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： 122120018

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 complete the performance capability aiming at doing a needs analysis. The main experimental method used is to install an automatic water level measuring device on the tank. The level sensor detecting the water tank to measure the actual water level

and the control module to send information to the PLC, via A / D conversion, the data obtained is compared with the set level, the controller processes the data and sends the appropriate commands to control the motor speed change pumping rate, the water level maintained in the proper position. Than Touch screen completes the level display, fault alarm information display, real-time and historical curve curves show. If the water level is lower or higher than the set value, the hazard warning signal will be issued In this paper , PLC automatic water supply system based on good execution process level control .

Keywords: tower water; water level control; relays; PLC

目录

第一章绪论 (1)

§ 1.1研究背景 (1)

§ 1.2 PLC的产生与发展 (1)

1.2.1 PLC的产生 (1)

1.2.2 PLC技术的发展 (2)

§ 1.3设计任务 (3)

第二章液位控制装置硬件设计 (4)

§ 2.1 自动液位控制系统应用简介 (4)

§ 2.2液位控制装置硬件组成 (4)

§ 2.3 PLC的基本结构............................. 错误！未定义书签。

2.3.1中央处理单元(CPU)....................... 错误！未定义书签。

2.3.2 I / O模块.............................. 错误！未定义书签。

2.3.3电源模块............................... 错误！未定义书签。

§ 2.4 PLC的工作原理............................. 错误！未定义书签。

2.4.1 公共处理扫描阶段....................... 错误！未定义书签。

2.4.2 输入采样扫描阶段....................... 错误！未定义书签。

2.4.3 执行用户程序扫描阶段................... 错误！未定义书签。

2.4.4 输出刷新扫描阶段....................... 错误！未定义书签。

§ 2.5水箱液位控制系统组成及工作原理 (5)

2.5.1 液位控制系统结构图： (6)

2.5.2 液位控制系统工作原理 (6)

2.5.3液位控制系统工作过程： (6)

2.5.4水箱液位的标定 (6)

第三章液位控制系统软件设计 (7)

§ 3.1 PLC软件程序介绍........................... 错误！未定义书签。

3.1.1 梯形图的组成：......................... 错误！未定义书签。

3.1.2 梯形图的几个特点....................... 错误！未定义书签。

3.1.3 梯形图的格式........................... 错误！未定义书签。

§ 3.2程序设计流程图 (7)

§ 3.3 PLC中PID控制器的实现 (7)

3.3.1 PID算法 (7)

3.3.2 PLC实现PID控制的方式 (8)

3.3.3 连续调节器FB41的使用 (8)

§ 3.4系统软件设计 (9)

第四章装置测试与结果分析 (10)

致谢 (11)

参考文献 (11)

第一章绪论

§ 1.1研究背景

目前，城市液位控制系统主要为水厂、生活区、高层建筑液位控制系统等仍使用较传统的方法液位控制。给水工作人员基于历史数据和工作经验人工调节水泵电机的开停来实现水位的控制。当用水量增加时，水压降低，此时手动增大水泵功率；当用水量减少时，水压变大，此时把水泵电机功率降低或让水泵停机。由于水泵是液位控制工程的通用机械，消耗大量能源。在我国，每年在水泵上的能源消耗占总用电量的21％。为了节约能源，必须采取措施改良泵站，以适应负载的变化来运行。

传统的液位控制方式有很多不足之处，尤其是对多台泵水系统。首先，由于水泵电机工作时只有额定运行和停车两种工作状态，并且系统完全依赖于人工操作进行控制，如此以来就不能提供一个稳定的液位控制压力，而且断水、水管崩裂、管道共振等现象经常出现。其次，由于水泵电机只能工作在工频状态，长期高速运行，电能浪费较大，据统计，在目前传统的供水方式中，电费在水费成本中的比例高达45%以上。再次，由于对电机的人为控制很难保证切换秩序准确性，加大了电机运行故障的可能性，容易造成电机在长远运作过程中不均匀磨损，机械磨损大就会缩短设备寿命且维护量大，设备和劳动力成本较高。最后，目前的城市生活区高层液位控制系统，基本都采用高位水箱或水塔液位控制，这种方式的建设既增加基础设施投资，也造成水资源二次污染。

使用新型基于PLC的控制塔与过去水塔液位控制方式相比，无论在设备投资方面，还是运行经济性、稳定性、可靠性、自动化程度方面都有着不可比拟的优点，再者还具有显著的节能效果。恒压液位控制系统，引起了国内几乎所有设备制造商的重视并不断投资研发，旨在生产高科技产品。目前，产品正向着高可靠性，全数字微机控制，多品种系列方向发展。追求高度自动化、智能化、标准化是未来液位控制系统着眼于开发城市建设智能楼宇、和液位控制管网的必然趋势。

本文重点介绍基于PID控制的自动液位控制装置的相关内容及设计，使模拟水塔的水箱液位保持动态平衡。通过软件调整PLC控制器内的参数，结合液位变送器反馈的实时液位信号再经PID计算输出控制量控制水泵功率调节进水，如此构成单闭环系统。水箱水位控制系统集PLC控制技术、PID控制技术，电力电子技术，微电子技术、计算机技术和检测技术于一体，该液位控制装置可以提高液位控制的稳定性和可靠性，具有良好的控制水位动态平衡的效果。

§ 1.2 PLC的产生与发展

1.2.1 PLC的产生

1960年随着小型计算机的产生和大型规模开发生产，人们都试图实现以小型工业控制计算机来代替传统的继电器控制接触器。然而，由于小型工业控制计

算机输入、输出电路不通用且编程技术的复杂，因此并没有得到推广和应用。

20世纪60年代后期美国汽车制造业的竞争力日益激烈。为了满足生产工艺的需要，在1968年，通用汽车公司第一次公开招标，对控制系统提出了具体要求：①其基本的继电器控制系统的设计周期短，更换方便，接线简单且成本低；②计算机的功能和和继电器的控制系统可以结合在一起，并且要比计算机编程简单易学，易于使用；③系统的通用性好。

1969年美国数字设备公司按照上述要求，研制出世界上第一台可编程逻辑控制器，并在美国通用公司自动装配生产线上首次成功应用，实现自动化生产控制。随后，日本、德国等相继出台，迅速开发了可编程逻辑控制器。但是，这一次主要用于顺序控制，虽然类似电脑设计的想法，但它仍然属于逻辑运算，因此它被称为可编程逻辑控制器，即PLC（ Programmablc逻辑控制器），后又为了区别改称PLC。

在20世纪70年代末，随着微电子技术和计算机技术的日益发展，具有更高计算功能的可编程逻辑控制器也快速发展，不仅硬盘要更换，逻辑编程取代布线逻辑，还要具备运算功能和数据传输功能，真正成为工业计算机控制设备。不仅如此，该逻辑控制器又具备小型化或超小型化的特点，且该功能采用微电脑技术，工业控制能力范围远远超出了逻辑控制、顺序控制局限，因此叫做可编程逻辑控制器，也称为PC（ Programmablc控制器）。然而，由于PC机与PC （个人计算机）相混淆，人们都习惯于缩写成PLC。

1.2.2 PLC技术的发展

世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。美国通用汽车以用户身份提出新一代控制器应具备十大条件，这十大条件是：

1. 编程方便，可在现场修改程序；

2. 维修方便，最好是插件式；

3. 可靠性高于继电器控制柜；

4. 体积小于继电器控制柜；

5. 可将数据直接送入管理计算机；

6. 在成本上可与继电器控制竞争；

7. 输入可以是交流115V；

8. 输出为交流115V/2A以上，能直接驱动电磁阀；

9. 在扩展时，原有系统只要很小变更；

10. 用户程序存储容量至少能扩展到4K字节。

这10项指标其实就是现在PLC的最基本功能，其核心要求可归纳为4点：

1.计算机代替继电器控制盘。

2.用程序代替硬接线。

3.输入/输出电平可与外部装置直接相联。

4.结构易于扩展。

1969年美国数字设备公司成功研制世界第一台可编程序控制器PDP-14，并

在GM公司的汽车自动装配线上首次使用并获得成功。它具有继电器控制系统的外部特性，又有计算机的可编程性、通用性和灵活性，开创了PLC的新纪元。

可编程控制器从产生到现在，经历了四次换代，总结如下表：

表1-1可编程控制器的发展代次

§ 1.3设计任务

基于PLC的自动液位控制控制装置，以西门子S7-300 PLC为控制器，现场总线(Profibus-PA)仪表为变送装置，采用PID控制技术控制水泵的开关和转速，实现对水塔的液位、流量进行实时监控并保持水塔液位和流量的在液位控制中的动态平衡。达到的指标：

（1）完成控制系统的硬件组态；

（2）实现液位控制动态平衡，即保证液位误差<2~3mm，流量误差<10mL；

（3）结合S7-300 PLC的硬件组态完成PLC程序设计，达到液位和流量双指标。

第二章液位控制装置硬件设计

§ 2.1 自动液位控制系统应用简介

在实际生活中，液位控制系统是由多台水泵液位控制，比如下图所示的液位控制系统使用了5台水泵，4台工作在工频，1台用于变频工作（备用）。在正常的液位控制情况下，通常是由一定数量（比如3台）水泵轮流处于工频工作状态，这样可以避免因一台水泵故障, 导致整个液位控制系统瘫痪的弊端。另外未按变频运行的水泵也要轮流的处于工频运行, 使得各水泵的运行时间接近, 延长水泵和系统的使用寿命。液位控制系统实物图如下所示：

图2-1 5台水泵液位控制

图2-2 控制面板图2-3 液位控制池

抽象出水塔液位控制的基本模型如下图2-4所示：

图2-4 水塔液位控制基本模型

§ 2.2 液位控制装置硬件组成

以上为生活中自动液位控制系统的应用实例，在本次毕业设计中，结合实验室具备的实验条件，采用西门子S7-300系统和水箱来模拟水塔液位控制系统，设计出基于PLC的自动液位控制控制装置，装置的硬件组成如下：硬件？

触触触触触触TP 177B mono

触触触触触Profibus-

DP 触触触触PC 触触触触触触

(PC Adapter 触

触触触触触触触触触触触

触触触MM440

S7-300触触触

PLC 触PLC 触触触触触触IP 触触

LED 触触触PLC I/O 触触触触触

触触触触触触触触触触

触触触触

触触

触触触

24V 触触图

2-5 实验室硬件平台

其中基于模块化设计的S7-300 PLC 系统由导轨和各种模块组成，需要一个主机架和一个或多个扩展机架。

图2-6 单机架S7-300模块

硬件组态时，必须保证所组态的虚拟硬件系统与已安装的实际硬件系统相匹配，包括：虚拟系统中模块的组态顺序与实际机架上模块的安装顺序一致；虚拟系统中每个模块的订货号应与实际硬件模块相匹配，同时应注意有时订货号版本相近也可以兼容的情况。

电路图？

§ 2.5水箱液位控制系统组成及工作原理

传感器？

2.5.1 液位控制系统结构图：

由水泵、比例阀、单容水箱、液位测量及放水开关，所组成的单回路液位控制系统如图2-11所示。

图2-11 液位控制系统结构图

2.5.2 液位控制系统工作原理

在本毕设使用水箱中，水泵和比例阀共同作用来调节进水速率；液位测量装置包括一个压力传感器和变送器，将液位转化为0~10V模拟电压信号；放水开关用来调节放水速率。

工作过程：首先调节手动阀到一定开度并保持不变，使进水速率只与水泵的工作状态有关；然后将放水开关调节到一定开度，再按图2-12的方式将液位系统与PLC系统连接，如此便构成进水由水泵调节的简单液位控制系统；再通过采集液位测量装置的液位反馈信号，并将该信号作为PID控制的反馈值，通过PLC内部的PID 控制计算；最后输出一个控制信号通过D/A转化成电压信号来调节水泵功率，使液位值迅速变化到设定值。

图2-12 水箱硬件连接图示说明

2.5.3液位控制系统工作过程：

首先调节手动阀到一定开度并保持不变，使进水速率只与水泵的工作状态有关；然后将放水开关调节到一定开度，再按上图2-12的方式将液位系统与PLC系统连接，如此便构成进水由水泵调节的简单液位控制系统；再通过采集液位测量装置的液位反馈信号，并将该信号作为PID控制的反馈值，通过PLC内部的PID控制计算；最后输出一个控制信号通过D/A转化成电压信号来调节水泵功率，使液位值迅速变化到设定值，具体流程图如下2-13。

图2-13液位控制系统工作过程流程图

2.5.4水箱液位的标定

在水箱系统上，先用手动阀屏蔽掉比例阀，并关闭放水开关。然后从PLC的AO 通道送出一个模拟电压到水泵信号输入端，将水箱注满足够清水(约270mm液位)，停止进水，将此时液位测量模块的输出值送入到PLC的AI通道，并在程序中通过模

拟量输入输出地址PIW288读出液位对应的数字量的数值。接着，将放水开关打开一个小开度，液位下降后关闭放水开关，在程序中读入更新后的PIW288值，按照这个步骤，连续、均匀的记录一组数据，如下表2-1所示所示。

图2-14 实测数据在excel中拟合出的曲线及公式

将获得的数据，在excel中拟合出曲线及公式，如图2-14所示。可以看出测量装置的线性度还比较好，计算出一次函数关系为 y=0.0286*x-48.436，近似为：

y=0.029*x-48.4，那么得到：实际液位=0.029*PIW数值-48.4 ，整合对应关系完毕。

第三章液位控制系统软件设计

§ 3.2程序设计流程图

根据实验室水箱的硬件组成，设计水箱水位控制系统的PLC控制流程图如下图3-1所示：

图3-1 液位控制系统液位控制流程图

其中，出水口阀门可开大开小，但最大不能大于进水量最大值，否则水箱的液位无法保持稳定（一直下降），这种情况在实际水塔液位控制过程中表现在用户用水量过大时水塔中的水量持续下降，此时会启动备用水泵加大液位控制力度，由于本闭合硬件有限，此处不做讨论。

§ 3.3 PLC中PID控制器的实现

PID(ProPortiona1IntegralDerivative)是工业控制常用的控制算法，无论在温度、流量等慢变化过程，还是速度、位置等快速变化的过程，都可以得到很好的控制效果。PID控制算法一般由【比例项+积分项+微分项】组成，它们的作用分别是：比例用于达到控制器设定值；积分项的作用是消除系统静差；微分项则改善系统的动态响应速度。

3.3.1 PID算法

PLC技术不断增强，运行速度不断提高;不但可以完成顺序控制的功能，还可以完成复杂的闭环控制。如图3-2是常见闭环控制系统的构成。

图3-2 闭环控制系统

在自动控制系统中，用来对误差进行放大、积分、微分等处理的装置称为“调节器”，当调节器具有“放大”、“积分”、“微分”功能时，即成为PID调节器。

在变频恒压供水自动控制系统的产品开发和应用实践中，经常采用PID控制器、软件PID以及变频器内置PID来实现系统的PID调节功能，三种方法各具优缺点，本设计选用PID算法的PLC实现方法。

3.3.2 PLC实现PID控制的方式

用PLC对模拟量进行PID控制时，可以采用以下几种方法：

(1)使用PID过程控制模块。

这种模块的PID控制程序是PLC生产厂家设计的，并存放在模块中，用户在使用时只需设置一些参数，使用起来非常方便，一块模块可以控制几路甚至几十路闭环回路，但是这种模块的价格较高，一般在大型控制系统中使用。

(2)使用PID功能指令。

现在很多PLC都有供PID控制用的功能指令，如S7-300的PID指令。它们实际上是用于PID控制的子程序，与模拟量的输入/输出模块一起使用，可以得到类似于是用PID过程控制模块的效果，但是价格便宜得多。

(3)用自编的程序实现PID闭环控制。

有的PLC没有PID过程控制模块和PID控制用的功能指令，有时虽然可以使用PID控制指令，但希望采用某种改进的PID控制算法。在上述情况下都需要用户编制PID控制程序。

3.3.3 连续调节器FB41的使用

本设计采用西门子PLC的库功能块FB41作为系统的PID调节器。

连续调节器FB41用于在SIMATIC S7可编程控制器上，控制带有连续输入和输出变量的工艺过程。

从“库”或是“别的项目”中找到功能块FB41，并将其复制到本项目的blocks 文件夹下，如图3-3和图3-4所示为本次实验所需的各种块。功能块(FB)通常要配合背景数据块(DB)使用，创建数据块DB1并使其为FB41的背景数据块，即一个存储FB41子程序中各种变量的地址空间。

图3-3 背景数据块DB1的创建图3-4本次实验所需“块”

从“库”中找到FB41和SFB41两个功能块，并为其创建背景数据块DB1和DB2，从OB1的调用中可以看出，这个SFB41是针对集成式CPU 314使用的，在本系统中调用它CPU会报错。所以本设计调用FB41并配合DB1使用。

图3-5 在OB1中调用FB41和SFB41比较

功能块FB41实质为一个子程序，在组织块(OB1或OB35)中调用，为实现内部功能和外部信息交互，它必然包含一些变量，按图3-6方式生成的背景数据块便是这些变量的一个集合。

图3-6 FB41的背景数据块DB1中部分变量

功能块FB41为系统提供，一般不能打开来查看其程序结构，但在使用手册中给出了其内部功能实现结构。

图3-7 FB41的内部结构

本设计中需要用到FB41的以下变量：

控制位：COM_RST(置1功能块重启)、MAN_ON(置0)、PVPER_ON(置0)、

P_SEL(比例作用选择)、 I_SEL(积分作用选择)、D_SEL(微分作用选择) 参数：GAIN(比例增益)、TI(积分时间)、TD(微分时间)、CYCLE(采样周期与0B35周期一致)

变量：控制量给定值、控制量反馈值、控制作用输出。

§ 3.4系统软件设计

基于保持液位控制系统液位动态稳定的目的，并结合PLC内部设定规则，设计出系统的软件

对于液位控制，将PID控制周期设置为200ms，整个程序可以在OB1中写，将FB41的“CYCLE”设置为200ms；或在OB35中写，将FB41的“CYCLE”和OB35的中断周期都设置为200ms，本设计采用第二种方式。

图3-8 中断组织块0B35中断周期的修改

将DB1、液位给定、液位反馈在“符号表”中用符号表示，如图3-9所示。

图3-9符号表编辑

程序结构如图3-10所示，包含四段。第一段，用来将反馈值(PIW288)变换为一个比值(0~1)，并送到PV_IN中；第二段，用来将给定值变换为一个比值(0~1)，并送到SP_INT中；第三段:用来调用FB41实现PID控制，并将控制作用通过PQW288输出；第四段：用来监视反馈值。

图3-10 梯形图程序设计

创建一个变量表来调试程序，可以直接在变量表监视、修改变量值。本设计所需要监视和修改的变量如图3-11所示。

图3-11 变量表

变量表中的上述变量其作用如图14所示。

图3-12 变量表中变量作用说明

其中，PID参数设定为：增益P=5500、积分时间常数Ti=30s.微分时间常数Td=5s，采样周期Ts=200ms。以上是液位设定PIW数值为6000时液位的控制输出、反馈值情况，由于放水阀持续放水，因此PID控制器保持一个持续输出的状态，液位基本达到稳定时，水泵工作在工频状态，如上图3-11所示控制器输出PIW数值为368，

反馈值为6001（设定值为6000）。

第四章装置测试与结果分析

系统的自动控制功能主要是通过软件来实现的,结合前面所述变频调速恒压液位控制系统的控制要求,利用定时器中断功能实现PID控制的定时采样及输出控制,一台水泵控制进水。

图4-1 液位控制系统正在工作

在本次毕业设计所用水箱中，水箱（液位水平为30mm~310mm）水位首先保持在290mm左右，经反复调整，PID参数设定为:增益P=0.25、积分时间常数Ti=30s.微分时间常数Td=5s，采样周期Ts=200ms。实验结果如下：

表4-1实验结果如下

其中，由于外部干扰、测量装置精度等限制，反馈液位数值（PIW数值）在较小的范围内波动，现跟别取波动范围最小值和最大值与液位设定值比较，情况如下：

表4-2 设定值与最小反馈值关系

对应图如下：X为设定液位值，Y为反馈值

图4-2

表4-3 设定值与最大反馈值关系

对应图如下：X为设定液位值，Y为反馈值

图4-3

由上图4-2与图4-3中最小反馈值与最大反馈值跟设定值基本重合可以看出，液位控制装置基本达到了液位稳定的要求。在出水阀开度变化的情况下，控制器也

能根据液位的变化情况调整进水量最后基本达到设定水位。

致谢

首先要感谢我的毕业设计指导老师张东，经过这段时间的忙碌和学习，本科毕业论文设计已经接近尾声，而本人动手能力并不强，由于实践经验的不足，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有指导老师张东的的督促和指导，想要完成这个设计是难以想象的。因此在此非常感谢我的毕设导师张东老师。张东老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，从选题到查阅资料，论文提纲的确定，中期毕设审核，后期论文内容的筛选等各个环节中都给予了我及时的监督与支持。除了敬佩张东老师的专业水平外，他兢兢业业的工作精神也是我学习的榜样，并且将积极影响我今后的学习和工作。其次在设计的过程中我还得到了很多同学的帮助与意见。

另外要感谢PLC实验室负责人高放老师，高放极力为我们提供可靠的实验环境，让我们的毕设能够争取按时完成。

总得来说在完成毕业设计期间，遇到了很多困难。我明白，在今后的学习和工作中还会遇到更多新的阻碍，这些东西会给我带来新的体验和新的提升。因此，我坚信：只要我用心去发掘，勇敢地去尝试，一定会能更大的收获和启发的。现在我的毕业设计完成了，但还没有完成我的学习之路，这次毕设让我感知我的生活不仅局限于那小小的满足感，山外山重重，等待我们去征服的还有太多太多。

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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。

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

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

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。

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、

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

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。