(修改)基于plc和组态技术的水箱液位串级控制系统设计课件

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1、基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计本科毕业答辩学生：黄勇指导教师：董海兵电气与信息工程系2011年6月论文主要内容课题研究的目的、意义和系统实现功能水箱液位串级控制系统总体设计系统下位机软件中的硬件组态和程序设计系统上位机软件中的通信建立和界面组态水箱液位串级控制系统调试FCS系统实物调试PLCSIM离线仿真调试全文总结课题研究的目的、意义工业控制网络中的关键问题之一是网络通信及其通信协议，目前工业控制网络中大量存在着DCS集散控制系统，而由于不同的自动化设备生产商各自的通信协议相对独立而造成了业界的“自动化孤岛”现象，故而工业控制中将加速由DCS向基于公开协议

2、的FCS现场总线控制系统过渡与转换。FCS现场总线技术是当前自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。所以掌握这种技术对提升自动化专业水平来说是很重要的，对我们自身今后的发展也至关重要。本文设计的液位串级控制系统采用的硬件平台正是基于FCS的现场总线控制系统。1课题研究的目的、意义和系统实现功能课题研究的目的、意义液位控制问题是工业生产过程中的一类常见问题，例如在饮料、食品加工、溶液过建，化工生产等多种行业的生产加工过程中都需要对液位进行适当的控制，以PLC和组态软件为基础，可以组成从简单到复杂的各种工业控制系统。本文正是基于上述思路，设计开发了基于STE

3、P7和WINCC的液位串级控制系统。该系统简单可靠，可以实现对串级双容水箱液位的定值控制。FCS控制系统对象装置总貌图系统设计需要实现的主要功能分析串级控制系统的特点，建立水箱液位串级控制系统的模型；利用STEP7软件对对象进行正确的硬件配置，并采用西门子提供的PLC编程语言编写控制程序。利用WINCC组态软件编写水箱液位串级控制系统的上位机监控程序。系统调试，分析控制效果。论文主要内容课题研究的目的、意义和系统实现功能水箱液位串级控制系统总体设计系统下位机软件中的硬件组态和程序设计系统上位机软件中的通信建立和界面组态水箱液位串级控制系统调试FCS系统实物调试PLCSIM离线

4、仿真调试全文总结2水箱液位串级控制系统总体设计1）控制方案水箱液位串级控制系统，其结构由主控、副控两个回路组成。主控回路中的调节器称主调节器，控制对象为中水箱，中水箱的液位为系统的主控制量。副控回路中的调节器称副调节器，控制对象为上水箱，又称副对象，上水箱的液位为系统的副控制量。主调节器的输出作为副调节器的给定值，副调节器的的输出直接驱动气动调节阀，从而达到控制中水箱液位的目的。水箱液位串级控制系统流程及结构框图2）控制规律本设计采用的是工业控制中最常用的PID控制规律，内环与外环的控制算法采用PID算法，PID算法实现简单，控制效果好，系统稳定性好，外环PID的输出作为内环

5、的输入，内环跟随外环的输出。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，又称PID调节。它结构简单，参数易于调整，在长期的应用中积累了丰富的经验。其主要特点是：(1)技术成熟；PID调节是连续系统理论中技术最成熟、应用最广泛的控制方法，它的结构灵活，不仅可实现常规的PID调节，而且还可根据系统的要求，采用PI、PD、带死区的PID控制等；(2)不需求出系统的数学模型；(3)控制效果好。虽然计算机控制是非连续的，但由于计算机的运算速度越来越快，因此用数字PID完全可代替模拟调节器，并且能得到比较满意的效果。S7400PLC主机模拟量输入模块

6、模拟量输出模块液位变送器气动调节阀水泵4）系统支撑软件windowsXPSqlsever2000Step7WinccPDM3）过程检测装置与仪表论文主要内容课题研究的目的、意义和系统实现功能水箱液位串级控制系统总体设计系统下位机软件中的硬件组态和程序设计系统上位机软件中的通信建立和界面组态水箱液位串级控制系统调试FCS系统实物调试PLCSIM离线仿真调试全文总结FCS控制系统原理框图3系统下位机软件中的硬件组态和程序设计S7-400是通用可编程控制器，它广泛地应用于自动化领域，涉及多个行业，可用于组建集中式或分布式结构的测控系统，重点在于为生产制造工程中的系统解决方案提供一个

7、通用的自动化平台，性能优良，运行可靠。S7-400PLC主要模块有中央处理器单元（CPU）模块、信号（SM）模块、通信（CP）模块、功能（FM）模块；辅助模块有电源（PS）模块、接口（IM）模块等。1)S7-400PLC概述2）STEP7软件介绍STEP7是用于SIMATICS7-300/400站创建可编程逻辑控制程序的标准软件，可使用梯形逻辑图、功能块图和语句表。它是SIEMENSSIMATIC工业软件的组成部分。STEP7以其强大的功能和灵活的编程方式广泛应用于工业控制系统，下图显示了该软件是如何对