基于西門子S7-200的水箱液位控制課程設(shè)計

自動控制系統(tǒng)課程設(shè)計設(shè)計題目：基于PLC的水箱液位PID控制專業(yè)：自動化學(xué)號：###姓名：###指導(dǎo)老師：###成績： 控制工程學(xué)院完成時間：2014年7月4日東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙東北大學(xué)秦皇島分校課程設(shè)計用紙基于PLC的水箱液位PID控制摘要本設(shè)計的課題是基于PLC的水箱液位PID控制。在設(shè)計中，主要是數(shù)學(xué)模型的建立和控制算法的設(shè)計，因此在論文設(shè)計中用到的PID算法較多，而在PLC方面的知識較少。本文的主要內(nèi)容包括：PLC的產(chǎn)生和定義、過程控制的發(fā)展、水箱的特性確定與實驗曲線分析，S7-200系列可編程控制器的硬件掌握，PID參數(shù)的整定及各個參數(shù)的控制性能的比較，應(yīng)PID控制算法所得到的實驗曲線分析，整個系統(tǒng)各個部分的介紹和講解PLC的過程控制指令PID指令來控制水箱水位。關(guān)鍵詞：S7-200系列PLC，控制對象特性，PID控制算法，PID指令，TheliquidlevelcontrolsystembasedonPLCAuthor：###Tutor：###ABSTRACTThesubjectofgraduationdesignisbasedonPLC,liquidlevelcontrolsystemdesign.Inthedesign,theauthorismainlyresponsibleforthemathematicalmodelandcontrolalgorithmdesign,sothedesignusedinthepaperreferredtowasmorePIDalgorithm,PLCinlessknowledge.Maincontentsofthisarticle:PLCcreationanddefinition,processcontrol,development,andwatertanksandexperimenttodeterminethecharacteristicscurveanalysis,S7-200seriesPLChardwarecontrol,PIDtuningparametersandvariousparametersofthecontrolperformancecomparison,theapplicationPIDcontrolalgorithmobtainedexperimentalcurveanalysis,theentiresystem,introduceandexplainthevariouspartsofthePLCprocesscontrolcommandstocontrolthetanklevelPIDinstruction.Keywords：S7-200seriesPLC,PIDcontrolalgorithm,toexpandthecriticalproportionmethod,PIDinstruction,目錄TOC\o"1-7"\h\u5117第一章緒論 東北大學(xué)秦皇島分?？刂乒こ虒W(xué)院《自動控制系統(tǒng)》課程設(shè)計任務(wù)書專業(yè)自動化班級###姓名###設(shè)計題目：基于PLC的水箱液位PID控制一、設(shè)計實驗條件地點：實驗室實驗設(shè)備：S7-200PLC、變頻器、水箱二、設(shè)計任務(wù)設(shè)計用PLC控制的PID水箱液位控制,控制的任務(wù)是使水箱的液位等于給定值,減小或消除來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部擾動的影響。用液位參數(shù)為被控對象。交流電動機(jī)帶動泵通過入水閥門向上水箱供水,出水閥門同時向外排水,令入水的速度大于出水的速度,達(dá)到被控參數(shù)(液位)的動態(tài)調(diào)整。能夠較好的克服擾動。三、設(shè)計說明書的內(nèi)容設(shè)計題目與設(shè)計任務(wù)（設(shè)計任務(wù)書）前言（緒論）(設(shè)計的目的、意義等)主體設(shè)計部分參考文獻(xiàn)結(jié)束語四、設(shè)計時間與設(shè)計時間安排1、設(shè)計時間：6月23日～7月4日2、設(shè)計時間安排：熟悉課題、收集資料：3天（6月23日～6月25日)具體設(shè)計（含上機(jī)實驗）：6天（6月26日～7月1日)編寫課程設(shè)計說明書：2天（7月2日～7月3日)答辯：1天（7月4日）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(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它以微處理器為核心，有機(jī)地將微型計算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)及通信技術(shù)容為一體，主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，隨著技術(shù)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(qiáng)、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點，是當(dāng)今及今后工業(yè)控制的主要手段和重要的自動化控制設(shè)備。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，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(jìn)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(zhǔn)確的測量和有效的控制是一些設(shè)備優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要指標(biāo)。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(yīng)用于工業(yè)測量。PID控制依然是目前在工業(yè)過程控制系統(tǒng)中采用最多的控制方式。即使在美國、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，PID控制的使用率仍達(dá)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(shù)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(shù)不斷完善與成熟。尤其近十多年來，隨著微處理技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外對智能控制的理論研究和應(yīng)用研究十分活躍，智能控制技術(shù)發(fā)展迅速，如專家控制、自適應(yīng)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(jī)構(gòu)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(zhǔn)確性是影響整個系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。本課題針對液位控制設(shè)計了一個由液位傳感器、PLC、變頻器等組成的系統(tǒng)，并采用了PID算法對其控制。第二章設(shè)計任務(wù)與要求2.1本文研究的目的、意義意義：在自動化控制的工業(yè)生產(chǎn)過程中，一個很重要的控制參數(shù)就是液位。一個系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響到了工業(yè)生產(chǎn)的安全與否、生產(chǎn)效率的高低、能源是否能夠得到合理的利用等一系列重要的問題。隨著現(xiàn)在工業(yè)控制的要求越來越高，一般的自動化控制已經(jīng)也不能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)控制的需求，所以我們就又引入了可編程邏輯控制（又稱PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及時。目的：1、掌握西門子S7-200的PID功能（使用PID向?qū)В?、熟悉經(jīng)典的PID的參數(shù)，其中包括比例P、積分I、微分D，并學(xué)會通過控制結(jié)果的趨勢圖對PID參數(shù)進(jìn)行在線調(diào)節(jié)3、熟悉溫度傳感器、壓力傳感器等傳感器與模擬量模塊的接線方式，以及如何構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)2.2基本任務(wù)圖2.1水箱液位控制圖這是一個單回路反饋控制系統(tǒng),控制的任務(wù)是使水箱的液位等于給定值,減小或消除來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部擾動的影響。用液位參數(shù)為被控對象。交流電動機(jī)帶動泵通過入水閥門向上水箱供水,出水閥門同時向外排水,令入水的速度大于出水的速度,達(dá)到被控參數(shù)(液位)的動態(tài)調(diào)整。第三章設(shè)計基礎(chǔ)儲備3.1建模過程系統(tǒng)示意圖如圖3-1所示：圖3.1單容液位水箱示意圖 其具體的建模過程為：被控過程的數(shù)學(xué)模型就是液位高度h與流入量Q1之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式。根據(jù)動態(tài)物料平衡關(guān)系，有：寫成增量形式：……1式中，、和分別為偏離某平衡狀態(tài)、和的增量，A為水箱的橫截面積。靜態(tài)時應(yīng)有，。發(fā)生變化，液位h也隨之變化，使水箱出口處靜壓力發(fā)生變化，因此也發(fā)生變化，與h的近似線性關(guān)系為： …………2式中，R2為閥門2的阻力系數(shù)，稱為液阻。將1、2兩式整理得： 經(jīng)拉氏變換，得單容液位過程傳遞函數(shù)為： …………3式中，為過程放大系數(shù)，；為過程的時間常數(shù)，；C為過程容量，。式3為一階傳遞函數(shù)，可知單容水箱液位控制系統(tǒng)為一階慣性系統(tǒng)。3.2實驗設(shè)備介紹3.2.1PLC系統(tǒng)西門子S7-200系列以其極高的可靠性、豐富的指令集、易于掌握、便捷的操作、豐富的內(nèi)置集成功能實時特性、強(qiáng)勁的通信能力、豐富的擴(kuò)展模塊而適用于各行各業(yè)各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化，其強(qiáng)大功能使其無論獨立運(yùn)行或連成網(wǎng)絡(luò)皆能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜控功能。S7—200系列在集散自動化系統(tǒng)中發(fā)揮其強(qiáng)大功能，使用范圍從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測、自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括水電、核電、火電、各種輸電、用電設(shè)施，各種機(jī)床、機(jī)械，環(huán)境保護(hù)設(shè)備及運(yùn)動系統(tǒng)等。S7—200PLC系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元（CPU模塊）、擴(kuò)展單元（接口模塊）、編程器、通信電纜、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。（1）基本單元（CPU）S7-200CPU將一個微處理器、一個集成的電源和若干數(shù)字量點集成在一個緊湊的封裝中，組成了一個功能強(qiáng)大的。CPU的主要功能使進(jìn)行邏輯運(yùn)算及數(shù)學(xué)運(yùn)算，并協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)的工作。本設(shè)計用到的cpu模塊為CPU224XP擴(kuò)展模塊EM231EM231是4個模擬量輸入模塊，直接與液位傳感器的輸出端連接，實時采集液位高度。擴(kuò)展模塊EM232EM232模塊式2個模擬量的輸出模塊，與變頻器連接，將PID運(yùn)算結(jié)果送到變頻器，控制變頻器頻率從而控制上水電機(jī)轉(zhuǎn)速。3.2.2雙水箱鍋爐控制系統(tǒng)采用SAC-JGK2型過程控制實驗裝置，其中用到了其中的下水箱、HB26S液位變送器、LZB-25轉(zhuǎn)子流量計、射流式白吸泵。3.2.3PowerFlex40變頻器用于后向通道，通過控制變頻器來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，以實現(xiàn)對進(jìn)水量的控制，從而最終實現(xiàn)對液位控制的目的。3.3PID控制算法3.3.1、模擬PID控制系統(tǒng)組成圖3.2模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖3.3.2、模擬PID調(diào)節(jié)器的微分方程和傳輸函數(shù)PID調(diào)節(jié)器是一種線性調(diào)節(jié)器，它將給定值r(t)與實際輸出值c(t)的偏差的比例(P)、積分(I)、微分(D)通過線性組合構(gòu)成控制量，對控制對象進(jìn)行控制。1、PID調(diào)節(jié)器的微分方程式中2、PID調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù)3.3.3、PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用1.比例作用(P)比例控制作用是最基本的控制規(guī)律。它能較快的克服擾動影響，使系統(tǒng)穩(wěn)定下來，但有余差。它適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、控制要求不高、被控參數(shù)允許在一定范圍內(nèi)有余差的場合。比例控制參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響如下：（1）對動態(tài)性能的影響:比例控制參數(shù)Kc加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快；Kc偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長；當(dāng)Kc太大時，系統(tǒng)就會趨于不穩(wěn)定；若Kc太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。（2）對穩(wěn)態(tài)性能的影響：加大比例控制系數(shù)Kc，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差Ess，提高控制精度；但是加大Kc只是減少Ess，卻不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。能反應(yīng)偏差信號的變化趨勢(變化速率)，并能在偏差信號的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減小調(diào)節(jié)時間。2.積分作用(I)積分控制通常與比例控制或微分控制聯(lián)合作用，構(gòu)成PI控制或PID控制。其中PI控制規(guī)律是應(yīng)用最為廣泛的一種控制規(guī)律。積分能消除余差，適用于控制通道滯后較小、負(fù)荷變化不大、被控參數(shù)不允許有余差的場合，如某些流量、液位要求無余差的控制系統(tǒng)。積分控制規(guī)律對系統(tǒng)性能的影響如下：（1）對動態(tài)性能的影響：積分控制參數(shù)Ti通常使系統(tǒng)的穩(wěn)定性能下降。Ti太小系統(tǒng)將不穩(wěn)定；Ti偏小，振蕩次數(shù)較多；Ti太大，對系統(tǒng)性能的影響減少；Ti合適時，過渡特性比較理想。（2）對穩(wěn)態(tài)性能的影響：積分控制參數(shù)能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制系統(tǒng)的控制精度。3．微分作用(D)微分控制可以改善動態(tài)特性，如超調(diào)量減少，調(diào)節(jié)時間縮短，允許加大比例控制，使穩(wěn)態(tài)誤差減小，提高控制精度。但是，如果微分時間常數(shù)Td太大，這時即使偏差變化速度不是很大，但因微分作用太強(qiáng)而使控制器的輸出發(fā)生很大變化，嚴(yán)重影響控制質(zhì)量和安全生產(chǎn)。第四章主體設(shè)計部分4.1構(gòu)建硬件回路4.1.1PLC接線首先要了解傳感器是二線制還是四線制（說通俗點，四線制就是傳感器有四根線，其中兩根與電源構(gòu)成回路，提供電能，另兩根是信號線，與處理器連接。二線制就是傳感器只有兩根線，傳感器與處理器串聯(lián)接入電路），然后根據(jù)實際情況按下圖接線，圖中的PS指的是“外部供電——四線制”的接法，而L+和M指的是“外部電源——二線制”的接法。再者沒有用到的模擬量輸入口，則要按標(biāo)準(zhǔn)短接，如下圖中的“未用”需要注意的是，信號線不要太長，且傳感器與CPU要使用同一個電源供電圖4.1EM231模擬量輸入接線圖4.1.2變頻器接線圖4.2變頻器接線圖用到的端口有14和15，其中14接EM232的M0口，15接EM232的IO口。4.2編程4.2.1PLC編程采用s7-200的PID向?qū)Ь幊虖墓ぞ邫谥羞x擇指令向?qū)нx擇PID，如下圖給定值即設(shè)定值，范圍最好根據(jù)控制量的上下限進(jìn)行設(shè)置，如此設(shè)置，在對液位進(jìn)行調(diào)整時便于理解，如液位為0到100mm，可以采用此缺省值，則設(shè)定值輸入50時，說明我們想要的理想值便是50mm（沒有硬性規(guī)定，依個人習(xí)慣，當(dāng)你輸入某個值時，計算機(jī)得到的是一個比例數(shù)，只要便于自己理解和記憶即可）比例、積分和微分，初調(diào)時積分調(diào)為無窮大，微分設(shè)為0，只保留比例功能，在線調(diào)整穩(wěn)定后再視情況加積分和微分，采樣時間采取缺省值過程值本次實驗采用單極性，如果傳感器傳出的模擬量有正有負(fù)才選用雙極性，因為此壓力傳感器輸出為4到20mA，故勾選“使用20%偏移量”。如果是0到20mA或者0到5V，則不使用20%偏移量。過程變量的值，只是在在線調(diào)節(jié)時為了讀數(shù)方便而設(shè)定的，但是當(dāng)選擇20%偏移量后，便不可更改。輸出，可以選擇模擬量和數(shù)字量，數(shù)字量是PWM脈寬調(diào)制（如控制固態(tài)繼電器控制溫度），選擇模擬量則要注意傳感器是4到20ma（1到5v），還是0到20mA(0到5V)，以此判斷是否選擇20%偏移量。本次控制的是變頻器，需要用4到20MA控制。對于報警，第一次做，故沒有勾選，做多了以后可以加進(jìn)去，只是標(biāo)志位，暫且用不到給PID分配地址，可以選擇建議地址，這些地址用來構(gòu)成回路表，把常用的附下，詳細(xì)的見200的手冊向?qū)Ш竺娴脑O(shè)置均可以選擇缺省值完成后將在子程序調(diào)用中產(chǎn)生如下子程序，即PID應(yīng)用如下，其中PV_I是過程量，即傳感器的反饋值（本實驗反饋值接在了AIW4）；Setpoint是設(shè)定值，建議使用中間變量，這樣方便修改調(diào)試，本次采用了MD0；Output是控制量輸出端口，本次使用的為AQW4采用PID指令編寫梯形圖如下：4.2.2、變頻器編程設(shè)置速度基準(zhǔn)值，由于本次實驗采用模擬量控制PowerFlex40，變頻器的速度基準(zhǔn)值可以采用0到10V電壓或者4到20mA的模擬量控制，而PLC模擬量模塊只能輸出0到5V或者4到20mA電流，故選用后者作為控制方式。鍋爐系統(tǒng)中的電機(jī)，允許的最大頻率為50HZ，但是在試驗中，當(dāng)電機(jī)在50HZ運(yùn)行時，產(chǎn)生了太大的噪聲，故，將變頻器的最大頻率設(shè)為了40HZ，由于擔(dān)心電機(jī)不斷的起停會對電機(jī)造成太大損壞，故將最小頻率設(shè)為了1本次實驗采用的是手動停止和啟動變頻器，故要對啟動源和停止源進(jìn)行設(shè)置到這里，編程就完成了，很簡單注意：變頻器更改參數(shù)前，要讓變頻器停止工作4.3、調(diào)試本設(shè)計中最主要的連機(jī)調(diào)試過程是進(jìn)行PID參數(shù)整定。不同的控制對象和控制環(huán)境需要不同的PID參數(shù)，即使是同一個控制對象和控制環(huán)境，對控制品質(zhì)的不同要求也需要對PID參數(shù)重新進(jìn)行整定。先調(diào)節(jié)比例，初始設(shè)為10左右，直至過程曲線比較平穩(wěn)后，再根據(jù)穩(wěn)態(tài)誤差的大小對積分時間進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于液位控制是大慣性的，所以不建議使用微分，只使用PI調(diào)節(jié)在調(diào)節(jié)穩(wěn)定后，可以使用自整定得出較為完美的PID參數(shù)。起初的圖像曲線，效果極差，圖像震蕩很嚴(yán)重。先將積分作用去除，適當(dāng)加大死區(qū)后，用純比例調(diào)出相對穩(wěn)定的曲線后，再慢慢加入微分作用，效果如下：由曲線看出，系統(tǒng)穩(wěn)定后存在誤差，由于我們知道純比例環(huán)節(jié)不能消除余差，只有積分作用才有消除余差，故此時應(yīng)該加大積分作用，改變積分時間后，效果如下：再小范圍對P和I進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)提高擾動幅度，之前效果明顯下降，適當(dāng)加大比例為7.5，積分時間不變得到較好的曲線曲線。因為想讓輸出值曲線更加平滑一點，考慮到積分是否太大，適當(dāng)加大積分時間，得到如圖所示曲線。死區(qū)設(shè)置為2000時的另一組PID參數(shù)得到的曲線死區(qū)設(shè)為3100時，調(diào)出后的曲線：4.4、遇到的問題及解決方法1、在接線時，直接從另一個架子上的端子排引的信號線（沒有斷開傳感器與另一個架子的連接，可能有未知的干擾），讀數(shù)始終為32760，單獨從傳感器引線（斷開其與其他設(shè)備的連接）后，問題解決2、注意事項，EM231的輸入端的M要與CPU的，或者模塊的M端接在一起（傳感器與模塊使用同一個電源），為了抑制共模電壓3、關(guān)于模擬量地址CPU224XP在CPU上集成了兩個模擬量輸入端口和一個模擬量輸出端口。CPU224XP本體上的模擬量輸入通道的地址為AIW0和AIW2；模擬量輸出通道的地址為AQW0。S7-200的模擬量I/O地址總是以2個通道/模塊的規(guī)律增加。所以CPU224XP后面的第一個模塊上的模擬量輸入通道的地址為AIW4；第一個輸出通道的地址為AQW4，AQW2不能用4、初次調(diào)試的圖像波動特別的大，導(dǎo)致變頻器頻繁動作，發(fā)熱較快，而且長時間調(diào)不好曲線，后來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)濾波里的死區(qū)沒有設(shè)置過（如下圖），經(jīng)過多當(dāng)然，死區(qū)、PID參數(shù)、采樣時間等都是影響輸出曲線的因素，他們多是互相耦合，不能只是單單的看一種值變化的效果，得綜合考慮各方面的影響，多調(diào)試，才能總結(jié)出大致規(guī)律，才能很好地從曲線的走向來判斷出現(xiàn)的問題，以便更好、更快的調(diào)出滿足要求的曲線。第五章注意事項5.1安全注意事項5.1.1防止觸電嚴(yán)格要求系統(tǒng)可靠接地，包括現(xiàn)場對象系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，極低電阻不大于4歐姆。當(dāng)通電或者正在運(yùn)行時，請不要做任何維護(hù)或者維修活動，接線箱蓋子，變頻器前蓋板否則會有觸電危險。即使電源處于斷開時，除維護(hù)、維修外，請不要接觸任何具有超過安全電壓的裸露端子否則基礎(chǔ)各種充電回路可能造成觸電事故。不要用濕手操作設(shè)定各種旋鈕及按鍵，以防觸電。在開始布線或維修之前，請斷開電源，經(jīng)過十分鐘以后，用萬用表檢測剩余電壓后進(jìn)行。5.1.2防止損壞水泵運(yùn)行狀態(tài)，絕對禁止進(jìn)行水泵切換控制操作，否則可能損壞變頻器。在水箱水位沒有達(dá)到一定高度，不能啟動調(diào)壓器輸出，否則可能損壞硬件。系統(tǒng)應(yīng)遠(yuǎn)離可燃物體，系統(tǒng)發(fā)生故障時，請斷開電源，否則，系統(tǒng)可能應(yīng)為電流過大導(dǎo)致火災(zāi)。各個段子上的電壓只能使用額定電壓，以防爆炸，損壞。結(jié)論設(shè)計任何一個過程控制系統(tǒng)，首先應(yīng)全面了解被控過程，其次根據(jù)工藝要求對系統(tǒng)進(jìn)行研究，確定最佳的控制方案，最后對過程控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、整定和投運(yùn)。依據(jù)以上系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟，我們學(xué)習(xí)了以下水箱液位控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)的相關(guān)知識：水箱控制系統(tǒng)的一般認(rèn)識，包括：水位控制原理、傳感器的類型、特點。執(zhí)行器件，電動調(diào)節(jié)閥的原理與組成。水箱控制系統(tǒng)特性的了解：系統(tǒng)靜態(tài)、動態(tài)特性、過渡過程；自動控制的基本要求，如穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性等品質(zhì)指標(biāo)；受控對象的容量特性、平衡特性、時間特性。過程控制基本規(guī)律：傳統(tǒng)PID控制；2控制核心，PLC系統(tǒng)的了解：PLC的一般概念。PLC的特點及分類。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(jī)界面等。PLC在水箱控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，我對系統(tǒng)建模、PID算法、PLC控制、變頻器的設(shè)定及其參數(shù)整定有了系統(tǒng)的認(rèn)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(diào)節(jié)器參數(shù)整定過程復(fù)雜等。另外，整個系統(tǒng)對控制精度也不能很好的確定，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(jī)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(jìn)一步的完善。致謝為期兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在此感謝###老師對本次課程設(shè)計的精心指導(dǎo)。同時，還有感謝羅克韋爾實驗室為本次課程設(shè)計提供的實驗設(shè)備，讓我們在這次試驗中充分發(fā)揮了動手能力，將學(xué)到的知識應(yīng)用于實踐。參考文獻(xiàn)孫津平主編、《數(shù)字電子技術(shù)》、西安電子科技大學(xué)出版社，2002年周雪主編、《模擬電子技術(shù)》、西安電子科技大學(xué)出版社，2005年劉萬忠、劉明芹主編、《電器與PLC控制技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社，2008年SIEMENSSIMATICS7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊，2001年劉篤仁韓保君編著、傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)、西安電子科技大學(xué)出版社2003年唐介主編、《電機(jī)與拖動》，高等教育出版社、2007年孫炳達(dá)主編、《自動控制原理》、機(jī)械工程出版社、2005年錢平主編、《交直流調(diào)速控制系統(tǒng)》、高等教育出版社、2005年王愛廣、王琦主編、《過程控制技術(shù)》、化學(xué)工業(yè)出版社、2008年基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實時內(nèi)核設(shè)計及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計基于雙單片機(jī)的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測量儀的研制基于單片機(jī)的紅外測油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報警系統(tǒng)設(shè)計基于AVR單片機(jī)的低壓無功補(bǔ)償控制器的設(shè)計基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的大容量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)的應(yīng)用研究基于單片機(jī)的疊圖機(jī)研究與教學(xué)方法實踐基于單片機(jī)嵌入式Web服務(wù)器技術(shù)的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機(jī)的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機(jī)的多道脈沖幅度分析儀研究機(jī)器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機(jī)控制系統(tǒng)基于單片機(jī)的控制系統(tǒng)在PLC虛