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plc水箱液位控制课程设计

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PLC控制的水箱液位控制系统 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。由于液体本身的属性及控制机构的摩擦、噪声等的影响，控制对具有一定的纯滞后和容量滞后的特点，液位上升的过程缓慢，呈非线性。因此液位控制装置的可靠性与控制方案的准确性是影响整个系统性能的关键，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。可编程控制器（PLC）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的，主要用来代替继电器实现逻辑控制。 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、PLC控制、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，控制核心为S7-200系列的CPU222以及A/D、D/A转换模块，传感器为扩散硅式压力传感器，调节阀为电动调节阀。选用以上的器件设备、控制方案和算法等，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。 关键词 PLC,PID,液位控制 II

目 录 PLC控制的水箱液位控制系统 ................................................................................................................... I 摘要 ............................................................................................................................................................ I 第一章 绪论 ...................................................................................................................................... - 1 - 第二章 设计任务与要求..................................................................................................................... - 2 -

2.1基本任务 ................................................................................................................................ - 2 - 2.2 基本要求 .............................................................................................................................. - 2 - 2.3给定条件 ................................................................................................................................ - 2 - 2.4 主要性能指标....................................................................................................................... - 2 - 2.5扩展功能 ................................................................................................................................ - 3 - 第三章 总体论证 ................................................................................................................................ - 3 -

3.1 总体方案的选择................................................................................................................... - 3 - 3.1.1 控制方法选择................................................................................................................... - 3 - 3.1.2 系统组成 .......................................................................................................................... - 4 - 3.2 确定系统功能、性能指标 ................................................................................................... - 4 - 第四章 系统设计 ................................................................................................................................ - 5 -

4.1 建模过程 .............................................................................................................................. - 5 - 4.２ 模型参数的确定 ................................................................................................................. - 6 - 4.３ 软、硬件功能划分 ............................................................................................................. - 6 - 4.４ 系统功能划分、指标分配和框图构成 ............................................................................. - 7 - 4.4.1 PLC系统................................................................................................................... - 7 - 4.4.2 前向通道 ................................................................................................................. - 7 - 4.4.3 后向通道 ................................................................................................................. - 8 -

第五章 系统开发 ................................................................................................................................ - 8 -

5.1 硬件开发——系统配置 ....................................................................................................... - 8 - 5.1.1 PLC系统——CPU、模/数转换模块、数/模转换模块 ................................................... - 8 - 5.1.2 前向通道——传感器 ....................................................................................................... - 8 - III

5.2 PID操作指令......................................................................................................................... - 9 - 5.2.1 PID算法 ............................................................................................................................ - 9 - 5.2.2 回路输入、输出转换及标准化 ......................................................................................- 11 - 5.2.3 控制方式 .........................................................................................................................- 11 - 5.2.4 ID的编程步骤................................................................................................................. - 12 - 5.3 软件开发 .......................................................................................................................... - 12 - 5.3.1 确定输入/输出关系，建立数学模型，寻找合适算法 ............................................... - 12 - 5.3.2 调节器参数整定 ............................................................................................................. - 13 - 5.3.3 程序流程图..................................................................................................................... - 14 - 5.3.4 程序 ................................................................................................................................ - 14 - 第六章 连机调试 .............................................................................................................................. - 17 - 第七章 注意事项 .............................................................................................................................. - 18 -

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基于PLC水箱液位控制系统毕业设计

基于PLC水箱液位控制系统毕业设计

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，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ABSTRACTThe subject of graduation design is based on PLC, liquid level control system design. In the design, the author is mainly responsible for the mathematical model and control algorithm design, so the design used in the paper referred to was more PID algorithm, 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 curve analysis, FX2 series PLC hardware control, PID tuning parameters and various parameters of the control performance comparison, the application PID control algorithm obtained experimental curve analysis, the entire system, introduce and explain the various parts of the PLC process control commands to control the tank level PID instruction.Keywords：FX2 series PLC, the control object characteristics, PID control algorithm, to expand the critical proportion method, PID instruction, experimental.目录中文摘要 (I)英文摘要 (II)1 绪论 (1)1.1 PLC的产生、定义及现状 (1)1.1.1PLC的产生、定义 (1)1.1.2PLC的发展现状 (1)1.2过程控制的发展 (2)1.3本文研究的目的、主要内容 (3)1.3.1本文研究的目的、意义 (3)1.3.2本文研究的主要内容 (3)2 FX2系列PLC和控制对象介绍 (5)2.1 三菱PLC控制系统 (5)2.1.1 CPU模块 (5)2.1.2 I/O模块 (6)2.1.3电源模块 (6)2.2 过程建模 (6)2.2.1 一阶单容上水箱对象特性 (6)2.2.2 二阶双容下水箱对象特性 (11)3 PID调节及串级控制系统 (15)3.1 PID调节的各个环节及其调节过程 (15)3.1.1比例控制及其调节过程 (16)3.1.2比例积分调节 (16)3.1.3比例积分微分调节 (17)3.2 串级控制 (18)3.2.1串级控制系统的结构 (18)3.2.2串级控制系统的特点 (19)3.2.3串级控制系统的设计 (19)3.3 扩充临界比例度法 (21)3.4 三菱FX2系列PLC中PID指令的使用 (22)3.5在PLC中的PID控制的编程 (23)3.5.1回路的输入输出变量的转换和标准化 (23)3.6变量的范围 (25)4 控制方案设计 (27)4.1 系统设计 (27)4.1.1上水箱液位的自动调节 (27)4.1.2上水箱下水箱液位串级控制系统 (29)4.2 硬件设计 (29)4.2.1检测单元 (29)4.2.3控制单元 (30)4.3软件设计 (31)5 运行 (32)5.1 上水箱液位比例调节 (32)5.2 上水箱液位比例积分调节 (32)5.3 上水箱液位比例积分微分调节 (32)致谢 (35)参考文献 (36)1 绪论1.1 PLC的产生、定义及现状1.1.1PLC的产生、定义一、可编程控制器的产生20世纪60年代，在世界技术改造的冲击下，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器。

PLC水箱液位控制设计概述

PLC水箱液位控制设计概述

基于S7-200PLC的水箱液位控制系统设计学生姓名学院名称专业名称指导教师摘要随着微处理器、计算机和数字通讯技术的快速发展，计算机控制系统在工业领域的应用越来越多广泛，它的重要性也越来越受到人们的肯定。

基于MCGS和S7-200PLC的液位比值控制系统就是组态软件和可编程序控制器（PLC）联合应用的实例。

在这个设计中，利用MCGS组态软件对数据、图形进行组态，进而做出上下水箱的动态仿真画面。

然后PLC进行数据采集、处理并与MCGS平台进行通讯，从而对液位比值对象进行全面监控。

本设计采用了SIEMENS（西门子）公司的S7-200系列进行程序的编写。

将编写正确的PLC程序与在MCGS组态软件下做出的动态界面进行动态连接，在经过检查证明组态的设置没有错误后，进入MCGS的运行环境，可以在MCGS运行环境下看到液位的实时曲线的变化输出情况，随时对水箱的液位状况进行调整和监测。

在运行环境中可以通过鼠标在线的改变PID的参数设定值来实现对上水箱的液位调节和控制，使系统达到要求值，从而大大提高了工作效率。

关键词液位比值；PLC；MCGSAbstractAlong with fast development of the microprocessor，the computer and the digital communication technology，the computer control system is more and more widely applied in the field of industry，and its importance is also increasingly affirmed.Fluid-level-ratio control system based on MCGS and S7-200 PLC is the application model combining the configuration software with PLC. In this design，MCGS is applied for data and graphic configuration; there by a dynamic display picture with real-time feature is created. Then PLC acquires and processes data from the sensors，and communicates with MCGS platform，thus makes the fluid-level-ratio object supervised and controlled totally.The project uses S7-200，a series of PLC produced by SIEMENS，to make programming. The correct PLC code is dynamically lined to the real-time picture created by MCGS，then switches to MCGS running environment after correct configuration，thus the change tendency of the levels can be viewed on the screen to make the real-time adjustment and supervision of the level. Under running environment，PID parameters will be tuned on line so as to take the best control of the levels of water tanks with the system operating at the given point and high efficiency.Keywords Fluid-Level-Ratio PLC MCGS目录1 绪论 (1)1.1 PLC的产生、定义及现状 (1)1.1.1 PLC的产生、定义 (1)1.1.2 PLC的发展现状 (1)1.2 过程控制的发展 (2)1.3 本文研究的目的、主要内容 (3)1.3.1 本文研究的目的、背景和意义 (3)1.3.2 本文研究的主要内容 (4)2 西门子S7-200PLC介绍 (6)2.1 S7-200PLC的结构 (6)2.2 S7-200PLC的工作原理 (7)2.3 S7-200PLC上控制算法的介绍 (7)3 PLC控制方案设计 (9)3.1 设计要求 (9)3.2 系统设计 (9)3.3 控制流程图 (10)3.4 系统模块选择与地址分配 (10)3.5 硬件设计 (11)3.5.1 电气控制主接线图 (11)3.5.2操作回路接线图 (11)3.6 PLC编写程序 (12)4 PID调节控制规律 (16)4.1 PID调节的各个环节及其调节过程 (16)4.1.1 比例控制及其调节过程 (16)4.1.2 比例积分调节 (17)4.1.3 比例积分微分调节 (17)5 监控系统MCGS (19)5.1 MCGS通用监控系统的构成和功能 (19)5.2 MCGS组态操作结果 (20)结论 (22)心得 (23)参考文献 (24)1 绪论1.1 PLC的产生、定义及现状1.1.1 PLC的产生、定义一、可编程控制器的产生20世纪60年代，在世界技术改造的冲击下，要求寻找一种比继电器更可靠、功能更齐全、响应速度更快的新型工业控制器。

电气控制与PLC课程设计(水塔水位PLC自动控制系统)

电气控制与PLC课程设计(水塔水位PLC自动控制系统)

辽宁工程技术大学电气控制技术与PLC 课程设计设计题目水塔水位PLC自动控制系统指导教师院（系、部）电气与控制工程学院专业班级学号姓名日期电气控制技术与PLC课程设计任务书摘要随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业自动化生产水平的日益提高，微电子技术的飞速发展，在继电器控制系统的基础上产生了一种新型的工业控制装置——可编程控制器。

随着科技的发展和现实暴露的一些问题，以便能更快捷更方便的完成一些任务，在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。

水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。

而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。

本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。

利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS 组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置关键词：PLC(Programmable Logic Controller)、自动化、水塔水位目录1概论 .................................. 错误！未定义书签。

1.1 可编程序控制器简介............... 错误！未定义书签。

1.2 PLC的工作原理.................... 错误！未定义书签。

1.3 PLC的特点 ....................... 错误！未定义书签。

1.4 PLC的选择 ....................... 错误！未定义书签。

2 水塔水位自动控制系统方案设计.......... 错误！未定义书签。

3 水塔水位自动控制系统硬件设计.......... 错误！未定义书签。

3.1水塔水位控制系统设计要求.......... 错误！未定义书签。

基于S7-200的水箱液位控制系统

基于S7-200的水箱液位控制系统

摘要本次课程设计是基于水箱液位控制系统的PLC设计。

本设计的内容包括：生产工艺和控制原理介绍；控制参数和被控参数选择；控制仪表及技术参数；控制流程图及控制系统方框图；水箱的特性确定与实验曲线分析，西门子S7-200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应用PLC语句编程来控制水箱水位。

关键词：S7-200西门子PLC、控制对象特性、PID控制算法、扩充临界比例法、压力变送器、电动调节阀、PID指令。

水箱液位控制系统设计1设计题目的解析由于该课设的题目是水箱液位控制系统的设计，题目过于宽泛，没有一定的技术指标要求，不知道从哪些方面满足题目的要求，根据以下要完成的内容自己定下一个实现方案及要求去完成。

首先水箱液位控制可以使单容的也可以是双容的，单容水箱构成的是一阶对象，双容水箱构成的是二阶对象，为了便于控制和实现的简便，选用单容水箱，即一阶对象。

其次是将水箱水位控制系统定义成定值控制系统，这比较符合工业上的过程控制系统，也符合实际情况。

至于控制器的选择和控制仪表的选择随意性较大，根据实际情况自己选择，在此用西门子S7-200PLC作为主控制器来完成对水箱的液位控制。

具体到实现算法，则是应用PID 控制算法实现，对于液位控制我们为了实现无静差控制选用PI调节算法。

2生产工艺和控制原理介绍对于生产工艺大致的思路是水箱包含一个进水口一个出水口，通过设定值指定液位的高度，若是液位过高则通过调节器使出水阀开度调大，若是液位过低则使进水阀开度调大，供水系统由变频器控制的异步电机实现。

液位的检测采用DDZ-Ⅲ仪表，检测后可以变成标准型号输入，再经过A/D变换转换成PLC能够接受的数字信号。

控制系统简单组态图如下：图2.1简易组态图对于控制原理则是根据单回路定值控制系统进行分析。

图2.2控制系统原理图图2.2为单回路上水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。