基于PLC和组态王的液位PID控制系统

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1、报告用纸目录1《控制系统集成实训》任务书32总体设计方案52.1 系统组成52.2 水箱液位控制系统构成52.3 水箱液位控制系统工作原理 62.4 仪表选型72.4.1GK-01电源控制屏72.4.2GK-02传感器输出与显示82.4.3GK-03单片机控制82.4.4GK-07交流变频调速92.4.4GK-08PLC可编程控制92.5PLC设计流程图103外部接线图114I/0分配125梯形图126组态王界面166.1主界面176.2数据词典186.3曲线监控186.4水流动画程序197调试

2、和运行结果197.1比例控制197.2比例积分调节 20心得体会22参考文献230　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第　　页报告用纸1.《控制系统集成实训》任务书题目：基于PLC和组态王的液位PID控制系统一、实训任务本课题要求设计液位PID控制系统，它的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度,并通过PID控制减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。1.实训模块：1、THKGK-1过程控制实验装置GK-02、GK-07、GK-08。2、计算机及STE

3、P7运行环境（安装好演示程序）、MPI电缆线，组态王软件。2.控制原理和控制要求：控制原理如图所示，测量值信号由S7-200PLC的AI通道进入，经程序比较测量值与设定值的偏差，然后通过对偏差的P或PI或PID调节得到控制信号（即输出值），并通过S7-200PLC的AO通道输出。用此控制信号控制变频器的频率，以控制交流电机的转速，从而达到控制水位的目的。S7-200PLC和上位机进行通讯，并利用上位机组态王软件实现给定值和PID参数的设置、手动/自动无扰动切换、实时过程曲线的绘制等功能。二、实训

4、目的通过本次实训使学生掌握：1）实际控制方案的设计；2）编程软件的使用方法和梯形图语言的运用；2）程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。从而提高学生应用PLC进行控制系统设计和调试能力，组态王设计监控界面的能力。三、实训要求1、系统方案设计2、硬件选型和接线3、PLC控制程序设计。21　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第　　页报告用纸4、组态王监控程序设计。5、总体调试与运行。四、实训内容1、熟悉本课题相关的各个子实验；2、基于PLC和

5、组态王液位PID控制系统；3、硬件接线图、程序清单。五、实训报告要求报告应采用统一的报告纸书写，应包括评分表、封面、目录、正文、收获、参考文献。报告中提供如下内容：1、目录2、正文（1）实训任务书；（2）总体设计方案；（3）硬件外部接线图，PLC中的I/O分配表，程序中使用的元件及功能表；（4）梯形图或指令表清单，注释说明；（5）组态王界面程序；（6）调试、运行及其结果；3、收获、体会4、参考文献六、实训进度安排周次工作日工作内容第一周1布置实训任务，查找相关资料2熟悉实验台，完成一些相关基本实

6、验3根据实训任务，完成总体设计方案（硬件选型、分配I/O点等）4完成硬件接线，编写程序并调试5编写程序并调试第二周1编写程序并调试2编写程序并调试3调试4调试及准备实训报告5答辩本课题共需两周时间21　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第　　页报告用纸七、实训考核办法本实训满分为100分，从平时表现、实训报告及实训答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%。2.总体设计方案2.1 系统组成 单容水箱液位控制系统组成结构如图2.1所示，

7、控制器采用S7-200PLC, 被控对象为单容水箱，水箱的液位经液位传感器测量变送至PLC, PLC对数据进行处理，根据控制要求进行运算，结果经模拟量输出给执行器，执行器为电动调节阀。 上位机通过计算机PC/PPI电缆和下位机PLC串口通信，上位机安装有STEP7-MicroWin编程软件和组态王监控软件，可以进行控制算法编程，并为过程控制实验提供良好的人机界面，可以在实验时进行参数的设定修改以及响应曲线的在线显示，进行整个试验系统的监控。图2.1单容水箱液位控制系统组成结构2.2 水箱液位控制

8、系统构成单容水箱液位控制系统有四个基本组成部分，即控制器、执行器、被控过程和测量变送等，单容水箱液位控制系统示意图如图2.1所示。21　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第　　页报告用纸图2.2 单容水箱液位控制系统示意图2.3 水箱液位控制系统工作原理 在虚拟的水箱控制系统中当水箱液位实际值PV小于给定值SV时，通过组态王界面调大电动调节阀开度，使水箱液位上升；当水箱液位实际值PV大于给定值SV时，此时调小阀门开度，使水箱液位回到给定值上。数据采集原