和PLC系统的液位控制系统设计

PLCS7-300 PIDPLC-i-iAbstractNowadays 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- ii -ii................................................................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................................................... II .............................................................................................................................................. 1..................................................................................... 1 ......................................................................................... 1 ............................................................................................................. 2.................................................................................................. 4............................................................................................................. 4..................................................................................................... 5......................................................................................................................... 103.1............................................................................................................... 103.2.................................................................................................................. 15............................................................................................................................ 184.1.................................................................................................................. 184.2.................................................................................................................. 21- iii -iii4.3................................................................................................... 234.4 4.5STEP7 MATLAB............................................................................................. 28 ................................................................................................ 30................................................................................................................................... 32........................................................................................................... 32 ............................................................................................... 33................................................................................................................................... 43 ................................................................................................................................................... 44 ......................................................................................................................................................... 45 ................................................................................................................................................................. 46- iv -ivS7-300PLC STEP7-1-PIDPLCPID-2--3-DSPARM[3]-4-2-1A/D CPUD/A2-1-5-紧种烈：微宽微宽度：系L点20 20 20 60 20 60 GM 1968 度暖描暖 熟状烈 度暖操度 紧种烈 度暖操情 紧种烈 度暖操懂 度暖操操 装度言 PLC TE LG AB GEPLC [2]：微宽微宽微：系L点PLC紧种烈 紧种烈 紧种烈 ㎝紧种烈 山 紧种烈 ㎝· 紧种烈 益山糊 必拉描 ㎝· 紧种烈 益山糊 必拉描娱度崩必懂 ㎝· 紧种烈 益山糊 度崩必懂 ㎝紧种烈 ㎝紧种烈 ㎝微宽微宽总：系L点：PLC 烈紧芳 美源立 美糊立 益山糊 紧种烈 必娱必 ㎝㎝2-2 PLCCPU PLC 烈紧芳 紧种烈 紧种烈 烈紧芳 ㎝紧种烈美糊立状紧美糊立 美源立紧种烈 情 美源立 ㎝山 紧种烈 益山糊 益山糊 益山糊 烈紧芳 益山糊 紧种烈 益山糊 ㎝微宽微宽意：系L点： 紧种烈 善种源熟噪 善环激熟噪 善背膜种噪 始 始 始 始 紧种烈 始微宽微宽扰：者摘微宽微宽扰：者摘始始总00 系L点：S7-300PLC PLC 32S7-300PLC PLC CPU U PS CPU S7-300 Rail S7-300PLC 2-3 2-42-3 S3-300PLC2-4 S7-300PLC㎝系的D ：：㎝3.1 系的D ：：紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 暖操势 紧益熟3.1.1 系的D ：：情娱度 金 u 量 ㎝㎝㎝㎝情娱度㎝㎝㎝ ㎝紧益熟 ㎝1()(1)c d i G s K T s T s=++㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度 ㎝ c K i T d T ㎝紧益熟 紧身龙身首首金首㎝f鲁龙骤 ㎝s K s K K s G d i p ++=)(㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱必 ㎝ ㎝dt t de K dt t e K t e K t u d i p )()()()(∫++=㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱情 ㎝情娱度 情娱必 ㎝p c K K = c i iK K T = d c d K K T =㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱懂 ㎝1i K d K3.1.2 系的D ：：紧益熟 始 情娱度 c K i T d T㎝善度噪㎝ ㎝㎝㎝善必噪㎝ ㎝i T i T㎝紧益 紧益熟 ㎝㎝善情噪㎝ ㎝d T d T㎝[4]3.1.3 系的D ：：善环集龙〇t㎝糊龙量金龙㎝紧首u〇㎝熟金首身y㎝膜集骤金噪 环糊紧熟膜 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝s e TsK s G τ−+=1)(㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝善情娱拉噪㎝K τ T ㎝ 度 ㎝紧 环糊紧熟膜 情娱必 ㎝㎝情娱必㎝㎝ ㎝㎝紧益熟 环糊紧熟膜 ㎝必 ㎝度暖懂必 融集金铁首金龙 箱集郁长鲁首〇 紧益熟 ㎝紧益熟 c K c Kc K u Ku T 紧益熟 装懂言 ㎝u K u T3.1.4 系的D ：：紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 融集金铁首金龙娱箱集郁长鲁首〇 融娱箱 度暖懂必 融集金铁首金龙 箱集郁长鲁首〇 融娱箱 紧益熟 ㎝架㎝()()()j G j A e ϕωωω= 情娱描 ㎝()A ω ()ϕω ㎝㎝情娱情㎝㎝㎝箱yqu集〇t ㎝箱yqu集〇t 情娱情 180−o u ω 180−o 背获模崩 u模娱磁型紧获 ()1u u K G j ω=− u K()u G j ω 1()u u G j K ω−=箱yqu集〇t ㎝融集金铁首金龙 箱集郁长鲁首〇 紧益熟 —— 情娱度 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度㎝㎝㎝度㎝㎝㎝ ㎝p K i T d T P0.5u K PI0.45u K 0.85u T PID 0.6u K 0.5u T 0.125u T融娱箱 紧益熟 美融箱 磁身pp身娱t身鲁 烈鲁长金高娱烈鲁鲁高 源立益琪糊 装懂言3.2 ：：㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱懂㎝㎝㎝ ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ a ㎝ b ㎝㎝㎝情娱懂 环度娱度 环度娱必 环度娱旁 经度 获度 经度 经必 环度娱度度 经必 长㎝ 经度 经必 经度 长㎝ 长㎝ 经度 ㎝㎝㎝(3-7)㎝ (3-7) ㎝dt hd AQ Q ∆=∆−∆21 (3-8)∆Q 1 ∆Q 2 ∆h A. ㎝ 经度模经必0=dtdh㎝ 经度 长㎝ 经必 长㎝ 经必 长㎝ 环度娱度度 美 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝RhQ ∆=∆2㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱暖 ㎝ 美富 环度娱度度 ㎝善情娱旁噪 善情娱暖噪 经必 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝11)()()(10+=+==Ts KRCs R s Q s H s W ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度崩 ㎝ 膜 膜 美烈㎝ 磁 磁 美㎝ 烈 经度善〇噪 sX s Q 01)(=X 崩模 善情娱度崩噪 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝Ts KX s X K s X T s T K s H 11/)(000+−=×+=㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度度 ㎝dt dh AQ Q =−21㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝)1()(/0T t e KX t h −−=㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度必 ㎝ t ㎝ ㎝ 长 娱长 崩 模磁X 崩 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝=∞=)0()(h h K ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度情 ㎝ t=T ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝)(632.0632.0)1()(010∞==−=−h KX e KX T h ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度懂 ㎝ 情娱度必 情娱拉 身 描情势 膜 糊源 源㎝ 膜 磁 膜 ㎝情娱拉㎝㎝㎝ ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ a b情娱拉 过 熟 激 源 糊激 τ 激烈 膜 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝()1sKe H s Tsτ−=+㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度拉τ T KK =4.2 T =12 min τ =1 s ㎝㎝ ：：4.1膜留背源娱度㎝紧烈㎝ ㎝意宽度宽度：意宽度宽度：： 源益㎝ 背源娱度必㎝ 源益娱旁度旁㎝ 背源娱度情㎝ 源益娱操崩旁㎝ 源益娱旁度旁㎝ 紧益熟㎝ 懂 必崩骤源熟烈㎝ 源益娱操崩旁㎝ 源益㎝ 美背懂旁拉㎝ 背源娱度必 ㎝紧 益 熟 ㎝ 懂娱度 背源娱度必 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 懂娱度㎝㎝㎝ ㎝㎝㎝意宽度宽微：：系L点：意宽度宽微：：系L点背操㎝ 紧种烈㎝ 紧种烈 紧种烈 背操㎝ ㎝紧种烈 背操娱情崩崩紧种烈 背源娱懂度背操娱情崩崩紧种烈 ㎝背操娱情崩崩 紧种烈 烈紧芳情度拉娱必熟紧㎝ 背立情情度㎝ 背立情情必 烈紧拉描度度㎝ 立紧益㎝ 背立情情度㎝ 旁㎝ ㎝背立情情必㎝ 懂㎝ 懂娱必 背操娱情崩崩紧种烈 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 懂娱必㎝㎝背操娱情崩崩紧种烈 ㎝懂娱情 背操娱情崩崩紧种烈 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 懂娱情㎝㎝背操娱情崩崩紧种烈 ㎝意宽度宽总：：意宽度宽总：：： 崩 拉磁紧 崩富拉㎝ 必懂获㎝ 懂 必崩骤源熟烈 ㎝意宽度宽意：意宽度宽意： ：经背获紧娱度描磁 必必崩获 懂 必崩骤源熟烈㎝ 度 拉获熟烈 懂 必崩骤源熟烈 懂娱懂 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控制系统分析课程设计课题：液位串级控制系统设计系别：电气与电子工程系专业：自动化姓名：学号：指导教师：任琦梅河南城建学院成绩评定·一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。

课程设计成绩评定1系统结构设计1.1控制方案串级控制系统是一种常见的复杂控制系统，它是根据系统结构命名的。

一、基本原理：它是由两个或者两个以上的控制器串联而成的，一个控制器的输出是另一个控制器的的给定值。

二、结构：整个系统包括两个控制回路，即主回路和副回路。

主回路有主控制器、副回路、主对象和主变送器构成；而副回路由副控制器、控制阀、副对象和副变送器构成。

三、特点：与简单控制系统相比，串级控制系统由于在结构上增加了一个副回路，所以有以下特点(1)、对于进入副回路的扰动具有较快、较强的克服能力。

(2)、改善主控制器的广义对象的特性。

(3)、对符合和操作条件的变化有一定的自适应能力。

(4)、副回路可以按照主回路的需要更精确地控制操纵变量的质量流和能量流。

四、应用场合：(1)、用于克服变化剧烈的和幅值大的干扰。

(2)、用于时滞较大的对象。

(3)、用于容量之后较大的对象。

(4)、用于克服对象的非线性。

本控制系统中，被控参量有两个，上水箱的液位和下水箱的液位，这两个参量具有相关关系。

上水箱的液位可以影响下水箱的液位，根据上下水箱的液位相关关系，故系统采用的串级控制。

其中，内环控制上水箱的液位，外环控制下水箱的液位，系统远行使下水箱的液位跟随给定值，系统框图如下图3.1所示图3.1液位－液位串级控制系统框图1.2控制规律本设计采用的是工业控制中最常用的PID控制规律，内环与外环的控制算法采用PID算法，PID算法实现简单，控制效果好，系统稳定性好，外环PID的输出作为内环的输入，内环跟随外环的输出。

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。

它结构简单，参数易于调整，在长期的应用中积累了丰富的经验。

课程设计说明书名称2010年 6月7日至 2010年6月11日共 1 周院系班级姓名学号系主任教研室主任指导教师目录绪论 . (2)第1章液位控制系统总体方案设计 . (3)1.1单回路控制系统 (3)1.2水箱液位的串级控制系统 (4)第2章过程控制装置概述 . (6)2.1系统简介 (6)2.2系统装置 (7)2.3 S7-300PLC 控制柜的组成 . (8)第3章硬件组态设计 . (10)3.1PLC 的选择 (10)3.2组态硬件 (11)第4章软件组态设计 . (12)4.1 实现WINCC 与S 7-300的软件通讯 (12)4.2 程序设计 (15)第5章调试过程及结果分析 . (20)5.1单容液位控制系统调试结果及分析 (20)5.2双容串级液位控制系统调试结果及分析 (23)第6章课程设计总结 . (26)参考文献： . (27)绪论课程设计是检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统。

课程设计也是教学过程中的一个重要环节，通过设计可以巩固各课程理论知识，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对工业的有关方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为以后工作奠定基础。

工业生产过程控制是现代工业自动化的一个重要领域。

它是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表等知识相结合的一门综合性应用学科，理论性、综合性和实践性都很强。

随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，做为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。

在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。

在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。

基于PLC的污水坑水位控制系统设计摘要PLC（可编程逻辑控制器）是一种基于数字计算机技术、专为工业环境下应用而设计的电子系统。

它具有功能强大、使用可靠、维修简便等许多优点。

由于可编程序控制器安全性高、功能完善、性能稳定、应用广泛，因此，污水坑水位控制系统中的控制部分采用可编程序控制器来控制。

在本系统中，采用西门子S7-200型PLC控制潜水泵的起停，其中PLC选用DC24V输入、DC24V继电器输出。

污水坑水位控制系统的操作方式分为手动方式和自动方式。

本课题主要任务是自动控制方式部分，用4个水位开关检测污水坑的水位，PLC根据水位情况控制潜水泵的起停。

该设计中采用4台潜水泵循环工作方式取代了通常的3用1备工作方式，更加合理的分配了潜水泵的起停，提高了每台潜水泵的利用率，避免了电动机的频繁启动，对电动机的保护也更加完善。

最后通过编程实现自动控制。

关键词：水位控制，潜水泵，PLCThe Design of Sewage Pit Water Level Control System Based on PLCAbstractPLC (programmable logic controller) is one kind of electronic system based on technology of digital computer, and designed specially for using in industrial environment. It has many merits such as powerful function, reliable use and easy-mending. With the rapid development of microelectronic and computer technology, PLC has widely used in industrial control area. Because the PLC is safe, stable, reliable, and applied widely, the PLC is used as the controller for the sewage pit water level control system. In this system, using Simens S7-200 PLC to control the start and stop of diving pumps, in which PLC selects DC24V of input, DC24V relay of outputs, and has DC24V voltage-stabilized source. The sewage pit water level control system operating mode divides into the manual way and automatic way. This topic primary mission is the automatic control way, with 4 water level switch examining sewage pit water level, PLC according to the water level situation control the start and stop of diving pumps. To instead of past method which three pumps is working and one is for ready, the new cycle work method is applied in this design. It makes the start and stop of the diving pumps more reasonable. And at the same time, it makes the diving pumps work more efficiently and avoids to start the electric motors frequently. So the electric motor can be better protected. At the end the LAD program of the sewage pit water level control system is provided.Key words：water level control, diving pumps, PLC目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)PLC的现状与趋势 (1)PLC的特点与应用 (1)PLC与其它工业控制系统的比较 (3)与集散控制系统的比较 (3)与工业微机控制系统的比较 (3)变频调速技术的特点 (4)设计的主要任务 (4)2 可编程序控制器概述 (6)可编程控制器的工作方式 (6)可编程控制器的工作原理 (6)可编程控制器的扫描周期 (8)编程软件的简介和梯形图的设计方法 (10)3 污水坑水位控制设计 (11)原控制系统设计方案 (11)控制系统的改造设计方案 (11)4 控制系统硬件选择和程序设计 (14)PLC的选型 (14)S7-200型PLC的特点 (14)输入、输出点的确定 (14)控制系统程序设计 (14)控制系统的自动控制方式工作过程 (14)程序设计框图 (20)程序设计梯形图 (20)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录A Introduction of Programmable Controllers (25)附录B 可编程序控制器介绍 (30)附录C PLC程序设计梯形图 (35)1 绪论1.1 PLC的现状与趋势国际电工委员会(IEC)1987年2月将可编程控制器定义为：“可编程控制器”是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

基于PLC的多种液体混合灌装机控制系统设计摘要以三种液体的混合灌装控制为例，将三种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后要达到一定的温度才能将混合的液体输出容器。

并形成循环状态。

液体混合系统的控制设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备动作之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作控制输出，从而实现液体混合系统从第一种液体加入到混合完成输出的这样一个周期控制工作的程序实现。

设计以液体混合控制系统为中心,从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程（包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等），旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。

关键词：多种液体，混合装置，自动控制I目录第1章绪论 (3)第2章系统总体设计 (4)2.1 方案的选择 (4)2.2 系统总体设计 (4)第3章硬件设计 (6)3.1 硬件选型 (6)3.1.1液位传感器的选择 (6)3.1.2 温度传感器的选择 (6)3.1.3搅拌电机的选择 (7)3.1.4 电磁阀的选择 (7)3.1.5 接触器的选择 (7)3.1.6 热继电器的选择 (8)3.1.7 PLC的选择 (8)3.1.8 储罐的选择 (8)3.2 硬件电路设计 (8)3.2.1输入/输出地址分配如表3-2 (8)3.2.2液体混合装置输人/输出接线 (10)第4章软件设计 (12)4.1 系统流程（流程图） (12)4.2根据控制分配的I/O地址及仿真 (15)第5章系统常见故障分析与维护 (15)结论 (16)参考文献 (17)附录………………………………………………………………………...错误!未定义书签。

第1章绪论在工业生产中，为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。

在炼油、化工、制药等行业中,多种液体混合是必不可少的工序, 而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。

毕业设计论文基于PLC的液位控制系统研究摘要本文设计了一种基于PLC的储罐液位控制系统。

它以一台S7-200系列的CPU224和一个模拟量扩展模块EM235进行液位检测和电动阀门开度调节。

系统主要实现的功能是恒液位PID控制和高低限报警。

本文的主要研究内容：控制系统方案的选择，系统硬件配置，PID算法介绍，系统建模及仿真和PLC编程实现。

本设计用PLC编程实现对储罐液位的控制,具有接线简单、编程容易，易于修改、维护方便等优点。

关键字：储罐;液位控制;仿真;PLCAbstractThis article is designed based on PLC, tank level control system. It takes a series s7-200 CPU224 and an analog quantities of EM235 expansion module to level detection and electric valve opening regulation.System main function is to achieve constant low level PID control and limiting alarm.The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, PID algorithm introduced, system modeling and simulation, and PLC programming. PLC programming with the design of the tank level control have the advantage of simple wiring, easy programming, easy to modify, easy maintenance and so on.Key word: tank ; level ;control ;simulation ;plc目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................... I I 1 绪论. (1)1.1盐酸储罐恒液位控制任务 (1)1.2本文研究的意义 (2)1.3本文研究的主要内容 (2)2 控制系统方案设计 (3)2.1储罐液位控制的发展及现状 (3)2.2系统功能分析 (3)2.3系统方案设计 (4)3 系统硬件配置 (5)3.1电动控制阀的选择 (5)3.1.1 控制阀的选择原则 (5)3.1.2 ZAJP 精小型电动单座调节阀性能和技术参数介绍 (10)3.2液位测量变送仪表的选择 (13)3.2.1 液位仪表的现状及发展趋势 (13)3.2.2 差压变送器的测量原理 (13)3.2.3 差压式液位变送器的选型原则 (14)3.2.4 DP系列LT型智能液位变送器产品介绍 (15)3.3PLC机型选择 (16)3.3.1 PLC历史及发展现状 (16)3.3.2 PLC机型的选择 (18)3.3.3 S7-200系列CPU224和EM235介绍 (20)4 PID算法原理及指令介绍 (21)4.1PID算法介绍 (22)4.2PID回路指令 (24)5 系统建模及仿真 (28)5.1系统建模 (28)5.2系统仿真 (30)5.2,1 MATLAB语言中Simulink交互式仿真环境简介 (30)5.2.2 系统仿真 (31)第6章系统编程实现 (33)6.1硬件设计 (33)6.1.1 绘制控制接线示意图 (33)6,1.2 I/O资源分配 (33)6.2软件设计 (34)6.2.1 STEP 7 Micro/Win V4.0 SP6编程软件介绍 (34)6.2.2 恒液位PID控制系统的PLC控制流程 (35)6.2.3 编写控制程序 (36)6.2.4 程序清单 (39)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)1 绪论1.1 盐酸储罐恒液位控制任务如图1.1所示为某化工厂稀盐酸储罐，该罐为钢衬聚四氟乙烯储罐，罐体高6米，容量为50立方米，重500千克。

任务一、利用AI-808P智能仪表实现液位定值控制[任务描述]在化工生产中，经常需要将某个容器内的液位稳定在一定的数值上，如果采用人工控制方式，一是成本过高，另外在某些场合，比如生产装置易泄漏、物料有毒性等情况下，将给操作工人带来严重的身体伤害，这就需要采用自动控制系统来实现液位的自动控制。

本任务学习自动控制系统的基本组成、控制系统的过渡过程及其品质指标、控制器的基本控制规律及其参数的整定、AI-808P智能仪表的使用等。

[学习目标]1.掌握自动控制系统的基本组成、种类，能画出系统的方框图；2.理解控制系统的静态、动态、过渡过程概念，会计算过渡过程的品质指标；3.掌握PID控制器中，P、I、D各调节作用的特点；4.掌握宇电AI-808P智能仪表的使用，能看懂仪表说明书。

一、任务实施步骤1．教师布置任务，要求每组手动调节电动调节阀开度，将水箱液位稳定在40cm；2．要求每组改变出水阀开度，思考如何将水箱液位重新稳定住；3．教师讲解手动调节水箱液位的步骤，由此引导出自动控制的组成及各部分的作用，自动控制系统的种类（按给定值分），并画出系统的方框图。

4．将仪表控制箱中“电容式液位变送器”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“电压信号输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“4～20mA输出”端对应接至“电动执行机构”的控制信号输入端；5．打开单相空气开关，然后给智能仪表和电动执行器上电；6．智能仪表Ⅰ参数设置：Sn=33、DIP=1、dIL=0、dIH=50、oPL=0、oPH=100、CF=0、Addr=1；7．打开上位机软件，选择“工业自动化仪表工程”，按“F5”进入运行环境，然后进入实验“主菜单”，选择“实验六、水箱液位定值控制实验”；8．在实验界面中有“通讯成功”标志，表示计算机已和三块仪表同时建立了通讯关系；若显示“通讯失败”并闪烁，说明有仪表通讯失败，检查转换器、通讯线以及计算机COM 端口设置是否正确；9．通讯成功后，按本章第一节中的经验法或动态特性参数法等整定调节器参数，选择PI控制规律，并按整定后的PI参数进行调节器参数设置。

1 引言1．1 探讨背景在社会经济飞速发展的今日，水在人们生活和生产中起着越来越重要的作用。

一旦断水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成重大的生产事故及损失。

因此，对水位的自动检测及限制的探讨，有着极其重要的地位。

任何时候都能供应足够的水量，平稳的水压，合格的水质，是对供水系统的基本要求。

就目前而言，多数工业生活供水系统，都接受水塔，层顶水箱等基本储水设备，由一级二级水泵从地下市政水管补给，因此如何建立一个牢靠平安又利于维护的给水系统是值得我们探讨的课题。

现今社会，自动扮装置无所不在，在限制技术需求的推动下，限制理论本身也取得了显著的进步。

水塔水位的监测和限制，再也不须要人工进行操作。

实践证明，自动化操作，具有不行替代的应用价值。

在工农业生产以及日常生活应用中，常常会须要对容器中的液位（水位）进行自动限制。

比如自动限制水箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量，生活中抽水马桶的自动补水限制、自动电热水器、电开水机的自动进水限制等。

虽然各种水位限制的技术要求不同，精度不同，但基本的限制原理都可以归纳为一般的反馈限制方式，就是利用传感器对于信号的供应通过单片机对数码显示、电机限制、报警限制部分的限制[1]。

本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动限制、具有自动爱惜、自动声光报警功能的限制系统。

本限制系统由A/D转换部分、单片机限制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机限制部分等构成。

这是个简洁而灵敏的监测报警电路，操作简洁，接通电源即可工作。

因为大部分电路接受数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、精确性高的特点。

该系统设计新颖、简易，灵敏度高，工作稳定，能够自动检测和显示当前水位、凹凸水位报警等功能水位自动限制电路是通过水位传感器将水位高度转换为0~10V的直流电压，再经过A/D转换后，将转换所得的数字量送入单片机进行处理来达到对水位进行自动限制的目的。