课程设计（论文）-基于PLC的液位控制系统设计

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1、课程设计说明书名称基于PLC的液位控制系统设计　　2010年6月7日至2010年6月11日共1周院　系班级姓名学号系　主　任教研室主任指导教师27目录绪论1第1章液位控制系统总体方案设计21.1单回路控制系统21.2水箱液位的串级控制系统3第2章过程控制装置概述52.1系统简介52.2系统装置62.3S7-300PLC控制柜的组成7第3章硬件组态设计93.1PLC的选择93.2组态硬件10第4章软件组态设计114.1实现WINCC与s7-300的软件通讯114.2程序设计14第5章调试过程及结果分析195.1单容液位控制系统调试结果及分析

2、195.2双容串级液位控制系统调试结果及分析23第6章课程设计总结25参考文献：2627绪论课程设计是检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统。课程设计也是教学过程中的一个重要环节，通过设计可以巩固各课程理论知识，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对工业的有关方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为以后工作奠定基础。工业生产过程控制是现代工业自动化的

3、一个重要领域。它是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表等知识相结合的一门综合性应用学科，理论性、综合性和实践性都很强。随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，做为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段,它们是：分散控制阶段,集中控制阶段和集散控制阶段。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，

4、无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。目前，过程控制正朝高级阶段发展，不论是从过程控制的历史和现状看，还是从过程控制发展的必要性、可能性来看，过程控制是朝综合化、智能化方向发展，即计算机集成制造系统(CIMS)：以智能控制理论为基础，以计算机及网络为主要手段，对企业的经营、计划、调度、管理和控制全面综合，实现从原料进库到产品出厂的自动化、整个生产系统信息管理的最优化。27第1章液位控制系统总体方案设计1.1单回路控制系统图1.1单回路控制系统方框

5、图图1.1为单回路控制系统方框图的一般形式，它是由被控对象、执行器、调节器和测量变送器所组成。系统的给定量是一定值，要求系统的被控制量等于给定量所要求的值。由于这种系统结构简单，性能较好，调试方便等优点，故在工业生产中被广泛应用。选择合适的系统调节规律，能使调节器与调节对象能很好地匹配，使组成的控制系统有更高的动、静态性能指标。1．比例(P)调节纯比例调节器是一种最简单的调节器，它对控制作用和扰动作用的响应都很快速。由于比例调节只有一个参数，所以整定很方便。这种调节器的主要缺点是使系统有静差存在。2．比例积分(PI)调节PI调节器的积分部

6、分能使系统的类型数提高，有利于消除静差，但它又使PI调节器的相位滞后量减小，系统的稳定性变差，其传递函数为(1.1)GC(S)=KP(1+)(1.1)这种调节器在过程控制中是应用最多的一种调节器。273．比例微分(PD)调节这种调节器由于有微分的作用，能增加系统的稳定度，比例系数的增大能加快系统的调节过程，减小动态和静态误差，但微分不能过大，以利于抗高频干扰。PD调节器的传递函数为(1.2)GC(S)=KP（1+TDS）(1.2)4．比例微分积分(PID)调节器PID是常规调节器中性能最好的一种调节器。由于它具有各类调节器的优点，因而使系

7、统具有更高的控制质量。它的传递函数为(1.3)GC(S)=KP(1++TDS)(1.3)本实验系统的被控对象为上水箱，其液位高度作为系统的被控制量。系统的给定信号为一定值，它要求被控制量上水箱的液位在稳态时等于给定值。由反馈控制的原理可知，应把上水箱的液位经传感器检测后的信号作为反馈信号。图1.2为控制系统的方框图。图1.2上水箱液位定值控制方框图1.2水箱液位的串级控制系统图1.3液位串级控制系统的方框27本实验为水箱液位的串级控制系统，它是由主、副两个回路组成。每一个回路中都有一个属于自己的调节器和控制对象，即主回路中的调节器称主调节

8、器，控制对象为下水箱，作为系统的被控对象，下水箱的液位为系统的主控制量。副回路中的调节器称副调节器，控制对象为中水箱，又称副对象，它的输出是一个辅助的控制变量。本系统控制的目的不仅使系统的输出