基于S7-300 PLC的Simulink在线上下水箱液位串级控制——Simulink在线控制程序设计

南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院（系）：电子与电气工程系专业：自动化学生：指导教师：完成日期2011 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）基于S7-300 PLC的Simulink在线带进水纯滞后单容水箱液位控制——控制程序设计Tank Level Control Design Based on Simulink on-line Water of S7-300 PLC with Pure Delay—Control Program Design总计：毕业设计（论文）28页表格：0 个插图：17 幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）基于S7-300 PLC的Simulink在线带进水纯滞后单容水箱液位控制——控制程序设计Tank Level Control Design Based on Simulink on-line Water of S7-300 PLC with Pure Delay—Control Program Design学院（系）：电子与电气工程系专业：自动化学生姓名：学号：96106028指导教师（职称）：评阅教师：完成日期：南阳理工学院Nanyang Institute of Technology基于S7-300 PLC的Simulink在线带进水纯滞后单容水箱液位控制——控制程序设计自动化专业［摘要］根据S7-300PLC模块化编程的特点，设计了OB1、OB35、OB100三个组织块来实现控制功效。

将FB41 PID调节模块放在OB1模块中，并进行参数设定及调节。

设置500ms定时中断，在定时中断服务程序OB35中进行滞后补偿算法的计算，而后利用得出的结果进行系统滞后补偿。

由于滞后补偿是在不断进行中的，采集的数据就要不断的存储再采集，设计了一个队列数据结构。

队列的操作也放在OB35中进行，具体的队列操作封装在FB1模块中。

利用OB100模块清除上一次运行时存储的数据。

电气工程与自动化学院基于S7-300PLC和WINCC组态的单容水箱液位控制摘要本文以西门子S7-300PLC为主要控制器，单容水箱液位为控制对象，设计了一个单闭环单容水箱液位定值控制系统，液位信号通过液位变送器变送至PLC，经过PLC中PID 智能控制算法对数据进行处理，输出控制信号经过D\A转换控制执行机构变频器，进一步控制压力泵，从而使液位达到预期给定值。

并运用西门子WINCC flexible SMART触摸屏系列组态产品，为系统设计了界面良好的人机界面，实现对整个系统的实时监控。

关键词：单容水箱；液位控制；PLC；WINCC flexible PID第一章引言1.1课题简介过程控制是自动化技术的一个重要应用领域，它是指对液位，温度，配比，流量，压力等过程量的实时监控。

在冶金，机械，化工，电力等方面得到了广泛的应用。

尤其是水位控制技术在现实生活，生产中发挥了重要的作用；比如民用水塔的供水，如果水位太低，则会影响居民用水，过高又会导致成本的增加或者降低系统经济效益。

此外工矿企业的排水与给水，如果排水与给水控制失调，则会影响车间的生产状况；锅炉汽包液位的控制，如果锅炉内液位过低，可能会导致锅炉内部温度过高，可能引发生产事故，此外还有精馏塔液位的控制等等。

而对这些过程量的传统控制方法基本上都是依靠高强度的人力劳动，或者传统的模拟仪表（指针式，浮子式，磁电式，接近开关，电容式等）来显示控制被控对象的当前值，但是这些传统的控制有其显著的缺点：对操作人员的要求高，人机界面不友好，控制精度不够高，特别是当系统的模型或者某些参数发生变化后，系统的可靠性，稳定性都无法得到保证，所有这些需要迫切解决的问题催生了21世纪以来的各种智能控制技术的迅猛发展，其中一项就是PID先进控制技术，这一技术以其灵活，易操作，控制性能优良而广泛应用于各个生产领域，因此研究PID在液位控制方面的应用具有很高的使用价值。

另一方面，PLC的出现打破了传统的继电器控制系统局面，不但如此，被称为“工业界的蓝领计算机”的PLC自1968年诞生以来，经过不断地创新与发展，尤其是PLC被应用到计算机，通信，自动控制等领域，使得PLC不但能够完成简单的逻辑运算，在模拟量控制，网络通信，HMI等的领域也是越来越广泛和深入，并集三电（电控装置，电仪装置，电气传动控制装置）于一身，使得PLC在工厂中倍受欢迎，用量高居首位，成为现代工业自动化的三大支柱（PLC，机器人，CAD\CAM），这些都预示着PLC在未来的广阔前景，加之近年来西门子提出的TIA（全集成自动化）思想在工业应用中日益广泛。

基于S7—300PLC和组态王软件的单容水箱液位控制系统作者：张晓萍来源：《现代信息科技》2019年第03期摘要：本文结合目前我院电气工程系PLC教学中存在的无控制对象、不够直观等问题，通过对组态软件技术特点的分析，以单容水箱液位控制为例，借助组态王的组态技术来实现PLC虚拟控制系统的实验教学，为PLC的教学提供了新方法，从而达到了理论联系工程实际的目的。

关键词：PLC；组态软件；单容水箱中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）03-0043-02Single Tank Level Control System Based on S7-300PLC and Kingview SoftwareZHANG Xiaoping（Yunnan Vocational College of Mechanical and Electrical Technology，Kunming 650203，China）Abstract：This paper combines the problems of uncontrolled objects and inadequate intuition existing in the teaching of PLC in the Department of Electrical Engineering of our college. Through the analysis of the technical characteristics of configuration software，taking the liquid level control of single tank as an example，the experiment teaching of the virtual control system of PLC is realized by the configuration technology of Kingview，which provides a new method for the teaching of PLC and achieves the goal of integrating theory with engineering practice.Keywords：PLC；configuration software；single tank0 引言PLC應用技术是一门理论与操作性都很强的课程，PLC是专为工业环境下应用而设计的工业控制电子装置。

电气工程与自动化学院数控技术课程实践题目：水箱液位控制系统专业班级：xxx学生：xx指导老师：xxx日期：xxx摘要水箱作为工业控制当中经典控制对象，它所涉及的行业围广，应用多，控制要求高，是当前工控行业比较常见的课题。

这之中它所包含的控制目标多种，有流量，液位，压力等控制目标。

总的来说，这三个控制目标虽然各有不同，但是所使用的控制算法，实现方式不尽相同，是以这三种控制目标其实是可以当做一种情况而言的。

至于算法方面，PID作为经典应用算法，它所能实现的控制完全能够实现该场合。

通过给定控制目标，PLC经由AD采集模块获取当前的数据，将当前数据转化为可视的物理单位（流量，液位，压力）再根据PID控制算法确定给定量，通过DA输出到执行器中，实现一个闭环控制。

在这过程当中，为了使得操作人员更方便更直观的知道当前的控制目标的动态情况，采用组态软件进行电脑监控，同时使用液晶屏控制终端，实现方便快捷的控制。

通过组态界面，操作人员能很清楚的知道当前控制目标的各项动态情况，实现各种控制要求。

关键词：流量液位计；PLC ；人机界面；控制系统; 流量液位调节; PID控制 WINCC；杰控；双容水箱。

目录第1章引言 (1)1.1.设计任务 (1)1.2.设计过程 (1)1.3.设计主要容 (1)1.3.1.硬件模块设计 (1)1.3.2.组态软件选择考量 (1)1.3.3.基于STEP-7的程序设计 (2)1.3.4.综合设计 (2)第2章硬件选型 (3)2.1.硬件选型 (3)2.2.选型步骤 (3)2.3.选型的结果 (4)2.4.选型的技术参数 (4)第3章硬件结构设计 (5)3.1.整体结构设计 (5)3.2.硬件连接图 (5)3.3.系统I/O分配表 (6)3.4.硬件组态和变频参数设置 (6)3.4.1.硬件组态设置 (6)3.4.2.变频器参数设置 (7)第4章软件设计 (9)4.1.软件整体构架 (9)4.2.组态软件设计 (9)4.3.STEP-7控制程序设计 (15)4.3.1.单环控制程序 (16)4.3.2.双环控制程序 (18)第5章整体调试 (24)5.1.组态调试 (24)5.2.软件调试 (24)5.2.1.参数整定 (24)第6章总结 (26)6.1.最终存在的问题以及解决方案考量： (26)6.2.项目的实现心得 (26)参考文献 (29)第1章引言1.1.设计任务本次课程设计是以西门子S7-300 PLC作为控制器，实现双容水箱液位控制。

目录1、设计目的*************************************************2、设计任务和技术要求*************************************** 2.1、设计任务*********************************************2.2、技术要求*********************************************3、设计正文************************************************* 3.1硬件设计************************************************3.1.1 S7-200 PLC简介************************************3.1.2 方案设计****************************************** 3.2 软件设计**********************************************3.2.1 系统分析******************************************3.2.2 系统实施及程序************************************3.3监控组态设计******************************************4、设计心得************************************************5、参考文献*************************************************6、指导老师评语*********************************************1.设计目的1．加深学生对计算机控制技术理论知识的理解和对这些理论的实际应用能力；2．PLC可编程序控制器广泛地应用于工业生产过程的自动控制领域, 使得工业自动化程度和生产效率得到极大的提高，通过PLC应用系统的设计，提高学生对实际问题的分析和解决能力；3．培养学生根据系统要求,编制相应的控制程序,再在设备上进行调试和检验的能力, 由于整个过程相当于在工程现场完成一个小型的工程项目,这对于加深理解计算机控制技术的理论,熟练掌握可编程序控制器的使用和操作方法,加快学习梯形图语言的速度,以及建立工业控制系统概念、积累工程现场经验、培养动手能力等方面都有较大的帮助；4．培养分析问题、解决问题的独立工作能力，学会实验数据的分析与处理、编写设计说明书和技术总结报告。

基于西门子s7—300PLC的水处理自动控制系统摘要在水厂中为了满足水处理自动控制系统的要求，在物化法处理工艺的基础上，采用水厂源水浊度控制方案，设计出系统核心为西门子S7- 300 PLC 的自动控制系统。

实现自动控制整个污水处理厂各构筑物设备，提高了污水处理的自动化程度和设备利用率。

本文内容主要涉及水处理自动控制系统的结构设计、西门子s7-300PLC在系统中的应用、上位监控系统软件的设计。

关键词水处理；监控系统；污水处理厂；S7-300 PLC；自动控制系统随着社会的不断发展，日益增多的生活污水排放，给人们带来一些烦恼。

在大多数城市中污水处理厂显得越来越重要，其主要作用是保护有限的水资源，所以自动化程度对于污水处理厂而言越来越重要，水处理系统的可靠性、产率、性能的提高都需要先进的自动控制技术。

作为连续批量生产而又复杂的水处理过程，通过引进基于西门子s7-300PLC的水处理自动控制系统，增加水处理系统的稳定性，并且使启动过程加快、操作成本降低。

1 系统结构设计1）由一个控制中心站、消毒渠控制站、和3个PLC控制站共同组成自动控制系统，其中3个PLC 控制站包括污泥脱水处理、生物处理和一级预处理三个过程。

环形光纤工业以太网是系统通讯所采用的方式，100/1000Mb/s为通讯速率。

2）“提升水位→絮凝→澄清→消毒→加压”是水处理工艺流程的五个环节，从而实现源水的水质优化。

2 西门子s7-300PLC在系统中的应用1）按照分布式系统结构整个自动控制系统分为三层：中央控制层（上位机或操作站）、现场控制层（下位机）、现场执行层，这种分层实施是从经济性、易维护性、角度、可靠性出发的，最主要是考虑到水处理的流程和特点。

2）系统中的下位机采用西门子S7- 300 PLC。

按照污水处理流程，数据处理和采集采用一台PLC，由加药房、加压站、反洗站、加氯间分别来负责相应的过程，与上位机的数据通讯通过工业以太网来实现。

毕业设计（论文）-基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计2007届毕业设计说明书基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计系、部: 电气与信息工程系学生姓名:指导教师: 职称讲师专业: 自动化班级: 自本0703 完成时间: 2011.5.20摘要本文介绍了一种基组态软件WINCC和西门子STEP 7的双容水箱的液位串级控制系统的设计过程。

本方案利用WINCC良好的人机界面、数据采集功能，并结合STEP 7环境编程的便利性，采用可靠的MPI接口建立WINCC和PLC、双容水箱之间的数据通讯。

利用WINCC开发服务器端画面，在PLC客户端环境中编写控制程序，最终实现对水箱液位的精确控制。

实验结果表明，此方法使用简单可靠，可广泛应用于工业生产过程中的液位控制问题。

此系统同样可以满足工厂对控制系统的需求,有着巨大的应用前景。

关键词组态软件;PLC;水箱液位;串级控制系统ABSTRACTThis article describes the configuration software based on the WINCC and Siemens STEP7 tank liquid level PID control experimental platform design process. The program used WINCC good man-machine interface, data acquisition capabilities, combined with the convenience of STEP 7 programming environment, using MPI interface to establish a reliable configuration software WINCC and the PLC, double data communication between the tank. Development of server-side with Configuration software WINCC, the client environment in the PLC control program written, and ultimately the precise control of the water tank level. Experimental results show that this method is simple and reliable, can be widely used in industrial production process liquid level control problem. The system also meets the needs of the factory on the control system has a great prospect.Key words Configuration software;PLC;water tank;Cascade Control System1目录1 绪论 (3)1.1 过程控制系统的发展概况及趋势 (3)1.2 PLC的发展概况及趋势 (4)1.3 组态软件的发展概况及趋势 (4)1.4 各章节主要内容..............................................................................5 2 水箱液位串级控制系统总体设计 (6)2.1 现场系统组成 (6)2.2 双容水箱控制系统结构 (8)2.3 串级控制系统 (10)2.4 控制规律....................................................................................11 3 控制系统设计 (14)3.1 S7-400PLC概述 (14)3.2 STEP 7软件的介绍 (14)3.3 硬件组态 (15)3.4 创建数据块DB41 (20)3.5 创建功能块FB41 (20)3.6 创建组织块OB35 (21)3.7 通信设置…………………………………………………………………………223.8 程序下载....................................................................................23 4 监控程序的设计 (24)4.1 WINCC简介 (24)4.2 监控界面的设计...........................................................................25 5 水箱液位串级控制系统调试 (32)5.1 FCS系统实物调试 (32)5.2 PLCSIM离线仿真调试.....................................................................33 结束语 (35)参考文献.............................................................................................36 致谢 (37)21 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。