基于组态王液位控制系统设计

毕业设计（论文）任务书摘要：利用组态王开发的监控软件系统，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代了传统的封闭式系统。

组态王监控软件系统在石油化工生产中起着非常重要的作用。

本文针对生产过程中的储油罐液位，设计开发了基于组态王的上位机监控软件系统。

该系统利用北京亚控公司生产的组态王软件实施上位机界面组态，对系统进行实时的操作和监控，在整个原油液位控制过程中不需要下位机。

储油罐液位监控软件系统实现上位机直接控制，使用组态王软件设计人机对话界面，完成上下限参数的在线设置，通过在组太王工程浏览器中的命令语言编辑对话框里输入控制程序，并且经过不断地调试运行，实现计算机在线自动监控。

在实际的原油生产中，该监控软件系统必须和外部硬件设备连接，通过RS232/485通讯电缆进行计算机与现场设备之间的数据交换，从而实现了对过程控制装置液位的实时数据采集和实时控制。

通过分析储油罐液位监控软件系统的设计要求，文章详细阐述了该系统的设计方法和制作流程，并进行了模拟仿真运行，最终达到了液位自动监控。

本次设计的重点是组态画面的建立以及命令语言程序的编写，只有准确地完成这两个方面，才能有效地实现液位的自动控制功能。

仿真测试结果表明：该系统满足了设计需求，能够按照给定值进行储油罐液位的实时自动监控，具有良好的稳定性。

关键词：监控；组态王；液位The design of Tank level control monitoring software system Abstract: The monitoring software system developed by the Kingview is a new type of industrial automatic control system, which is an integrated system having standard industrial computer software and hardware platform. It has replaced the traditional closed system. The monitoring software based on the Kingview plays a very important role in the petrochemical industry.In this paper, aiming at the tank level in the production process, the PC monitoring software system based on the kingview has been designed and developed. The system implement the PC interface configuration using the Kingview produced by Bejing Asia control company. It can complete the real-time operation and monitoring of the system. The oil level control in the whole process does not require the the next crew. The tank level monitoring software system achives the direct control of the host computer. It completes the on-line set of the upper and lower parameters using the interactive interface designed by the Kingview. By importing the control program in the command language editing dialog of the engineering browser of the Kingview, continuously commissioning and operationing, the system can come true the computer on-line automatic monitoring. In the actual production of the crude oil, the monitoring software system must be connected to the external hardware equipment. Exchanging the data between the computer and the field devices via RS232 / 485 communication cable, the system can achive the real-time data acquisition and control of the level of the process control devices.By analyzing the design requirements of the monitoring software system of the tank level, the article elaborated the system design methods and production processes. After the simulation of the system runned, it ultimately reached the liquid level automatic monitoring. The emphasis of the design is to buid the configurationscreen and write a command language program, only these two aspects were completed, the system couldeffectively achieve the automatic control function of the level.The simulation results show that: the system meets the design requirements. It is also able to complete real-time automatic monitoring of the tank level with the given values. The system has a good stability.Keywords: monitoring; Kingview; level目录1 绪论........................................................................1.1 课题研究的背景及意义..................................................1.2 国内外研究现状........................................................1.3 课题研究的目的........................................................1.4 课题研究的内容........................................................1.5 课题研究的准备工作....................................................2 液位监控系统的整体分析......................................................2.1 位式控制简介..........................................................2.1.1 位式控制的概念 ..................................................2.1.2 位式控制与PID控制的区别.........................................2.2 液位监控系统的结构分析................................................2.3 液位监控系统的控制方案................................................2.3.1 控制方案的选择 ..................................................2.3.2 控制方案的基本原理 ..............................................2.4 液位控制系统的程序设计................................................3 液位监控系统的硬件选型......................................................3.1 液位传感器............................................................3.2 数据采集卡............................................................3.3 监控主机..............................................................3.4 继电器................................................................3.5 电磁阀................................................................3.6 电源..................................................................3.7 放大电路..............................................................4 液位监控系统的软件设计......................................................4.1 组态软件的介绍........................................................4.1.1 组态软件的概念和产生的背景.......................................4.1.2 组态软件的特点和功能 ............................................4.1.3 组态软件现状和使用组态软件的步骤.................................组态软件的现状......................................................使用组态软件的一般步骤..............................................4.2KingviewV6.55概述.....................................................4.2.1 工程管理器 ......................................................4.2.2 工程浏览器 ......................................................4.2.3 画面运行系统 ....................................................4.3 组态王监控软件系统的设计..............................................4.3.1 系统设计任务与要求 ..............................................4.3.2 工程的建立 ......................................................4.2.1 定义外部设备和变量 ..............................................定义外部设备........................................................定义变量............................................................4.2.2 画面制作 ........................................................主画面的制作........................................................历史曲线画面的制作..................................................数据报表画面的制作..................................................4.2.3 动画连接 ........................................................主画面的连接........................................................历史曲线画面的连接..................................................数据报表画面的连接..................................................5 系统运行测试................................................................5.1 硬件连接和通讯........................................................5.2 上位机仿真运行........................................................5.2.1 主画面的运行 ....................................................自动上升过程........................................................自动下降过程........................................................手动操作过程........................................................5.2.2 历史曲线画面的运行 ..............................................5.2.3 数据报表画面的运行 ..............................................6 设计结果与分析..............................................................6.1 设计结果..............................................................6.2 设计分析..............................................................7 结论........................................................................ 参考文献....................................................................... 致谢..........................................................................1 绪论1.1 课题研究的背景及意义我国石油资源丰富，采油炼油企业众多，储油罐是储存油品的重要设备，储油罐液位的精确计量对生产厂库存管理及经济运行影响很大。

本科毕业论文(设计)题目：基于组态王6.5的串级PID液位控制系统设计学院：自动化工程学院专业：自动化姓名： ### 指导教师： ###2011年 6 月 5 日Cascade level PID control system based on Kingview 6.5摘要开发经济实用的教学实验装置、开拓理论联系实际的实验容，对提高课程教学实验水平，具有重要的实际意义。

就高校学生的实验课程来讲，由于双容水箱液位控制系统本身具有的复杂性和对实时性的高要求，使得在该系统上实现基于不同控制策略的实验容，需要全面掌握自动控制理论及相关知识。

本文通过对当前国外液位控制系统现状的研究，选取了PID控制、串级PID控制等策略对实验系统进行实时控制；通过对实验系统结构的研究，建立了单容水箱和双容水箱实验系统的数学模型，并对系统的参数进行了辨识；利用工业控制软件组态王6.5，并可通用于ADAM模块及板卡等的实现方案，通过多种控制模块在该实验装置上实验实现，验证了实验系统具有良好的扩展性和开放性。

关键词：双容水箱液位控制系统串级PID控制算法组态王6.5 智能调节仪AbstractIt is significant to develop applied experiment device and experiment content which combines theory and practice to improve experimental level of teaching. Based on the current situation of domestic and international level control system, selected the PID control, cascade PID control strategies such asreal-time control of experiment system.Through the study of the structure of experimental system, a single let water tank and double let water tank experiment system mathematical model was founded, and the parameters of the system is identified.Industrial control software configuration king 6.5 is used in experiment, ADAM module and boards, etc can also be suitable for this experiment, through a variety of control module on the device in the experiment verified experimental realization, experimental system has good expansibility and openness.Key Word Double let water tank liquid level control system Cascade PID control algorithm Configuration king 6.5 Intelligent adjusting instrument目录前言 (1)第一章串级液位控制系统介绍 (2)1.1 国外研究现状 (2)1.1.1液位控制系统的发展现状 (2)1.1.2液位控制系统算法的研究现状 (2)1.2 PID控制算法的介绍 (3)1.2.1 PID控制算法的历史 (3)1.2.2 PID控制各环节作用 (4)1.3 串级控制系统介绍 (4)1.4 本文的主要工作 (4)第二章水箱液位控制系统的建模 (6)2.1 水箱液位控制系统的构成 (6)2.2 水箱的建模过程 (7)2.2.1 单容水箱的建模过程 (7)2.2.2 二阶双容水箱的对象特性 (8)2.3水箱液位控制参数辨识方法 (11)2.3.1 单容上水箱的参数辨识 (11)2.3.2 二阶双容水箱的下水箱对象参数辨识 (12)2.4 水箱液位PID参数整定方法 (14)2.4.1上水箱液位的PID整定 (14)2.4.2 主回路和副回路的PID参数整定 (15)第三章组态王6.5简介与操作界面的设计 (17)3.1 组态王6.5简介 (17)3.2基于组态王6.5的液位控制系统上位机部分设计 (18)3.2.1 建立新工程 (18)3.2.2定义外部设备 (19)3.2.3动画设计 (21)3.2.3 组态王6.5的控件中选择历史曲线绘制 (23)第四章设计实验 (24)4.1 设备的连接和检查 (24)4.2 系统连线 (24)4.3 实验步骤 (25)第五章总结与展望 (30)辞 (31)参考文献 (32)前言随着现代科学技术的迅猛发展，工业生产的规模越来越大，结构也越来越复杂，从而使控制对象、控制器以及控制任务和目的日益复杂，而对系统的精度、响应速度和稳定性的要求却越来越高。

第23卷　第1期　吉　林　化　工　学　院　学　报Vol .23No .1　2006年2月J O URNAL OF J ILIN INS TIT UTE OF CHEM ICAL T ECHNOLOGY Feb .　2006收稿日期:2005-11-15作者简介:秦　健(1979-),男,吉林省吉林市人,烟台南山学院助教,主要从事自动控制方面的研究. 文章编号:1007-2853(2006)01-0056-03基于组态王的液位PLC 控制系统的设计秦　健1,国海东2,谭雪峰2(1.烟台南山学院,山东龙口265706;2.吉林工业职业技术学院机电工程系,吉林吉林132013)摘要:介绍了利用西门子S7-200可编程控制器实现液位PID 控制系统,并利用组态王软件制作人机对话界面,监控液位PLC 控制系统的运行情况.实践证明,P LC 可编程控制器和组态王软件结合有利于P LC 控制系统的设计、检测,具有良好的应用价值.关　键　词:可编程控制器;液位PI D 控制;组态王中图分类号:T P 273 文献标识码:A 液位控制系统主要由执行器、控制器和检测机构组成,传统的调节器主要由模拟电路构成,结构比较复杂,使用寿命短,经常调节会使使用精度降低.而使用可编程控制器(PLC ),要求功能变化灵活,编程简单、故障少、噪音低、维修保养方便、节能省工、抗干扰能力强.组态王是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件,能够在Window s 平台上运行.通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式,向用户提供检验液位PLC 控制系统的动态运行情况.当液面达到设定值时,通过组态软件控制PLC 自动进行PID 调节,使液面达到动态平衡,并且在组态界面上可实时观察到液位的动态变化.1　液位PLC 控制系统的组成PLC 构成的数字调节器一方面与传感器相连,获取输入信号,比较实际液位和设定值得到偏差,通过对偏差的处理获得控制信号,PLC 输出信号直接控制电机转速,从而达到控制液位的目的;另一方面,它又与计算机进行通信,通过组态画面实时监控液位变化.1.1　硬件部分S7-200可编程控制器是德国西门子公司研制的一种新型可编程控制器,可应用于各种自动化系统.它结构紧凑,成本低廉,工作可靠,功能指令强大,存储容量大,编程方便,抗干扰能力强,成为各种小型控制任务理想的解决方案.本系统采用EM235模拟量输入输出模块,可接受检测机构输出的0～5V 直流信号,并可通过编程输出执行机构所需要的0～5V 直流运行信号.利用西门子S7-200可编程序控制器编写一个数字PID 控制程序即可满足液位的动态平衡.1.2　软件部分S TEP 7-Micro /WIN 32是S7-200系列的PLC 的编程软件,可以对S7-200的所有功能进行编程.该软件在WINDOWS 平台上运行,其基本功能是协助用户完成应用软件任务.例如创建用户程序、修改和编辑过程中编辑器具有简单语法检查功能,还可以直接用软件设置PLC 的工作方式、参数和运行监控.本系统中采用的PID 算法可由PLC 的功能指令直接生成.1.2.1　PID 算法PID 控制器管理输出数值,以便使偏差(e )为零,系统达到稳定状态.偏差是给定值SP 和过程变量PV 的差.PID 控制原则以下列公式为基础,其中将输出M (t )表示成比例项、积分项和微分项的函数:M (t )=K p e +K i ∫tedt +K d de /d t +M inital (1)式中:M (t )为PID 运算的输出,是时间的函数;K p 为PID 回路的比例系数;K i 为PID 回路的积分系数;K d 为PID 回路的微分系数;e 为PID 回路的偏差;M inital 为PID 回路输出的初始值.为了在数字计算机内运行此控制函数,必须将连续算式离散化为周期采样偏差算式,才能用来计算输出值.离散后的算式:M n =K p e n +K i∑nL =1e L +M inital +K d (e n -e n -1)(2)式中:M n 为样采时刻n 的PID 运算输出;e n 为采样时刻n 的PID 回路的偏差;e n -1为采样时刻n -1的PID 回路的偏差;e L 为采样时刻L 的PID 回路的偏差.在公式(2)中,第一项叫比例项,第二项由两项的和构成,叫积分项,最后一项叫微分项.比例项是当前采样的函数,积分项是从第一采样至当前采样的函数,微分项是当前采样及前一采样的函数.在数字计算机中既不可能也没有必要存储全部偏差项的采样,因为从第一采样时刻开始,每次对偏差采样时都必须计算其输出数值,因此,只需要存储前一次的偏差值及前一次的微分项数值.1.2.2　程序设计S7-200CPU 提供了PID 回路指令,只需写入存储在36字节回路表内的9个参数,在使能端有效时即可生成PID 程序,非常方便.表1　PID 回路表偏移地址域格　式类　型组态王中的地址0过程变量PV N 双字—实数输入V1004设定值SP N 双字—实数输入V1048输出M N双字—实数输入/输出V10812增益K P 双字—实数输入V11216采样时间T S 双字—实数输入V11620积分时间T I 双字—实数输入V12024微分时间T D双字—实数输入V12428积分前项M X 双字—实数输入/输出V12832过程变量前值双字—实数输入/输出V132在组态王设备配置向导中,S7-200PPI 通信方式中只能对变量存储器V 区进行读写,所以参数的地址如上表所设.在中断子程序中需对PID 指令使能端进行控制,故用V10.0进行控制.在液位PID 控制系统中,程序设计由两部分组成.其中主程序主要是用来设定回路参数,包括选定过程变量、设定值、回路增益、采样时间、积分时间和微分时间,转换成标准值存入回路表中.限于篇幅,给出部分程序.主程序　LD SM0.1　MOVB 100,SMB34　MOVR VD104,VD504　MOVR VD112,VD512　MOVR VD116,VD516　MOVR VD120,VD520　MOVR VD124,VD524　ATCH IN T -0,10　ENI ……中断子程序,利用PID 指令生成实时的PID 算法.　LD V10.1　PID VB600,0　……图1　人机对话界面2　组态王控制设计组态王软件具有全中文、面向窗口的可视化操作界面,实时性强,有良好的并行处理性能和丰富生动的多媒体画面.组态王软件的开放式结构拥有广泛的数据获取和强大的数据处理功能.同时.提供良好的安全机制,为多个不同级别用户设定不同的操作权限.组态王软件支持多种硬件设备,实现“设备无关”,用户不必因外部设备的局部57 第1期秦　健,等:基于组态王的液位PLC 控制系统的设计 改动,而影响整个系统.组态王软件由“组态环境”和“运行环境”两个系统组成.两部分互相独立.又紧密相关.本文利用组态王软件设计,在设备组态窗口中选择适当的串口通讯设备,添加西门子S7-200PLC ,正确设置其属性,正确设置组态软件中数据变量设备通道的连接,即可实现PLC 与组态软件的通讯.将PLC 中的串口驱动程序与组态软件的需求响应相结合,使计算机对PLC 发出的信号有响应.在组态王软件的用户窗口中,制作一个动画界面.在界面上设置各个属性,使设置的画面按照真实的情况动作,从而实现对液位变化状态的实时监控.3　结 论针对这个液位控制系统,本文采用西门子S7-200可编程控制器编写了数字PID 程序,从而完成了控制任务.利用组态王软件监控液位控制系统的运行情况.实践证明,将PLC 可编程控制器和组态王软件结合可以非常好地实现液位控制系统的运行与监控,有利于PLC 控制系统的设计,具有良好的应用价值.参考文献:[1]　殷洪义.可编程序控制器选择设计与维护[M ].北京:机械工业出版社,2003.[2]　廖常初.PLC 编程及应用[M ].北京:机械工业出版社,2004.Design of PLC control system for the liquidlevel based on ConfigurationQ IN Jian 1,G UO Hai -dong 2,TAN Xue -feng2(1.Yantai Nanshan University ,Shandong ,Lo ngkou 265706,China ;2.Dept .of Mechanical &Electri -cal Engineering ,Jilin Vocational College of Industry &Technology ,Jilin City 132013,China )A bstract :The liquid level control system based on the SIEMENS PLC S7-200is introduced in this paper .The interface of man -machine conversation is designed with Configuratio n softw are in order to mo nitor the operation status of the liquid level PLC control sy stem .Facts prove that the combination of the PLC control sy stem and Configuratio n softw are is valuable for desig n ,testing and application .Key words :Key w ords :PLC ;liquid level PID control ;Configuration58 吉　林　化　工　学　院　学　报2006年 。

成都理工大学工程技术学院毕业论文基于组态王的二阶液位控制系统设计作者姓名：李苡臣专业名称：测控技术与仪器指导教师：王洋工程师摘要过程控制是自动化技术的重要应用领域，它是指对液位、温度、流量、等过程变量进行控制，在冶金、机械、化工、电力等方面得到广泛应用。

在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。

所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。

在本设计中以液位控制系统的水箱作为研究对象，水箱的液位为被控制量，选择了出水阀门作为控制系统的执行机构。

建立了串级液位控制算法。

虽然PID控制是控制系统中应用最为广泛的一种控制算法。

但是要想取得良好的控制效果，必须合理的确定PID的控制参数，使之具有合理的数学模型。

本次毕业设计的主题主要是基于组态王的液位控制系统的设计，控制对象为水箱液位，而通过matlab软件来模拟仿真。

液位控制在现代工业中占有重要的分量，它对生产的影响不容忽视，为了保证安全生产以及产品的质量和数量，对液位进行及时有效的控制是非常必要的。

关键词：液位控制，PID控制，串级控制，matlabAbstractProcess control is an important application field of automatic technology, it is to point to the level, temperature, flow control process variables, such as in metallurgy, machinery, chemical, electric power, etc can be widely used. in actual production, liquid level control accuracy and control effects directly affect the factory production cost and economic benefit of safety coefficient. Even equipment so, in order to ensure safety, convenient operation, you have to research the development of advanced level control methods and strategies.In the design of the tank as a research object in liquid level control system, amount of liquid level in the tank to be controlled, selected the outlet valve bodies in the implementation of a control system. Establishment of the PID control algorithm of liquid level. Although the PID control is one of the most widely used in control systems control algorithms. But to get good control of effects, the determination of PID control parameters must be reasonable, so that it has a reasonable mathematical model.The graduation design topic is the liquid level control system based on kingview control. Among them was controlled object for tank level, matlab is mainly used in the simulation test. In modern industry level control of important component, it influence upon production not allow to ignore, in order to ensure safety in production and the product quality and quantity , the level and perform effective control is very necessary.KEY WORDS：liquid level control ,PID control，cascade control, matlab目录摘要 (I)Abstract (II)目录.............................................................................................................. I II 1 绪论 (5)1.1 研究背景、目的和意义 (5)1.2 过程控制的特点 (5)1.3 液位控制系统的发展现状 (6)1.4 本论文内容安排 (7)2 数学模型的建立 (8)2.1 二阶液位系统简介 (8)2.2 数学模型的建立 (8)2.2.1 数学建模的基本概念 (8)2.2.2 数学建模的过程 (9)2.3 参数辨识及参数整定 (12)2.3.1 水箱液位控制参数辨识方法 (12)2.3.2 水箱液位PID参数整定方法 (15)2.4 本章小结 (17)3 系统仿真 (18)3.1 MATLAB软件介绍 (18)3.2 PID系统仿真 (18)3.3 串级控制仿真 (23)3.4 本章小结 (26)4 组态界面的设计 (27)4.1 组态王简介 (27)4.2 组态画面的建立 (28)4.2.1 设备配置 (28)4.2.2 定义变量 (30)4.2.3 画面设计 (32)4.3 本章小结 (39)5 总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)1 绪论1.1研究背景、目的和意义在工业生产飞速发展的今天，人们对于生产过程自动化控制水平及工业产品质量的要求越来越高。

摘要:介绍了基于组态王的仪表液位控制系统组成。

叙述了组态王监控界面设计和组态王与实际现场的模拟。

双容水箱液位的控制作为过程控制的一种，其基本思想是采用多层递阶结构，直觉推理和多动态控制策略等行为和功能。

该系统可实现数据输入、动态数据显示和现场设备的实时监控、调试和运行。

应用表明，该系统工艺流程显示直观，人机界面友好，易于操作。

系统运行稳定，维护成本低，对于相关的工程应用具有一定的价值。

问题描述：附图（a，b）是本液位控制系统的界面图示和运行示意图。

根据设计要求和结合实际情况，适当的加以修改，使设计更优化，更便于人为控制。

用组态王软件合理地设计出属于自己思路的液位控制系统。

1.要求实现的基本功能：（1）完成图示界面设计（或取其中一部分或自行设计界面）；（2）运行系统时出现水流效果和仪表动态显示；（3）液位的升降、阀门的开关和水泵的启停要配合一致；（4）右面的仪表和显示要与实际水箱水位变化一致；（5）菜单实现可操作；（6）生成相应的实时曲线（即曲线与液位实时数据相关联）和界面。

2.发挥部分：（1）打印输出：系统能定时或实时打印信息、水箱液位、流量等信息；（2）保存数据：系统具有自动保存数据功能；（3）在线帮助：系统提供在线帮助信息，操作员遇到问题能及时得到帮助和指导；（3）其他发挥部分。

设计过程：系统的监控软件采用了北京亚控公司的Kingview6.5组态王软件，利用它来设计液位控制系统主要步骤有：设备配置，构造数据库变量，图形界面的设计，建立动态连接，运行调试等。

组态王是运行于Microsoft Windows98/2000/NT中文平台的中文界面的人机界面软件，采用了多线程、COM组件等新技术，实现了实时多任务，软件运行可靠。

Touch View是“组态王6.5”软件的实时运行环境，它从设备中采集数据，并存于实时数据库中，还负责把数据的变化以动画的形式形象地表示出来，同时可以完成变量报警、操作记录、趋势曲线等监视功能，并按实际需求记录在历史数据库中。

基于组态王的水箱水位控制设计1 任务要求本系统为基于组态王的储液罐液位的自动控制。

该系统有进水阀、用户阀、水源阀、主水箱、蓄水池，水泵等组成。

系统初始液位为20米，要求控制主水箱的水位在10—80米之间。

主要的两个阀门分别为进水阀和用户阀，刚开始进水阀打开给主水箱进水，同时由于主水箱水位为20米，所以用户阀打开给用户送水，开始之初蓄水池水位高度为80米，所以水源阀会自动关闭。

当主水箱水位下降，水位降至10米时，用户阀会自动关闭，从而让主水箱蓄水保证水位不低于10米。

当主水箱的水位高于80米时，进水阀会自动关闭，从而由于蓄水池水位过低，水源阀将自动打开为蓄水池蓄水。

当水位高于80米或低于10米时会发生高高报警和低低报警，同时弹出报警画面。

同时系统除了设置报警和事件画面还有实时趋势曲线画面、历史趋势曲线画面、实时数据报表画面等，通过各个画面对系统运行情况进行实时监测。

2 界面设计本水箱水位控制系统由欢迎界面、水位监控室界面、报警界面等组成，其中水位监控室界面为主要操作界面，其中有菜单项、返回项、主水箱、蓄水池、测定液位仪表、报警指示灯、阀门等组成。

其中主水箱为主控对象，蓄水池为对水源控制对象。

要求在主水箱水位小于10米的时候，进水阀和泵自动打开，给主水箱加水从而使水位上升，当主水箱水位高于80时，泵和进水阀都关闭停止进水，等待用户阀打开，当用户阀开启后，主水箱水位下降，有水流向用户。

当主水箱液位低于10米时，进水阀和泵再次打开进水，如此循环。

图1水位监测室画3 数据字典设计本系统中主要设计了12个变量，其中a代表具体主水箱的液位，其设定为内存整型，水源1用于提供用水变量设定为内存实型。

阀1，阀3分别为主水箱的进水阀和出水阀，定义为内存离散的，阀2用于为水源蓄水池供水。

泵和指示灯变量都为开关量，也被定义为内存离散型。

下面是数据字典的设计：图2 数据字典4 命令代码设计if(\\本站点\a<15)\\本站点\阀1=1;if(\\本站点\水源1<80){\\本站点\阀2=1;\\本站点\水源1=\\本站点\水源1+10;}if(\\本站点\阀1==1){if(\\本站点\水源1>=80){\\本站点\泵=1;\\本站点\水流控制=10;\\本站点\水源1=\\本站点\水源1-10;if(\\本站点\a<71)\\本站点\a=\\本站点\a+10;else{\\本站点\a=80;\\本站点\阀1=0;\\本站点\泵=0;\\本站点\水流控制=0;}}else{\\本站点\泵=0;\\本站点\水流控制=0;}}if((\\本站点\阀3==1)&&(\\本站点\a>=10)){\\本站点\a=\\本站点\a-5;}5 软件运行演示界面如图所示，图3是水位监控界面即整体的控制中心。

基于组态王6．5＋ＤＤＣ的流量液位串级控制系统设计【摘要】：在过程控制实验室的硬件基础上开发基于组态软件组态王（Kingview）6.5的流量液位串级控制实验系统，该实验系统完全可模拟工业生产过程中过程装置的流量、液位等工艺参数的自动控制。

该串级控制系统可以满足不同专业自动化控制科研与教学的需要。

【关键词】：串级控制系统；组态软件组态王中国分类号：TN6 文献标识码：A 文章编号：1002-6908(2007)0120057-011. 主要问题本次设计主要是完成流量液位串级控制系统的设计，组态，调试和对系统数据的分析。

如何设计合理的数字PID 控制算法，用组态王6.5实现对实验设备的监视控制,如何获取实验设备的控制数据和实现实时曲线和历史曲线的显示，如何进行参数整定，如何合理分析实验数据是要解决的主要问题。

2. 组态王组态原理“组态王”把每一台与之通讯的设备看作是外部设备，为实现组态王和外部设备的通讯，组态王通过内置的大量设备的驱动作为组态王和外部设备的通讯接口，在开发过程中只需根据工程浏览器提供的”设备配置向导”一步步完成连接过程即可实现组态王和相应外部设备驱动的连接，如图1组态王通讯原理图。

在运行期间，组态王就可通过驱动接口和外部设备交换数据，包括采集数据和发送数据/指令。

从而实现组态王对设备运行情况的监测和控制。

串级控制系统是在单回路PID控制的基础上发展起来的一种应用非常普遍的控制技术。

虽然单回路PID控制在控制一个变量时，大都能够完成控制任务。

但是，当系统中同时有几个因素影响同一个变量，或对象的容量滞后较大，负荷或干扰变化比较剧烈或比较频繁，或调节质量要求很高，或控制任务比较特殊，则采用单回路控制的方案就无效了。

串级控制系统就是在单回路的基础上，加入另一个PID单回路控制系统作为副回路，将两个单回路控制系统以一定的结构形式串联在一起，以实现很好的控制效果。

一般来说，主回路的选择是由主变量来确定的，多数由工艺要求决定；副变量的选择对于串级系统的设计至关重要，一般要求副变量能很好的影响主变量、副回路包括主要的和较多的干扰。

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。