基于plc的液位控制系统设计

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1、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。本文的主要内容包括：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、扩充临界比例法、压力变送器、电动调节阀、PID指令。AbstractThisgraduationprojectto

2、picisbasedonthePLCfluidpositioncontrolsystemdesign.Inthedesign,Iamcontrolthealgorithmwhichtheauthorprimarycognizancethedesign,thereforedesignsinthepaperwithtothePIDalgorithmmentionsmany.Thethisarticlemaincontentincludes:watertankcharacteristicdeterminationandexperimentalcur

3、veanalysis，theS7-300programmablecontrollerhardwaregrasps，PIDparameterinstallationandeachparametercontrolperformancecomparison，experimentalcurveanalysisobtainswhichusingthePIDcontrolalgorithmandoverallsystemeachpartofintroductionandprogramsusingthePLCsentencecontrolsthewater

4、tankwaterlevel.Keywords:SIMATICS7-300PLC,thecontrolledmembercharacteristic,thePIDcontrolalgorithm,theexpansioncriticalratiomethod,thepressurechangedelivering,theelectricallyoperatedregulatingvalve.46目录摘要IABSTRACTI第1章绪论11.1PLC的产生、定义及现状11.2过程工业控制算法的应用现状21.3PID控制的历史和发展现状31.4论文

5、的研究内容5第2章S7-300中小型PLC和控制对象介绍62.1西门子PLC控制系统62.1.1CPU模块72.1.2模拟量输入模块82.1.3模拟量输出模块92.1.4电源模块102.2控制对象特性112.2.1一阶单容上水箱特性112.2.2二阶双容下水箱对象特性14第3章PID控制算法介绍183.1PID控制算法183.2PID调节的各个环节及其调节过程203.2.1比例控制与其调节过程213.2.2比例积分调节213.2.3比例积分微分调节223.3串级控制223.4扩充临界比例法24463.5在PLC中的PID控制的编程253.5.

6、1回路的输入输出变量的转换和标准化263.5.2变量的范围283.5.3控制方式与出错处理29第4章控制方案设计314.1系统设计314.1.1上水箱液位的自动调节314.1.2上水箱下水箱液位串级控制系统324.2硬件设计334.2.1检测单元334.2.2执行单元344.2.3控制单元364.3软件设计36第5章实验情况介绍395.1上水箱液位比例调节395.2上水箱液位比例积分调节405.3上水箱液位比例积分微分调节41第6章结论43参考文献44致谢4646第1章绪论1.1PLC的产生、定义及现状可编程控制器出现前，继电器控制在工业控制

7、领域占据主导地位。但是继电器控制系统具有明显的缺点：设备体积大、可靠性低、故障查找困难以及维修不方便。由于接线复杂，当生产工艺和流程改变时必须改变接线，因此，其通用性和灵活性较差。20世纪60年代，计算机技术开始应用于工业控制领域，但由于价格高、输入输出电路不匹配、编程难度大以及难以适应恶劣工业环境等原因，未能在工业控制领域获得推广。20世纪60年代末，美国汽车制造工业竞争激烈，为适应生产工艺不断更新的需要，1968年美国通用汽车公司(GM)提出了研制新型逻辑顺序控制装置的十项招标指标。主要内容是：1)编程方便，可现场修改程序。2)维修方便，

8、采用插件式结构。3)可靠性高于继电器控制装置。4)体积小于继电器控制盘。5)数据可直接送入管理计算机。6)成本可与继电器控制盘竞争。7)输入可为市电8)输出可为市电