单容水箱液位恒值控制系统设计报告

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1、过程控制系统课程设计专业：自动化设计题目：单容水箱液位恒值控制系统设计班级：学生姓名：学号：指导教师：分院院长：教研室主任：电气工程学院一、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

2、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≤15%，稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤10s；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；并能显示历史曲线。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

3、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.20032）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.20074）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.20074.设计进度（2012年12月3日至2011年12月16日）时间设计内容2012年12月3日布置设计任务、查阅资料、进行硬件系统设计2012年12月4日～20

4、12年12月5日编制PLC控制程序，并上机调试；2012年12月6日～2012年12月7日利用MCGS组态软件建立该系统的工程文件2012年12月10日～2012年12月12日进行MCGS与PLC的连接与调试进行PID参数整定2012年12月13日～2012年12月14日系统运行调试，实现单容水箱液体定值控制2012年1月15日～2012年1月16日写设计报告书5.设计时间及地点设计时间：上午：8：00～11：00下午：1：00～4：00晚上：6：00~9：00设计地点：新实验楼，过程控制实验室（310）机房（323）二、评语及成

5、绩评分项目评分标准量化分数1.独立分析与解决问题的能力很强较强一般不能102组态界面设计、PLC程序编制及系统调试界面程序硬件分析调试353.报告撰写情况规范整洁逻辑杂乱有错误254.辅导答疑积极认真应付消极105.设计态度积极认真应付消极107.出勤全勤缺勤次数10附加评语量化总分课程设计成绩：指导教师：过程控制系统课程设计报告班级：姓名：学号：指导教师：撰写日期：目录目录第一章课程设计内容与要求分析11.1课程设计内容11.2课程设计要求分析11.3PID控制的原理和特点11.3.1比例（P）控制及调节过程21.3.2积分（I

6、）控制及调节过程21.3.3微分（D）控制及调节过程31.4临界振荡整定计算公式5第二章系统组态设计62.1MCGS组态软件概述62.1.1如何创建MCGS组态工程62.1.2设备配置72.1.3新建画面72.1.4设备连接10第三章PLC设计133.1PLC概述133.2系统PLC设计程序14第四章单容水箱液位恒值系统数据调试164.1等幅震荡164.2P调节器174.3PI调节器174.4PID调节器184.5P、PI、PID调的比较19课程设计总结20参考文献21第一章课程设计内容与要求分析第一章课程设计内容与要求分析1.1

7、课程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。1.2课程设计要求分析（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

8、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≤60s；（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