基于plc的液位控制

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1、摘要本次课程设计的课题是基于PLC的水箱液位控制系统的设计。涉及到的主要内容包括：水箱的特性确定与实验曲线分析，S7-300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：S7-300西门子PLC、控制对象特性、PID控制算法、压力变送器、电动调节阀、变频器，PID指令。目录24摘要I第1章引言11.1实验目的11.2实验原理11.3设计方案的确定2第2章系统硬件介绍32.1西门子PLC控制系统简介32.3模拟量输入模块42.4模拟量输出模块42.5电源模块5第三章

2、系统硬件控制设计63.1系统设计63.2硬件设计73.2.1检测单元73.2.2执行单元8第四章软件设计94.1FC105介绍：94.2FC106介绍：104.3FB41介绍114.4软件控制流程图：12第五章程序实现135.1step7软件编程：135.2程序调试与结果175.3过程中出现的问题与解决办法18第6章实验心得与体会22附录：程序清单23参考文献2724第1章引言1.1实验目的1熟悉可编程序控制器的工作原理、主要参数、硬件结构、模块特性、安装配置及指令系统、程序设计、调试方法。2、熟悉S7-300模拟量模块的工作原理，掌握硬件安装接线的方法及软件的设置及编程。3、掌握模拟量模

3、/数、数/模转换的原理，输入输出编程方法及STEP7开发环境的使用。4掌握过程控制的中pid的调节方法，实现液位的自由控制。1.2实验原理本次实验采用PLC控制，将液位控制在设定高度，根据上水箱液位信号输出给PLC，PLC根据PID参数进行PID运算，输出信号给变频器，然后由变频器控制水泵供水系统的进水流量，从而达到控制液位的恒定的目的。单容水箱液位的控制原理：图1-1单容水箱液位的控制原理：本次实验原理：根据设定的流量输出给PLC，用PLC的输出来控制变频器，用流量计测出流量信号的反馈给PLC，有PLC进行比较和运算输出给变频器，从而达到流量的平衡。图1-2液位控制系统原理框图241.3

4、设计方案的确定液位高度与水箱底部的水压成正比，故可用一个压力传感器来检测水箱底部压力，从而确定液位高度。要控制水位恒定，需用PID算法对水位进行自动调节。把液位变送器检测到的水位信号4～20mA送入至S7-300PLC中，在PLC中对设定值与检测值的偏差进行PID运算，运算结果输出去调节水泵电机的转速，从而调节进水量。水泵电机的转速可由变频器来进行调速。过程控制在工业生产中应用广泛，在理论的研究与生产的实践中发展出很多的控制算法，主要有，PID控制算法，预测控制自适应控制，智能控制。大量的事实证明，传统的PID控制算法对于绝大部分工业过程的被控对象(高达90%)可取得较好的控制结果。采用改

5、进的PID算法或者将PID算法与其他算法进行有机的结合往往可以进一步提高控制质量。图1-3实验系统流程图第2章系统硬件介绍2.1西门子PLC控制系统简介S7-300的CPU模块集成了过程控制功能，用于执行用户程序。每个CPU都有一个编程用的RS-485接口，可以和计算机连接，PLC作为下位机，利用计算机作为上位机进行编程。功能强大的CPU的RAM存储容量为512KB，有8192个存储器位，512个定时器和512个计数器，数字量通道最大为65536点，模拟量通道最大为4096个，由于使用FlashEPROM，CPU断电后无需后备电池可以长时间保持动态数据，使S7-300成为完全无维护的控制设

6、备。S7-300系列PLC的主要特点是：（1）功能强l极强的计算性能，完善的指令集，MPI接口和通过SIMECLAMS联网的网络功能，使S3-300功能更强。l24强劲的内部集成功能，全面的故障诊断功能、口令保护，便利的连接系统和无槽位限制的模块化结构。l快速，极其快速的指令处理大大地缩短了循环周期。（1）通用，着眼未来l满足各种要求的高性能模块和三种CPU适用于任一场合。l模块可扩展至最多三个扩展机架，相当高的安装密度。l用于与SIMATIC其他产品相连的接口，集成了MMI(人机界面)设备，用户友好的WindowsSTEP7编程，使得S7-300成为对未来的安全投资。2.2CPU模块CP

7、U314C-2DP(6ES7314-6EH04-0AB0)：是紧凑型CPU，适合安装在分布式结构中。通过其扩展工作存储器，该紧凑型CPU也适用于中等规模的应用。集成的数字量和模拟量I/O可直接与过程连接，PROFIBUSDP主站/从站接口允许连接独立的I/O单元。因此，CPU314C-2DP既可以用作本地单元进行快速预处理，也可以用作带从属现场总线系统的一个高级控制。通过集成的与过程相关的功能还可以实现其它应用：计数，频