基于S7-200PLC的液位控制系統(tǒng)設(shè)計

1、綜合自動化實驗報告書 題 目：基于S7-200PLC的液位控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名： 何豐豐 學(xué) 號： 200601010225 專業(yè)班級： 06電2班 指導(dǎo)教師： 劉 振 東 計算機與自動控制學(xué)院2010年01月14日綜合自動化實驗基于S7-200 PLC的液位控制系統(tǒng)設(shè)計實驗?zāi)康模?學(xué)習(xí)西門子S7-200可編程控制器中模擬量、PID指令；2掌握組態(tài)王軟件的編程調(diào)試方法；3掌握PLC可編程控制器和組態(tài)王軟件結(jié)合通訊方法。實驗要求：1. 利用西門子S7-200可編程控制器實現(xiàn)液位PID控制系統(tǒng),通過調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度，改變水箱的進水流量，從而使水箱內(nèi)的液位維持于恒定值。2. 在上位機編制工藝畫面

2、，能夠顯示系統(tǒng)的實時狀態(tài)、通過對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集處理,以動畫顯示、報警處理、流程控制、實時曲線、歷史曲線和報表輸出等多種方式,向用戶提供檢驗液位PLC控制系統(tǒng)的動態(tài)運行情況，顯示SP（設(shè)定值）、PV（液位高度檢測值）、OP（閥開度）、P（比例）、I（積分時間）、D（微分時間），并且在畫面上能夠?qū)崿F(xiàn)手自動切換、歷史數(shù)據(jù)查詢、報表、報警信息、歷史曲線等功能。實驗步驟：1. 掌握各設(shè)備的主要功能及工作情況 硬件設(shè)備主要包括：上水箱、液位變送器LT1、電動調(diào)節(jié)閥1，變頻器，水泵。各個設(shè)備的連接情況如圖1所示：圖1 過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2. 設(shè)備之間安裝與連接按照圖2所示，將實驗所需的設(shè)備如液位變送器、PL

3、C、調(diào)節(jié)閥等安裝并接線。圖2 控制系統(tǒng)示意圖圖3 控制系統(tǒng)框圖3系統(tǒng)控制電氣連接圖PLC選型1) CPU 選擇的型號是西門子的CPU-226，它是200系列中一款高檔次的CPU，其主要應(yīng)用于具有較高要求的控制系統(tǒng)中。和其它型號的CPU相比，其具有更多的I/O點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和更強的內(nèi)部集成的特殊功能。主要特性如下：l 可攜帶7個模塊l 集成24個輸入、16個輸入共40個數(shù)字量I/O點，最大可擴展至248路數(shù)字量I/O點或35路模擬量I/O點l 13K字節(jié)的程序和數(shù)據(jù)存儲空間l 6個獨立的30KHz的高速計數(shù)器，2路獨立的20KHz高速脈沖輸出，并具有PID控制器l 2個R

4、S485通訊/編程接口，具有PPI通信協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力l I/O端子排可很容易的整體拆卸2) 模擬輸入模塊采用EM 231，其輸入信號是420mA信號，本實驗即要求輸入量為該數(shù)，滿足要求，因此選用該型號。3) 模擬量輸出模塊采用EM232。電氣連接圖如下所示：4 在STEP7-MicroWin環(huán)境中編寫、調(diào)試、下載PLC的梯形圖程序。在編寫PLC程序時，查閱了STEP7關(guān)于模擬量輸入處理、模擬量輸出處理、定時中斷、PID指令等內(nèi)容。程序的流程圖如下圖所示： 5系統(tǒng)梯形圖如下圖所示（1）主程序： M0.0為1時，進行PID自動調(diào)節(jié)；M0.0為0時，進行手動控制（2）子程序A

5、i_in（將32位整數(shù)轉(zhuǎn)換為0到1的實數(shù)）（3）子程序 Ao_out（將0到1的實數(shù)轉(zhuǎn)化為32位整數(shù)）（4）子程序 PID_control注釋：符號表.6.偏移地址說明偏移地址域格式類型說明0過程值PV雙字/格式輸入01.0范圍4 VD204SV設(shè)定雙字/格式輸入0.01.1范圍8 VD208輸出OP雙字/格式輸入/輸出01.012 VD212增益K雙字/格式輸入正數(shù)或負數(shù)16 VD216采樣時間Ts雙字/格式輸入秒20 VD220積分時間Ti雙字/格式輸入分鐘24 VD224微分時間Td雙字/格式輸入分鐘28積分前項雙字/格式入/出不占用32過程變量前項雙字/格式入/出不占用7.在計算機中，參照圖7-9，編制實時動態(tài)顯示畫面。最后系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時，在畫面上可顯示和修改相關(guān)參數(shù)，在完成PID參數(shù)整定后，控制精度在2%以內(nèi)。1） 手動調(diào)試動態(tài)顯示畫面2） 自動調(diào)試動態(tài)顯示畫面3）PID調(diào)節(jié)曲線 圖7 9實驗收獲利用西門子S7-200可編程控制器實現(xiàn)液位PID控制系統(tǒng)來完成本次實驗，通過在實踐中運用PLC的相關(guān)知識，使我進一步掌握了S7-200PLC程序的編寫與調(diào)試，S7-200PLC中處理模擬量的方法及PID算法；對我今后學(xué)習(xí)和拓展PLC知識起到了促進作用，通過實際應(yīng)用使我進一步體會到了理論聯(lián)系實際在學(xué)習(xí)中的重要性，并為以后工作中培養(yǎng)實踐能