基于plc的液位控制系统课程设计1组

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1、中国计量学院《过程控制工程设计课程设计》报告书写说明书基于PLC的PID液位控制系统组员姓名：组员学号：专业班级：分院：中国计量学院二0一一年五月二十四日摘要本次课程设计的课题是基于PLC的PID液位控制系统的设计。本文的主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析,西门子SIEMENSS7-300PLC的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。经过比较，发现西门子的PLC结构简单，使用灵活且易于维护

2、。它采用模块化设计，本系统主要包括CPU模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和电源模块。，我们选择西门子。本份报告主要针对系统控制方案的设计和硬件选型，其余部分由其他组员负责。附录软件程序。除去附录目录等共13页。关键词：西门子SIEMENSS7-300PLC，控制对象特性，PID控制算法，硬件选型。目录摘要1绪论1.1PLC的定义1.2本文研究的主要目的1.3本文研究的主要内容2西门子SIEMENSS7-300PLC和控制对象介绍2.1西门子SIEMENSS7-300介绍2.1.1CPU模块2.1.2I/O模块2.1.3电源模块2.2控制对象介绍2.2一阶单

3、容上水箱对象特性2.3二阶双容下水箱对象特性3串级控制系统3.1串级控制3.1.1串级控制系统的结构3.1.2串级控制系统的特点3.1.3主、副调节器正反作用方式的确定3.2PID参数3.2.1扩充临界比例度法4控制方案设计4.1系统设计4.1.1上水箱液位的自动调节4.1.2上水箱下水箱液位串级控制系统4.2硬件设计4.2.1检测元件4.2.2控制元件4.2.3控制单元4.2.4软件连接4.3软件涉及附录软件程序参考文献1绪论1.1PLC的定义国际工委员会（IEC）曾于1982年11月颁布了可编程控制器标准草案第一稿，1985年1月又发表了第二稿，1987年

4、2月颁布了第三稿。该草案中对可编程控制器的定义是“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用了可编程的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术计算等面向用户的指令，并通过数字量和模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外围设备，都按易于与工业系统联成一个整体、易于扩充其功能的原则设计。1.2本文研究的主要目的为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。从而我们现在就引入了工业生产的自动化控制。在自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数就是液位。一

5、个系统的液位是否稳定，直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。随着现在工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经也不能够满足工业生产控制的需求，所以我们就又引入了可编程逻辑控制（又称PLC）。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及时。液位控制系统它使我们的生活、生产都带来了不可想象的变化。它使在控制中更加的安全，节约了更多的劳动力，更多的时间。在我国随着社会的发展，很早就实行了自动控制。而在我国液位控制系统也利用得相当的广泛，特别在锅炉液位控制，水箱液位控制。还在黄河治水中也的到了利用，通过液位控

6、制系统检测黄河的水位的高低，以免由于黄河水位的过高而在不了解的情况下，给我们人民带来生命危险和财产损失。1.3本文研究的主要内容一、一阶单容上水箱特性。二、二阶双容水箱对象特性。三、PID串级控制系统的设计2西门子SIEMENSS7-300介绍2.1西门子SIEMENSS7-300介绍简介：l模块化中小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用l大范围的各种功能模块可以非常好地满足和适应自动控制任务l由于简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活l方便用户和简易的无风扇设计l当控制任务增加时，可自由扩展l由于大范围的集成功能使得它功能非常强劲S7-30

7、0是模块化中小型PLC系统，它能满足中等性能要求的应用。结构示意图PLC的原理图2.1.1CPU模块CPU是PLC的核心组成部分，与通用微机的CPU一样，它在PLC系统中的作用类似于人体的神经中枢，故称为“电脑”。其功能是：1、PLC中系统程序赋予的功能，接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。2、用扫描方式接受现场输入装置的状态，并存入映像寄存器。3、诊断电源、PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误。在PLC进入运行状态后，从存储器中逐条读去用户程序，按指令规定的任务，产生相应的控制信号，去起闭有关控制电路。2.1.2I/O模块I/O模块是CPU与现成

8、I/O装置或其他外部设备之间的连接部件