基于组态王与plc的单容水箱液位控制系统

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1、过程控制系统课程设计题目:基于组态王与PLC的单容水箱液位控制系统院系名称：电气工程学院专业班级：学生姓名：学号：指导教师：设计地点：设计时间：设计成绩：指导教师：摘要本次设计是基于组态王与PLC的单容水箱液位控制系统，该系统以实现水箱液位的自动控制。通过计算机控制水箱，从计算机上给定PID参数从而进行水箱液位控制，本次设计主要以单容水箱作为研究对象，运用组态王中亚控仿真PLC进行单容水箱对象特性的测试，并利用MATLAB软件进行了控制系统的仿真及分析，并确定出一组合适的PID参数对其进行控制。其次，采用组态王进行系统监控，通过对调节器PID参数的整定，实现了水箱液位的

2、闭环控制，使水箱液位稳定在设定值，满足设计要求。该设计以基于计算机与PLC控制的单回路液位控制系统，通过安装在水箱底部的压力变送器测量液位，PLC接收来自压力变送器的测量信号，以电动调节阀为执行器，来改变阀门的开度，同时采用组态王进行系统监控，通过对调节器PID参数的整定，实现了水箱液位的闭环控制，使水箱液位稳定在设定值。关键词：水箱液位控制组态王与PLCPID算法25目录1绪论31.1背景意义31.2国内外研究现状31.3本课题研究意义32设计方案与仪表选型42.1系统组成42.2水箱液位控制系统构成42.3水箱液位控制系统工作原理42.4仪表选型52.4.1变送器的

3、选择52.4.2执行器的选择52.4.3水泵的选择63PID算法设计63.1PID控制器介绍63.2PID算法实现73.2.1PID算法程序设计73.2.2史密斯预估补偿方案93.3PLC控制程序流程104被控对象特性分析及MATLAB仿真114.1被控对象动态特性概述114.2被控对象数学模型的建立114.2.1阶跃响应曲线法建立单容水箱的数学模型114.2.2PID控制器校正单容水箱系统125系统组态设计145.1组态王软件简介145.2组态界面的设计145.2.1项目的建立145.2.2图形画面的制作155.2.3PLC设备的定义165.2.4上位机与PLC的通讯

4、设置165.2.5定义变量175.2.6动态连接17设计心得23参考文献24附录：PID程序算法程序25251绪论1.1背景意义过程控制是自动技术的重要应用领域，它是指对液位、温度、流量等过程变量进行控制，在冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。尤其是液位控制技术在现实生活、生产中发挥了重要作用，比如，民用水塔的供水，如果水位太低，则会影响居民的生活用水；工矿企业的排水与进水，如果排水或进水控制得当与否，关系到车间的生产状况；锅炉汽包液位的控制，如果锅炉内液位过低，会使锅炉过热，可能发生事故；精流塔液位控制，控制精度与工艺的高低会影响产品的质量与成本等。在这些生产

5、领域里，基本上都是劳动强度大或者操作有一定危险性的工作性质，极容易出现操作失误，引起事故，造成厂家的的损失。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备的安全系数。所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液位控制方法和策略。1.2国内外研究现状从50年代以来出现的方法有史密斯预估补偿控制、最优控制、自适应控制、动态矩阵预报控制、预测控制、滑膜变结构控制、鲁棒控制、模糊史密斯控制、模糊自适应控制、模糊PID控制、神经网络控制、专家控制等。其控制方法也已经由传统控制转向智能控制，或者是二者结合。PID控制是迄今应用

6、最广泛的一种控制方法。目前针对纯滞后系统所采用的史密斯控制、模糊控制，以及预测函数控制等先进控制技术。分析表明，这些控制策略都能实现对时滞系统的有效控制，提高了此类液位控制系统的控制品质。而且，对于具有时间滞后特征的工业过程控制问题，多年来一直是控制理论和控制工程界广泛关注的热点之一。1.3本课题研究意义当今时代，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，自然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利用等一系

7、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，所以本设计就又引入了可编程逻辑控制（又称PLC）与P组态王相结合的控制手段。引入PLC可使控制方式更加的集中、有效、及时，引入组态王，可以实时监控系统运行状况，二者互补，完美实现稳定的工业自动化控制。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。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