过程控制系统课程设计--单容水箱PI控制系统设计

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1、过程控制系统课程设计学院：______________________班级：_______________________姓名：__________________________学号：__________________________指导教师：______________________单容水箱PI控制系统设计一、设计要求1、掌握液位传感器的零点和增益调整方法。2、掌握西门子200PLCPI控制程序的编写方法。3、掌握MCGS组态软件的使用方法。二、设计内容1、调整液位传感器参数，使其能够准确检测水箱液位。2、设计基于西门子200PLC的水箱液位

2、PI控制程序。3、设计基于MCGS组态软件的上位机监控程序，完成PI参数的调整、手自动控制、液位曲线的监控、数据归档、故障报警功能。三、实验系统介绍及原理组成1、概述THKGK-1是过程控制的综合实习设备，在THKGK-1上可以做实习设备的基本调试与仪器整定；单容水箱对象特性测试，双容水箱对象特性测试，温度位式控制系统，智能仪表温度位式控制系统，温度PID控制系统，单容水箱液位PID控制系统，双容水箱液位PID控制系统，流量控制系统，单容水箱压力PID控制系统等过程控制的实习内容能够完全满足工业自动化专业过程控制方面的实习要求。2、系统简介被控对象包

3、括上水箱、下水箱、复合加热水箱以及管道。调节器主要有模拟调节器（含比例P调节、比例积分PI调节、比例微分PD调节、比例积分微分PID调节）、位式调节器、智能仪表调节器、PLC控制器、单片机控制、计算机控制等。执行器模块主要有固态继电器、磁力驱动泵、电加热丝。变送器模块主要有流量变送器（FT）、液位变送器（LT1，LT2）、温度变送器（TT）、压力变送器（PT）等。变送器的零位、增益可调，图1系统的结构图并均以标准信号DC0-5V输出。另外，根据用户需要，配置微机通讯接口单元（RS232），以满足计算机实时控制实验的需要。图2单容水箱PI控制系统接线图

4、3、系统结构框图及其传函PI水箱变频给定值输出值LT图3系统结构框图系统传递函数：4、转换关系检测液位高度：0~5V电压值——>PLC：0~32000数值。三、液位传感器校准1、按照设计的要求接线，打开上水箱液位传感器后盖。2、调节上水箱液位传感器调零旋钮，使之无水时LT1输出为0。3、启动THKGK-1实验装置，打开进水阀3、阀9，出水阀6打在一定开度，观察LT1显示输出及上水箱液位变化。4、观察上水箱液位高度值与LT1显示数值是否一致，若不一致，调节增益旋钮使之一致变化。5、调节完毕，盖上液位传感器后盖，停止THKGK-1实验装置。四、S7-20

5、0PLC程序设计（程序见附录）1、打开STEP7软件，首先熟悉下界面，浏览菜单栏各项的内容，了解各项的功能。单击左侧工具栏中"Instructions"（指令），可以插入各种梯形图指令，编程实现自己想要的功能。2、通信配置（下载程序）。单击"CPU224CNREL02.01",单击"Communications"（通信），单击"SetPG/PCInterface"，选择"PC/PPIcable(PPI)"，单击"OK"，单击"双击刷新"，找到链接地址，即通信成功，单击"下载"即可下载PLC程序。3、编辑PID模块1)、单击菜单栏"Tools"(工具)

6、，单击"InstrutionWizard"(指令向导)，出现如下界面，选择PID，单击"下一步"。2)、选择"New"。配置新回路，单击"下一步"。3）、选择一个回路。默认0回路，单击"下一步"。4）、回路的给定值设定和回路参数设定。根据临界比例度法配置增益和积分时间，由于PI控制，微分时间为0，采样时间设定为1秒，单击"下一步"。5）、回路输入选择。模式、输入类型默认，高低限范围设定默认即可，单击"下一步"。6）、回路报警选择。使能高低限报警，可设定。单击"下一步"。7）、建议地址。可默认，单击"下一步"。8）、添加手动控制PID，打挑，单击"下一

7、步"。9）、完成PID模块设置，单击"Finish"。10)、出现一个PID控制模块，可参照指导书，添加变量，模块的输入输出、给定、手自动切换、手动输出、高低限报警、错误提示。4、调节PID输出。单击"运行"，查看程序状态，打开"状态表"，单击"眼镜"，可在线修改各变量的状态值，插入"新值"，实时在线调节PID。图为增益为15，积分时间为3分钟时的输出，有振荡，需进一步调节。5、调节PID参数使之输出理想曲线。六、MCGS上位机监控软件设计1、组态配置。打开MCGS组态环境，新建文件，单击"设备窗口"，打开"工具箱"，打开"设备管理"，添加"通用串口

8、父设备"和"西门子S7-200PPI"，如下图。2、单击"通用串口父设备"，查看属性，查看PLC对应的串口号