基于PLC的液位控制系统设计论文

题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名：

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2013年5月18日

毕业论文（设计）作者声明

本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。

本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。

本毕业论文内容不涉及国家机密。

论文题目：

作者单位：

作者签名：

年月日

目录

摘要............................................................................................................. 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。引言............................................................................................................. 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

1.研究现状分析 ................................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。

1.1题研究背景、意义和目的 ...................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。

1.2液位控制系统的发展状况 ...................................................... 3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。

1.3课题研究的主要内容................................................................ 4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。

2.控制方案设计 ................................................................................... 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。

2.1系统设计 ...................................................................................... 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。

2.2单容水箱对象特性 .................................................................... 6預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。

3.硬件配置 .............................................................................................. 8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。

3.1控制单元 ...................................................................................... 8铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。

3.2检测单元 ...................................................................................... 9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

3.3执行单元 ...................................................................................... 9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。

4.软件设计 .............................................................................................. 9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。

4.1STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 ........................................ 9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。

4.2参数设定及I/O分配 .............................................................. 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。

5.程序编程和系统仿真.................................................................. 12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。

5.1程序设计 .................................................................................... 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。

5.2程序仿真和分析....................................................................... 13猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。

6.结论....................................................................................................... 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。参考文献................................................................................................ 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。附录........................................................................................................... 19輒峄陽檉簖疖網儂號泶。致谢........................................................................................................... 22尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。

基于PLC的液位控制系统设计

摘要：针对人工控制液位的准度低、速度慢、灵敏度低等一系列问题。本文提出基于PLC的液位控制系统，系统通过将液位传感器检测到的电信号送入PLC中，经过A/D变换成数字信号，送入数字PID调节器中，经PID算法后将控制量经过D/A转换成水泵电机转速相对应的电信号送入水泵电机来控制水泵转速，最终达到控制液位的目的。通过仿真和分析结果表明本文所设计系统能够正常运行并且达到了设计的目的，能够准确、快速地控制液位，克服了传统液位控制系统的很多弊端。识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。

关键词：S7-200；PLC；PID控制；液位控制

The System Design for Level Controling Based on PLC凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。Abstract: The purpose of this design is solving the controling of liquid level of low accuracy, slow speed, sow sensitivity, a series of problems. The system designed in this paper based on PLC to control the liquid level, after A / D converted into digital signals into the digital PID controller, PID algorithm will control the amount of after D / A conversion into electrical signal corresponding to the pump motor speed into the pump motor to control the pump speed, and ultimately achieve the purpose of the control level. The simulation and analysis results shows that the designed system can run normally and it have achieved the goal of this design, it can control liquid level accuracy and high speed, it overcomes many disadvantages of traditional liquid level controling.恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。

Key Words: S7-200 ; PLC ; PID Control ; Level Control鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。

引言

在自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数就是液位。一个系统的液位是否稳定，直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。随着现在工业控制的要求越来越

高，一般的自动化控制已经也不能够满足工业生产控制的需求，所以我们就又引入了可编程逻辑控制（又称PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及时[1]。硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。

液位控制系统它使我们的生活、生产都带来了不可想象的变化。它使在控制中更加的安全，节约了更多的劳动力，更多的时间。阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。

在我国随着社会的发展，很早就实行了自动控制。而在我国液位控制系统也利用得相当的广泛，特别在锅炉液位控制，水箱液位控制。还在黄河治水中也的到了利用，通过液位控制系统检测黄河的水位的高低，以免由于黄河水位的过高氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。

而在不了解的情况下，给我们人民带来生命危险和财产损失。

在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为液位控制的主要技术之一[2]。釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。

可编程控制器是一种应用广泛非常的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合液位控制的要求。目前常用的可编程控制器中，西门子公司的S7-200以其编程软件STEP7的简洁易用和通信网络的功能强大得到业内人士的普遍认可。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。

1. 研究现状分析

1.1 题研究背景、意义和目的

为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。从而我们现在就引入了工业生产的自动化控制。在自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数就是液位。一个系统的液位是否稳定，直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。随着现在工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经也不能够满足工业生产控制的需求，所以我们就又引入了可编程逻辑控制（又称PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及时[3]。谚辞調担鈧谄动禪泻類。

液位控制系统它使我们的生活、生产都带来了不可想象的变化。它使在控制中更加的安全，节约了更多的劳动力，更多的时间。嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。

在我国随着社会的发展，很早就实行了自动控制。而在我国液位控制系统也利用得相当的广泛，特别在锅炉液位控制，水箱液位控制。还在黄河治水中也的到了利用，通过液位控制系统检测黄河的水位的高低，以免由于黄河水位的过高而在不了解的情况下，给我们人民带来生命危险和财产损失[4]。熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。

1.2 液位控制系统的发展状况

近几十年来，控制系统已被广泛使用，在起研究和发展上也已趋于完备，控制的概念更是应用在许多生活周遭的事物。液位控制系统已是一般工业界所不可缺少的，蓄水槽、污水处理厂等都需要液位元的控制。使用液位控制系统来自动维持液位高度，工作人员可以轻易在操作室获知整个设备的储水状况，大大减低工作人员工作的危险性，同时更提高了工作的效率及简便性。鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。

除了传统的PID控制系统外，近年来随着智能仪表和PLC的发展，加入智能型控制的系统也得以应用。

近年来液位控制系统取得了很大的进步，出现了许多新型的液位控制仪，如超声波液位计、雷达液位计、光电液位开关等，这些控制器的出现大大提高了控制系统的精度，实现了控制系统的丰富多样性。纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。

近几十年来，在自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外液位控制系统发展迅速，美国、德国、日本等技术领先国家，生产开发出一系列性能优异、实用性强的液位控制器以及和应的仪器仪表，并广泛应用于生产生活的各个领域。这些先进的控制器不仅能实现各种复杂环境下的液位控制系统的控制，而且运用先进的算法，采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能及计算机技术，使液位控制器的适用范围更加广泛。国外的液位控制器正朝着高精度、智能化等力一向快速发展[5]。颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。

反观我国，虽然液位控制。系统在国内生产生活的应用十分广泛，但是国内的液位控制器的发展水平仍然不高，同先进国家的差距仍然很大。国内液位控制器仍以常规的PID控制器为主，无法适用于滞后、复杂、时变的液位系统控制。智能化、自适应的控制系统，国内还没有相关的成熟技术。我国相关控制器大量依靠国外的成熟技术，这些都是必须正视的现实。所以，发展先进的液位控制技术是我们必须重视的趋势[6]。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。

随着科学技术的不断发展，人们对液位控制系统的要求越来越高，特别是高

精度、智能化、人性化的液位控制系统是国内外液位控制系统发展的必然趋势。銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。

1.3 课题研究的主要内容

（1）一个系统是否能达到预期的控制效果，其系统的数学模型相当的重要，直接关系到控制结果的正确与否。

（2）控制方案的选取，一个好的方案会让系统更加完美，所以方案的选取也非常重要。

（3）调节器参数的整定，一个系统有了好的方案，但是如果参数整定错误那也是功亏一篑。

2. 控制方案设计

因为液位高度和水箱底部的水压成反比，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，可用PID算法对水位进行自动调节，把压力传感器检测到的水位信号4~20mA送入PLC中，在PLC中对设定值和检测值的偏差进行PID运算，用运算结果输出去调节水泵电机的转速，从而调节水量[7]。挤貼綬电麥结鈺贖哓类。

系统启动后，液位变送器检测液位值,检测后将检测到的液位信号传送给PID 控制器，控制器根据液位情况来控制水泵的转速。水箱液位值小于设定值时，水泵转速增加，水箱注入水量增加，水箱液位逐渐上升到设定值；水箱液位大于设定值时，调节阀开度减小，水箱注入水量减小，水箱液位逐渐降低到设定值，系统原理结构图如图1所示。赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。

PLC 变频器水泵水箱

液位变送器

图1 系统原理结构图

2.1 系统设计

系统启动，打开水箱的出水阀，水泵电机以一定的转速来控制进入水箱的水

流量，调节手段是通过将液位传感器检测到的电信号送入PLC中，经过A/D变换成数字信号，送入数字PID调节器中，经PID算法后将控制量经过D/A转换塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。

成水泵电机转速相对应的电信号送入水泵电机来控制通道中的水流量。

当水箱的液位小于设定值时，液位传感器检测到的信号小于设定值，设定值与反馈值的差就是PID调节器的输入偏差信号。经过运算后即输出控制信号给水泵电机，使其转速增大，以使通道里的水流量变大，增加水箱里的进水量，液位升高。当液位升高到设定高度时，设定值与控制变量平衡，PID调节器的输入偏差信号为零，水泵电机就维持在那个转速，流量也不变，同时水箱的液位也维持不变。裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。

当水箱的液位大于设定值时，液位传感器检测到的信号大于设定值，设定值与反馈值的差就是PID调节器的输入偏差信号。经过运算后即输出控制信号给水泵电机，使其转速减小，以使通道里的水流量减小，减小水箱里的进水量，液位降低。当液位降低到设定高度时，设定值与控制变量平衡，PID调节器的输入偏差信号为零，水泵电机就维持在那个转速，流量也不变，同时水箱的液位维持不变，系统原理图如图2所示[8]。仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。

图2 系统原理图进水口

阀门水箱

液位传感

水泵

PLC

变频器

出水口

2.2 单容水箱对象特性

所谓单容过程，是指只有一个贮蓄容量的过程。单容过程还可分为有自衡能力和无自衡能力两类。本文研究的是有自衡能力的贮蓄过程，以下简称自衡过程。

绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。

所谓自衡过程，是指过程在扰动作用下，其平衡状态被破坏后，不需要操作人员或仪表等干预，依靠起自身重新恢复平衡的过程。骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。

自衡过程的建摸：

单容水箱液位被控过程中，其流入量1Q ，改变阀1的开度可以改变1Q 的大小。其流出量为2Q ，它取决于用户的需要，改变阀2开度可以改变2Q 。液位h 的变化反映了1Q 与2Q 不等而引起贮罐中蓄水或泄水的过程。若1Q 作为被控过程的输入变量，h 为其输出变量,则该被控过程的数学模型就是h 与1Q 之间的数学表达式，水箱水位控制模型如图3所示，液位控制过程阶跃响应如图4所示。瑣

钋濺暧惲锟缟馭篩凉。

图3 水箱水位控制模型

1

Q h

1

2

2Q

X

t t

0 0

h （t ）

(a)

(b)

图4 液位被控过程及其阶跃响应

根据动态物料平衡关系有

dt

dh

A

Q Q =-21 将公式（1）表示成增量式为

dt

h

d A

Q Q ?=?-?21 式中： 1Q ?、2Q ?、h d ?——分别表示和某个平衡状态10Q 、20Q 、0h ?的偏差；A ——贮蓄截面积。

在静态时，21Q Q =；当1Q 变化的时候，h 同时也变化，水箱出口处的静压也变化，2Q 也发生变化。2Q 与h 成正比，与阀2阻力2R 成反比，鎦诗涇艳损楼紲鯗餳

類。

2

2R dh Q =

?

式中：2R ——阀2的阻力，称为液阻。

为了求单容过程的数学模型，需消去中间变量2Q 。消去中间变量的方法很多，如可用代数代换法，可用信号流图法，也可用画方框图的方法。这里，介绍后一种方法。栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。

将式（2）、式（3）拉氏变换后,画出方框图如图5所示。

cs

1

Q1(s)

Y(s)

1R2

Q2(s)

图5 方框图

单容液位过程的传递函数为

（1）（2） （3）

1

1)()

()(001210+=+==

s T K Cs R R s Q s H s W （4） 式中：0T ——过程的时间常数，C R T 2

0=；

0K ——过程的放大系数，20R K =； C ——过程的容量系数，或称过程容量。

被控过程都具有一定贮存物料或能量的能力，其贮存能力的大小，称为容量或容量系数。其物理意义是：引起单位被控量变化时被控过程贮存两变化的大小。

辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。

从上述分析可知，液阻2R 不但影响过程的时间常数0T ，而且还影响过程的 放大系数0K ，而容量系数C 仅影响过程的时间常数[9]。

3. 硬件配置

一个系统硬件的选配很重要，本文所设计系统主要包括控制单元、检测单元和执行单元。 3.1 控制单元

控制单元是整个系统的心脏。在液位控制系统中一般使用的是智能仪表或可编程控制器。在这个系统应用的是西门子S7-200系列的PLC ，CPU 型号为224，其结构简单，使用灵活且易于维护，且具有以下特点：峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。

(1) CUP 芯片已升级到Intel80486，或采用Pentium 处理器，有极快的处理速度扫描速度为0.37us/指令；詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。

(2) 采用模块化设计，能够按照积木方式进行系统配置，功能扩展灵活方便； (4) 有较强的网络功能，可将多个PLC 连接成工业网络，构成完整的过程控制系统，既可实现总线联网，也可实现点到点的通信；则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。

(5) 允许使用相关的程序软件包及工业通信软件，编程工具更为开放，人机界面十分友好；

系统主要包括CPU 模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和电源模块[10]。 为了能够接收压力传感器的模拟量信号和调节水泵电机转速，选择了一块EM235模拟量输入/输出模块。

为了能调节水泵电机转速从而调节进水量，选择一台西门子G110变频器。

为了能对水位值进行设定，并对系统运行状态进行监控，特选择一块西门子人机界面TP170B触摸屏[11]。胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。

3.2 检测单元

在过程控制系统中，检测环节是比较重要的一个环节。液位是指密封容器或开口容器中液位的高低，通过液位测量可知道容器中的原料、半成品或成品的数量，以便调节流入流出容器的物料，使之达到物料的平衡，从而保证生产过程顺利进行。设计中涉及到液位的检测和变送，以便系统根据检测到的数据来调节通道中的水流量，控制水箱的液位。鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。

液位测量分为浮力式、静压力式、电容式、应变式、超声波式、激光式、放射性式等。

系统中用到的液位变送器是北京中西化玻仪器有限公司UYS-100A22液位传感器，属于静压力式液位变送器，量程为50～30000mm，精度等级为0.05，由24V直流电源供电，输出信号为4～20mADC二线制[12]。稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。3.3 执行单元

为了适应工业生产中输料管道多、长的特点，水泵特选用管道泵，它是为解决管道压力过低而研制的新颖泵，便于管道布置，运行平稳，噪音低。电机采用变频电机，变频电机具有以下优点：陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟。

(1) 具备有启动功能；

(2) 采用电磁设计，减少了定子和转子的阻值；

(3) 适应不同工况下的频繁变速；

(4) 在一定程度上节能。

变频电机具有适应频繁变速的特点，在本文设计系统中，水泵电机选择变频电机[13]。

4. 软件设计

本文设计系统所需软件为STEP 7-Micro/WIN编程软件。

4.1 STEP 7-Micro/WIN编程软件简介

STEP 7编程软件是基于windows的应用软件，用于西门子系列工控产品包括SIMATIC S7、M7、C7和基于PC的WinCC,是供它们编程、监控和

参数设置的标准工具，是SIMATIC 工业软件的重要组成部分。沩氣嘮戇苌鑿鑿

槠谔應。

该软件功能强大，界面友好，有联机帮助功能，主要为用户开发PLC 应用程序使用；同时也可实时监控用户程序的执行状态，是SIMATIC S7-200用户不可缺少的开发工具[14]。钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺。 4.2 参数设定及I/O 分配

S7-200模拟量扩展模块EM235含有4路输入和1路输出，为12位数据格式。RA 、A+、A-为第一路模拟量输入通道的端子；RB 、B+、B-为第二路模拟量输入通道的端子；RC 、C+、C-为第三路模拟量输入通道的端子；RD 、D+、D-为第四路模拟量输入通道的端子。MO 、VO 、IO 为模拟量输懨

俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。

出端子，电压输出大小为-10~+10V ,电流输出大小为0~20mA 。L+、M 接EM235 的工作电源，EM235端子接线图如图6所示。

謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。

M L+ M0 V0 I0 增益

偏移 配 置

24V

+

-

电流负电压负DC 24V 电流和公共端

+ -

电压变送器

电流变送器

未用的输入端

RA A+ A- RB B+ B- RC C+ C- RD D+ D-

图6 EM235端子接线图

EM235有6个DIP设定开关，通过设定开关，可以选择输入信号的满量程和分辨率，所有的输入信号都设置成相同的模拟量输入范围和格式，DIP 开关设定如表1所示。呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。

本水箱液位控制系统中压力传感器输出4~20mA的信号至EM235，该信号为单极性信号，DIP开关应设为：ON、OFF、OFF、OFF、OFF、ON。莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。

PLC的I/O分配如下：启动按钮SB1：I0.0；停止按钮SB2：I0.1；控制水泵电机运行：Q0.0。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。

PLC与压力传感器、变频器和水泵电机的连接电路图和PLC I/O分配情况如图7所示。

表1 DIP开关设定表

单极性满量程输入分辨率SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6

ON OFF OFF ON OFF ON 0~50mV 12.5uV OFF ON OFF ON OFF ON 0~100mV 25uV ON OFF OFF OFF ON ON 0~500mV 125uV OFF ON OFF OFF ON ON 0~1V 250uV ON OFF OFF OFF OFF ON 0~5V 12.5uV ON OFF OFF OFF OFF ON 0~20mA 5uV OFF ON OFF OFF OFF ON 0~10V 2.5mV

双极性满量程输入分辨率SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6

ON OFF OFF ON OFF OFF ±25mV 12.5uV OFF ON OFF ON OFF OFF ±50mV 25uV OFF OFF ON ON OFF OFF ±100mV 50uV ON OFF OFF OFF ON OFF ±250mV 125uV OFF ON OFF OFF ON OFF ±500mV 250uV OFF OFF ON OFF ON OFF ±1V 500uV ON OFF OFF OFF OFF OFF ±2.5V 12.5uV OFF ON OFF OFF OFF OFF ±5V 2.5mV OFF OFF ON OFF OFF OFF ±10V 5mV

納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬。

图7 PLC 与压力传感器、变频器的连接电路图

西门子G110变频器参数设置如表2：

表2 西门子G110变频器参数设定

5. 程序编程和系统仿真

5.1 程序设计

系统开始运行后，压力传感器检测到液位值送入PLC 中，在PLC 中进行液位值判定,判定结果有以下两种情况：風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。

(1)当前液位值和设定值一样时，程序直接返回液位检测；

(2)当前液位值和设定值不一样时，系统对检测到的液位值进行PID 运算，

参数号 参数名称 设定值 说明 P0304 电机额定电压 220 单位：V P0305 电机额定电流 0.5 单位：A P0306 电机额定功率 0.75 单位：kW P0310 电机额定频率 50 单位：Hz P0311 电机额定转速 1460 单位：r/min P0700 选择命令信号源 2 由端子排输入 P1000 选择频率设定值 2 模拟设定值 P1080

最小频率

5

单位：Hz

+ 压力传感器 -

- - - - - - 220V(AC) L N

M 3~

U V W

3 6 9 10

QS

I0.0

I0.1 IM

PLC

Q0.0 1L

EM235

RA

A+ A-

V0 M0

24V(DC)

24V(DC)

启动SB1

停止SB2

将液位差转换成和电机转速相对应的电信号，调节电机转速，改变水箱进水量的大小，直到液位值和设定值一样[15]。灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹。

系统根据情况调节水泵转速，控制水流量大小，直到液位恢复到设定值，程序流程图如图8所示。

程序见附录。

5.2 程序仿真和分析

目前还没有官方的PLC仿真软件，本设计用到的仿真软件是Juan Luis Villanueva设计的英文版S7-200 PLC 仿真软件，此仿真软件无法加载扩展模块和其他电器模块，仿真过程中只能观察PLC的输入/输出状态，软件打开后界面如图9所示。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。

根据程序流程图，在STEP 7-Micro/WIN编程软件中编写好程序梯形图，编译没有错误后导出程序文件，导出的文件格式为.awl，打开S7-200 PLC 仿真软件，将导出的程序文件加载到S7-200 PLC 仿真软件，打开软件界面上边的配置选项卡，选择CPU配置为CPU224，如图10所示。攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸。

开始

初始液位值检测

Y

液位是否符合设定值？

N

启动PID运算，调节水泵转速

调节后液位检测

图8 程序流程图

图9 S7-200 PLC 仿真软件

图10 装载程序

点击运行程序，接通电机启动按钮SB1，即图中0按钮，控制水泵电机运行

的I/O Q0.0灯亮，即输出高电平，如图11所示。趕輾雏纨颗锊讨跃满賺。

图11 电机启动

关闭电机启动开关SB1，Q0.0仍为高电平，表示水泵电机正常运行，如图12所示。

图12 电机运行

接通电机停止按钮SB2，即图中1按钮，Q0.0Q变为低电平，表示电机停止运行，如图13所示。

图13 电机停止

仿真结果表明设计系统能够按照所设计功能正常运行，且灵敏度高，控制速度快，精度准。

6. 结论

通过这次毕业设计，使我对PLC和PID控制的了解有了进一步增强，并对它们产生了浓厚的兴趣，但我也深深的知道自己的不足之处，比如说对应用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序复杂程度。很多以前在学习过程中不明白的地方，在PLC调试过程中，终于得以解决。可以看出它对理论教学起到了必要的补充和拓宽作用，对培养既具有扎实理论功底又具有相当实践能力的人才必不可少。在此过程中我发现到修改完善程序的重要性。当时编完一个程序后感觉是正确的。就是这样还要仔细检查自己的程序。考虑到各种可能发生的情况。经过这次毕业设计让我的设计能力以及全面考虑问题的能力有了很大的提升。夹覡闾辁駁档驀迁锬減。

在这次设计中，我主要研究的是系统的设计、硬件的配置和软件设计，最终系统达到了的设计的目的，和传统液位控制相比，完全实现了自动化控制，并且控制准确度高、速度快，但是系统还存在一定的缺陷，控制具有滞后性，无法进

基于PLC的液位控制系统设计论文

题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名： 学号： 系别： 专业： 年级班级： 指导教师： 2013年5月18日

毕业论文（设计）作者声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 本毕业论文内容不涉及国家机密。 论文题目： 作者单位： 作者签名： 年月日

目录 摘要............................................................................................................. 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。引言............................................................................................................. 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.研究现状分析 ................................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.1题研究背景、意义和目的 ...................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.2液位控制系统的发展状况 ...................................................... 3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.3课题研究的主要内容................................................................ 4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.控制方案设计 ................................................................................... 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.1系统设计 ...................................................................................... 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.2单容水箱对象特性 .................................................................... 6預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 3.硬件配置 .............................................................................................. 8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 3.1控制单元 ...................................................................................... 8铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 3.2检测单元 ...................................................................................... 9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 3.3执行单元 ...................................................................................... 9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 4.软件设计 .............................................................................................. 9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 4.1STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 ........................................ 9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 4.2参数设定及I/O分配 .............................................................. 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 5.程序编程和系统仿真.................................................................. 12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 5.1程序设计 .................................................................................... 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 5.2程序仿真和分析....................................................................... 13猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 6.结论....................................................................................................... 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。参考文献................................................................................................ 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。附录........................................................................................................... 19輒峄陽檉簖疖網儂號泶。致谢........................................................................................................... 22尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。

水箱液位控制系统设计说明

过程控制综合训练 课程报告 16 —17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的 系统 姓名 学号 班级 成绩

水箱液位控制系统 [摘要] 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽的液位需维持在给定值上下，或在某一小围变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。 关键词：过程控制液位控制PID控制 Abstract: In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production

过程控制课程设计报告材料-贮槽液位控制系统设计

过程控制课程设计 设计题目：贮槽液位控制系统设计 学院：电气工程学院 专业：自动化 班级：091班 2012年6月4日

小组成员： 序号学号姓名设计分工 16 0902100138 姚航程总方案的确定及原理、控制参数的整定、 simulink仿真 17 0902100140 韦寿德测量变送器的选型、控制参数的整定、查阅 资料 18 0902100141 张印测量变送器的选型、控制参数的整定 19 0902100142 邓世杰调节阀的选型、水箱的建模 20 0902100147 杨奉志总方案的确定及原理、控制参数的整定、 simulink仿真 21 0902100148 钟昌帅simulink仿真、调节阀的选型 22 0902100149 李晓明控制器的选型、控制参数的整定、设计总结、 整理报告 23 0902100202 张凯强simulink仿真、水箱的建模、查阅资料 24 0902100203 农志兴调节阀的选型、水箱的建模 25 0902100204 袁剑波控制器的选型、查阅资料 26 0902100206 李季调节阀的选型、控制器的选型 27 0902100208 黄灵浩测量变送器的选型、水箱的建模、查阅资料 28 0902100209 谭雷调节阀的选型、水箱的建模 29 0902100213 吴高阳控制参数的整定、水箱的建模、查阅资料 30 0902100216 潘敏调节阀的选型、测量变送器的选型

目录 一、设计目的 (4) 二、设计任务及要求 (4) 三、工艺过程及要求 (5) 四、系统总体方案的选择及说明 (6) 五、系统结构框图与工作原理 (7) 1.系统结构框图 (7) 2.工作原理 (8) 3.水箱建模 (8) 六、各单元软硬件 (10) 1.控制对象 (10) 2.控制器 (10) 3.调节阀 (11) 4.差压变送器 (12) 七、参数的整定及仿真结果 (13) 1.经验法（现场实验整定法） (13) 2.常见被控量的PID参数选择范围 (13) 3.控制器各校正环节的作用 (13) 4.仿真结果 (14) 八、分析总结 (16) 设备清单 (17) 参考文献 (18)

基于PLC系统的中央空调控制系统毕业设计论文

哈尔滨理工大学毕业设计 题目：基于PLC的中央空调控制系统设计院、系：自动化学院自动化系 姓名： 指导教师： 系主任： 2012年06月25 日

哈尔滨理工大学毕业设计(论文)任务书 学生姓名：学号： 学院：自动化学院专业：自动化 任务起止时间：2012 年 2 月27 日至2012 年 6 月25 日 毕业设计(论文)题目： 基于PLC的中央空调控制系统设计 毕业设计工作内容： 1．第1～2周，查阅相关资料并翻译外文资料； 2．第3～4周，了解课题目前在国内外的研究现状、发展趋势，确定中央空调所要实现的功能和了解整个系统的结构框架； 3．第5～8周，进一步了解中央空调的所要实现的具体功能，确定系统中所要用到的原器件，并进行最初的硬件电路的设计，为软件编程做准备； 4．第9～11周，学习PLC程序的设计与开发，确定最终的硬件电路的设计； 5．第12～13周，编写PLC程序，并和硬件一起进行程序调试，来检查程序的可行性； 6．第14～15周，修改必要的程序部分来完善系统，并书写论文的初稿；7．第16～17周，修改并完成书面论文，准备答辩。 资料： 1.王卫兵，高俊山. 可编程控制器原理及应用.第二版.机械工业出版社，2005 2.任光.可编程序控制器(PC)应用技术与实例.华南理工大学出版社，2001 3.汤蕴缪，史乃. 电机学.机械工业出版社，1999 4.康贤永，万大福. 可编程控制器及其应用. 重庆大学出版社，1998 5.梅晓榕，柏桂珍. 自动控制元件及线路. 科学出版社，2005 6.刘金琨. 先进PID控制Matlab仿真(第二版). 电子工业出版社，2004 指导教师意见： 签名： 年月日系主任意见： 签名： 年月日 教务处制表

单片机水位控制系统课程设计

课程设计(论文) 题目名称： 课程名称： 学生姓名： 学号： 学院： 指导教师：

课程设计任务书

目录 摘要 (4) 引言 (5) 1几种方案的比较 (6) 1.1 简单的机械式控制方式 (6) 1.2 复杂控制器控制方案 (6) 1.3通过水位变化上下限的控制方式 (6) 2水塔水位控制原理 (8) 3电路设计 (9) 3.1原件的介绍 (9) 3.2引脚功能 (10) 3.3 水位检测接口电路 (13) 3.4报警接口电路 (14) 3.5 存储器扩展接口电路.................. .. (14) 4系统软件设计 (15) 4.1 流程图 (15) 4.2程序 (16) 5实验仿真 (18) 6结语 (19)

7参考文献 (19) 摘要 随着微电子工业的迅速发展，单片机控制的智能型控制器广泛应用于电子产品中，为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目，通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合应用所学知识的潜能。另外，水位控制在高层小区水塔水位控制，污水处理设备和有毒，腐蚀性液体液位控制中也被广泛应用。通过对模型的设计可很好的延伸到具体应用案例中。设计一种基于单片机水塔水位检测控制系统。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和汇编程序，并用Proteus软件仿真。实验结果表明，该系统具有良好的检测控制功能，可移植性和扩展性强。 关键词：单片机；水位检测；控制系统；仿真

PLC论文 控制系统设计

基于PLC的霓虹灯控制系统设计 目录 第一章绪论 (1) 第二章霓虹灯变压器 (2) 2、1霓虹灯的工作原理 (2) 2、2霓虹灯的结构与部件 (2) 第三章可编程序控制器简介 (3) 3、1 PLC简介 (3) 3、2 PLC的结构 (4) 3、3 PLC的工作原理 (4) 3、4控制器简介:S7-200系列PLC (5) 3、5 PLC应用特点 (5) 第四章霓虹灯控制系统设计 (6) 4、1任务分析及功能阐述 (6) 4、2 PLC接线图 (7) 4、3 I\O分配表 (8) 4、4控制流程的设计 (9) 4、5梯形图的设计 (10) 总结 (14)

第一章绪论 在现阶段,可编程控制器在工业控制领域已经起着举足轻重的作用,其方便快捷,准确等功能决定了它的主导地位,它将逐渐发展成以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。本课题可以说就是对可编程控制器在自动控制方面的一个简单的应用。 随着改革的不断深入,社会主义市场经济的不断繁荣与发展,大中小城市都在进行亮化工程。企业为展现自己的形象与产品,一般都会采用通过霓虹灯广告屏来这种广告手法,所以当我们夜晚走在大街上,马路两旁各色各样的霓虹灯广告随处可见,一种就是采用霓虹灯管做成的各种形状与多种彩色的灯管,另一种为日光等管或白炽灯管作为光源,另配大型广告语或宣传画来达到宣传的效果,大部分就是采用霓虹灯。这就涉及到如何去控制霓虹灯的亮灭、闪烁时间及流动方向等诸多控制问题,如何去快捷、可靠、简单的去控制,成为人们考虑的重点,在这我认为PLC最适合去解决这些问题。 可编程控制器PLC英文全称Programmable Logic Controller,就是一种数字运算操作的电子系统,专为工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等方面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。作为自动控制装置的核心,它具有功能强,可靠性高等诸多优点,PLC实验装置采用的式模块化结构,主要模块有可编程序控制器、编程器模块,九种实验模块,按钮、开关输入模块与继电器输出模块,以及四层电梯模型。该装置可以完成各种指令系统以及多种控制对象的程序设计训练。因为PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。并且PLC在工业自动化控制特别就是顺序控制中的方面具有比较突出的优势,在现实中人们也就是多通过PLC去控制霓虹灯的。以上就就是我选择此题目作为本学期PLC应用系统设计的意义。 本次设计的主要任务就是利用可编程控制器对霓虹灯进行控制,采用的就是SIEMENS公司生产的S7-200系列可编程控制器,与其对应的编程软件就是STEP7-Micro/WIN。

水箱自动控制系统设计原理图及程序

课程：创新与综合课程设计 电子与电气工程学院实践教学环节说明书 题目名称水箱水位自动控制装置 学院电子与电气工程学院 专业电子信息工程 班级 学号 学生姓名 起止日期13周周一~14周周五

水箱液位控制系统是典型的自动控制系统，在工业应用上可以模拟水塔液位、炉内成分等多种控制对象的自动控制系统。 本次课程设计思路是以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本维持不变。 一、设计题及即要求 1、设计并制作一个水箱水位自动控制装置，原理示意图如下： 2、基本要求：设计并制作一个水箱水位自动控制装置。 （1）水箱1 的长×宽×高为50 ×40 ×40 cm；水箱2 的长

×宽×高为40×30 × 40 cm（相同容积亦可）；水箱1 的放在地面，水箱2 放置高度距地0.8-1.2m。 （2）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变， 误差≤1cm。 （3）水箱 2 中要求的水位高度及上下限可以通过键盘任意设置； （4）实时显示水箱2 中水位的实际高度和水泵、阀门的工作状态。 3、发挥部分： （1）在出水龙头各种开度状态下装置能够自动控制水箱 2 中水位的高度不变， 误差≤0.3 cm。 （2）由无线远程控制器实现基本要求，无线通讯距离不小于10 米。远程控 制器上能够同步实现超限报警显示。 （3）其他创新。 二、设计思路： 以单片机为控制中心，对水位传感器、电机驱动模块、按键及显示进行控制。通过按键设置水位传感器的位置，在水龙头及阀门的各种开度下，通过控制水泵工作或不工作来维持水箱二的液面高度基本

基于PID的上水箱液位控制系统设计课程设计

基于PID的上水箱液位控制系统设计 过程控制系统课程设计 基于PID的上水箱液位控制系 统设计

一、课程设计任务书 1.设计内容 针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。具体设计内容是利用西门子S7-200PLC作为控制器，实现对单容水箱液位高度的定值控制，同时利用MCGS组态软件建立单容水箱液位控制系统的监控界面，实现实时监控的目的。 2.设计要求 1、以RTGK-2型过程控制实验装置中的单个水箱作为被控对象、PLC作为控制器、静压式压力表作为检测元件、电动调节阀作为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。 2、PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量20%，稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤120s； 3、组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线； 4、选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数； 5、通过S7-200PLC编程软件Step7实现PLC程序设计与调试； 6、分析系统基本控制特性，并得出相应的结论； 7、设计完成后，提交打印设计报告。

3.参考资料 1.邵裕森,戴先中主编.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.2003 2.崔亚嵩主编.过程控制实验指导书（校内） 3.廖常初主编.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.2007 4.吴作明主编.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.2007 4.设计进度（2010年12月27日至2011年1月9日） 时间设计内容 2010年12月27日布置设计任务、查阅资料、进行硬 件系统设计 2010年12月28日～ 2010年12月29日 编制PLC控制程序，并上机调试； 2010年12月30日～2010年12月31日利用MCGS组态软件建立该系统的工 程文件 2011年1月2日～2011年1月4日进行MCGS与PLC的连接与调试进行PID参数整定 2011年1月5日～2011年1月6日系统运行调试，实现单容水箱液体 定值控制 2011年1月7日～ 2011年1月9日 写设计报告书 5.设计时间及地点 设计时间：周一～周五，上午：8：00～11：00 下午：1：00～4：00 设计地点：新实验楼，过程控制实验室（310） 电气工程学院机房（320）

基于plc电梯控制系统设计毕业论文_1

第1章绪论 1.1 论文的背景及意义 随着科学技术的发展、城市现代化进程的突飞猛进，电梯作为一种高效、迅捷、安全、可靠的垂直运输设备，成为了人们不可缺少的运输工具。现代高层建筑中各办公大楼、住宅、宾馆、医院、工矿企业、仓库、码头、大型货轮等都离不开它。据统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。电梯服务中国已有100多年历史，特别在改革开放以后，我国电梯的使用数量快速增长。尤其是现阶段，随着经济日新月异的发展，人们生活水平不断提高，城市建筑不断增多，楼房也越来越高，与此相应，电梯也得到迅猛的发展。现在，电梯已完全融入我们的生产、生活中，满足人们生活、工作及学习的需要。据统计，我国在用电梯已达40多万台，每年还以约5万～6万台的速度增长[1][2]。 电梯的作用越来越显著，电梯的需求越来越大。而目前我国使用的先进的电梯系统基本上都是国外设计制造，其核心技术并不公开。国内具有自主知识产权的控制方法和技术在实际中的应用还比较少，与国外先进技术相比还有较大的差距。尽快研究和掌握先进的控制技术，对国内电梯工业的发展会有很大的促进作用。 早期的电梯自动控制系统中，信号的逻辑控制一般是由继电器—接触器电路来实现。由于继电器、接触器都是有触点的电气元件，体积庞大，弧光放电较严重，使用寿命有限；在电梯这种较复杂控制系统中可靠性不高，施工过程中接线复杂，当控制要求改变时必须改变硬件接线，使得通用性和灵活性不够，生产周期加长；另外，继电器、接触器触点数目有限，可扩展性较差；继电器—接触器控制系统依靠触点的机械动作实现控制，工作频率低且机械触点还会出现抖动问题；继电器控制逻辑一般不具备计数功能；同时随着楼宇层数的增加，继电器—接触器控制系统过于庞大，给设计带来不便。基于以上多种原因，导致电梯控制系统的工艺性、运行的可靠性与安全性降低，故目前己被逐步淘汰。 目前电梯的控制普遍采用两种方式，一是采用微机作为信号控制单元，完成电梯信号的采集、运行状态和功能的设定，实现电梯的自动调度和集选运行功能。微机控制是电梯控制技术的发展方向，目前已有一些由微机控制的电梯新机型相继推出，使控制功能得到增强，性能得到改善。微机控制系统虽然在智能控制方面有较强大的功能，但也存在一定的不足之处，一方面微机控制抗干扰能力较差、

单片机水箱水位控制系统设计

单位代码0 2 学号 分类号TH6 密级 课程设计说明书 水箱水位控制系统设计 院（系）名称机械工程学院 专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名 指导教师 2015年10 月27 日

黄河科技学院课程设计任务书 机械工程学院机械系机械设计制造及其自动化专业12 级1 班学号1200000000 姓名指导教师 题目: 水箱水位控制系统设计 课程:单片机应用技术 课程设计时间2015 年10 月13 日至10 月27 日共 2 周课程设计工作内容与基本要求(设计要求、设计任务、工作计划、所需相关资料)（纸张不够可加页） 1. 设计要求 在高塔的内部我们设计一个简易的水位探测传感器用来探测三个水位，即低水位，正常水位，高水位。低水位时送给单片机一个高电平，驱动水泵加水，红灯亮；正常范围的水位时，水泵加水，绿灯亮；高水位时，水泵不加水，黄灯亮。 2. 设计任务与要求（完成后需提交的文件和图表等） 1〉系统硬件电路设计 根据该系统设计的功能要求选择所用元器件，设计硬件电路。要求用Proteus 绘制整个系统电路原理图。 2〉软件设计 根据该系统设计的功能要求进行软件设计，要求用VISIO软件绘制整个系统及各部分的软件流程图。并根据流程图编写程序并汇编调试通过。列出软件清单，软件清单要加以注释。 3〉Proteus仿真 用Proteus对系统软硬件进行仿真调试通过。 4〉软硬件实际调试 5〉编写设计说明书一份，内容包括任务书、设计方案分析、硬件设计部分要绘制整个系统电路原理图，对各部分电路设计原理做出说明。软件设计部分要绘制整个系统及各部分的软件流程图，并列出软件清单，软件清单要求加注释，并在各功能块前加程序功能注释。调试结果整理分析及设计调试的心得体会。3．工作计划（进程安排） 第1周基本完成软、硬件的设计（分散在教学过程中完成）。第二周2天绘

水箱液位控制系统课程设计

、液位控制系统的原理分析 1.1水箱液位控制系统的原理框图 本次课程设计对水箱液位控制系统的设计是一个简单的控制系统， 所谓简单 液位控制系统通常是指有一个被控对象，一个检测变松单元一个控制器和一个执 行器所组成的单闭环负反馈控制系统，也成为单回路控制系统。 简单控制系统有着共同的特征，他们均有四个基本环节组成，即被控对象， 测量变送装置，控制器和执行器。对不同对象的简单控制系统尽管其具体装置和 变量不相同，但都可以用相同的方框图表示： 图1控制系统方框图 这是单回路水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用 一个调节器保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控 制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度， 即控制的任务 是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。 根据控制框图，这是一个闭环反馈单 回路液位控制，采用工业智能仪表控制。 1.2被控过程传递函数的一般形式 根据被控过程动态特性的特点，典型工业过程控制所涉及及被控对象的传递 函数一般具有下述几种形式 1一阶惯性加纯迟延 2 二阶惯性环节加纯迟延 G(s) 二 k Ts 1 e s 1-1

3 N 阶惯性环节加纯迟延 二、建立被控对象数学模型 2.1求传递函数 根据阶跃响应的实验数据如表1 使用Matlab 编辑.m 文件，得出阶跃响应曲线。Matlab 程序如下: t = [0 10 20 40 60 80 100 140 180 250 300 400 500 600 700 800]; h = [0 0 0.2 0.8 2.0 3.6 5.4 8.8 11.8 14.4 16.5 18.4 19.2 19.6 19.8 20]; plot(t,h) grid on hold on 得到阶跃响应曲线再取0.39和0.62处的t 值如图2、图3 G(s) = (T i S 1)幽 1) V s (1-2) G(s) = K (Ts 1)n e —s (1-3) 上述3个公式只适用于自衡过程 个积分环节，即 G(s)二丄e 「s Ts G(s) - e 「s 71s(T 2 s +1) 对于非自衡过程，其传递函数应包含有一 (1-4) (1-5)

基于PLC系统的全自动洗衣机控制系统毕业设计论文

毕业设计（论文） 基于PLC的全自动洗衣机控制系统设计论文 学生 指导教师 专业机电一体化 层次 班级 学号 日期

原创性声明 本人声明所呈交的毕业论文（设计）是我个人进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，已在毕业论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。 学生签名: 时间：年月日 关于论文（设计）使用授权的说明 本人完全了解《江西农业工程职业学院本、专科毕业论文（设计）工作条例（暂行规定）》对：“成绩为优秀毕业论文（设计），江西农业工程职业学院将有权选取部分论文（设计）全文汇编成集或者在网上公开发布。如因著作权发生纠纷，由学生本人负责”完全认可，并同意江西农业工程职业学院可以以不同方式在不同媒体上发表、传播毕业论文（设计）的全部或部分内容。江西农业工程职业有权保留送交论文（设计）的复印件和磁盘，允许论文（设计）被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。 [保密的毕业论文（设计）在解密后应遵守此协议] 学生签名: 时间：年月日 密级：

摘要 本文介绍了利用三菱FX2N系列PLC对全自动洗衣机控制系统总体控制,阐述了控制方案。实现全自动洗衣机控制系统总体控制有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行全自动洗衣机控制系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据全自动洗衣机控制系统总体控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试 关键字：PLC 全自动洗衣机控制系统 PLC程序设计

(完整版)水位控制系统设计

课题名称：水箱水位控制系统设计专业：电气工程及其自动化学号： 姓名：

水箱水位控制系统设计 摘要 本设计主要基于单片机的硬件电路设计,实现一种能够实现水位自动控制、具有自动保护、自动声光报警功能的控制系统。本控制系统由A/D转换部分、单片机控制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机控制部分等构成。同时对各个部分进行了详细的论述。在设计中对水塔水位控制原理进行分析,选用AT89C51单片机作为控制水塔水位的处理芯片,由AT89C51的P1口直接来控制.设计方案采用模块化程序设计方法,结合程序流程图,编写程序代码,最后利用KEIL公司的u Vision3软件及伟福仿真软件进行仿真实验,达到单片机自动控制水塔水位变化的目的. 关键词：单片机，水塔水位控制原理，AT89C51，伟福仿真软件

目录 前言 (1) 第1章设计内容 (2) 1.1 设计要求 (2) 1.2 方案设计 (2) 第2章硬件电路设计 (3) 2.1 系统框图设计 (3) 2.2 系统原理 (4) 第3章水塔水位控制系统的硬件电路设计 (5) 3.1 水位检测电路 (5) 3.2 水位显示电路 (5) 3.3电机控制电路 (6) 3.4振荡电路和复位电路 (7) 3.5声光报警电路 (7) 第4章软件程序设计 (8) 4.1 系统主程序流程图 (8) 4.2编写C程序 (9) 第5章硬件制作与调试 (10) 结论 (11) 附录 (12) 仿真总图 (12) 源代码 (13)

前言 水塔是在日常生活和工业应用中经常见到的蓄水装置，在我们的生活中起到了重要的作用，而水基于单片机的水塔水位控制系统使水塔水位自动保持在一定的位置，通过对其水位的控制对外供水，以满足需要。塔里面的水位控制是一个水塔发挥作用的关键。该系统使用水位传感器对水塔水位进行检测并将检测到的信号传给单片机来进行处理，通过调整定时器的定时时间来增大或者缩小占空比，并编写程序加以控制，从而实现电机的调速。最后，使用液晶屏显示当前水位状态以及电动机的转速。该系统通过了报警模块来实现了过低水位蜂鸣器鸣笛报警、过低警戒水位自动处理、正常水位蜂鸣器鸣笛报警以及正常水位处理。本系统适应在不同的用水场合下的用水速度需要，节省工作时间，提高了整体工作的效率，实现水塔水位的自动控制。 液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。

液位控制系统——过程控制课程设计

过程控制课程设计——液位控制系统综合设计 目录 目录 0 1.引言 (1) 2.系统工作原理 (1) 3. 硬件设计部分 (2) 3.1控制回路硬件图 (2) 3.2系统硬件设计 (3) 3.3控制系统的结构组成 (3) 3.4 设备连接 (4) 4.PID控制器程序设计 (4) 4.1 PID原理如下 (4) 4.2 A/D、D/A转换控制环节 (5) 4.3 PID控制程序 (5) 5.设计总结及心得体会 (7) 参考文献 (8)

1.引言 液位控制是工业中常见的过程控制，它对生产的影响不容忽视。单容液位控制系统具有非线性，滞后，耦合等特征，能够很好的模拟工业过程特征。对于液位控制系统，常规的PID控制采用固定的参数，难以保证控制适应系统的参数变化和工作条件变化，得不到理想效果，模糊控制具有对参数变化不敏感和鲁棒性强等特征，但控制精度不太理想。如果将模糊控制和传统的PID控制两者结合，用模糊控制理论来整定PID控制器的比例，积分，微分系统，就能更好的适应控制系统的参数变化和工作条件的变化。 本课程设计所控制的是单容下水箱液位，根据控制系统要求，设计采用过程控制器件液位变送器、电动调节阀以及可编程逻辑控制器组成单回路闭环控制系统。从而熟悉PID算法在过程控制中的应用和闭环回路调节系统的设计方法。 2.系统工作原理 整个液位控制系统采用典型的反馈式闭环控制，液位控制系统原理图如图2.1所示： 图2.1 液位控制系统原理图 图2.1为单回路上水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。在单位阶跃作用下，P、PI、PID 调节系统的阶跃响应分别如图3-2中的曲线①、②、③所示。

液位自动控制系统设计

第一章液位自动控制系统原理 液位自动控制是通过控制投料阀来控制液位的高低，当传感器检测到液位设定值时，阀门关闭，防止物料溢出；当检测液位低于设定值时，阀门打开，使液位上升，从而达到控制液位的目的。在制浆造纸工厂常见有两种方式的液位控制：常压容器和压力容器的液位控制，例如浆池和蒸汽闪蒸罐。液位自动控制系统由液位变送器（或差压变送器）、电动执行机构和液位自动控制器构成。根据用户需要也可采用控制泵启停或改变电机频率方式来进行液位控制。结构简单，安装方便，操作简便直观，可以长期连续稳定在无人监控状态下运行。 应用范围 在制浆造纸过程中涉及的所有池、罐、槽体液位自动控制。 图1.1 中，是控制器的传递函数，是执行机构的传递函数，是测量变送器的传递函数，是被控对象的传递函数。图5.1中，控制器，执行机构、测量变送器都属 于自动化仪表，他们都是围绕被控对象工作的。也就是说，一个过程控制的控制系统，是围绕被控现象而组成的，被控对象是控制系统的主体。因此，对被控对象的动态特性进行深入了解是过程控制的一个重要任务。只有深入了解被控对象的动态特性，了解他的内在规律，了解被控辩量在各种扰动下变化的情况，才能根据生产工艺的要求，为控制系统制定一个合理的动态性能指标，为控制系统的设计提供一个标准。性能指标顶的偏低，可能会对产品的质量、产量造成影响。性能指标顶的过高，可能会成不必要的投资和运行费用，甚至会影响到设备的寿命。性能指标确定后，设计出合理的控制方案，也离不开对被控动态特性的了解。不顾被控对象的特点，盲目进行设计，往往会导致设计的失败。尤其是一些复杂控制方案的设计，不清楚被控对象的特点根本就无法进行设计。有了正确的控制方案，控制系统中控制器，测量变送器、执行器等仪表的选择，必须已被控对象的特性为依据。在控制系统组成后，合适的控制参数的确定及控制系统的调整，也完全依赖与对被控对象动态特性的了解。由此可见，在控制工程中，了解被控制的对象是必须首先做好的一项工作。

上水箱液位控制系统-过控课设

摘要 在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。而液位不仅是工业过程中常见的参数，且便于直接观察，也容易测量。过程时间常数一般比较小。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态，实施各种不同的控制方案。液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。国外很多实验室有此类装置，如瑞典LUND大学等。很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置! 本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。这套系统由多个水箱，液位检测变送器，电磁流量计，涡轮流量计，自动调节阀，控制面板等喝多器件构成。 液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段，控制理论由经典控制理论到现代控制理论，再到多学科交叉；控制工具由模拟仪表到DCS，再到计算机网络控制；控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。而其中应用最广泛的就是PID 控制器。 这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。学会建立了最初的四种模型。接着后几天就是开始熟悉各种控制系统，以及运用它们去控制水箱的液位，从而更加深刻的理解控制的概念。并且在过程中，要熟练学会调整PID的参数，学会使用MATLAB等。 关键词：水箱液位；PID控制；串级控制；前馈控制；经验凑试法

目录 1引言 (1) 2 实验设备 (2) 2.1 THJ-FCS型或THJ-3型高级过程控制系统实验装置 (2) 2.2计算机及相关软件。 (6) 2.2.1 SIMATIC WinCC简介 (6) 2.2.2 监控界面 (7) 3 设备工作原理及运行过程 (8) 3.1 设备工作原理 (8) 3.2 控制系统流程图 (9) 3.3系统投运及步骤 (10) 4 参数整定与结果分析 (12) 4.1 参数整定 (12) 4.1.1 比例（P）调节 (12) 4.1.2 比例积分（PI）调节 (14) 4.1.3 比例积分微分（PID）调节 (17) 4.2 结果分析 (19) 总结 (20) 参考文献 (21)

PLC论文控制系统设计

P L C论文控制系统设计 The pony was revised in January 2021

基于P L C的霓虹灯控制系统设计 目录 第一章绪 论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 第二章霓虹灯变压器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 2.1霓虹灯的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 2.2霓虹灯的结构与部件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 2 第三章可编程序控制器简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3

3.1 PLC简介．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 3 3.2 PLC的结构．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 3.3 PLC的工作原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 3.4控制器简介：S7-200系列PLC．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5 3.5 PLC应用特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 5 第四章霓虹灯控制系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 6

水箱水位自动控制系统设计与实施——毕业设计说明书资料

广西电力职业技术学院 毕业设计 题目名称水箱水位自动控制系统设计与实施 系（部）动力工程系 专业检测技术及应用 班级 1 1 1 5 学号 109111540 姓名谢城镔 指导教师梁云岳 广西电力职业技术学院教务科研处编制

摘要 随着科学技术的发展，电器控制技术在各领域，特别是在自动控制领域取得了长足的发展，有了越来越多的应用。PLC以可靠性高、灵活性强、易于扩展、通用性强、使用方便等优点不断发展，在处理速度、控制功能、通讯能力及控制领域等方面都有新的突破，成为工业自动化领域最重要、应用最广的控制设备之一，对国民经济建设有突出的贡献。近年来由于PLC与其他科学技术结合，使其在各个控制领域显示了较强的应用潜力和良好的应用前景。 本毕业设计采用PLC与继电器来实现水位的自动控制以及采用热电偶与压力变送器对温度、压力的监控，系统通过手自动控制，现场内控制与远程控制使其直观地表现出水箱水位自动控制系统的功能化与优良性。 关键字： PLC 水位自动控制热电偶压力变送器

目录 一前言 (3) 二设计方案 (4) （一）系统说明 (4) （二）工作原理及原理图 (6) （三）设备清单及I/O分配表 (7) 1 设备清单 (7) 2 I/O分配表............................................ (8) （四）主要设备及编程软件介绍 (9) 1 西门子PLC简介 (9) 2 V4.0 STEP 7 Micro SP7编程软件简介 (10) 3 组态王软件简介 (12) 三实施过程 (14) （一）水箱制作 (14) （二）管路连接 (14) （三）控制设备接线 (14) （四）控制组态界面设计 (15) （五） PLC程序设计 (16) （六）系统调试 (22) （七）存在问题及解决方法 (22) 四结论 (25) 五心得体会 (26) 致谢 参考文献与附录