plc水箱液位控制的設計(?？普撐?

1、畢 業(yè) 論 文題 目 ：PLC控制的水箱液位控制系統(tǒng)系 部： 專 業(yè)： 姓 名 班 級： 學 號： 指導教師： 教師單位： 2011年 月 日PLC控制的水箱液位控制系統(tǒng)摘要在人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)等諸多領域經(jīng)常涉及到液位和流量的控制問題, 例如居民生活用水的供應, 飲料、食品加工, 溶液過濾, 化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要維持合適的高度, 既不能太滿溢出造成浪費, 也不能過少而無法滿足需求。由于液體本身的屬性及控制機構的摩擦、噪聲等的影響，控制對具有一定的純滯后和容量滯后的特點，液位上升的過程緩慢，呈非線性。因此液位控制裝置的可靠性與控制方案的準

2、確性是影響整個系統(tǒng)性能的關鍵，因此液面高度是工業(yè)控制過程中一個重要的參數(shù)，特別是在動態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對液位進行檢測、控制，能收到很好的效果?？删幊炭刂破鳎≒LC）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制。 PID控制（比例、積分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。本文主要是對一水箱液位控制系統(tǒng)的設計過程，涉及到液位的動態(tài)控制、控制系統(tǒng)的建模、PLC控制、PID算法、傳感器和調節(jié)閥等一系列的知識。作為單容水箱液位的控制系統(tǒng)，其模型為一階慣性函數(shù)，控制方式采用了PID算法，控制核心為S7-200系列的CPU222以及A/D、D/A轉換模塊，傳感

3、器為擴散硅式壓力傳感器，調節(jié)閥為電動調節(jié)閥。選用以上的器件設備、控制方案和算法等，是為了能最大限度地滿足系統(tǒng)對諸如控制精度、調節(jié)時間和超調量等控制品質的要求。關鍵詞 PLC,PID,液位控制目 錄PLC控制的水箱液位控制系統(tǒng)I摘要I第一章 緒論- 1 -第二章 設計任務與要求- 2 -2.1基本任務- 2 -2.2 基本要求- 2 -2.3給定條件- 2 -2.4 主要性能指標- 2 -2.5擴展功能- 3 -第三章 總體論證- 3 -3.1 總體方案的選擇- 3 -3.1.1 控制方法選擇- 3 -3.1.2 系統(tǒng)組成- 4 -3.2 確定系統(tǒng)功能、性能指標- 4 -第四章 系統(tǒng)設計- 5

4、-4.1 建模過程- 5 -4. 模型參數(shù)的確定- 6 -4. 軟、硬件功能劃分- 6 -4. 系統(tǒng)功能劃分、指標分配和框圖構成- 7 -4.4.1 PLC系統(tǒng)- 7 -4.4.2 前向通道- 7 -4.4.3 后向通道- 8 -第五章 系統(tǒng)開發(fā)- 8 -5.1 硬件開發(fā)系統(tǒng)配置- 8 -5.1.1 PLC系統(tǒng)CPU、模/數(shù)轉換模塊、數(shù)/模轉換模塊- 8 -5.1.2 前向通道傳感器- 8 -5.2 PID操作指令- 9 -5.2.1 PID算法- 9 -5.2.2 回路輸入、輸出轉換及標準化- 11 -5.2.3 控制方式- 11 -5.2.4 ID的編程步驟- 12 -5.3 軟件開發(fā)-

5、12 -5.3.1 確定輸入/輸出關系，建立數(shù)學模型，尋找合適算法- 12 -5.3.2 調節(jié)器參數(shù)整定- 13 -5.3.3 程序流程圖- 14 -5.3.4 程序- 14 -第六章 連機調試- 17 -第七章 注意事項- 18 -7.1 安全注意事項- 18 -7.1.1防止觸電- 18 -7.1.2防止燙傷- 18 -7.1.3防止損壞- 18 -總 結- 19 -致 謝- 20 -參考文獻- 21 -第一章 緒論可編程控制器（簡稱PLC或PC）是一種新型的具有極高可靠性的通用工業(yè)自動化控制裝置，是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)。它以微處理器為核心，有機地將微型計算機技術、自動化控制技術及通

6、信技術容為一體，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，隨著技術的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍。它具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優(yōu)點，是當今及今后工業(yè)控制的主要手段和重要的自動化控制設備。德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領域都有應用。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡通信能力，功能更強，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。液面高度是工業(yè)控制過程中

7、一個重要的參數(shù)，特別是在動態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對液位進行檢測、控制，能收到很好的效果。液位控制是工業(yè)生產(chǎn)中典型的過程控制問題，對液位準確的測量和有效的控制是一些設備優(yōu)質、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要指標。由于它便于直接觀察、容易測量、獲取方便、過程時間常數(shù)一般比較小、價格低廉等特點，所以被廣泛應用于工業(yè)測量。在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中，目前采用最多的控制方式依然是PID控制。即使在美國、日本等工業(yè)發(fā)達國家，PID控制的使用率仍達90%，可見PID控制在工業(yè)過程控制中占有異常重要的地位。PID控制技術經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，從模擬PID控制發(fā)展到數(shù)字PID控制，技術不斷完善與成熟。尤其近十多年來，隨著

8、微處理技術的發(fā)展，國內外對智能控制的理論研究和應用研究十分活躍，智能控制技術發(fā)展迅速，如專家控制、自適應控制、模糊控制等，現(xiàn)己成為工業(yè)過程控制的重要組成部分。由于液體本身的屬性及控制機構的摩擦、噪聲等的影響，控制對具有一定的純滯后和容量滯后的特點，液位上升的過程緩慢，呈非線性。因此液位控制裝置的可靠性與控制方案的準確性是影響整個系統(tǒng)性能的關鍵。本課題針對液位控制設計了一個由壓力傳感器、PLC、電動調節(jié)閥等組成的系統(tǒng)，并采用了增量式PID算法對其控制?！驹囊褎h除，如需完整論文，加QQ：10247336】【通信工程本/專科優(yōu)秀畢業(yè)論文修改與擬稿】第二章 設計任務與要求2.1基本任務對單容水箱液位

9、/壓力控制系統(tǒng)。這是一個單回路反饋控制系統(tǒng),控制的任務是使水箱的液位/壓力等于給定值,減小或消除來自系統(tǒng)內部或外部擾動的影響。用液位/壓力參數(shù)為被控對象。交流電動機帶動齒輪泵通過閥1向上水箱供水,調節(jié)閥2使之同時向外排水,令入水的速度大于出水的速度,達到被控參數(shù)(液位/壓力)的動態(tài)調整。2.2 基本要求 對單容水箱，用西門子S7-200為控制核心，輔助以單片機系統(tǒng)配套的A/D、D/A轉換單元及電路,通過執(zhí)行數(shù)字PID程序實現(xiàn)參數(shù)的自動調整(設定值在單片機鍵盤上完成),使水箱的實際液位/壓力值與設定值接近,最終穩(wěn)定于設定值。組成單閉環(huán)水位調節(jié)系統(tǒng)，,要求水位可以在一定范圍內由人工設定，且各種測量

10、、控制參數(shù)可在人機界面上顯示、設定?！驹囊褎h除，如需完整論文，加QQ：10247336】【通信工程本/?？苾?yōu)秀畢業(yè)論文修改與擬稿】總 結隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展，各生產(chǎn)工藝設備相互間緊密地聯(lián)系著，各設備的生產(chǎn)操作也是相互聯(lián)系、相互影響的，所以分析、設計和應用好一個過程控制系統(tǒng)，首先應全面了解被控過程，其次根據(jù)工藝要求對系統(tǒng)進行研究，確定最佳的控制方案，最后對過程控制系統(tǒng)進行設計、整定和投運。依據(jù)以上系統(tǒng)設計的一般步驟，在指導老師 老師的引導和幫助下，我學習了以下水箱液位控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)的相關知識：1、 水箱控制系統(tǒng)的一般認識，包括：² 水位控制原理、傳感器的類型、特點。

11、78; 執(zhí)行器件，電動調節(jié)閥的原理與組成。² 水箱控制系統(tǒng)特性的了解：² 過程控制基本規(guī)律：² PLC的一般組成，如整體式、模塊式（CPU模塊、I/O模塊、模擬量模塊、通訊模塊等）。另外，還包括外圍接口如人機界面等。² PLC在水箱控制系統(tǒng)中的應用方法。在系統(tǒng)設計過程中，我對系統(tǒng)建模、PID算法、PLC控制、調節(jié)閥的選定及其參數(shù)整定有了系統(tǒng)的認識，同時也遇到了一些自己不理解或不能解決的問題，如系統(tǒng)的模型是根據(jù)試驗數(shù)據(jù)計算得到的，在試驗中存在許多人為的和非人為的誤差，在計算公式中忽略了一些不是很重要的項目，調節(jié)器參數(shù)整定過程復雜等。另外，整個系統(tǒng)對控制精度

12、也不能很好的確定，存在一定的誤差，而且，由于時間和本身能力問題，原定的人機界面即觸摸屏部分我沒有完成。綜上，系統(tǒng)只包括了最基本的部分，有待今后進一步的完善。 【原文已刪除，如需完整論文，加QQ：10247336】【通信工程本/?？苾?yōu)秀畢業(yè)論文修改與擬稿】致 謝本設計課題從選題、收集相關資料、提供良好設計的環(huán)境，到系統(tǒng)的具體設計過程中的資料查詢、方案論證、軟硬件設計、聯(lián)機調試，再到本文的寫作、完善，歷時兩個多月。通過本次課題設計，我鞏固了以前所學的許多基礎知識和專業(yè)知識，開闊了視野，增長了知識，并學到了許多實用的東西，如對工業(yè)控制系統(tǒng)的設計有了明確的認識，培養(yǎng)了分析、設計能力和實際的動手能力，為

13、即將走向工作崗位打下了一定的基礎。這些成果的獲得離不開一些人的幫助，他們是：² 老師：在整個設計過程中，我的導師 老師給了我熱情的支持和幫助，精心的指導，并提出了許多建議和修改意見，使我能夠順利的完成此課題。另外，在此設計過程中， 老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，踏實的工作作風給我留下了深刻的印象，同時為即將踏足工作崗位的我樹立了良好的學習榜樣。² 班同學：在畢業(yè)論文的編寫和相關資料的查找以及整個系統(tǒng)的設計過程中，我的同學也給了我很多好的想法和建議。² 參考文獻的作者：本文中的部分內容的編寫參照了有關文獻。 幫助我的人還有很多，恕不一一列舉，在此，對以上的人們表示衷心地感謝。參考文獻(1) 王世才