双容水箱液位控制系统的plc设计(附件)【字数：15173】
摘 要摘 要在人们的日常生活及工业生产中，经常会涉及到水箱液位控制的问题，例如锅炉、食品加工、污水处理等。液位控制系统的出现，给人们的日常生活、生产都带来了很大的变化，但在控制过程中仅仅依靠人工调节是远远不够的，人工控制存在着控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。本文通过对双容水箱液位控制系统的研究，希望能够有效解决人工控制存在的问题,更好地满足和适应当代工业生产的需求，节约更多的劳动力和时间。本文以PLC为基础，进行液位控制系统的设计。系统的主要工作过程为首先液位变送器实时检测水箱内的水位，并将检测到的水位信号转换为电信号送入PLC中，经A/D转换变换成数字信号，然后送入数字PID调节器中，利用PID算法输出与电动调节阀阀门相对应的电信号，控制阀门的开度，最终达到控制水箱内液位的目的。PLC作为一种自动控制装置，融合了传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作等诸多优点，在当代工业生产中应用非常广泛。其中，西门子公司生产的S7-200系列PLC，因其简洁易用和功能强大的特点，得到了业内人士的普遍认可。关键词双容水箱；西门子S7-200；PID控制
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景、意义和目的 1
1.2 液位控制问题的国内外研究现状 1
1.3 PLC的相关介绍 2
1.4过程控制技术的发展 3
1.5 本章小结 4
第二章 S7200 PLC控制系统简介 5
2.1 S7200 PLC控制系统的基本构成 5
2.2 S7200 PLC的输入/输出接口模块 5
2.3 S7200 PLC的编程语言 6
2.4 本章小结 8
第三章 双容水箱液位控制系统 9
3.1双容水箱的结构和特点 9
3.1.1双容水箱系统的结构 9
3.1.2 双容水箱系统的特点 9
3.2 双容水箱液位控制过程建模 10
3.2.1 单容水箱模型分析 10
3.2.2 双容水箱液位控制过程建模 10
3.3 本章小结 12
第四章 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
PID调节及串级控制系统设计 13
4.1 PID调节的各个环节及调节过程 13
4.1.1 PID控制的原理和特点 13
4.1.2 PID参数的整定 13
4.1.3 PID指令及配置 14
4.2 串级控制系统 15
4.2.1串级控制系统的结构 16
4.2.2串级控制系统的特点 16
4.2.3串级控制系统的设计 16
4.3 本章小结 18
第五章 控制方案设计 18
5.1 系统设计 18
5.1.1上水箱液位的自动调节 19
5.1.2 双容水箱液位串级控制系统 20
5.2 硬件设计 20
5.2.1检测单元 21
5.2.2执行单元 22
5.2.3控制单元 23
5.3软件设计 24
5.3.1 控制流程图 24
5.3.2 I/O分配表 25
5.3.3 内存地址分配 26
5.4 本章小结 27
第六章 PLC软件设计 28
6.1系统初始化 28
6.2 水位检测设计 29
6.3 PID控制设计 29
6.4 报警程序设计 30
6.5 加/排水状态显示 31
6.6 本章小结 32
第七章 总结 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1研究背景、意义和目的
由于人工控制普遍存在的一系列问题，如控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等，自动化控制在工业生产中的应用越来越广泛。液位作为自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数，它的稳定，与工业生产的安全、生产效率的高低、能源的合理利用程度等多项指标有着直接的联系。随着社会的发展，工业生产过程中，对控制的要求越来越高，对自动化控制也提出了更高的需求。为此，可编程逻辑控制器（又称PLC）进入了工业生产的自动控制领域。PLC的引入，实现了对控制过程的大幅优化，能够更加集中、有效、及时地进行控制。
传统的液位控制系统采用的是基于PLC的PID 控制原理。PID控制因其原理简单，使用方便，适应性强的优点，在各种工业过程控制领域都得到了广泛应用[1]。可编程逻辑控制器（PLC）是一种新型的自动控制装置，它不仅具有简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机通信和维修方便等诸多高品质性能，同时利用特有的编程语言进行编程，并能够根据控制需求改变操作指令，对液位控制系统起到很好的控制作用[2]。
1.2 液位控制问题的国内外研究现状
近年来，人们通过对自动控制系统的不断研究与优化，使得自动控制系统在液位控制领域得到了广泛应用。液位控制系统是工业控制系统中不可或缺的一部分，在很多场合，都需要进行液位的自动控制，如蓄水槽、污水处理厂等。通过液位控制系统来对液位进行自动控制，较人工控制而言，一方面控制精度更高，控制更及时、准确；另一方面，也可以让工作人员在操作室便能直观地获知生产设备的液位状况，从而大大降低工作人员的工作量和工作危险性，同时也提高了工作效率[3]。
近年来，随着自动控制理论的发展和设计方法的进步，国外在液位控制系统的研究与制造领域，取得了很大成果。在这一领域，美国、德国、日本等国表现突出，由他们生产开发出的一系列液位控制器，具备了适应性强、稳定性高等诸多优良性能。在日常生活与生产中，这些液位控制器性能的优异，体现在诸多方面。一方面，良好的适应性使得它们能够在各种复杂环境下实现对液位的自动控制；另一方面，在技术层面应用了最新的科研成果，包括多种先进的控制算法等，使液位控制器在控制性能、控制精度、应用范围等方面，都远优于国内液位控制器的发展水平。国外的液位控制系统，正呈现出高精度、高智能化的发展趋势[4]。
从我国液位控制系统的发展情况来看，由于技术落后、控制需求低等多方面的原因，我国在液位控制领域的发展水平较低，同美国、德国、日本等技术领先国家相比，差距还是比较明显的。PID控制作为国内液位控制器的主要控制算法，其功能的局限性较强，应用范围较窄，不能很好地满足一些复杂的液位控制系统的控制需求。在智能化、自适应、自校正的控制系统领域，国内也还没有相对成熟的技术，这也使得我国的液位控制器仍然大量依靠国外的成熟技术[5]。在液位控制领域，我国与美国、德国、日本等技术领先国家之间的差距，是我们必须正视的现实。所以，液位控制作为工业控制的重要组成部分，努力发展液位控制技术，缩小与发达国家之间的差距，是我们必须重视的问题。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景、意义和目的 1
1.2 液位控制问题的国内外研究现状 1
1.3 PLC的相关介绍 2
1.4过程控制技术的发展 3
1.5 本章小结 4
第二章 S7200 PLC控制系统简介 5
2.1 S7200 PLC控制系统的基本构成 5
2.2 S7200 PLC的输入/输出接口模块 5
2.3 S7200 PLC的编程语言 6
2.4 本章小结 8
第三章 双容水箱液位控制系统 9
3.1双容水箱的结构和特点 9
3.1.1双容水箱系统的结构 9
3.1.2 双容水箱系统的特点 9
3.2 双容水箱液位控制过程建模 10
3.2.1 单容水箱模型分析 10
3.2.2 双容水箱液位控制过程建模 10
3.3 本章小结 12
第四章 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
PID调节及串级控制系统设计 13
4.1 PID调节的各个环节及调节过程 13
4.1.1 PID控制的原理和特点 13
4.1.2 PID参数的整定 13
4.1.3 PID指令及配置 14
4.2 串级控制系统 15
4.2.1串级控制系统的结构 16
4.2.2串级控制系统的特点 16
4.2.3串级控制系统的设计 16
4.3 本章小结 18
第五章 控制方案设计 18
5.1 系统设计 18
5.1.1上水箱液位的自动调节 19
5.1.2 双容水箱液位串级控制系统 20
5.2 硬件设计 20
5.2.1检测单元 21
5.2.2执行单元 22
5.2.3控制单元 23
5.3软件设计 24
5.3.1 控制流程图 24
5.3.2 I/O分配表 25
5.3.3 内存地址分配 26
5.4 本章小结 27
第六章 PLC软件设计 28
6.1系统初始化 28
6.2 水位检测设计 29
6.3 PID控制设计 29
6.4 报警程序设计 30
6.5 加/排水状态显示 31
6.6 本章小结 32
第七章 总结 33
致 谢 34
参考文献 35
第一章 绪论
1.1研究背景、意义和目的
由于人工控制普遍存在的一系列问题，如控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等，自动化控制在工业生产中的应用越来越广泛。液位作为自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数，它的稳定，与工业生产的安全、生产效率的高低、能源的合理利用程度等多项指标有着直接的联系。随着社会的发展，工业生产过程中，对控制的要求越来越高，对自动化控制也提出了更高的需求。为此，可编程逻辑控制器（又称PLC）进入了工业生产的自动控制领域。PLC的引入，实现了对控制过程的大幅优化，能够更加集中、有效、及时地进行控制。
传统的液位控制系统采用的是基于PLC的PID 控制原理。PID控制因其原理简单，使用方便，适应性强的优点，在各种工业过程控制领域都得到了广泛应用[1]。可编程逻辑控制器（PLC）是一种新型的自动控制装置，它不仅具有简单易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机通信和维修方便等诸多高品质性能，同时利用特有的编程语言进行编程，并能够根据控制需求改变操作指令，对液位控制系统起到很好的控制作用[2]。
1.2 液位控制问题的国内外研究现状
近年来，人们通过对自动控制系统的不断研究与优化，使得自动控制系统在液位控制领域得到了广泛应用。液位控制系统是工业控制系统中不可或缺的一部分，在很多场合，都需要进行液位的自动控制，如蓄水槽、污水处理厂等。通过液位控制系统来对液位进行自动控制，较人工控制而言，一方面控制精度更高，控制更及时、准确；另一方面，也可以让工作人员在操作室便能直观地获知生产设备的液位状况，从而大大降低工作人员的工作量和工作危险性，同时也提高了工作效率[3]。
近年来，随着自动控制理论的发展和设计方法的进步，国外在液位控制系统的研究与制造领域，取得了很大成果。在这一领域，美国、德国、日本等国表现突出，由他们生产开发出的一系列液位控制器，具备了适应性强、稳定性高等诸多优良性能。在日常生活与生产中，这些液位控制器性能的优异，体现在诸多方面。一方面，良好的适应性使得它们能够在各种复杂环境下实现对液位的自动控制；另一方面，在技术层面应用了最新的科研成果，包括多种先进的控制算法等，使液位控制器在控制性能、控制精度、应用范围等方面，都远优于国内液位控制器的发展水平。国外的液位控制系统，正呈现出高精度、高智能化的发展趋势[4]。
从我国液位控制系统的发展情况来看，由于技术落后、控制需求低等多方面的原因，我国在液位控制领域的发展水平较低，同美国、德国、日本等技术领先国家相比，差距还是比较明显的。PID控制作为国内液位控制器的主要控制算法，其功能的局限性较强，应用范围较窄，不能很好地满足一些复杂的液位控制系统的控制需求。在智能化、自适应、自校正的控制系统领域，国内也还没有相对成熟的技术，这也使得我国的液位控制器仍然大量依靠国外的成熟技术[5]。在液位控制领域，我国与美国、德国、日本等技术领先国家之间的差距，是我们必须正视的现实。所以，液位控制作为工业控制的重要组成部分，努力发展液位控制技术，缩小与发达国家之间的差距，是我们必须重视的问题。
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