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基于PLC和组态王的液位PID控制系统讲解

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报告用纸

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

页 第

报告用纸

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。从而提高学生应用PLC 进行控制系统设计和调试能力，组态王设计监控界面的能力。三、实训要求

1、系统方案设计

2、硬件选型和接线

3、PLC控制程序设计。

第 页 2

报告用纸

4、组态王监控程序设计。

5、总体调试与运行。

四、实训内容

1、熟悉本课题相关的各个子实验；

2、基于PLC和组态王液位PID控制系统；

3、硬件接线图、程序清单。

五、实训报告要求

报告应采用统一的报告纸书写，应包括评分表、封面、目录、正文、收获、参考文献。

报告中提供如下内容：

1、目录

2、正文

（1）实训任务书；

（2）总体设计方案；

（3）硬件外部接线图，PLC中的I/O分配表，程序中使用的元件及功能表；

（4）梯形图或指令表清单，注释说明；

（5）组态王界面程序；

（6）调试、运行及其结果；

3、收获、体会

4、参考文献

六、实训进度安排

周次 工作日 工作内容

第 一

周 1 布置实训任务，查找相关资料

2 熟悉实验台，完成一些相关基本实验

3 根据实训任务，完成总体设计方案（硬件选型、分配I/O点等）

4

完成硬件接线，编写程序并调试

5 编写程序并调试

第二

周 1 编写程序并调试

合集下载

组态王pid控制及程序

组态王pid控制及程序

综合以上几种改进的PID控制算法，根据温度控制的实际情况，编写以下程序可根据实际情况，改变L、H、K的值，实现简单PID算法、积分分离的PID算法和带死区的PID算法。也可以根据实际情况结合三种算法，实现最优控制。程序框图如图6.18

开始参数初始化L、H、K、ek0、ek02采入sp及\\本站点\温度计算偏差ek0ek0>L变量I=0变量I=1/TI计算A、B、C计算PID增量uk=A*ek0-B*ek01+C*ek02+uk01参数更新或保存当前参数uk01=uk0,ek01=ek0,ek02=ek01uk<1000uk1=K*ukuk1=ukUk1=1000返回是否否uk1=0uk<0|ek0|

在组态王大纲下，点击“命令语言”—“应用程序命令语言”在其窗口下编写如下程序。应用程序命令语言如图7.19。

源程序为：

图 7.19

if(\\本站点\自动开关==0)

{

\\本站点\ek0=\\本站点\sv-\\本站点\温度1;

if(abs(\\本站点\ek0)<\\本站点\L||\\本站点\ek0<0)

{

\\本站点\I=1/\\本站点\TI;

}

else {

\\本站点\I=0;

}

\\本站点\A=\\本站点\Pk*(1+\\本站点\I+\\本站点\TD);

\\本站点\B=\\本站点\Pk*(1+2*\\本站点\TD);

\\本站点\C=\\本站点\Pk*\\本站点\TD;

\\本站点\uk=\\本站点\A*\\本站点\ek0-\\本站点\B*\\本站点\ek01+\\本站点\C*\\本站点\ek02+\\本站点\uk01;

基于组态王的二阶液位控制系统设计___________________李苡臣

基于组态王的二阶液位控制系统设计___________________李苡臣

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

基于组态王的二阶液位控制系统设计

I

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，matlab 基于组态王的二阶液位控制系统设计

II

Abstract

Process 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

基于PLC和WinCC的PID液位控制系统的研究

基于PLC和WinCC的PID液位控制系统的研究

总第１８２期　２０１１年ｌＯ月　南方金属　Ｓ０ＵＴＨＥＲＮ　ＭＥＴＡＬＳ　Ｓｕｍ．１８２　Ｏｃｔｏｂｅｒ　２０１　ｌ　

文章编号：１００９—９７００（２０１１）０５—００１２—０４　

基于ＰＬＣ和ＷｉｎＣＣ的ＰＩＤ　液位控制系统的研究　

罗庚兴，宁玉珊　

（广东松山职业技术学院，广东韶关５１２１２６）　

摘要：以ＰＬＣ控制与ＷｉｎＣＣ组态技术为基础对单容水箱液位系统进行了研究，建立了液位系统的ＰＬＣ控制模　型，组建了系统的组态，并用ＷｉｎＣＣ进行了实时监控．系统具有图形显示直观，参数调试方便等优点．　关键词：ＰＩＤ；ＰＬＣ；组态技术；液位控制　中图分类号：１ＴＰ　２７２　文献标识码：Ａ　

Ａ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ＰＩＤ　ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＬＣ　ａｎｄ　ＷｉｎＣＣ　

ＬＵＯ　Ｇｅｎｇ—ｘｉｎｇ，ＮＩＮＧ　Ｙｕ－ｓｈａｎ　（Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　Ｓｏｎｇｓｈａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｓｈａｏｇｕａｎ　５１２１２６，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｓｔｕｄｙ　ｗａｓ　ｍａｄｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｉｎｇｌｅ－ｃａｐａｃｉｔｙ　ｗａｔｅｒ　ｔａｎｋ　ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　Ｏｉｌ　ＰＬＣ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ａｎｄ　ＷｉｎＣＣ　ｃｏｎ—　ｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．Ａ　ＰＬＣ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗａｓ　ｓｅｔ　ｕｐ，ａ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｂｕｉｌｔ　ｕｐ，ａｎｄ　ａ　ｒｅａｌ　ｔｉｍｅ　ｓｕｐｅｒｖｉ—　ｓｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ＷｉｎＣＣ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｓ　ｖｉｓｕａｌ　ｆｉｇｕｒｅ　ｄｉｓｐｌａｙ　ａｎｄ　ｅａｓｙ　ｃａｌｌ　ｆｏｒ　ｐａｒａｍ—　

ｅｔｅｒｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＰＩＤ；ＰＬＣ；ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｌｅｖｅｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　

基于PLC和组态王的温度控制系统设计

基于PLC和组态王的温度控制系统设计

基于PLC和组态王的温度控制系统的设计

目 录

第一章 系统及工控机的设计与选择

1.1 系统整体设计方案

1.2 系统硬件各部分选型

1.3 传感器Pt100的选型设计

1.4 温度变送器选型设计

第二章 PLC和HMI基础

2.1 可编程控制器基础

2.1.1 可编程控制器的产生和应用

2.1.2 可编程控制器的组成和工作原理

2.1.3 可编程控制器的分类及特点

2.2 人机界面基础

2.2.1 人机界面的定义

2.2.2 人机界面产品的组成及工作原理

2.2.3 人机界面产品的特点

第三章 PLC控制系统硬件设计

3.1 PLC控制系统设计的基本原则和步骤

3.1.1 PLC控制系统设计的基本原则

3.1.2 PLC控制系统设计的一般步骤

3.2 PLC的选型与硬件配置

3.2.1 PLC型号的选择

3.2.2 S7-200 CPU的选择

3.2.3 EM231模拟量输入模块

3.2.4 热电式传感器

3.3 I/O点分配及电气连接图

3.4 PLC控制器的设计

3.4.1 控制系统数学模型的建立

3.4.2 PID控制及参数整定

第四章 PLC控制系统软件设计

4.1 PLC程序设计方法

4.2 编程软件STEP7--Micro/WIN概述

4.2.1 STEP7-Micro/WIN简单介绍

4.2.2 梯形图语言特点

4.2.3 STEP7-Micro/WIN参数设置（通讯设置）

4.3 程序设计

4.3.1 设计思路

4.3.2 控制程序流程图

4.3.3 梯形图程序

4.3.4 PID指令向导的运用

4.3.5 语句表（STL）程序

第五章 基于组态王的HMI设计

5.1 人机界面（HMI）设计 5.1.1 监控主界面

5.1.2 实时趋势曲线

5.1.3 历史趋势曲线

5.1.4 报警窗口