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毕业设计 基于plc的液位控制系统

毕业设计 基于plc的液位控制系统
毕业设计 基于plc的液位控制系统

毕业设计(论文)

题目:基于PLC的液位控制系统-下位机设计

学生姓名:

学号:

专业:电气工程及其自动化

班级:1126班

指导教师:

2015年5 月22 日

摘要

随着当今社会科学技术的迅猛发展,各类监测并调控液位系统对自动化程度的要求也越来越高,原有的水位控制系统,已远远不能满足当前高度自动化的需要。

本课题是研究通过PLC系统来控制水位,监控组态来模拟监控界面,实现生产的自动化,可视化。本课题首先设计PLC控制系统,根据要求实现的功能分配IO口,接线,然后编制通过V4.0 step 7软件进行梯形图的编辑、运行,并把现场的水塔水位状况实时传送给上位机,上位机采用力控组态软件进行监控。

监控组态界面是通过ForceContro7.0进行监控界面的编写、运行。首先设计监控界面,设置通信参数和IO口,使得上下位机能够可靠通信。本水位控制系统以PLC为控制核心,具备开始和停止功能,这是一种PLC控制的自动调节控制系统。应用此控制系统能显著提高劳动效率,减少劳动强度。

关键词:PLC 监控组态 STEP7 力控

Abstract

With the rapid development of science and technology in today's society.All kinds of monitoring and control system of liquid level of automation are increasingly high requirements.The original control system of water level, can not meet the current needs of the highly automated.

This project is to research through the PLC system to control water level monitoring, configuration simulation monitoring interface, realizing production automation, visualization.In this paper, the design of PLC control system, according to the functional requirements to achieve the distribution of I/O, then the preparation of wiring, editing, operation ladder through V4.0 step 7 software, and the water level scene of the real-time transmission to the PC, PC monitoring using ForceContro7.0 configuration software.

The configuration, operation monitoring interface is edited by ForceContro7.0 software. First, the monitoring interface design, communication parameters setting and I/O port, the computer can reliable communication. The water level control system using PLC as the control core, have open and all stop function, this is a kind of automatic control system PLC control. The application of this control system can significantly improve the work efficiency, reduce labor intensity.

Keys words:PLC configuration step7 forcecontrol

目录

摘要 ............................................................. I Abstract .......................................................... II 第一章绪论 .. (1)

1.1设计的意义及目的 (1)

1.2 课题的发展现状 (1)

1.3 本设计主要工作 (2)

第二章 PLC及SIEMENS S7-200 (3)

2.1 PLC概述 (3)

2.1.1 PLC的产生及发展 (3)

2.1.2 PLC的组成 (4)

2.2 PLC的特点、性能及分类 (8)

2.2.1 PLC的特点 (8)

2.2.2 PLC的性能指标 (9)

2.2.3 PLC的分类及应用 (10)

2.3 SIEMENS S7-200系列PLC (11)

2.3.1 S7-200系统组成 (11)

2.3.2 S7-200内存结构 (12)

2.3.3 S7-200寻址方式 (12)

2.3.4 S7-200控制指令 (14)

第三章液位控制系统硬件设计 (15)

3.1 PLC选型 (15)

3.2 液位传感器(YWCGQ)选型 (16)

3.3 变频器及PLC连接 (16)

3.4 电机 (18)

3.5 系统接线图(见附图3-5) (19)

3.6 I/O地址分配 (19)

第四章液位控制系统软件设计 (20)

4.1 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP3软件的使用 (20)

4.1.2 控制程序 (23)

4.1.3 控制程序通信 (25)

4.2 程序设计 (26)

4.3 S7-200仿真 (29)

第五章监控系统设计 (32)

5.1 ForceContro7.0简介 (32)

5.2 ForceContro7.0作用 (32)

5.3 监控系统概述 (32)

总结 (33)

致谢 (34)

参考文献 (35)

附录 (36)

基于PLC的液位控制系统-下位机设计

第一章绪论

1.1设计的意义及目的

基于PLC的水位控制系统可以实现生产的自动化,使实际操作简单容易,省时省力。对于降低运行成本,充分利用资源,更大的获得利益,是有重要意义的。本设计目的在于:(1)培养我们分析并解决本专业实际工程问题的反应速度和独立思考的能力,增长实际工作经验。

(2)使学生能正确的运用科学技术资料,国家标准手册、图册等工具研究开发工业项目。

(3)了解液位控制系统的工作原理,设计理念和现实意义。

(4)了解控制系统上位机的后台开发过程,熟知控制系统下位机的硬件选型,连接,程序的编写等详细过程。掌握数据的交换的内容及信息的接收发送。

(5)学会利用I/O设备驱动完成上位机对下位机的实时监控。

1.2 课题的发展现状

从最初的理念上来讲,逻辑控制上普遍应用PLC,并且数量巨大,占有主导地位。适合在相对较简单,过程不复杂的简易控制上应用,例如顺序控制和时序控制等场合。当今工业生产对于脱离人力生产的需要飞速提升,计算机领域的发展也突飞猛进,尤其是CPU 也飞速发展,不断更新换代,包括微型计算机同类的芯片都可以用作新一代PLC的核心处理器的选择对象,PLC在今后的发展当中必将失去一部分市场份额。但换个角度去思考,现如今一些规模庞大,技术先进,市场占有率高的大工业控制器厂商,也迅速的尝试将微机业的一些最新的软件技术移植到现代的PLC当中,使其不断完善与改进,增加了更强大的功能,也大大提高了设备的性能。PLC也早已不只是逻辑控制这么简单的设备了。对于这些现代的PLC已经远远不能再简单的理解为过去的“可编程逻辑控制器”。显而易见,这些新的PLC必将会在以后的制动化领域大有作为。

PLC是一个与时俱进的产品,它最初是受到计算机设计思想的启发而研发的,经历了几十年的发展历程,各个生产厂商在竞争中不断的创新、完善,使其更符合自动化的发展,更适应自动化的实际要求。PLC始终屹立不倒,昂首挺立于工业领域靠的就是它无论在怎样的环境下都能正常准确的发挥作用。微型计算机适应艰苦恶劣的周边环境的能力太差,很难适应工业生产现场,所以他是远远不能取代PLC的。

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因此工业生产中离不开PLC,是没有争议的。目前中国PLC市场本土品牌几乎没有,最受国人青睐的品牌有三菱、欧姆龙、西门子、罗克韦尔、施耐德、GE-Fanuc等国际知名公司。大中型PLC欧美品牌市场份额最大,小型PLC日本品牌也实力雄厚,另外,中国台湾与韩国也有一小部分市场。

网络化、微型化、电脑化和开放性是PLC未来发展的主要趋势。在PLC自动化的最初时期,其体积庞大而且价格不菲。但近些年以来,微型PLC(小于32 I/O口)已经问世,价格也只有几百美元。现如今我们使用PLC的同时还要必须使用单独的监控组态软件作为辅助工具,PLC以后的发展趋势就是在自身的系统里自带有与自身硬件相匹配的监控组态软件,这样会更受到广大用户的喜欢,也更符合市场的需求,也是新的商机,更是一种趋势。

1.3 本设计主要工作

选取西门子S7-200系列PLC来主要控制变频器及水泵等设备达到自动调节液位的目的,主要实现方法:

(1)利用投入试液位测量器捕捉水箱液位信息,将水位传达给输入输出模块;

(2)经A/D转换后,进行数据比较,来控制变频器的输出频率变化,于此同时,显示水位具体信息;

(3)本系统设计有自动报警功能,当液位异常超过警戒水位或是低于最低水位就会传递预警;

(4)根据上位机的要求还可以水位的PID闭环控制,同时把水位数据传送给上位机,实现水位数据的实时显示和状态监控。

具体任务如下:

(1)以PLC为控制核心的硬件电路设计;

(2)根据所提功能完成硬件接线;

(3)软件设计,实现水位的采集和传输以及越限报警;

(4) 可以实现水位的PID闭环控制。

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第二章 PLC及SIEMENS S7-200

2.1 PLC概述

2.1.1 PLC的产生及发展

可编程序控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC,1969年第一台可编程序控制器问世。如今PLC已成为工业现代化生产中必不可少的,利用率最高的,应用最普及的,市场占有率最高的的工业生产控制器。

(1)PLC的产生

PLC产生之前,控制电气装置主要依靠继电器,接触器等电子元件来实现操作,并用导线按一定顺序连接。由于其装置庞大,生产费时费力,灵活性差,复杂,事故率高,等诸多不便,人们对于自动控制有了更高的要求。

68年美国通用汽车公司(GM)招标要求:

“①软连接代替硬接线②维护方便③可靠性高于继电器控制柜④体积小于继电器控制柜⑤成本低于继电器控制柜⑥有数据通讯功能⑦输入115V ⑧可在恶劣环境下工作⑨扩展时,原系统变更要少⑩用户程序存储容量可扩展到4K”。

其核心思想是用程序代替硬件接线,输入/输出电平可与外部装置直接相连,结构易于扩展。这便是PLC理念的雏形。

次年美国DEC公司根据这一理念开发出世界上第一台PLC(PDP-14),并成功的应用在通用汽车公司的生产线上。

(2)PLC的发展

微处理器诞生于20世纪70年代初。微处理器问世后人们很快将其引入PLC,使PLC 增加了运算、数据传送及处理等功能,使其真正成为具有计算机特征的工业控制设备。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。随着个人计算机的普遍利用后,为了更加便捷和凸显可编程控制器的功能以及特点,可编程序控制器定名为Programmable Logic Controller。

20世纪70年代中晚期,PLC进入了一个更加贴近实际应用化的发展阶段,可编程控制器大规模吸收并采纳计算机技术扩展和改进自身功能功能,使其功能发生了翻天覆地的变化。越来越小的体积及更美的外观,越来越高的运算速度、更可靠越来越稳定的工业抗干扰设计、越来越精准的模拟量运算以及更完善的PID功能及越来越低的市场价格更加巩固了它在现代工业领域的地位。

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20世纪80年代初,西方先进工业国已经大量的使用PLC为工业生产实现了高度的自动化。世界上生产可编程控制器的国家日益增多,产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。

20世纪80年代至90年代中期,一个东西正以不可思议的超高速度在飞速发展,那就是PLC。之所以它如此的发展迅速,全要归结于当时工业的超高速发展,因此,PLC的产量有了质的飞跃,始终稳定在30%以上。也正是在此过程中,PLC在某些领域撼动了处于统治地位的DCS系统。因为PLC在处理模拟量、数字量的运算方面,人机接口能力和网络能力得到大幅度提高,PLC逐渐进入过程控制领域。

到上世纪末,可编程控制器朝着更适合现代工业发展的特点不断完善与改进。超大型PLC和超小型PLC都相继出现,为了迎合不同控制要求的工业场合。特殊功能单元也种类繁多,扩展了PLC的功能。人机交互界面单元、通信单元更加方便人们的使用,PLC的这些变化,给工业生产自动化增添了强大的动力。

2.1.2 PLC的组成

PLC基本组成简单明了,分为几大部分,每一部分又有各自不同功能的模块,具体包括中央处理器(CPU)、存储器、接收发出信息的端口、对外另外连接的仪器的编程器及提供电能的部分这几大部分。其中对外接收和发送信息的端口又分为好几类,具体的形式见图2-1。PLC分管不同功能的每个东西通过总线连起来,对外的连接需要按照实际的被控对象连接与之对应的设备,使之构成一个完整的PLC控制系统。

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图2-1 PLC基本组成

(1)中央处理器

其简称CPU,是PLC的最高级指挥中心。相当于我们的大脑。

(2)存储器

PLC的存储器组成主要有三部分,分别是系统程序存储器,用户程序存储器和数据存储器。

①系统程序存储器

系统程序存储器是存放PLC生产厂家编写的系统程序的地方,并且锁定在ROM内,个人用户不能随意的擦出及写入。它使PLC具有基本功能,能够完成PLC设计者规定的各项工作。系统程序质量的好坏很大程度上决定了PLC的性能。

②用户程序存储器及数据存储器

用户存储器又分为用户程序存储器(程序区)和数据存储器(数据区)这两个存储器,分别负责不同的存储任务。用户程序存储器是专门存放用户根据实际控制情况具体编写的程序的地方,程序要采用PLC编程语言编写。这个存储器当中的存储单元类型又分为多种,有RAM(随机存取存储器)、EPROM(可擦除可编程序存储器)和EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)。存储器中的内容可读可写可修改,用户可以根据自己的需要自行发挥。用

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户数据存储器是保存运行程序中器件所使用的开关量以及运算过程中产生的数据的空间。程序容量的大小靠的就是用户存储器的大小,存储器越大,能开发的程序就能越大,这就说明PLC性能也就越好。判断PLC的优劣,很重要的指标就是看用户程序存储器的大小。

为了方便用户程序的读写,更改,检验,也为了更安全有效的保护用户程序的信息,防止程序因断电等意外丢失,因此,一般用RAM用作程序存储器,并备有后备电源。由于RAM的抗干扰能力稍差,在程序已经运行并且无误的情况下,通常将其固化在只读存储器中。如今电可擦除可编程只读存储器正逐步成为用户存储器的首选,直接将程序写进EEPROM中已成为时下流行的潮流。

工作数据指的是在PLC运行时一直都在变化、一直都在存取的一些数据。工作数据需要随即存取,因此存放在RAM中最恰当。开发人员需要通过编写程序来设定这些器件的初始状态,以便更好的完成自动控制的目的。在管理数据的区域中,有这样一个数据保持区,它是能在一些数据在掉电时用后备电池保持原有状态的时刻,可以将这些数据保存下来的存储区。

用户在开发使用PLC的过程中是不会触及系统程序及工作数据的,PLC产品说明书或使用手册中所标明的存储器的说明,包括其形式以及存储器的容量都指的是用户程序存储器。功能不强大的PLC往往用户存储器容量小,用户在开发使用的过程中也会出现信息超出用户存储器的容量的情况,为了解决这种情况带来的不便,许多PLC还有存储器扩展功能。

常见的存储器主要有1.RAM,可读可写的随机存储器;2.ROM,只读存储器。ROM又有PROM 、EPROM等多种形式可供用户根据需要来自行选择,但他们均为可擦除可编程的只读存储器。

(3)接口

要想利用PLC进行完整的控制任务,PLC就必须与外界建立联系,接收和发送各种信号就需要输入输出接口。负责接收信息的端口是用来接收程序正常运转时所产生的各种变量的。接收的不同变量在PLC中经过特定的程序计算处理产生被控信息,这些信息由输出口送出PLC。执行设备接收到输出口传递的信号后,带动被控器件动作,最终完成控制。PLC控制好坏的评判很大程度上取决于接口接收和发送信号的能力。由于工业生产现场情况复杂多变,干扰也比较强烈,所以接口要有抗干扰的能力。另外,工业控制信号种类繁多,类型不一,所以接口还必须有处理不同类别信号的能力,满足各类信号的匹配能力。

①输入接口

可编程序控制器因需求不同有不同的接口。

·数字量输入接口:一般传感器传递给PLC的信号如果是数字量,那么这些数字量就

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需要由数字量输入接口接收,并把他们转化成能用作PLC内部处理的标准信号。数字信号可能由交流电传递也可能用直流电传递,因为这个缘故,接口只能又分成接收直流信号的直流输入接口和接收交流信号的交流输入接口。如图2-1、图2-2、图2-3所示。

图2-1 直流输入接口电路

图2-2 交/直流输入接口电路

图2-3 交流输入电路

由上图可以看到输入接口的电源部分画在了虚线框以外,这说明这类接口是分体式数字量输入接口。但现如今的PLC一般不采用这种接法,另提供电源既不节能又不便捷,现在的输入接口都采用本机直流电源直接供电。

·模拟量输入接口:顾名思义,模拟量输入接口就是能将输入到PLC的模拟量转化成PLC可处理的信号。凡是模拟量,不论是电压的模拟信号还是电流的电信号,只要是标准的模拟信号,接口都能自动匹配。

②输出接口

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·数字量输出接口:它的作用是把可编程内部的标准信号转换成现场执行机构所需的数字(开关)量信号。

·模拟量输出接口:它的作用是将可编程控制器运算处理后的若干位数字量信号转换为响应的模拟量信号输出,以满足生产过程现场连续控制信号的需求。

③智能接口

为了适应较复杂的控制工作的需要,可编程控制器还有一些智能控制单元。如PID工作单元、高速计数器工作单元、温度控制单元等。这类单元大多是独立的工作单元。它们和普通输入输出接口的区别在于其一般带有单独的CPU,有专门的处理能力。在具体的工作中,每个扫描周期智能单元和主机的CPU交换一次信息,共同完成控制任务。从近期的发展来看,不少新型的可编程控制器本身也带有PID功能及高速计数器接口,但它们的功能一般比专用智能输入输出单元的功能稍弱。

(4)编程器

当你编辑好你所要用的PLC控制程序时,你就需要用到编程器来进行下一步的工作。它能将你要用到的程序送到PLC的用户程序存储器。另外,它还能帮你查看程序的运行流程,当程序出现错误或有不符合控制要求的时候,还可以利用它对其进行修改、调试等。

编程器又有两种分类。简易编程器:顾名思义,简易就是简单容易,它占地不大,可轻易移动,缺点就是仅仅可以识别语句编程。如果PLC选的不大,用这简易的就挺好。图形编程器:它的功能不仅包括简易编辑器的功能,另外又能识别梯形图语言,功能更完善,用户可根据自己的需要自行选择。

PLC强大的功能随之衍生出来的是名目繁多的周边配套产品,辅助编程软件就是其中之一。当我们在电脑里安装了它之后,我们就能用我们熟悉的梯形图,语句之类的编写我们自己的程序了,并且我们可以实现电脑和PLC之间的通信,观察正在工作的PLC等。

(5)电源

PLC的电源简单来说就是交流变直流整流器。他将我们提供的交流电变成直流电,因为PLC的各个模块的工作电流必须采用直流电。PLC的电源必须各项性能都强大,自身稳定,抗干扰,并且要求有些电源还带有向外输出电能的能力,因为这样就可以直接给被控设备供电,简化了电路接线。

2.2 PLC的特点、性能及分类

2.2.1 PLC的特点

(1)可靠性强

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所有的I/O接口电路均采用光电隔离,使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用R-C滤波器,其滤波时间常数一般为10~20ms.各模块均采用屏蔽措施,以防止辐射干扰。PLC的供电系统必须稳定。制作PLC的所有工件必须精挑细选,不容马虎。之所以称为稳定,它还具有自救能力,当其构成部分出现意外事故,他的CPU 能马上做出动作,避免事故扩大。大型PLC还通过增加CPU的个数来增加产品的稳定性,可靠性。这个方法极大地提高了它的稳定性。

(2)丰富的I/O接口模块

PLC所控制的器件是多种多样的,接收的电信号也类型多种多样,各种各样的信号也难不倒强大的PLC。为了适应各种外来信号,PLC有一系列处理不同情况的装置来解决。

(3)模块化结构

采用模块化结构为了适应各种工业控制需要,除了单元式的小型PLC以外,绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件,包括CPU,电源,I/O等均采用模块化设计,由机架及电缆将各模块连接起来,系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。

(4)编程简单易学

PLC的程序基本是移植继电器的电路图,对于熟悉继电器的电气工作者,它的程序简单易懂,难度也不大,广泛的适合大家学习。

(5)安装简单,维修方便

使用PLC可以随时随地,完全不必考虑地点的限制,对环境的适应能力也相当强悍,所以说很方便。其硬件安装也相当简便,只要把你要用到的机器通过导线与PLC的输入输出接口相连,检查无误后便可马上发挥作用。如果使用时出现错误,或者器件自身由于某些原因出现故障,在哪出现毛病,在哪部分就会有明显的提示,使用户及时的处理问题。每部分都是可拆卸的,也就意味着局部出现问题可以立即更换,以减少因故障带来的损失。

2.2.2 PLC的性能指标

(1)I/O总点数

I/O总点数是衡量PLC接入信号和科输出信号的数量。PLC的输入输出有开关量和模拟量两种。

(2)存储器容量

这个指标代表的是PLC中能够存储我们编写的程序的能力。一般情况下我们默认以字来计量他的大小。每1024个字为1千字。PLC中通常以字为单位。

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(3)编程语言

编程语言是PLC厂家为用户设计的用于实现各种控制功能的编程工具,它有多种形式,常见的是梯形图编程语言及语句表编程语言,另还有逻辑图编程语言、布尔代数编程语言等,它的功能强否主要取决于该机型指令系统的功能与否。一般来讲,指令的种类和数量越多,功能越强。

(4)扫描时间

这个时间指的是读取并完成1000条指令要花费的时间。通常来讲这个过程一共消耗10ms左右。

(5)内部寄存器的种类和数量

PLC里面的寄存器有好多种不同的分类,且不同的PLC所拥有的数量也会不同,这是判断PLC好坏的标准之一。

(6)通信能力

这个能力指的是PLC与同类之间的信息相互递送的能力,也包括PLC与电脑连接后相互递送信息的能力,它是工厂自动化的必备基础。现在所有的已经生产出来的PLC无论类型如何,功能好坏,几乎全带有通信口,最少一个,无上限数量。

(7)智能模块

智能模块是那些自身具有处理器的能独立完成某些任务的立方体。它并不是整个系统完整动作的不可或缺的一部分,也不再循环中,是独立的。但它的意义在于执行PLC的命令,完成特殊的动作。如常见的位置模块、温度模块、PID模块和模糊模块等等。

2.2.3 PLC的分类及应用

PLC可从多种角度进行分类:

(1)按控制规模分:输入输出量,开关量是这样分类的评判标准,都是按照路数来分类。

有了点数的区别,也就有了不同点数的PLC。根据点数由少到多PLC也就有微小中大超大之分,这区分依据就不在此一一赘述,有兴趣可以查阅下相关资料。

(2)按结构组成分:通过上文我们了解了完整PLC有几大部分组成,把这几大部分分别独立的割裂开来,然后再一一连接,这就是模块化的。将这些组成部分直接集成在一个立方体中,这就是箱式的。如OMRON公司,原来小型机都是箱体式,现在的CQM1则为模块式的。

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箱体的PLC把电源、CPU、内存、I/O系统都集成在一个小箱体内。整个四方体就能实现全部的功能。通常这个小箱子是不符合设计需要的,这就需要在另外连接小箱子,达到目的。

模块式的PLC是把PLC的组成结构一部分一部分的单独割裂开来,然后加以连接,组成完整的系统。类型比较大的设备需要的模块用不着很强,所以与之相匹配的模块类型就很有选择性。今后这种潮流定会十分流行。

在自动化的今天,凡是机器取代了人力用作工业生产的领域,就会有PLC的存在。PLC 就是取代人类劳动的机器人,有了它,人类文明的进步速度迅猛加快。PLC的应用之广,几乎遍布我们社会活动的所有方面。工业上完全依赖PLC作为生产控制的中枢,接收信息处理数据并传达指令,使工业生产能高效,有序,稳定的运行,全靠PLC的作用。这些行业所有设备的连续生产运行,总存在许多的监控点和大量的实时参数,而要监视、控制、和采集这些流程参数和相关的工艺设备,也必须依靠PLC这个大脑来完成,当然传统叫法也有DCS,尽管设计之初的理念不一样,但现技术路线已逐渐融合。凡是与工业挂钩的地方,有机器参与生产,这么说吧,只要是通过耗电来搞生产的地方,就有PLC的存在!可能我们还不是很了解PLC,但它已经悄无声息的存在于我们日常生活的各个角落。只要是我们应用的各种物品,是人类后续加工出来的产品,不是直接获取自大自然的任何东西,都离不开PLC的身影,我们方便快捷的享受着的物质生活都是PLC的功劳。

2.3 SIEMENS S7-200系列PLC

2.3.1 S7-200系统组成

S7-200系列PLC的CPU有四种型号,当然功能价格也有所差异,功能最弱的是221,当然价格也最便宜,最高端的是226的。PLC的扩展模块也有几种供用户选择,根据需要的不同,分为输入模块,输出模块,还有输入输出合体的高级模块。

表2-1 S7-200基本单元

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2.3.2 S7-200内存结构

2.3.3 S7-200寻址方式

(1)编址方式

计算机中数字采用二进制运算,1字节为8位二进制数,1个字由两个字节组成,1个双字由2个字组成。

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存储器里储存的数据可以用位作为存储的标准,也可以用字节来作为衡量的标准,也可以是用字来作为衡量的标准,也可以是用双字来作为衡量的标准,编写地址的数据方式也可以是上述单位。存储单元的地址由区域标识符、字节地址和位地址组成。

位编址:寄存器标识符+字节地址+位地址。如I0.0、M0.1、Q0.2等。

字节编址:寄存器标识等+字节长度B +字节号。如 IB1、VB20、QB2等。

字编址:寄存器标识等+字长度W +起始字节号。

双字编址:寄存器标识等+双字长度D +起始字节号。如 VD20表示VB20到VB23这4个字节组成的双字。

位,字节,字,双字编址如图2-4所示。 7

0LSB MSB

MSB LSB 07按位编址

V1.2

VB100按字节编址

VB100

VB100

按字编址VW10015

0LSB MSB

VB101VB101MSB

LSB 031

VD100

VB100按双字编址VB102VB103V1.2位地址字节地址区域标识按字节编址字节地址VB100区域标识VW100起始字节地址按字编址区域标识区域标识按双字编址

起始字节地址VD100

图2-4 编址

数据类型:S7-200 PLC 的数据类型有布尔型(BOOL )、整数型(INT )和实数型(REAL )3种。表2-2给出了字节、字、双字所表示的数值范围。

表2-2 字节、字、双字的数值范围 数据大小

无符号整数范围 有符号整数范围 十进制 十六进制 十进制 十六进制 字节B (8位)

0~255 0~FF -128~127 80~7F 字W (16位)

0~65535 0~FFFF -32768~32767 8000~7FFF 双字(32位) 0~65535*65537 0~FFFFFFFF -2147483648~

2147483647 80000000~7FFFFFFF

(2)寻址方式

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寻址的方式有立即寻址、直接寻址、间接寻址三类:

①立即寻址:立即数寻址的数据在指令中是以常数的形式出现。常数的长度由二进制的位数决定,常数的格式有二进制、十进制、十六进制、ASCII码等。如: 二进制数:2#1001

十进制数:20047

十六进制数:16#3EB5

②直接寻址方式:存储器或寄存器都有自己所在位置的地址编号,通过直接查找这些唯一的位置地址,就能到你想要的地点识别或写进数据。

③间接寻址:操作数利用一个指针来提取数据,这个指针是指向你要寻找数据所在的地址的一个针。

2.3.4 S7-200控制指令

(1)顺序控制指令

顺序功能能捕捉运行过程中输出量的不同,自动用一些步来构成一个工作周期。

(2)步

将系统的工作过程分为若干个阶段,这些阶段称为“步”。

(3)转换条件

步与步之间的转换条件,用小短线表示,转换条件可以是一个或多个,当条件满足,转换得以实现。上一步的动作结束,下一步动作开始。系统处于的当前步称为“活动步”。通常用状态继电器的位S0.0~S31.7代表程序的状态步。

表2-3 顺序控制继电器指令表

梯形图LAD

语名表

功能操作码操作数

n

SCR LSCR n 当顺序控制继电器位为1时,SCR(LSCR)指令被激活,标志着该顺序控制程序段的开始

n

SCRT SCRT n 当满足条件使SCRT指令执行时,则复位本顺序控制

程序段,激活下一顺序控制程序段n

SCRE SCRE 执行SCRE指令,结束由SCR(LSCR)开始到SCRE之

间顺序控制程序段的工作。

注:

顺序控制继电器位n必须寻址顺序控制继电器S的位。不能把同一编号的顺序控制继

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。

基于智能仪表和PLC系统的液位控制系统设计

本科生毕业论文(设计) 题目:基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计 院系: 专业: 学生姓名: 学号: 指导教师: (职称)

摘要 微电子技术和计算机技术的不断发展,引起了仪表结构的根本性变革,以微型计算机(单片机)为主体,将计算机技术和检测技术有机结合,组成新一代“智能化仪表”,在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较,取得了巨大进展。智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题,还能简化仪表电路,提高仪表的可靠性,更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。 可编程控制器(Programmable Logic Controller---PLC)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。 本文介绍了基于智能仪表、西门子S7-300型可编程控制器(PLC)、组态软件的液位控制系统的设计方案。系统采用PID算法,实现液位的自动控制。利用组态软件设计人机界面,通过串行口和可编程控制器通信,实现控制系统的实时监控、现场数据的采集与处理。 实验证明,控制系统效果比较令人满意,具有较大的工程实用价值。 关键词:液位控制;智能仪表;可编程控制器;PID;人机界面

Abstract Nowadays intelligent measuring appliance is improving more and more quickly.It has been used in more an more place of our life.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient. Microelectronics and computer technology continues to develop, led to fundamental changes in the structure of instruments to micro-computer (single chip) as the main body, the computer technology and the organic integration of detection technology to form a new generation of "smart meters" in Measurement of process automation, measurement data processing and functional diversification of the traditional instrument, compared to conventional measuring circuit, tremendous progress has been made. PLC is a very useful control installment . It is widely used in a lot of control system in ourlives. It is the product of the computer,control,communication technology.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient.It very suits the control of water level. It will relay the traditional control technology, computer and communication technologies together with the control, and operation of flexible convenient, high reliability, suitable for continuous long-term characteristics of the work, very suitable for liquid level control requirements. This thesis mainly introduces a design of water level control system with intelligent measuring appliance,SIMATIC programmable logic controller (PLC) and configuration soft. This system adopts increment type Proportional-Integral-Differential arithmetic to realize the water level automation. For convenience to monitor the system and process data in actual time, we have designed Human Machine Interface(HMI)with configuration soft. The result of experimentation indicates that this system could run quickly, accurately and stably which accords with our aim perfectly. This system has been used widely in the temperature control system field for its low cost and high stabilization advantages.Experiment proved that the control system more satisfactory results, with more practical engineering value. Keywords: Water Level Control;Intelligent measuring appliance;PLC;PID;HMI

基于PLC的液位控制系统设计

毕业论文(设计)题目:基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计 姓名:濮孝金 学号: 专业:机械电子工程 年月

摘要 在工农业生产过程中,经常需要对水位进行测量与控制,而日常生活中应用 到的水位控制也相当广泛。在以往水塔液位控制系统中,常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损,不方便更新和维护,不能满足人们的实际需求;另外,随着人口的递增和生活条件的提高,人们用水的需求量也日益增加。 为了提高液位控制系统的质量和效率,节约能源,本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器,继电器和传感器等技术,实现液位控制系统的自动控制。本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心,配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡,过高、过低水位报警等功能。主要 的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置,通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器,经A/D转换后,所得数据与PLC内部设定数据进行比较,控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽 水速率,改变进水量,使水位稳定地保持在设定值附近。此外,通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系,就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况。实验结果表明本设计能较好地完成自动液位控制的功能。 关键词:水塔液位控制,水位控制,继电器,PLC Abstract In the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and

control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past, frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living conditions, the demand for water is also increasing .In order to improve the quality of the water supply system, energy conservation, so I considered use a programmable logic controller, relay and sensor technology, with hardware and software to achieve low water level alarm, warning switch between work and procedures manual / automatic to design practical level control tower scheme. I completed the set up of this simulation using the tank water tower , based on Siemens S7-300 PLC programmable controller tank water level control system as the core .I completed a water tank to

PLC水箱水位控制

自动化系统集成与调试实训报告 自动化系统集成与调试 实训报告 本课程为自动化集成与调试,实际上就是让我们用PLC控制水箱打水。由于实训前接触过类似的程序与硬件,所以做起来相对简单。第一周实训,一开始长江老师让我们重新复习之前所学。我们组并没有急着开始做项目,而是认真的检查电源,传感器,变频器等硬件是否完好。然后再由徐同学与李同学完成硬件的接线,张组长则与吴同学完成程序的编写。 一、接线图: S7-300模拟量输入输出模块、S7-300数字量输入输出模块、传感器以及变频器的接线(注意:用灰色细线将变频器3号端子接PLC数字量输出端子,变频器7号端子接PLC的M端,变频器9号端子接PLC模拟量输出端子,变频器10号端子接PLC模拟量COM端;用红、蓝、黑三种粗线将水箱抽水泵和变频器的U、V、W、PE端子对应接好)。 二、项目要求: 我们所做的项目如下 (一)项目一、PLC控制变频器打水 本项目总任务是通过PLC、变频器控制水泵打水。 任务一、G110变频器参数设置及快速调试 任务二、PLC控制变频器打水的组态、编程及仿真 任务三、S7-300模拟量输出模块与接线 任务四、现场实际调试与运行

(二)项目二、水箱液位的测量 本项目总任务是通过PLC、变频器控制实现水箱液位的测量 任务一、水箱液位测量的组态、编程及仿真 任务二、现场接线 任务三、现场实际调试与运行 (三)项目三、水箱液位两位式调节 本项目总任务是通过PLC、变频器、传感器监测水位控制水泵打水,当测量值大于高限值,变频器停止,水泵停止打水;当测量值小于低限值,变频器启动,水泵打水,当测量值在高限值与低限值之间时,变频器保持原状态。 任务一、水箱液位两位式调节的组态、编程及仿真运行 任务二、水箱液位两位式调节现场实际调试与运行 (四)项目四、水箱液位PID控制 总任务是调用PID模块使变频器的频率自动调节 任务一、了解PID调节的原理 任务二、水箱液位PID控制的组态、编程及仿真 任务三、水箱液位PID控制的现场接线 任务四、箱液位PID控制的现场调试与运行 (五)项目五水箱液位的WinCC监控 通过WinCC的新建变量与PLC S7-300的程序地址的连接,达到用WinCC监控水箱水位的目的。任务一、WINCC的新建工程及项目组态 一、创建新项目 二、组态变量 任务二、创建过程画面并运行调试 第一阶段:WinCC控制变频器打水 第二阶段:两位控制 第三阶段:PID控制 第四阶段:变量记录 一、过程值归档 二、输出过程值归档 第五阶段:报警记录 一、组态报警 二、组态模拟量报警 (六)项目六、反馈控制系统 1、负反馈控制系统: 由信号正向通路和反馈通路构成闭合回路的自动控制系统,又称反馈控制系统。 反馈控制系统是基于反馈原理建立的自动控制系统。所谓反馈原理,就是根据系统输出变化的信息来进行控制,即通过比较系统行为(输出)与期望行为之间的偏差,并消除偏差以获得预期的系统性能。在反馈控制系统中,既存在由输入到输出的信号前向通路,也包含从输出端到输入端的信号反馈通

基于PLC的液位控制

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

摘要............................................................................................................................................. I 第1章引言 . (1) 1.1 实验目的 (1) 1.2 实验原理 (1) 1.3 设计方案的确定 (2) 第2章系统硬件介绍 (2) 2.1 西门子PLC控制系统简介 (2) 2.3模拟量输入模块 (3) 2.4模拟量输出模块 (3) 2.5 电源模块 (4) 第三章系统硬件控制设计 (5) 3.1 系统设计 (5) 3.2 硬件设计 (6) 3.2.1 检测单元 (6) 3.2.2 执行单元 (7) 第四章软件设计 (8) 4.1 FC105 介绍: (8) 4.2 FC 106 介绍: (8) 4.3 FB41 介绍 (9) 4.4 软件控制流程图: (10) 第五章程序实现 (10) 5.1 step 7 软件编程: (10) 5.2程序调试与结果 (15) 5.3 过程中出现的问题与解决办法 (15) 第6章实验心得与体会 (19) 附录:程序清单 (20) 参考文献 (24)

基于PLC的液位控制系统设计

题目:基于PLC的液位控制系统设计姓名:朱峰 学号:200913010027 系别:物理与电子工程系 专业:电子信息工程 年级班级:2009级1班 指导教师:郭荣艳副教授 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。 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。 本毕业论文内容不涉及国家机密。 论文题目:基于PLC的液位控制系统设计 作者单位:物理与电子工程系 作者签名:(学号:200913010027) 年月日

目录 摘要 (1) 引言 (1) 1.PLC简介与系统方案及原理 (2) 1.1液位控制系统方案 (2) 1.2系统的工作原理 (2) 2.器件的选取及其特点 (3) 2.1西门子S7-200PLC简介 (3) 2.2 NS8触摸屏简介 (4) 2.3浮球式液位变送器简介 (5) 3.硬件电路的设计 (6) 3.1 PLC与触摸屏的连接 (7) 3.2直流电动机控制电路的设计 (7) 3.3控制电路与PLC接线的设计 (8) 3.4液位传感器与PLC的连接 (9) 4.系统软件的设计 (9) 5.软件调试 (10) 6.结束语 (12) 参考文献 (12) 附录 (13) 附录1:硬件电路连接示意图 (13) 附录2:输入/输出元件及控制功能表 (14) 附录3:系统主要程序 (15) 致谢 (17)

基于PLC水箱液位控制系统

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,笔者主要负责的是数学模型的建立和控制算法的设计,因此在论文中设计用到的PID算法提到得较多,PLC方面的知识较少。 本文的主要内容包括:PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析, FX2系列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讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。 关键词:FX2系列PLC,控制对象特性,PID控制算法,扩充临界比例法,PID指令,实验。 The liquid level control system based on PLC ABSTRACT The subject of graduation design is based on PLC, liquid level control system design. In the design, the author is mainly responsible for the mathematical model and control algorithm design, so the design used in the paper referred to was more PID algorithm, PLC in less knowledge. Main contents of this article: PLC creation and definition, process control, development, and water tanks and experiment to determine the characteristics curve analysis, FX2 series PLC hardware control, PID tuning parameters and various parameters of the control performance comparison, the application PID control algorithm obtained experimental curve analysis, the entire system, introduce and explain the various parts of the PLC process control commands to control the tank level PID instruction. Keywords:FX2 series PLC, the control object characteristics, PID control algorithm, to expand the critical proportion method, PID instruction, experimental.

基于PLC水位控制

摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数,汽包水位过高或者过低的后果都非常严重,因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC广泛应用于过程控制领域并极大地提高了控制系统性能,PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发,重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”,提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定,并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计,利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计,最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词:汽包水位三冲量控制PLC PID控制

ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level Three impulses control PLC PID control

基于PLC的变频器液位控制设计

基于PLC的变频器液位控制设计 随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展,使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另外,由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性,常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。本设计就是利用变频器和PLC实现水池水位的控制。 变频器技术是一门综合性的技术,它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比,利用变频器对交流电动机进行调速控制,有许多优点,如节电、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大X围内的高效连续调速控制、实现速度的精确控制。容易实现电动机的正反转切换,可以进行高额度的起停运转,可以进行电气制动,可以对电动机进行高速驱动。完善的保护功能:变频器保护功能很强,在运行过程中能随时检测到各种故障,并显示故障类别(如电网瞬时电压降低,电网缺相,直流过电压,功率模块过热,电机短路等),并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能,不仅保护了变频器,还保护了电机不易损坏。 PLC特点:第一,可靠性高、抗干扰能力强,平均故障时间为几十万小时。而且PLC采用了许多硬件和软件抗干扰措施。第二,编程简单、使用方便目前大多数PLC采用继电器控制形式的梯形图编程方式,很容易被操作人员接受。一些PLC还根据具体问题设计了如步进梯形指令等,进一步简化了编程。第三,设计安装容易,维护工作量少。第四,适用于恶劣的工业环境,采用封装的方式,适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。第五,与外部设备连接方便,采用统一接线方式的可拆装的活动端子排,提供不同的端子功能适合于多种电气规格。第六,功能完善、通用性强、体积小、能耗低、性能价格比高。 在应用PLC系统设计时,应遵循以下的基本原则,才能保证系统工作的稳定。 (1)最大限度地满足被控对象的控制要求; (2)系统结构力求简单; (3)系统工作要稳定、可靠; (4)控制系统能方便的进行功能扩展、升级; (5)人机界面友好。

基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计[1]

https://www.wendangku.net/doc/9216942652.html,
PLC

https://www.wendangku.net/doc/9216942652.html,
S7-300 PID
PLC
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https://www.wendangku.net/doc/9216942652.html,
Abstract
Nowadays intelligent measuring appliance is improving more and more quickly.It has been used in more an more place of our life.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient. Microelectronics and computer technology continues to develop, led to fundamental changes in the structure of instruments to micro-computer (single chip) as the main body, the computer technology and the organic integration of detection technology to form a new generation of "smart meters" in Measurement of process automation, measurement data processing and functional diversification of the traditional instrument, compared to conventional measuring circuit, tremendous progress has been made. PLC is a very useful control installment . It is widely used in a lot of control system in ourlives. It is the product of the computer,control,communication technology.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient.It very suits the control of water level. It will relay the traditional control technology, computer and communication technologies together with the control, and operation of flexible convenient, high reliability, suitable for continuous long-term characteristics of the work, very suitable for liquid level control requirements. This thesis mainly introduces a design of water level control system with intelligent measuring appliance,SIMATIC programmable logic controller (PLC) and configuration soft. This system adopts increment type Proportional-Integral-Differential arithmetic to realize the water level automation. For convenience to monitor the system and process data in actual time, we have designed Human Machine Interface HMI with configuration soft. The result of experimentation indicates that this system could run quickly, accurately and stably which accords with our aim perfectly. This system has been used widely in the temperature control system field for its low cost and high stabilization advantages. Experiment proved that the control system more satisfactory results, with more practical engineering value. Keywords: Water Level Control Intelligent measuring appliance PLC PID HMI
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基于S7-200PLC的液位控制系统设计

综合自动化实验报告书 题目:基于S7-200PLC的液位控制系统设计学生姓名:何丰丰 学号:2225 专业班级:06电2班 指导教师:刘振东 计算机与自动控制学院 2010年01月14日

综合自动化实验 ——基于S7-200 PLC的液位控制系统设计 实验目的: 1.学习西门子S7-200可编程控制器中模拟量、PID指令; 2.掌握组态王软件的编程调试方法; 3.掌握PLC可编程控制器和组态王软件结合通讯方法。 实验要求: 1. 利用西门子S7-200可编程控制器实现液位PID控制系统,通过调节电动调节阀的开度,改变水箱的进水流量,从而使水箱内的液位维持于恒定值。 2. 在上位机编制工艺画面,能够显示系统的实时状态、通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式,向用户提供检验液位PLC控制系统的动态运行情况,显示SP(设定值)、PV(液位高度检测值)、OP(阀开度)、P(比例)、I(积分时间)、D(微分时间),并且在画面上能够实现手自动切换、历史数据查询、报表、报警信息、历史曲线等功能。 实验步骤: 1.掌握各设备的主要功能及工作情况 硬件设备主要包括:上水箱、液位变送器LT1、电动调节阀1,变频器,水泵。各个设备的连接情况如图1所示:

S S S S M M PT 1 LT 3 LT 1 LT 2 S S TE 1 TT 1 TE 2 TT 2 TE 3 TT 3TE 5 TT 5S S S 变频器 FIT 1FIT 2TT 4 TE 4 220 AC TIC 储水箱 下水箱 上水箱 电磁流量计2电磁流量计1 电动调节阀1 电动调节阀2 水泵 图1 过程控制系统结构图 2. 设备之间安装与连接 按照图2所示,将实验所需的设备如液位变送器、PLC 、调节阀等安装并接线。 PC/PPI 通信电缆 M LT 1 上水箱 电动调节阀1 液位变送器 进水 出水 图2 控制系统示意图

PLC的液位控制系统设计方案

基于PLC的液位控制系统设计 简介:在本系统中,为了实现能源的充分利用和生产的需要,需要对电机进行转速调节,考虑到电机的启动、运行、调速和制动的特性,采用ABB公司变频器,系统中由PLC完成数据的采集和对变频器、电机等设备的控制任务。基于S7 200 PLC的编程软件,采用模块化的程序设计方法,大量采用代码重用,减少软件的开发和维护。利用对PLC软件的设计,实现变频器的参数设置、故障诊断和电机的启动和停止。 关键字:PLC 变频器变频调速 随着电力电子技术以及工业自动控制技术的发展,使得交流变频调速系统在工业电机拖动领域得到了广泛应用。另外,由于PLC的功能强大、容易使用、高可靠性,常常被用来作为现场数据的采集和设备的控制。本设计就是利用变频器和PLC实现水池水位的控制。 变频器技术是一门综合性的技术,它建立在控制技术、电子电力技术、微电子技术和计算机技术的基础上。它与传统的交流拖动系统相比,利用变频器对交流电动机进行调速控制,有许多优点,如节电、容易实现对现有电动机的调速控制、可以实现大范围内的高效连续调速控制、实现速度的精确控制。容易实现电动机的正反转切换,可以进行高额度的起停运转,可以进行电气制动,可以对电动机进行高速驱动。完善的保护功能:变频器保护功能很强,在运行过程中能随时检测到各种故障,并显示故障类别(如电网瞬时电压降低,电网缺相,直流过电压,功率模块过热,电机短路等),并立即封锁输出电压。这种“自我保护”的功能,不仅保护了变频器,还保护了电机不易损坏。

PLC特点:第一,可靠性高、抗干扰能力强,平均故障时间为几十万小时。而且PLC采用了许多硬件和软件抗干扰措施。第二,编程简单、使用方便目前大多数PLC采用继电器控制形式的梯形图编程方式,很容易被操作人员接受。一些PLC还根据具体问题设计了如步进梯形指令等,进一步简化了编程。第三,设计安装容易,维护工作量少。第四,适用于恶劣的工业环境,采用封装的方式,适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。第五,与外部设备连接方便,采用统一接线方式的可拆装的活动端子排,提供不同的端子功能适合于多种电气规格。第六,功能完善、通用性强、体积小、能耗低、性能价格比高。 在应用PLC系统设计时,应遵循以下的基本原则,才能保证系统工作的稳定。 (1)最大限度地满足被控对象的控制要求; (2)系统结构力求简单; (3)系统工作要稳定、可靠; (4)控制系统能方便的进行功能扩展、升级; (5)人机界面友好。 本系统中,为了实现能源的充分利用和生产的需要,需要对电机进行转速调节,考虑到电

基于PLC的液位控制系统设计

基于P L C的液位控制系 统设计 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】

毕业论文(设计)题目:基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计 姓名:濮孝金 学号: 专业:机械电子工程 年月

摘要 在工农业生产过程中,经常需要对水位进行测量与控制,而日常生活中应用 到的水位控制也相当广泛。在以往水塔液位控制系统中,常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损,不方便更新和维护,不能满足人们的实际需求;另外,随着人口的递增和生活条件的提高,人们用水的需求量也日益增加。 为了提高液位控制系统的质量和效率,节约能源,本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器,继电器和传感器等技术,实现液位控制系统的自动控制。本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心,配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡,过高、过低水位报警等功能。主要的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置,通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器,经A/D转换后,所得数据与PLC内部设定数据进行比较,控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽水速率,改变进水量,使水位稳定地保持在设定值附近。此外,通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系,就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况。实验结果表明本设计能较好地完成自动液位控制的功能。 关键词:水塔液位控制,水位控制,继电器,PLC Abstract In the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past, frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living

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