PID 水箱水位PLC控制
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目录1 《控制系统集成实训》任务书 (2)2 总体设计方案 (4)2.1 系统组成 (4)2.2 水箱液位控制系统构成 (4)2.3 水箱液位控制系统工作原理 (5)2.4 仪表选型 (6)2.4.1 GK-01电源控制屏 (6)2.4.2 GK-02传感器输出与显示 (7)2.4.3 GK-03单片机控制 (7)2.4.4 GK-07交流变频调速 (8)2.4.4 GK-08 PLC可编程控制 (8)2.5 PLC设计流程图 (9)3 外部接线图 (10)4 I/0分配 (10)5 梯形图 (11)6 组态王界面 (15)6.1 主界面 (16)6.2 数据词典 (16)6.3 曲线监控 (17)6.4 水流动画程序 (18)7 调试和运行结果 (19)7.1 比例控制 (19)7.2 比例积分调节 (19)心得体会 (21)参考文献 (22)1.《控制系统集成实训》任务书题目:基于PLC和组态王的液位PID控制系统一、实训任务本课题要求设计液位PID控制系统,它的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度,并通过PID控制减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。
1.实训模块:1、THKGK-1过程控制实验装置GK-02、GK-07、GK-08。
2、计算机及STEP7运行环境(安装好演示程序)、MPI电缆线,组态王软件。
2.控制原理和控制要求:控制原理如图所示,测量值信号由S7-200PLC的AI通道进入,经程序比较测量值与设定值的偏差,然后通过对偏差的P或PI或PID调节得到控制信号(即输出值),并通过S7-200PLC 的AO通道输出。
用此控制信号控制变频器的频率,以控制交流电机的转速,从而达到控制水位的目的。
S7-200PLC和上位机进行通讯,并利用上位机组态王软件实现给定值和PID参数的设置、手动/自动无扰动切换、实时过程曲线的绘制等功能。
二、实训目的通过本次实训使学生掌握:1)实际控制方案的设计;2)编程软件的使用方法和梯形图语言的运用;2)程序的设计及实现方法;3)程序的调试和运行操作技术。
单容量水箱液位pid控制实验报告一、实验目的本实验旨在通过单容量水箱液位pid控制实验,掌握PID控制器的基本原理及其在工程中的应用,熟悉液位传感器的使用方法,了解单容量水箱液位pid控制系统的组成和工作原理。
二、实验原理1. PID控制器PID控制器是一种用于工业过程自动化控制的常见算法。
PID是Proportional-Integral-Derivative(比例-积分-微分)三个英文单词的缩写。
PID算法通过对过程变量进行采样和比较,计算出误差,并根据误差大小进行调整。
其中比例项P、积分项I和微分项D分别代表了对过程变量偏差大小、偏差持续时间以及偏差变化率的反馈调整。
2. 液位传感器液位传感器是一种用于测量液体或固体物料高度或深度的设备。
常见的液位传感器有浮球式、压力式、电容式等多种类型。
本实验中采用电容式液位传感器进行测量。
3. 单容量水箱液位pid控制系统单容量水箱液位pid控制系统由水箱、液位传感器、PID控制器和执行机构(如电磁阀)组成。
系统的工作原理是:液位传感器采集水箱内的液位信号,将其转换为电信号并传输给PID控制器;PID控制器通过比较设定值和实际值之间的误差,输出相应的控制信号给执行机构,使其调节水箱内的水流量,从而维持水箱液位稳定在设定值。
三、实验步骤1. 搭建实验装置将单容量水箱与电磁阀、电容式液位传感器等连接起来,组成完整的单容量水箱液位pid控制系统。
2. 设置PID参数根据实际情况,设置合适的PID参数。
其中比例系数Kp、积分系数Ki 和微分系数Kd需要进行适当调整以达到最佳效果。
3. 进行实验测试将设定值设置为一定值,并记录下当前的反馈值。
根据反馈值计算出误差,并通过PID控制器输出相应的调节信号给执行机构。
随着时间的推移,观察液位是否能够稳定在设定值附近。
4. 调整PID参数如果发现液位不能够稳定地保持在设定值附近,需要对PID参数进行适当调整。
可以通过增大或减小比例系数、积分系数和微分系数来调整系统的响应速度和稳定性。
基于PLC的水位PID控制系统设计摘要可编程控制器是近年来发展迅速,应用广泛的工业控制装置,是一种专为工业应用而设计的数字电子控制系统。
它采用了灵活、方便,快捷的可编程序控制形式和结构,通过数字量或模拟量的输入与输出过程中的信号转换,完成控制中的各类生产和生活过程。
基于PLC的PID水位控制系统已经广泛应用于人们的日常生产生活中,它成功的解决水箱对恒定水位的要求。
在工业和生活供水方面有它独特的应用,具有成本低,精度高,稳定性好,易于操作和管理,劳动强度低等优点。
基于PLC的PID水位控制系统采用西门子S7-200系列中PLC-CPU226为基础,结合模拟量模块E231、液位传感器、输入控制液压阀、输出控制液压阀等,组成一个基于S7-200系列中PCL-CPU226的水箱水位控制系统,对水箱的水位进行监测与控制。
设计主要包括两个部分:硬件部分和软件部分。
硬件部分:CPU 模拟量块液位传感器输入控制液压阀输出控制液压阀等软件部分:PID逻辑控制梯形图控制程序关键词:PLC,PID,水箱水位,自动控制PLC-BASED PID CONTRAI YSTEM FOR THEWATER LEVELABSTRACTProgrammable logic controller is developed rapidly in recent years, the application of a wide range of industrial control devices, is a specially designed for industrial applications of the digital electronic control system. It uses a flexible, convenient and efficient process control can be made available for the form and structure, through digital or analog input and output signal conversion process to complete the control process of various types of production and life.PLC based on water level control system PID of already widely used in the production of people's day-to-day life, its success to solve the constant level water tank requirements. Water supply in the industrial and life has its unique application of low cost and high precision, good stability, ease of operation and management, and low labor intensity.PLC-based control system the PID level S7-200 series PLC-CPU226-based light simulation module E235, liquid level sensors, type of hydraulic control valves, hydraulic valves, such as output control, based on the formation of a S7-200 series PCL-CPU226 tank water level control system, the water level of the water tank monitoring and control.Design mainly includes two parts: hardware and software parts.Hardware components: CPU block level analog sensor input to control the output of hydraulic control valves such as hydraulic valvesSoftware: PID control ladder logic control programKEY WORDS: PLC,PID,level water tank,control目录前言 (1)第1章PLC概述 (2)1.1 PLC的产生 (2)1.2可编程控制器的发展 (2)1.3 PLC的特点 (3)1.4 PLC的基本构成 (3)1.5 PLC的各组成部分 (4)1.6 PLC的工作原理 (5)1.7PLC的主要应用 (6)第2章系统硬件设计 (7)2.1系统要求 (7)2.2系统设计思路 (8)2.3可编程控制器的选择 (8)2.4 CPU226型PLC的特点 (9)2.5 EM235模拟量模块 (10)2.6液位传感器 (12)2.7流量控制阀 (12)2.8 PLC输入和输出分配表 (13)2.9接线图 (14)2.10手动供水电路图 (15)2.11报警系统 (16)第3章PID控制 (17)3.1 PID控制介绍 (17)3.2 PLC实现PID控制的方式 (20)3.3 PLC PID控制算法 (20)3.4 PID指令及回路表 (22)3.5模拟量信号转换 (23)第4章软件设计 (24)4.1软件系统概况 (24)4.2水位PID控制的逻辑设计 (24)4.3梯形图编程 (27)4.4联机和运行 (30)结论 (32)谢辞 (33)参考文献 (34)前言可编程控制器(Programmable logic controller,PLC)是近年来发展迅速,应用广泛的控制装置,是一种为工业和生活应用而设计的数字电子控制系统。
PLC水箱液位控制设计水箱液位控制是工程和工业应用中的一个重要任务,受到工业生产和生活的影响。
PLC(可编程逻辑控制器)被广泛应用于自动化控制系统中。
在这里,我们将讨论PLC在水箱液位控制中的设计和应用。
一、设计要求1.自动控制水箱液位:根据需要自动控制水箱液位,以保持水箱液位在合适的范围内。
2.液位传感器:使用能够准确测量液位的传感器,例如超声波、浮子或电容传感器等。
3.控制阀门:根据液位传感器的信号,控制阀门的开关来调节进出水的流量。
4.安全保护:设置安全保护机制,如最高和最低液位报警,以防止水箱溢出或干涸。
二、系统设计1.硬件设计:选择适当的液位传感器、PLC和执行器,如电磁阀,来实现水箱液位的控制。
2.软件设计:编写PLC的控制程序,包括液位传感器读取、液位控制算法和输出控制信号给执行器的逻辑。
3.输入输出设计:将传感器连接到PLC的输入模块,并将执行器连接到PLC的输出模块。
4.安全保护设计:为了确保系统的安全性,设计液位报警机制,当液位低于最低限制或高于最高限制时,触发报警信号。
三、工作原理1.初始状态:水箱液位低于最低限制,控制系统开始工作。
2.传感器读取:PLC读取液位传感器的信号,并将其转换为数字量进行处理。
3.液位控制算法:根据传感器信号,PLC计算水箱液位的偏差,并决定相应的动作,如开启或关闭阀门。
4.输出控制信号:根据液位控制算法的结果,PLC将控制信号发送到执行器(电阀)以调节进出水量。
5.液位报警:如果液位低于最低限制或高于最高限制,PLC将触发报警信号以提醒操作员。
四、实施细节1.选择合适的液位传感器:液位传感器的选择取决于应用场景和预算。
超声波传感器具有高精度和无接触的特点,但价格较高。
浮子和电容传感器价格较低,但精度较低。
2.选择适当的PLC:根据应用要求选择适当的PLC。
考虑到通信接口、输入输出数量和处理速度等因素。
3.选择适当的执行器:根据流量要求选择适当的执行器,例如电磁阀。
1.绪论液位控制问题是工业生产过程中的一类常见问题,例如在饮料、食品加工,溶液过建,化工生产等多种行业的生产加工过程都需要对液位进行适当的控制。
双溶水箱液位的控制作为过程控制的一种,由于其自身存在滞后,对象随负荷变化而表现非线性特性及控制系统比较复杂的特点,传统的控制不能达到满意的控制效果。
以PLC、组态软件为单元,可以组成从简单到复杂的各种工业控制系统。
PLC可以实现复杂的逻辑编程及简单的算法编程,但是对于先进控制算法,如模糊控制算法等涉及到矩阵运算,由于算法本身的复杂性,单纯依靠PLC编程功能已经不能满足要求;在这组态软件编程语言可以弥补它的不足,因为运用此方法非常简单。
本文在S7-200环境中编写了传统的PID控制算法,实现了对二阶水箱液位的控制。
1.1本设计主要研究内容(1)水箱液位串级控制系统总体设计(2)PLC程序设计(3)MCGS监控画面设计(4)PLC与MCGS变量连接和通讯(5)PID参数的整定2.串级控制系统设计2.1水箱系统组成水箱系统由两个串联水箱、一个大水箱、一个水泵、两个压力变送器、管道及若干阀组成。
两个压力变送器通过分别检测两个水箱压力来确定水位高度。
2.2信号间转换关系压力变送器检测水箱压力在0~5000pa范围内,经过压力变送器转换成1~5V模拟量电压信号; 1~5V模拟量信号经过转换成6400~32000数量信号,再将其输送到PLC 中;经过程序控制,对应0~50cm水箱水位。
本设计用PLC检测到下水箱压力变送器传来的数字量信号为3200~16000,其对应的水箱水位在0~30cm之间。
2.3二阶水箱系统结构二阶水箱液位控制系统的逻辑结构如图2.3.1图2.3.1本系统是由上下两个水箱串联组成,下水箱的液位为系统的主控制量,上水箱的液位为副控制量。
本系统的控制目的,不仅要使下水箱的液位等于给定值,而且当扰动出现在上水箱时,由于它们的时间常数均小于下水箱,故在下水箱的液位未发生明显变化前,扰动所产生的影响已通过内回路的控制及时地被消除。
FX5U PLC在PID控制方面的应用非常广泛,以下是一个基本的PID控制案例:案例:水箱液位PID控制一、系统描述此案例为一个单容水箱液位控制系统,其目标是通过PID控制算法来维持水箱内的液位在设定值。
当液位低于设定值时,PID控制器将增加进水阀的开度,以增加进水量;当液位高于设定值时,PID控制器将减小进水阀的开度,以减少进水量。
二、硬件配置FX5U PLC:作为主控制器,负责接收液位传感器的信号,并根据PID算法计算结果控制进水阀的开度。
液位传感器:采用模拟量输出型液位传感器,其输出信号为4-20mA,对应液位的0-100%。
进水阀:采用电动调节阀,其开度可通过PLC输出的模拟量信号进行控制。
三、软件编程PLC程序需要首先读取液位传感器的模拟量输入信号,并将其转换为实际的液位值。
由于FX5U的PLC本体模拟量输入是电压类型,所以需要通过外部电路将传感器的4-20mA电流信号转换为0-10V的电压信号,然后再通过PLC的A/D转换功能将其转换为数字量。
在获取到实际的液位值后,PLC程序需要将其与设定值进行比较,并根据偏差值计算出PID 控制器的输出。
FX5U PLC内置了PID控制功能块,可以直接调用进行PID计算。
PLC程序最后将PID控制器的输出转换为电动调节阀的开度控制信号,通过PLC的D/A转换功能将其转换为模拟量电压信号输出给电动调节阀。
四、调试与优化在系统投入运行前,需要对PID控制器的参数进行调试与优化。
一般来说,PID控制器的参数包括比例增益、积分时间和微分时间三个部分。
这三个参数的设置需要根据系统的实际情况进行调整,以达到最佳的控制效果。
在调试过程中,可以先将积分时间和微分时间设为0,只调整比例增益,使系统达到基本的稳定状态;然后再逐步增加积分时间和微分时间,以改善系统的动态性能。
在调整参数时,需要注意观察系统的响应情况,避免出现超调或振荡等不稳定现象。
摘要在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工,溶液过滤,化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度,既不能太满溢出造成浪费,也不能过少而无法满足需求。
因此液面高度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,能收到很好的效果. PID控制(比例、积分和微分控制)是目前采用最多的控制方法.本文主要是对一水箱液位控制系统的设计过程,涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID算法、传感器和调节阀等一系列的知识。
作为单容水箱液位的控制系统,其模型为一阶惯性函数,控制方式采用了PID算法,调节阀为电动调节阀。
选用合适的器件设备、控制方案和算法,是为了能最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。
利用Matlab仿真,整定PID参数,得出仿真曲线,得到整定参数,控制效果很好,实现了水箱液位的控制.关键词: PID控制过程控制液位控制 Matlab目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1过程控制的定义 (1)1.2过程控制的目的 (1)1.3过程控制的特点 (2)1.4过程控制的发展与趋势 (2)第二章水箱液位控制系统的原理 (3)2.1 人工控制与自动控制 (3)2.2 水箱液位控制系统的原理框图 (4)2.3 水箱液位控制系统的数学模型 (5)第三章水箱液位控制系统的组成 (8)3.1 被控制变量的选择 (8)3.2 执行器的选择 (8)3.3 PID控制器的选择 (11)3.4 液位变送器的选择 (12)第四章 PID控制规律 (14)4.1 比例控制 (14)4.2积分控制(I) (16)4.3微分控制(D) (16)4.4比例积分控制(PI) (17)4.5比例积分微分控制(PID) (17)第五章利用MATLAB进行仿真设计 (18)5.1 MATLAB设计 (18)5.2 MATLAB设计任务 (18)5.3 MATLAB设计要求 (18)5.4 MATLAB设计任务分析 (19)5.4 MATLAB设计任务分析 (20)5.5 MATLAB设计内容 (24)5.5.1主回路的设计 (24)5.5.2副回路的设计 (24)5.5.3主、副回路的匹配 (24)5.5.4 单回路PID控制的设计 (25)5.5.5串级控制系统的设计 (30)心得体会 (33)参考文献 (34)第一章绪论1.1过程控制的定义生产过程自动化,一般是指石油、化工、冶金、炼焦、造纸、建材、陶瓷及电力发电等工业生产中连续的或按一定程序进行的生产过程的自动控制。
基于PLC的水箱液位PID控制摘要本设计的课题是基于PLC的水箱液位PID控制。
在设计中,主要是数学模型的建立和控制算法的设计,因此在论文设计中用到的PID算法较多,而在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, S7-200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:S7-200系列PLC,控制对象特性,PID控制算法,PID指令,The liquid level control system based on PLCAuthor:Yan ZhengjunTutor:Wang HongweiABSTRACTThe subject of graduation design is based on PLC, liquid level control systemdesign. In the design, the author is mainly responsible for the mathematical model andcontrol algorithm design, so the design used in the paper referred to was more PIDalgorithm, 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 curveanalysis, S7-200 series PLC hardware control, PID tuning parameters and variousparameters of the control performance comparison, the application PID controlalgorithm obtained experimental curve analysis, the entire system, introduce andexplain the various parts of the PLC process control commands to control the tanklevel PID instruction.Keywords:S7-200 series PLC, PID control algorithm, to expand the criticalproportion method, PID instruction,目录第一章绪论............................................................. 错误!未定义书签。
plc水箱水位控制课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能理解PLC(可编程逻辑控制器)的基本原理和工作过程。
2. 学生能掌握水箱水位控制系统的组成、功能及相互关系。
3. 学生能了解并运用水位传感器进行水位信号的采集和处理。
技能目标:1. 学生能运用PLC编程软件进行水箱水位控制程序的编写和调试。
2. 学生能通过实际操作,完成水箱水位控制系统的搭建和故障排查。
3. 学生能运用相关工具和仪器进行水位控制系统的性能测试和优化。
情感态度价值观目标:1. 培养学生热爱科学,积极探索PLC技术在工程领域的应用。
2. 培养学生团队协作意识,学会与他人共同解决问题,提高沟通与交流能力。
3. 增强学生的环保意识,了解水位控制技术在节能减排方面的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求,将课程目标分解为以下具体学习成果:1. 学生能独立完成水箱水位控制系统的设计方案。
2. 学生能运用所学知识,编写并调试PLC程序,实现水位控制功能。
3. 学生能通过实验报告、口头汇报等形式,展示水箱水位控制系统的搭建过程及成果。
4. 学生在课程结束后,能对PLC技术在水处理、化工等领域的应用进行初步分析,并提出自己的见解。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分:1. PLC基本原理与结构:介绍PLC的组成、工作原理、性能指标等,使学生了解PLC的基础知识。
关联教材章节:第一章PLC概述。
2. 水箱水位控制系统组成:讲解水箱水位控制系统的各个组成部分,包括水位传感器、执行器、PLC等,并分析它们之间的相互关系。
关联教材章节:第二章PLC控制系统设计。
3. PLC编程软件的使用:教授PLC编程软件的基本操作,包括程序编写、调试和下载等,使学生掌握PLC编程的基本技能。
关联教材章节:第三章PLC编程技术。
4. 水位控制程序编写与调试:指导学生编写水位控制程序,并进行调试,实现水箱水位的自动控制。
关联教材章节:第四章PLC应用实例。
PLC水箱水位控制课程设计
1. 设计概述:
1.有传感器,3个贮水水箱,每个水箱有2个液位,S1,S3,S5(动合触
电)用于指示每个水箱的“满”;S2,S4,S6(动断触点)用于指示每个
水箱的“空”。
S1—S6通过模拟器自动检测给出信号。
3个贮水水箱放水
开关S7,S8,S9在PLC外部操作设定,通过认为的方式,按随机的顺序
将水箱放空。
只要检测到水箱“空”的信号,系统就自动的向水箱注水,直到检测到水箱“满”的信号为止。
2.电磁阀Y1,Y2,Y3分别是用于3个水箱的注水操作;电磁阀Y4,Y5,
Y6分别是用于3个水箱的放空操作。
贮水水箱系统的示意图如下。
3.水箱注水的顺序要与水箱放空的顺序相同,例如水箱放空顺序是2-1-3,
水箱注水的顺序也应当是2-1-3。
4.每次只能对1个水箱进行注水操作。
图1-1 注水水箱系统示意图
2. I/O口分配表:
2.1本次设计采用S7-300系列PLC完成控制任务,I/O口分配情况及作用如下:
输出/输入I/O口地址分配表
2.2 其他编程元件的地址分配如下:
其他编程元件的地址分配表
2.3 梯形图控制程序框图
图2-1梯形图控制程序框图3.梯形图程序。
基于PID的上水箱液位控制系统设汁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电气工程学院一、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W±0.1:调节时间tsW120s;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.20032.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.20074.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.20074.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2010年12月30日〜2010年12月31日2011年1月2日〜2011年1月4日2011年1月5日〜2011年1月6日编制PLC控制程序,并上机调试;利用MCGS组态软件建立该系统的工程文件进行MCGS与PLC的连接与调试进行PID参数整定系统运行调试,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)二.评语及成绩课程设计成绩: 指导教师:过程控制系统课程设计报告班级:_______________姓名: ________________学号:_______________指导教师:____________撰写日期:。
摘要在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工,溶液过滤,化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度,既不能太满溢出造成浪费,也不能过少而无法满足需求。
因此液面高度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,能收到很好的效果. PID控制(比例、积分和微分控制)是目前采用最多的控制方法.本文主要是对一水箱液位控制系统的设计过程,涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PID算法、传感器和调节阀等一系列的知识。
作为单容水箱液位的控制系统,其模型为一阶惯性函数,控制方式采用了PID算法,调节阀为电动调节阀。
选用合适的器件设备、控制方案和算法,是为了能最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。
利用Matlab仿真,整定PID参数,得出仿真曲线,得到整定参数,控制效果很好,实现了水箱液位的控制.关键词: PID控制过程控制液位控制 Matlab目录摘要 (I)第一章绪论 (1)1.1过程控制的定义 (1)1.2过程控制的目的 (1)1.3过程控制的特点 (2)1.4过程控制的发展与趋势 (2)第二章水箱液位控制系统的原理 (3)2.1 人工控制与自动控制 (3)2.2 水箱液位控制系统的原理框图 (4)2.3 水箱液位控制系统的数学模型 (5)第三章水箱液位控制系统的组成 (8)3.1 被控制变量的选择 (8)3.2 执行器的选择 (8)3.3 PID控制器的选择 (11)3.4 液位变送器的选择 (12)第四章 PID控制规律 (14)4.1 比例控制 (14)4.2积分控制(I) (16)4.3微分控制(D) (16)4.4比例积分控制(PI) (17)4.5比例积分微分控制(PID) (17)第五章利用MATLAB进行仿真设计 (18)5.1 MATLAB设计 (18)5.2 MATLAB设计任务 (18)5.3 MATLAB设计要求 (18)5.4 MATLAB设计任务分析 (19)5.4 MATLAB设计任务分析 (20)5.5 MATLAB设计内容 (24)5.5.1主回路的设计 (24)5.5.2副回路的设计 (24)5.5.3主、副回路的匹配 (24)5.5.4 单回路PID控制的设计 (25)5.5.5串级控制系统的设计 (30)心得体会 (33)参考文献 (34)第一章绪论1.1过程控制的定义生产过程自动化,一般是指石油、化工、冶金、炼焦、造纸、建材、陶瓷及电力发电等工业生产中连续的或按一定程序进行的生产过程的自动控制。
目录1 《控制系统集成实训》任务书 (2)2 总体设计方案 (4)2.1 系统组成 (4)2.2 水箱液位控制系统构成 (4)2.3 水箱液位控制系统工作原理 (5)2.4 仪表选型 (6)2.4.1 GK-01电源控制屏 (6)2.4.2 GK-02传感器输出与显示 (7)2.4.3 GK-03单片机控制 (7)2.4.4 GK-07交流变频调速 (8)2.4.4 GK-08 PLC可编程控制 (8)2.5 PLC设计流程图 (9)3 外部接线图 (10)4 I/0分配 (10)5 梯形图 (11)6 组态王界面 (15)6.1 主界面 (16)6.2 数据词典 (16)6.3 曲线监控 (17)6.4 水流动画程序 (18)7 调试和运行结果 (19)7.1 比例控制 (19)7.2 比例积分调节 (19)心得体会 (21)参考文献 (22)1.《控制系统集成实训》任务书题目:基于PLC和组态王的液位PID控制系统一、实训任务本课题要求设计液位PID控制系统,它的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度,并通过PID控制减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。
1.实训模块:1、THKGK-1过程控制实验装置GK-02、GK-07、GK-08。
2、计算机及STEP7运行环境(安装好演示程序)、MPI电缆线,组态王软件。
2.控制原理和控制要求:控制原理如图所示,测量值信号由S7-200PLC的AI通道进入,经程序比较测量值与设定值的偏差,然后通过对偏差的P或PI或PID调节得到控制信号(即输出值),并通过S7-200PLC 的AO通道输出。
用此控制信号控制变频器的频率,以控制交流电机的转速,从而达到控制水位的目的。
S7-200PLC和上位机进行通讯,并利用上位机组态王软件实现给定值和PID参数的设置、手动/自动无扰动切换、实时过程曲线的绘制等功能。
二、实训目的通过本次实训使学生掌握:1)实际控制方案的设计;2)编程软件的使用方法和梯形图语言的运用;2)程序的设计及实现方法;3)程序的调试和运行操作技术。