基于PLC水箱液位控制系统

基于PLC的液位控制系统设计

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，算法提到得较多，PLCPLC方

面的知识较少。面的知识较少。

本文的主要内容包括：本文的主要内容包括：PLCPLC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。指令来控制水箱水位。

关键词：FX2系列PLCPLC，控制对象特性，，控制对象特性，，控制对象特性，PIDPID控制算法，扩充临界比例法，控制算法，扩充临界比例法，PIDPID指令，实验。

目 录录

中文摘要中文摘要 ............................................................................................................................................... I 1 绪论绪论 .................................................................................................................................................. 2 

1.1 PLC的产生、定义及现状的产生、定义及现状 .................................................................................................... 2 

1.1.1PLC的产生、定义的产生、定义 ...................................................................................................... 2 1.1.2PLC的发展现状的发展现状 .......................................................................................................... 2 

1.2过程控制的发展 .................................................................................. 错误！未定义书签。 1.3本文研究的目的、主要内容 .............................................................. 错误！未定义书签。 1.3.1本文研究的目的、意义 ........................................................... 错误！未定义书签。 1.3.2本文研究的主要内容 ............................................................... 错误！未定义书签。 2 FX2系列PLC和控制对象介绍和控制对象介绍 ...................................................................................................... 2 2.1 三菱PLC控制系统控制系统 .............................................................................................................. 2 

2.1.1 CPU模块 .................................................................................................................... 2 2.1.2 I/O模块模块 ....................................................................................................................... 2 

2.1.3电源模块 ..................................................................................................................... 3 3 

2.2 过程建模 ............................................................................................................................... 3 3 

2.2.1 一阶单容上水箱对象特性 ........................................................................................ 3 

2.2.2 二阶双容下水箱对象特性 ........................................................................................ 8 3 PID调节及串级控制系统调节及串级控制系统 ........................................................................................................... 11 

3.1 PID调节的各个环节及其调节过程调节的各个环节及其调节过程 ................................................................................... 11 

3.1.1比例控制及其调节过程 ........................................................................................... 12 

3.1.2比例积分调节 ........................................................................................................... 12 12 

3.1.3比例积分微分调节 ................................................................................................... 12

3.2 串级控制 ............................................................................................................................. 13 13 3.2.1串级控制系统的结构 ............................................................................................... 13 

3.2.2串级控制系统的特点 ............................................................................................... 14 

3.2.3串级控制系统的设计 ............................................................................................... 14 3.3 扩充临界比例度法 ............................................................................................................. 16 16 

3.4 三菱FX2系列PLC中PID指令的使用........................................... 错误！未定义书签。

3.5在PLC中的PID控制的编程 ............................................................ 错误！未定义书签。 3.5.1回路的输入输出变量的转换和标准化 ................................................................... 17 

3.6变量的范围 .......................................................................................................................... 18 18 

4 控制方案设计 ................................................................................................................................ 19 19 

4.1 系统设计 ............................................................................................................................. 19 19 

4.1.1上水箱液位的自动调节 ........................................................................................... 19 

4.1.2上水箱下水箱液位串级控制系统 ........................................................................... 20 4.2 硬件设计 ............................................................................................................................. 20 20