(完整版)基于西门子s7-300PLC的液位水槽控制装置毕业论文
第1章绪论
第1.1节水槽装置的概述
液位控制常采用PID控制，该控制方法具有响应迅速、稳态误差小等优点。但当系统内部参数发生变化或受到外界干扰时，参数整定就比较困难，给学生实验带来很大的不便。为了满足自动化、冶金、化工等专业的实验室水槽液位控制的要求,我们对其进行了深入研究，设计了水槽装置PLC控制系统，该系统具有较强的适应内部参数变化和克服外界干扰的能力，具有一定的应用价值。
第1.2节西门子PLC简介
1.2.1 可编程控制器概述
可编程控制器（Programmable Controller）简称PC，个人计算机(Personal Computer)也简称PC，为了避免混在一起，人们将最初用于逻辑控制的可编程器叫做PLC（Programmable Logic Controller），通常也称为可编程控制器。它是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术而发展起来的一种通用的工业自动控制装置；具有体积小、功能强、程序设计简单、灵活通用、维护方便等优点，本系统采用在工业领域有着广泛应用的西门子S7200系列PLC作为主控制器，完成一套过程控制实验系统，涵盖了《可编程控制器》、《信号和信息处理》、《传感技术》、《工程检测》、《模式识别》、《控制理论》、《自动化技术》、《智能控制》、《过程控制》、《自动化仪表》、《计算机应用和控制》、《计算机控制系统》等课程的教学实验与研究。
国际电工委员会（IEC）曾于1982年11月颁发了可编程控制器标准草案第一搞，1985年1月发表了第二稿，1987年2月颁发了第三稿。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，专为工业环境而设计。它采用了可编程序的存储器，用来在其内部存储器执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的
生产过程。而有关的外围设备，都应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。”
1.2.2 PLC的指导思想
PLC是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。即在PLC运行时，CPU 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。
PLC扫描一个周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。
PLC在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入。随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。
PLC在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后顺序扫描执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。
输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作。
1.2.3 PLC的历史和发展过程
世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC)研制的。限于当时的元件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，成为真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将
参加运算及处理的计算机存储单元都以继电器命名。因而人们称可编程控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。
PLC的发展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通讯网络技术等高新技术的发展是分不开的，他们推动了PLC的发展，而PLC的发展又对这些高新技术提出了更高更新的要求。
PLC的发展经历了以下四个阶段：
（1）初始阶段：第一台PLC的问世到70年代中期。
产品主要用于逻辑运算和计时、计数运算，CPU由中小规模的集成电路组成，控制功能较简单。因为它能完成逻辑运算功能，又被称为可编程序逻辑控制器（PLC）。
典型的产品：MODICON公司的084
ALLEN-BADLEY公司的PDQ－II
DEC公司的PDP－14
日本日立公司的SCY－022
（2）扩展阶段：70年代中期到70年代末期。
产品主要在控制功能上得到较大的发展，来自两个方面：
①从可编程序控制器发展的控制器－完成的是逻辑运算及扩展了其它运算功能，称之为可编程序控制器（Programmable control）即PC（PLC）；
②从模拟仪表发展的控制器－完成的是模拟运算及扩展其它逻辑运算功能，称之为单回路或多回路控制器（数字调节仪表）。
典型的产品：MODICON公司的184，284和384
西门子公司的SIMATIC S3系列
日本立石公司（OMRON）的SYSMAC－C系列等
日本三菱公司的FX1系列和FX2系列等
（3）通讯阶段：70年代末期到80年代中期。
与计算机通讯的发展相联系，初步形成了分布式的通讯网络体系，但各制造厂各自为政，通讯系统自成体系，产品的功能得到发展，可靠性也大大提高。
典型的产品：西门子公司的SIMATIC S6系列
GOULD公司的M84，884等
（4）开放阶段：80年代中期开始至现在。
开放系统的提出，使PLC得到了较大的发展，主要表现在通讯系统的开放，通讯协议的标准化使各厂家的产品可以通讯。这期间产品的规模增大功能不断的完善，大中型产品多数有CRT显示功能，采用标准软件，增加高级编程语言等。
典型的产品：西门子公司的SIMATIC S5系列
ALLEN－BRADLEY公司的PLC－5等
第1.3节主要任务
为使工科学生在校期间就受到良好的工程实践锻炼，建设具有实际工程环境的实验室和实训基地一直是自动化实验室建设的重要目标。工业自动化可分为机械自动化和过程自动化，过程控制系统是指对连续性工业生产过程如化工石油石化冶金电站轻工等工业生产过程中以流体为主的有关的物理量（温度、压力、流量及液位等四个参数）的自动调节控制。过程控制实验装置是根据自动化专业及相关专业教学特点，基于过程控制基础上集PLC技术、网络技术和计算机监控为一体的先进的实验装置。本实验装置建成后，可以形成一套独特的真实工业对象过程控制系统全仿真工业现场的实验装置。成果形式提供水槽装置可编程控制器控制系统实验装置。.
本设计主要基本要求包括：
（1）正确理解系统应用的目的和要求、掌握工程应用的一般程序。
（2）熟悉某一种类型PLC的特点、使用及程序编制。
（3）具有使用仪表使用手册、查阅相应资料的能力。
（4）了解计算机辅助设计软件的基本使用方法。
（5）具有根据调研、收集和查阅到的资料来分析判断确定论文设计方案的能力。
（6）初步具备运用自动化装置选型的能力。
（7）具有归纳、整理技术资料，撰写技术论文的能力。
（8）具有阐述论证论文设计成果的能力，并通过答辩。
第2章 基本知识介绍
第2.1节液位水槽装置的基本原理
2.1.1 液位水槽装置简单介绍
在本设计中，用水槽1和水槽2构成液位L1与液位L2的串级控制系统。水槽1的液位L1为副变量，水槽2的液位L2为主变量。其主调节器2接受主参数信号，它的输出作为副调节器1的外给定信号。而副调节器1则是根据副参数与主调节器来的给定信号去调节阀，达到控制的目的。串级控制系统是比较常见的一种复杂控制系统。由于它具有主、副两台调节器，且有一个副环，它具有许多简单控制系统所不具有的优点，一般来说，串级控制系统的调节质量要比简单调节系统的调节质量高。当控制精度要求较高，简单调节系统不能满足要求时，串级调节系统往往会取得比较满意的结果，调节质量会大大提高。但是，如何更好地发挥串级调节系统的特点，以提高质量，这就与副参数的选择，或者说与副回路的构成有着密切的关系。
由于串级控制系统具有主、副两台调节器，因此它的投运和整定比简单调节系统要复杂一些。 L 1T
槽1L 2T
槽2槽1槽2槽槽槽
槽槽1234
SP LRC
101
LRC 101102
图2-1水槽液位串级控制系统工艺流程图
2.1.2液位水槽装置各设备的选型
表2-1 液位水槽装置设备选型
名称型号规格精度数量制造厂家中央处理器
模块（CPU）CPU312 IFM
内存RAM扩展到
64K
1
模拟量输入
模块（AI）
SM331 处理2点输入信号。 2 模拟量输出
模块（AO）
SM332 处理1点输出信号 1 电源模块PS-307 5A，24V DC 1
PC适配器RS232串行通信接口
6ES7
972-0CA23-0
XA0
1
电容式差压变
送器1151DP-5E22M1
B3D2
量程：0～31.1kPa～
186.8kPa
工作电源：24V DC
输出电流：4～20mA DC二
线制
0.5 2
北京市新
大云传感
技术公司
精制自吸泵25ZDB-40-0.55
电压：220V功率：
0.55KW
流量：2.8～3m3
1
台州喷龙
机电有限
公司
单相自吸水泵DBZ650-4.6-50 功率：650W 转速：290
转分
扬程：50m 温升：75℃
1
中外合资
台州谊聚
机电有限
流量：4.6m3
频率50HZ
公司
电气转换器QZD-1000A 输入信号：4～20mA
输出压力：0.02-0.1MPa
气源压力：0.14MPa
2
江苏常熟
仪表厂
气动薄膜调节
阀ZMBP-100K
公称直径：8㎜公称压力
10MPa
阀开关型式：气开式
介质温度：－40～25℃
信号压力：20-100KP
行程：10㎜
2
空气过滤减压
器QFH-611
输出：0.6kgfcm
流量：3Mh
2
上海自动
化仪表厂
第2.2节PLC的结构和原理
第2.2.1节PLC控制组件
S7-300PLC控制系统：S7-300是采用模块化结构的中小型PLC，包括一个CPU315-2DP主机模块、一个SM331模拟量输入模块和一个SM332模拟量输出模块，以及一块西门子CP5611专用网卡和一根MPI网线。其中SM331
为8路模拟量输入模块， SM332为4路模拟量输出模块。图1-8所示为S7-300PLC、控制系统结构图。
第2.2.2节PLC的功能、特点
PLC是面向用户专为在工作环境下应用而设计的专用计算机。它具有以下几个显著特点。
（1）可靠性高，抗干扰能力强
PLC是专为工业控制而设计的，要能适应这样一个具有很强的电噪声、电磁干扰、机械振动、极端温度和湿度很大的工业环境中，那么，在PLC硬件设计方面，首先应对器件严格筛选和优化，而且在电路结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如，在输入输出（IO）电路中采用了光电隔离措施，做到电浮空，既方便接地，又提高了抗干扰性能；各个IO端口除采用了常规模拟滤波以外，还加上数字滤波；内容采用了电磁屏蔽措施，防止辐射干扰；采用了较先进的电源电路，以防止由电源回路串入的干扰信号；采用了合理的电路程序，对模块可进行在线插拔，调试时不会影响各机的正常运行，其平均无故障运行时间大（3~5）*(10*10*10) Chart）,使编程更简单方便。
（3）控制功能强
PLC除具有基本的逻辑控制、定时、计数、算术运算等功能外，配上特殊的功能模块还可实现位控制、PID运算、过程控制、数字控制等功能。
PLC可连接成为功能很强的网络系统，低速网络的传输距离达500~2500m，高速网络的传输距离为500~1000m,网上结点可达1024个，并且高速网络和低速网络可以级连，兼容性好。
（4）易于安装，便于维护
PLC安装简单，其相对小的体积使之能安装在通常继电器控制箱所需空间是一半地方。在从继电器控制系统改造到PLC系统的情况下，PLC小的模块结构使之能安装在继电器箱附近并将连线接向已有接线端，而且改换很方便，只要将PLC的输入输出端子连向已有的接线端子排即可。
在大型PLC系统的安装中，远程输入输出站安置在最优地点，远程IO站通过同轴电缆和双扭线连向CPU，这种配置大大减少了物料和劳力，远程子系统也意味着系统不同部分可在到达安装现场地前由PLC工程商预先连好线，这一方法大大减少了电气技术人员的现场安装时间。
从一开始，PLC便以易维护作为设计目标。由于几乎所有的器件都是模块化的，
维护时只需更换模块级插入式部件，故障检测电路将诊断指示器嵌在每一部件中，能指示器件是否正常工作，借助于编程设备可见输入输出是ON还是OFF，还可写编程指令来报告故障。
总之，在工业应用中使用PLC的优点是显而易见的。通过PLPC的使用，使用户获得高性能、高可靠性带来的高质量和低成本。
第2.2.3节PLC发展趋势
PLC总的发展趋势是向高集成度、小体积、大容量、高速度、易使用、高性能方向发展。具体表现以下几个方面。
（1）产品规模向大、小两个方向发展
大型PLC采用微处理器系统，可同时进行多任务操作，处理速度提高，特别是增强了过程控制和数据处理功能。存储容量也大大增加。
小型PLC的整个结构向小型模块结构发展，增加了配置的灵活性，操作使用十分简便。PLC功能不断增加，将原来大、中型PLC才有的功能移植带小型PLC上，但价格却不断下降，真正成为继电器控制系统的替代产品。
（2）编程工具丰富多样，功能不断提高，编程语言趋向标准化
1985年，世界上张楚了第一台光笔编程器，近几年来，不少厂家先后开发了各种特色的智能编程器，可进行在线编程。
从语言上看，PLC已不再是单纯用梯形图语言，还可采用功能块、语句表等常用的编程语言编程，且简单易懂。
（3）发展多样化
PLC发展的多样化主要体现在三个方面：产品类型、编程语言和应用领域。（4）模块化
PLC的扩展模块发展迅速，明确化、专用化的复杂功能由专门模块来完成，主机仅仅通过设备向各块发布命令和测试状态，这使得PLC的系统功能进一步增强，控制系统设计进一步简化。
（5）网络与通讯能力增强
计算机与PLC之间以及各个PLC之间的联网和通讯的能力不断增强。使工业网络可以有效地节省资源，降低成本，提高系统的可靠性，致使网络的应用有普遍化的趋势。目前，工业中普遍采用金子塔结构的多级工业网络。
（6）工业软件发展迅速
与PLC硬件技术的发展相适应，工业软件的发展非常迅速，它使系统应用更加简单易行，大大方便了PLC系统的开发人员和操作使用人员。
第2.3节设计中装置的相关介绍
第2.3.1节电容式差压变送器的介绍
电容式差压变送器的检测元件采用电容式压力传感器，组成分测量和放大两大部分。输入差压作用于测量部分电容式压力传感器的中心感压膜片，从而使感压膜片（即可动电极）与两固定电极所组成的减去电容之电容量发生变化，此电容变化量由电容电流转换电路转换成电流信号Id，Id和调零与零迁电路产生的调零信号IZ的代数和同反馈电路产生的反馈信号If进行比较，其差值送入放大器，经放大得到整机的输出信号IO。
整机的精度高、稳定性好、可靠性高、抗振性强，其基本误差一般为±0.2%或±0.25%。
结构组件化、插件化、固体化，按功能制造统一尺寸的线路板，零部件和印刷线路以插件方式连接，因此通用性强，互换性好、便于维修。
采用两线制方式，输出电流为4-20mA DC国际标准统一信号，可和其他接受4-20mA DC信号的仪表配套使用，构成各种控制系统。
变送器设计小型化，品种多、型号全，可以在任意角度下安装而不影响其精度，量程和零点外部可调、安全防爆、全天候使用。即安装、调校和使用非常方便。
变送器由测量部件、转换电路、放大电路三部分组成。其构成方框图如图 2.2所示。
槽槽槽槽槽槽槽槽槽槽-槽槽
槽槽槽槽
槽槽槽槽槽
槽槽槽槽
槽槽槽槽
?pi槽槽槽槽
槽槽
槽槽
槽槽+
槽槽
槽槽
—
槽槽槽槽槽槽槽
I槽
槽槽槽槽槽槽槽槽槽槽槽槽
图2-2电容式差压变送器构成方框图
输入差压△Pi作用于测量部件的中心感压膜片，使其产生位移S，从而使感压膜片（即可动电极）与两弧形电极（即固定电极）组成的差动电容器的电容量发生变化。次电容变化量由电容-电流转换成直流电流信号，该电流信号与调零信号的代数和同反馈信号进行比较，其差值送入放大电路，经放大后得到变送器整机的输出电流信号I。。
第2.3.2节差压式流量计的介绍
差压式流量计(以下简称DPF或流量计)是根据安装于管道中流量检测件产生的差压、已知的流体条件和检测件与管道的几何尺寸来测量流量的仪表。DPF由一次装置(检测件)和二次装置(差压转换和流量显示仪表)组成。通常以检测件的型式对DPF分类，如孔扳流量计、文丘里管流量计及均速管流量计等。二次装置为各种机械、电子、机电一体式差压计，差压变送器和流量显示及计算仪表，它已发展为三化(系列化、通用化及标准化)程度很高的种类规格庞杂的一大类仪表。差压计既可用于测量流量参数，也可测量其他参数(如压力、物位、密度等)。
如图2-3所示，差压式流量计主要由三部分组成。第一部分为节流装置，它将被测流量值转换成差压值；第二部分为信号的传输管线；第三部分为差压变送器，用来检测差压并转换成标准电流信号。
图2-3差压式流量计
第2.3.3节气动薄膜调节阀的介绍
气动薄膜调节阀主要由气室、薄膜、推力盘、推杆等组成，气动薄膜调节阀的调节功能是通过定位器给出不同的压力信号，然后通过向气室内注入不同压力的气源，使薄膜产生推力，作用推力盘向下移动，压缩弹簧，带动推杆、阀杆、阀芯等动作来实现。当信号压力维持在一定值，阀门就维持在一定开度上。
气动薄膜执行机构是最常用的调节阀执行机构。气动薄膜调节阀结构简单，动作可靠，维护方便，成本低廉，得到广泛应用。它分为正作用和反作用两种执行方式。正作用执行机构在输入信号增加时，推杆的位移向外；反作用执行机构在输入信号增加时，推杆的位移向内。
如图(a)中，当输入信号增加时，在薄膜膜片上产生一个推力，克服弹簧的作用力后，推杆位移，位移方向向外。因此，称为正作用执行机构。反之，如图(b)中，输入信号连接口在下膜盖上，信号增加时，推杆位移向内，缩到膜盒里，称为反作用执行机构。
图2-4气动薄膜调节阀(a)、（b）
气动薄膜调节阀的特点
①正、反作用执行机构的结构基本相同，由上膜盖、下膜盖、薄膜膜片、推杆、弹簧、调节件、支架和行程显板等组成。
②正、反作用执行机构结构的主要区别是反作用执行机构的输入信号在膜盒下部，引出的推杆也在下部，由于薄膜片的良好密封，因此，在阀杆引出处不需要进行密封。
③可通过调节件的调整，改变弹簧初始力，从而改变执行机构的推力。
④气动薄膜调节阀的执行机构的输入输出特性呈现线性关系，既输出位移量与输入信号压力之间成线性关系。输出的位移称行程，由行程显示板显示。一些反作用执行机构还在膜盒上部安装阀位显示器，用于显示阀位。国产气动薄膜调节阀执行机构的行程有10mm、16mm、25mm、40mm、60mm和100mm等六种规格。
⑤执行机构的膜片有效面积与推力成正比，有效面积越大，执行机构的推力也越大。
⑥气动薄膜调节阀可添加位移转换装置，使直线位移转换为角位移，用于旋转阀体。
⑦可添加阀门定位器，实现阀位检测和反馈，提高控制性能。
⑧气动薄膜调节阀可添加手轮机构，在自动控制失效时采用手轮进行降级操作，提高系统可靠性。
⑨气动薄膜调节阀可添加自锁装置，实现控制阀的自锁和保位。
精小型气动薄膜调节阀的执行机构在机构上作了重要改进，它采用多个弹簧代替原来的一个弹簧，降低了执行机构的高度和重量，具有结构紧凑、节能、输出推力大等优点。与传统气动薄膜调节阀相比，高低和重量约可降低30%。
侧装式气动薄膜调节阀的执行机构也称增力式执行机构，它采用增力装置将气动薄膜执行机构的水平推力经杠杆的放大，转换为垂直方向的推力。由于在增力装置上可方便地更换机件的连接关系来更换正反作用方式，改变放大倍数，受到用户青睐。
滚动膜片执行机构采用滚动膜片，在相同有效面积下的位移量较大，与活塞执行机构比，有摩擦力较小、密封性能好等特点。它通常与偏心旋转阀配套使用。
已知执行机构有正作用和反作用两种作用方式，而阀有正装和反装两种结构方式，所以调节阀可组合成四种开闭方式。
第3章水槽液位串级控制系统方案的选择和分析
第3.1节控制方案的选择及分析
第3.1.1节串级控制系统的介绍
1、串级控制系统的概述
串级控制系统有主、副两个控制回路，主、副调节器相串联工作，其中主调节器有自己独立的给定值R，它的输出m1作为副调节器的给定值，副调节器的输出m2控制执行器，以改变主参数C1。
2、串级控制系统的特点
串级控制系统及其副回路对系统控制质量的影响已在有关课程中介绍，在此将有关结论再简单归纳一下。
（1）改善了过程的动态特性；
（2）能及时克服进入副回路的各种二次扰动，提高了系统抗扰动能力；
（3）提高了系统的鲁棒性；
（4）具有一定的自适应能力。
3、主、副调节器控制规律的选择
在串级控制系统中，主、副调节器所起的作用是不同的。主调节器起定值控制作用，它的控制任务是使主参数等于给定值（无余差），故一般宜采用PI或PID调节器。由于副回路是一个随动系统，它的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P或PI 调节器。
4、主、副调节器正、反作用方式的选择
正如单回路控制系统设计中所述，要使一个过程控制系统能正常工作，系统必须采用负反馈。对于串级控制系统来说，主、副调节器的正、反作用方式的选择原则是
使整个系统构成负反馈系统，即其主通道各环节放大系数极性乘积必须为正值。
各环节的放大系数极性是这样规定的：当测量值增加，调节器的输出也增加，则调节器的放大系数Kc为负（即正作用调节器），反之，Kc为正（即反作用调节器）；本装置所用电动调节阀的放大系数Kv恒为正；当过程的输入增大时，即调节器开大，其输出也增大，则过程的放大系数K0为正，反之K0为负。
5、串级控制系统的整定方法
在工程实践中，串级控制系统常用的整定方法有以下三种：
（一）逐步逼近法
所谓逐步逼近法，就是在主回路断开的情况下，按照单回路的整定方法求取副调节器的整定参数，然后将副调节器的参数设置在所求的数值上，使主回路闭合，按单回路整定方法求取主调节器的整定参数。而后，将主调节器参数设在所求得的数值上，再进行整定，求取第二次副调节器的整定参数值，然后再整定主调节器。依此类推，逐步逼近，直至满足质量指标要求为止。
（二）两步整定法
两步整定法就是第一步整定副调节器参数，第二步整定主调节器参数。
整定的具体步骤为：
（1）在工况稳定，主回路闭合，主、副调节器都在纯比例作用条件下，主调节器的比例度置于100%，然后用单回路控制系统的衰减（如4：1）曲线法来整定副回路。记下相应的比例度δ2S和振荡周期T2S。
（2）将副调节器的比例度置于所求得的δ2S值上，且把副回路作为主回路中的一个环节，用同样方法整定主回路，求取主回路的比例度δ1S和振荡周期T1S。
（3）根据求取的δ1S、T1S和δ2S、T2S值，按单回路系统衰减曲线法整定公式计算主、副调节器的比例度δ、积分时间TI和微分时间Td的数值。
（4）按“先副后主”，“先比例后积分最后微分”的整定程序，设置主、副调节器的参数，再观察过渡过程曲线，必要时进行适当调整，直到过程的动态品质达到
满意为止。
（三）一步整定法
由于两步整定法要寻求两个4：1的衰减过程，这是一件很花时间的事。因而对两步整定法做了简化，提出了一步整定法。所谓一步整定法，就是根据经验先确定副调节器的参数，然后将副回路作为主回路的一个环节，按单回路反馈控制系统的整定方法整定主调节器的参数。
具体的整定步骤为：
（1）在工况稳定，系统为纯比例作用的情况下，根据K02δ2＝0.5这一关系式，通过副过程放大系数K02，求取副调节器的比例放大系数δ2或按经验选取，并将其设置在副调节器上。
（2）按照单回路控制系统的任一种参数整定方法来整定主调节器的参数。
（3）改变给定值，观察被控制量的响应曲线。根据主调节器放大系数K1 和副调节器放大系数K2的匹配原理，适当调整调节器的参数，使主参数品质指标最佳。
（4）如果出现较大的振荡现象，只要加大主调节器的比例度δ或增大积分时间常数TI，即可得到改善。
（四）主、副控制器正反作用的选择。
主、副控制器正、反作用的选择顺序应是先副后主。
① 副控制器的正、反作用要根据副回路的具体情况决定，而与主回路无关。副环可以按照单回路控制系统确定正、反作用的方法来确定副控制器的正、反作用。本设计中副控制器采用的是反作用型式。
② 主控制器的正、反作用根据主主回路所包括的各环节来确定。副回路的放大倍数可视为“正”，因变送器一般为“正”，这样主控制器的正负特性与主对象的正负特性一样。本设计中主控制器采用的也是反作用型式。
第3.1.2节水箱液位的串级控制系统
水箱液位的串级控制系统，它是由主控、副控两个回路组成。主控回路中的调节器称主调节器，控制对象为下水箱，下水箱的液位为系统的主控制量。副控回路中的
调节器称副调节器，控制对象为中水箱，又称副对象，中水箱的液位为系统的副控制量。主调节器的输出作为副调节器的给定，因而副控回路是一个随动控制系统。副调节器的的输出直接驱动电动调节阀，从而达到控制下水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的主调节器应为PI或PID控制。由于副控回路的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律，对副参数的动态性能和余差无特殊的要求，因而副调节器可采用P调节器。
本实验选择中水箱和下水箱串联作为被控对象（也可选择上水箱和中水箱）。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7全开，将中水箱出水阀门F1-10、下水箱出水阀门F1-11开至适当开度（要求阀F1-10稍大于阀F1-11），其余阀门均关闭。
具体实验内容与步骤
（一）、智能仪表控制
1．按照接线图连接实验系统。将“LT2中水箱液位”钮子开关拨到“OFF”的位置，将“LT3下水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。
2．接通总电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，给压力变送器上电，按下启动按钮，合上单相Ⅰ、单相Ⅲ空气开关，给智能仪表1及电动调节阀上电。
3．打开上位机MCGS组态环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进实验十的监控界面。
4．在上位机监控界面中点击“启动仪表1”、“启动仪表2”。将主控仪表设置为“手动”，并将输出值设置为一个合适的值，此操作可通过调节仪表实现。
5．合上三相电源空气开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加减少主调节器的输出量，使下水箱的液位平衡于设定值，且中水箱液位也稳定于某一值（此值一般为3～5cm，以免超调过大，水箱断流或溢流）。
6．按本章第一节中任一种整定方法整定调节器参数，并按整定得到的参数进行调节器设定。
7．待液位稳定于给定值时，将调节器切换到“自动”状态，待液位平衡后，通过以下几种方式加干扰：
（1） 突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化；
（2）打开阀门F2-1、F2-4（或F2-5），用变频器支路以较小频率给中水箱(或下水箱)打水。（干扰作用在主对象或副对象）
（3）将阀F1-5、F1-13开至适当开度（改变负载）；
（4）将电动调节阀的旁路阀F1-3或F1-4（同电磁阀）开至适当开度；
以上几种干扰均要求扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。加入干扰后，水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，水箱液位稳定至新的设定值（后面三种干扰方法仍稳定在原设定值），记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数，下水箱液位的响应过程曲线将如图5-4所示。
8．适量改变主、副控调节仪的PID 参数，重复步骤7，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。 L 1T
槽1L 2T
槽2槽1槽2槽槽槽
槽槽1234
SP LRC
101
LRC 101102
图3-1水槽液位串级控制系统工艺流程
槽槽槽槽2槽槽槽槽1槽槽槽槽槽L1槽槽L2
槽槽L1槽槽槽
槽槽L2槽槽槽
――槽
槽
F1
槽槽F2槽槽槽槽
图3-2水槽液位串级控制系统方块图
第3.1.3节液位水槽串级控制系统工作过程
⑴干扰F 作用于副环（副控制器起“粗调”，主控制器起“细调”）
液位L1↑→L1T↑→L1C→(反作用)→LV (气开阀)↓
L1T→
⑵干扰F 作用于主环（液位随控制的要求随时改变）
干扰使得 L2↑→L2T →L2C→(反作用)→L1C→→LV(气开阀)→
L2→←L2T→
由于有主副两个控制器相串联，系统总的放大倍数将增大，工作频率提高克服干扰的大大增大。
⑶干扰F 同时同时主环和副环
①作用方向相同
干扰F 同时使L2T↑→L2C→(反作用)→L1C→(反作用)
L1T↑→L1C→(反作用) LV→→
液位L2,L1→→
②作用方向相反
干扰F 作用使L2T↑→L2C→(反作用)→L1C→(反作用)
L1T→→L1C↑(反作用) LV变化很小
液位L2,L1变化不大
第4章西门子相关内容
第4.1节西门子S7系列PLC编程软件
西门子Simatic Step7简介
串级系统的实现完全在软件中，以程序的形式完成。随着电子技术的不断发展，PLC在仪表控制方面的功能已经不断强化。用于回路调节和组态画面的功能不断完善，而且PLC的抗干扰的能力也非常强，对电源的质量要求比较低。所以基于PLC 在工业控制系统中的良好应用，我们将西门子的S7-300PLC用于了水槽装置液位控制系统。S7-300系列PLC产品的程序设计开发环境采用SIEMENS公司提供的STEP7来实现。
用软件包。在STEP 7程序中，可使用标准语言梯形逻辑（LAD）、功能块图（FBD）或语句表（STL）生成STEP 7程序。使用STEP 7软件，可以在一个项目下生成你的STEP 7程序。STEP 7可编程控制器包括一个供电单元，一个CPU，以及输入和输出模板（IO模板）。可编程逻辑控制器（PLC）用STEP 7程序监视和控制你的机器。在中通过地址寻址IO模板。SIMATIC S7-300站工作原理如图4-1所示。
水箱液位控制系统设计说明
过程控制综合训练 课程报告 16 —17 学年第二学期课题名称基于PLC和组态王的 系统 姓名 学号 班级 成绩
水箱液位控制系统 [摘要] 在工业生产过程中，液位贮槽如进料罐、成品罐、中间缓冲器、水箱等设备应用十分普遍，为了保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求贮槽的液位需维持在给定值上下，或在某一小围变化，并保证物料不产生溢出。例如，锅炉系统汽包的液位控制，自流水生产系统过滤池、澄清池水位的控制等等。根据课题要求，设计一个单容水箱的液位过程控制系统，该系统能对一个单容水箱液位的进行恒高度控制。 关键词：过程控制液位控制PID控制 Abstract: In the process of industrial production, liquid storage tank such as product cans, buffer, tanks and other equipments are widely used. In order to ensure the normal production,material supply and demand must be balanced to guarantee the process of the production. So, the process requires that the liquid level in the tank should be maintained at a given value, or change in a small range,and ensure that the material does not overflow,for instance,system of boiler drum level control, level control of filter pool and clarification pool of self-flowing water production
基于PLC的液位控制系统设计论文
题目：基于PLC的液位控制系统设计姓名： 学号： 系别： 专业： 年级班级： 指导教师： 2013年5月18日
毕业论文（设计）作者声明 本人郑重声明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 本人完全了解有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并向有关毕业论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀毕业论文评选机构将本毕业论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。 本毕业论文内容不涉及国家机密。 论文题目： 作者单位： 作者签名： 年月日
目录 摘要............................................................................................................. 1残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。引言............................................................................................................. 1酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 1.研究现状分析 ................................................................................... 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 1.1题研究背景、意义和目的 ...................................................... 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。 1.2液位控制系统的发展状况 ...................................................... 3厦礴恳蹒骈時盡继價骚。 1.3课题研究的主要内容................................................................ 4茕桢广鳓鯡选块网羈泪。 2.控制方案设计 ................................................................................... 4鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。 2.1系统设计 ...................................................................................... 4籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。 2.2单容水箱对象特性 .................................................................... 6預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。 3.硬件配置 .............................................................................................. 8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。 3.1控制单元 ...................................................................................... 8铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。 3.2检测单元 ...................................................................................... 9擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。 3.3执行单元 ...................................................................................... 9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。 4.软件设计 .............................................................................................. 9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。 4.1STEP 7-Micro/WIN编程软件简介 ........................................ 9蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。 4.2参数设定及I/O分配 .............................................................. 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。 5.程序编程和系统仿真.................................................................. 12綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。 5.1程序设计 .................................................................................... 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。 5.2程序仿真和分析....................................................................... 13猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 6.结论....................................................................................................... 16锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。参考文献................................................................................................ 17構氽頑黉碩饨荠龈话骛。附录........................................................................................................... 19輒峄陽檉簖疖網儂號泶。致谢........................................................................................................... 22尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。
液位控制器工作原理
西安祥天和电子科技有限公司详情咨询官网https://www.wendangku.net/doc/6516224476.html, 主营产品：液位传感器水泵控制箱报警器GKY仪表液位控制系统，液位控制器，无线传输收发器等 液位控制器工作原理 液位控制器是简单的液位控制系统，接线简单、使用灵活。常见的有GKY通用液位控制器和水位报警器，可以接入GKY液位传感器、电极探头（如GKYC-DJ）、UQK01等液位传感器。以下，以GKY传感器为例来说明其工作原理。 一、GKY通用液位控制器工作原理 通用液位控制器外形尺寸长150宽90高70mm，继电器输出I、输出II同步工作，在低水位吸合高水位断开，继电器触点负荷均为220V10A。用于供水时选择4端接入控制回路，用于排水时选择5端接入控制回路。以下为UGKY典型的电气控制接线方案，其中KA为中间继电器或交流接触器： 供水接线方案排水接线方案 二、GKY液位报警器工作原理
水位报警器外形尺寸长150宽90高70mm，可以配一个或两个液位传感器。配一个传感器时，报警器为水满报警：即在这个传感器有水时发出声光报警，同时上限继电器吸合。如果将报警器设置1（7、8端子）用一段导线连接（即短路），则报警器为缺水报警：即在这个传感器无水时发出声光报警，同时下限继电器吸合。如果配两个传感器时，则报警器在下限无水或上限有水时发出声光报警，同时相应的继电器吸合。继电器触点负荷均为220V10A。如果不需要声音报警则把设置2（9、10端子）用一段导线连接即可。以下为GKY-BJ典型的电气控制接线方案，其中KA为中间继电器或交流接触器： 以上是最简单电气控制方案，复杂的控制功能可以通过电气控制的设计来实现。具体可在https://www.wendangku.net/doc/6516224476.html,的“资料免费下载”栏目中下载所需的电气控制柜设计方案。
水槽液位闭环控制系统课程设计报告
摘要 本文根据液位系统过程机理，建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID 液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。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，FX2系列可编程控制器的硬件掌握，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。PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展，已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集，然后经过自动调节方式来确定完PID参数后，通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表，设计液位控制系统，利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。 关键词：组态王，液位控制，PID算法，过程控制
一、设计任务 (3) 二、实验目的 (3) 三、实验方案 (4) 四、实验过程 (5) 实验总结 (17) 参考文献 (18) 附录 (19)
一、设计任务： （1）液位监控：完成一个液位监控系统，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。 （2）通过组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。 设计要求 (1)根据液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 (2)运用组态软件，正确设计液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。 二、实验目的： （1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。 （2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。 （3）能根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。
基于单片机的水位控制系统毕业论文
基于单片机的水位控制系统 毕业论文 目录 河系学院本科生毕业论文（设计）诚信声明........................... 错误!未定义书签。河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告........................... 错误!未定义书签。摘要............................................................ 错误!未定义书签。ABSTRACT ........................................................ 错误!未定义书签。 1. 绪论 (2) 1.1 研究背景 (2) 1.2研究现状 (2) 2.设计任务及要求分析 (3) 2.1 设计任务及要求 (3) 2.1.1 设计任务 (3) 2.1.2 设计要求 (3) 2.1.3 要求分析 (3) 3. 系统方案论证与选择 (3) 3.1方案设计 (3) 3.2 系统整体方案 (5) 3.2 各单元电路方案论证 (5) 3.3 主要模块简介 (7) 3.3.1 核心芯片STC89C51单片机 (7) 3.3.2 1602液晶显示器 (9) 4. 硬件电路设计 (13) 4.1 单片机最小硬件系统电路 (13) 4.2水位显示电路 (13) 4.3 水位调整及其报警电路 (15) 4.4初值设置按键电路 (15) 5. 程序设计 (16) 5.1水位控制系统主程序设计流程图 (16) 5.2 水位控制系统主程序 (16) 6. 实物调试与测试 (16) 6.1实物图 (17) 6.2 测试结果分析 (17) 7. 结束语 (17) 参考文献 (18) 致谢 (20) 附录 (21) 河西学院本科生毕业论文（设计）题目审批表 (29)
液位控制器的电路模拟设计
课程设计名称：电子技术课程设计 题目：液位控制器的电路模拟设计 学期：2011-2012学年第2学期 专业：自动化 班级： 姓名： 学号：
辽宁工程技术大学 课程设计成绩评定表
课程设计任务书 一、设计题目 液位控制器的电路模拟设计 二、设计任务 1.检测显示液位功能。 2.控制通道输出为双向晶闸管或继电器，一组转换触点为市电（220V 10A） 3.实现与给定液位比较控制功能。 三、设计计划 电子技术课程设计共1周。 第1天：选题，查资料； 第2天：方案分析比较，确定设计方案； 第3～4天：电路原理设计与电路仿真； 第5天：编写整理设计说明书。 四、设计要求 1. 画出整体电路图。 2. 对所设计的电路全部或部分进行仿真，使之达到设计任务要求。 3. 写出设计说明书。 指导教师： 时间：2011年6月24
1. 方案论证 1.1 设计方案 1.2系统组成框图 2.原理及技术指标 3.单元电路设计及参数计算3.1电源电路 3.2 水位检测和水位控制电路3.2.1水位检测电路 3.2.2 水位控制电路 3.3液位显示电路 3.3.1液位显示部分结构流程图3.3.2液面显示原理 3.4 电机开关控制电路 3.5 电机状态显示电路 3. 6报警电路 4. 仿真 5. 液面控制器总原理图 6.设计小结 7. 参考文献
本液位控制器模拟电路系统具有水位手动控制、电机运转指示、超警戒报警等功能，由七部分组成，即液位检测电路、液位显示电路、液位控制电路、电机开关控制电路、电机状态显示电路、报警电路和电源电路。它采用了二极管、三极管、稳压管、继电器、三端稳压电路等多种电子元件来实现以下为各部分电路及元件原理。其中，液位检测电路是通过压电式单向测力传感器实现将水位变化产生的压力变化转换成电流信号，便于后期的处理。水位控制电路是利用电压比较器的原理实现水位的确定，同时利用迟滞比较器的迟滞性来避免水位压力变化产生的跳闸现象和因水波波动而产生的不稳定信号，同时将比较结果输给下一级。电机开关控制电路是将上一级的结果反映到继电器上，同时利用继电器的特性决定电机是否工作。本系统实现了对水位得监测以及报警，采用传感器和单片机对液位进行监测、显示，精度和灵敏度都比较高，同时也给予了声音报警。电机状态显示电路是通过发光二极管的亮灭显示出电路的工作状态，加水还是在放水。报警电路是利用电压比较器的原理实现水位超过警戒值就报警的功能。电源电路采用电网供电，通过变压器电路、整流电路、滤波电路和稳压电路将电网中的220V交流电转换成直流12V、5V电压。稳压电路由三端稳压器实现，用它来组成稳压电源只需很少的外围元件，电路非常简单，且安全可靠。直流电源电路对水位检测电路、水位控制电路、电机开关控制电路、电机状态显示电路、报警电路和电源电路供电，交流电源只对电机供电。 随着科技的发展人们对水位控制的需求越来越多，它不仅要具有自动控制水位的功能，而且要能手动调整水位，给人们的生产生活带来了极大的方便。此方案电路图构成简单易懂，元器件的价格便宜，性能较稳定，操作简单，具有经济前景。
单容水槽液位
目录 摘要 (1) 第一章设计目的与要求 (2) 1.1 设计目的 (2) 1.2 设计要求 (2) 第二章设计方案 (3) 2.1 组态王软件概述 (3) 2.2 控制方案 (4) 第三章设计过程 (6) 3.1 工程管理器简介 (6) 3.2 创建新工程 (7) 3.3 定义外部设备与数据变量 (9) 3.4 创建新画面 (10) 3.5 命令语言 (11) 第四章设计总结 (13) 参考文献 (14) 附录：组态王画面 (15)
摘要 本文简要介绍了单容水槽液位控制系统的系统组成，建立了PID液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。着重介绍了组态王软件的使用以及详细的构建整个工程的过程，本文对PLC的使用和应用写的较少，本次课程设计主要完成了软件仿真。本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表，设计液位控制系统，利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。 关键词：单容水槽组态王PID PLC
第一章设计目的与要求 1.1 设计目的 1．熟悉组态王软件，达到熟练使用组态软件的常用工具，正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。 2．学会完成组态王的设计步骤，控制要求超调量小于等于4%，峰值时间不超过30s。调节时间越短越好。 3．培养运用组态王软件和计算机设计过程控制系统的实际能力，加深对过程控制系统基本原理的理解和对过程仪表的实际应用能力。 1.2 设计要求 1．对被控对象单容水槽进行建模，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。 2．通过组态王软件，根据实验室提供的硬件设备，组建过程控制系统，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。 3．对系统进行调试、现场验证。
基于PLC水箱液位控制系统
摘要 本次毕业设计的课题是基于PLC的液位控制系统的设计。在设计中，笔者主要负责的是数学模型的建立和控制算法的设计，因此在论文中设计用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。 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， FX2系列可编程控制器的硬件掌握，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。 关键词：FX2系列PLC，控制对象特性，PID控制算法，扩充临界比例法，PID指令，实验。 The liquid level control system based on PLC ABSTRACT The subject of graduation design is based on PLC, liquid level control system design. In the design, the author is mainly responsible for the mathematical model and control algorithm design, so the design used in the paper referred to was more PID algorithm, PLC in less knowledge. Main contents of this article: PLC creation and definition, process control, development, and water tanks and experiment to determine the characteristics curve analysis, FX2 series PLC hardware control, PID tuning parameters and various parameters of the control performance comparison, the application PID control algorithm obtained experimental curve analysis, the entire system, introduce and explain the various parts of the PLC process control commands to control the tank level PID instruction. Keywords：FX2 series PLC, the control object characteristics, PID control algorithm, to expand the critical proportion method, PID instruction, experimental.
锅炉汽包水位控制系统设计-毕业论文
摘要 汽包水位是影响锅炉安全运行的一个重要参数，汽包水位过高或者过低的后果都非常严重，因此对汽包水位必须进行严格控制。PLC技术的快速发展使得PLC 广泛应用于过程控制领域并极提高了控制系统性能，PLC已经成为当今自动控制领域不可缺少的重要设备。 本文从分析影响汽包水位的各种因素出发，重点分析了锅炉汽包水位的“假水位现象”，提出了锅炉汽包水位控制系统的三冲量控制方案。按照工程整定的方法进行了PID参数整定，并进行了仿真研究。根据控制要求和所设计的控制方案进行硬件选型以及系统的硬件设计，利用PLC编程实现控制算法进行系统的软件设计，最终完成PLC在锅炉汽包水位控制系统中应用。 关键词：汽包水位、三冲量控制、PLC、PID控制
ABSTRACT The steam drum water level is a very important parameter for the boiler safe operation, both high and low steam drum water level may lead to extremely serious consequence; therefore it must be strictly to be controlled. With the rapid development of PLC technology, it can widely be applied to the process control domain and enhances the performance of control system enormously. PLC has already become the essential important equipment in automatic control domain. Based on the analysis of all kinds of factors which influence steam drum water level, “unreal water level phenomenon”is analyzed specially, and three impulses control plan for steam drum water level control system is proposed. PID parameters are regulated by engineering regulation method, and simulation study is done. According to the needs of control, the selection of control requirements hardware and system hardware design as well as system software design are carried out. Finally the application of PLC in boiler steam drum water control system is completed. Key words:Steam drum water level、Three impulses control、PLC、PID control
液位控制器怎样选
液位控制系统，液位控制器，无线传输等 详情咨询官网：https://www.wendangku.net/doc/6516224476.html, 液位控制器怎样选择 液位控制器在很多行业领域中都需要用到，那么一般来说在购买液位开关、液位控制器的时候应注意哪些问题呢? 由于生产液位控制器进入门槛较低，国内市场可以形容到泛滥的程度。事实上，要生产出优的液位控制器并不是一件很简单的事。首先是选材，其次是生产过程的工艺控制;差的液位控制器普遍表现为位精度低，性能差。 选购液位控制器的常识： 1.液位控制器的种类,根据你介质的不同可分为普通型,耐高温耐油型和防腐型,普通常温常压水的介质可选用普通型,和水接触的导气电缆材质是丁晴橡胶,可耐介质温度60度.适合消防水箱液位控制也可用于其他生活和工业用液位控制,价廉物美.如果介质是高温(大于60度),或是粘稠和各种油品,就应选用耐高温耐油型,其和介质接触部分均由不锈钢304组成,超大的集气筒结构有效的防止粘稠介质堵塞测量,再如介质如是各类酸碱腐蚀液,就必须采用防腐型,其和腐蚀介质接触部分全部采用聚四氟乙烯(塑料王)绝对防腐。UGKY 通用液位控制器原理图
液位控制系统，液位控制器，无线传输等 详情咨询官网：https://www.wendangku.net/doc/6516224476.html, 2.液位控制器的组成,分别由探头和显示控制器两部分组成,不 同探头对应不同介质,显示器是通用。 首先从水池(箱)现场到控制室拉一根二芯线(1.5平方的普通线或屏蔽电缆)其最大传输距离为4000m。在水箱(水池)测量静态液位时，把液位传感器直接投入到水箱(水池)底部，在水箱(水池)开口处用尼龙带或三脚可调安装架等将电缆线随意固定即可。在流动的液体中测量液位时，如因介质波动较大，可以在液体中插入一根Φ45mm 的钢管，同时在水流方向的反面不同高度的管壁上打若干小孔，使液体流入管内。另一种方法是在液体底部加装阻尼装置，以过滤泥沙和消除动态压力和波浪对测量的影响。通用液位控制器（含传感器2个）
双容水箱液位串级控制系统DCS实训报告毕业论文
DCS实训报告双容水箱液位串级控制系统
一、实训目的 （1）、熟悉集散控制系统（DCS）的组成。 （2）、掌握MACS组态软件的使用方法。 （3）、培养灵活组态的能力。 （4）、掌握系统组态与装置调试的技能。 二、实训内容及要求 以THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置为工业对象。完成中水箱和下水箱串级液位控制系统的组态。 要求：设计液位串级控制系统，并用MACS组态软件完成组态。 包括：（1）、数据库组态。 （2）、设备组态。 （3）、算法组态。 （4）、画面组态。 （5）、在实验装置上进行系统调试。 三、工程分析 THSA-1型生产过程自动化技术综合实训装置中水箱和下水箱串级液位控制系统需要2个输入测量信号，1个输出控制信号。 因此,该系统包括： （1）、该系统有2个AI点LT1、LT2，1个AO点LV1。 （2）、该系统需要1个模拟量输入模块FM148用于采集中水箱液位信号LT1和下水箱液位信号LT2;1个模拟量输出模块
FM151用于控制电动控制阀的开度LV1。并且FM148的设备号为2号，FM151的设备号为3号。 （3）、LT1按2号设备的第1通道，LT2按2号设备的第2通道。LV1按3号设备的第1通道。 （4）、系统配备1个现场控制站10站，1台服务器兼操作员站。 四、实训步骤 1、工程的建立 （1）、打开：开始macsv组态软件数据库总控。（2）、选择工程/新建工程，新建工程并输入工程名；Demo。（3）、点击“确定”按钮，然后在空白处选择“demo”工程。工程信息如下图所示： （4）、选择“编辑>域组号组态”，选择组号为1，将刚创建的工程“demo”从“未分组的域”移到右边“改组所包含的域”里，点击“确认”按钮。然后，在数据库总控组态软件窗口会出现当前工程名、当前域号、该域分组号、系统总点数。 （5）、数据库组态。
基于单片机的水位控制系统设计
单片机原理及系统课程设计 专业：自动化 班级：自动化1201 姓名: 王文玉 学号：201209005 指导教师：苟军年 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2014年12月12日
基于单片机的水位控制系统设计 1 引言 单片机课程的学习，不仅要在课本上学到知识，更要在实际中得到锻炼。我认为要学好单片机这门课程，更重要的是要学会通过实践巩固学到的知识，只有把学到的知识通过实践不断体会理解，才能更好的掌握这门课程。本次课程设计我选择制作的题目是基于单片机的水位控制系统的设计，在此次课程设计中主要以水塔供水为例,进行设计介绍。该系统能实现水位检测、电机故障检测、处理和报警等功能，实现超高、低警戒水位报警，超高警戒水位处理。介绍电路接口原理图，给出相应的软件设计流程图和C语言程序，并用Proteus软件仿真。 1.1 设计背景 水位控制系统是现今生活和工业一种比较实用的系统,其应用范围广泛,主要涉及水塔、水库和锅炉水位的控制等领域。以水塔供水为例,供水的主要问题是塔内水位应始终保持在一定范围，避免“空塔”、“溢塔”现象发生。目前，控制水塔水位方法较多，其中较为常用的是由单片机控制实现自动运行，使水塔内水位保持恒定，以保证连续正常地供水。实际供水过程中要确保水位在允许的范围内浮动，应采用电压控制水位,通过实时检测电压，测量水位变化，从而控制电动机工作状态，保证水位在正常范围内。 2 设计方案及原理 2.1通过水位变化上下限的控制方式 这种控制方式通过在水塔的不同高度固定不动的3根金属棒ABC，以感知水位的变化情况。A棒接+5V电源，B棒﹑C棒各通过一个电阻与地相连。利用51单片机为控制核心，设计成一个对供水箱水位能自动进行检测控制的系统。如果水塔水位处于警界低水位状态时，启动水泵,水泵开始正转，开始向水塔供水；如果水塔水位处于正常水位状态时,水泵停止工作，水泵停转；如果水塔水位处于警界高水位状态时，启动水泵,水泵开始反转，开始从水塔排水；供水系统出现故障时，自动报警；故障解除时，水泵恢复正常工作。 2.2水塔水位控制原理 在水塔内的不同高度处，安装固定不变的3根金属棒A、B、C，用以反映水
水槽水位控制系统样本
水槽水位控制系统
文档仅供参考，不当之处，请联系改正。 水槽水位控制系统（SP=4.0m） 学生学号： 学生姓名：倪杭建 专业班级：自动化091 分院：现代科技学院 指导教师：黄艳岩 起止日期： .12.26- .1.03 中国计量学院 China Jiliang University
目录 课程设计任务 第1章课程设计的目的------------------------------------------------------------------------------------------1 第2章当前水槽水位控制现状---------------------------------------------------------------------------------1 第3章工艺过程----------------------------------------------------------------------------------------------------2 3.1.保持水槽水位正常-------------------------------------------------------2 3.2.保持给水量稳定---------------------------------------------------------2 第4章控制方案的确定-------------------------------------------------------------------------------------------3 4.1.设计目的与要求---------------------------------------------------------3 4.2.控制系统方法的确定-----------------------------------------------------3 第5章设备选型和仪表规格表----------------------------------------------------------------------------------4 第6章监控软件组态-----------------------------------------------------------------------------------------------5 6.1.三维力控组态------------------------------------------------------------5 6.2.系统组态----------------------------------------------------------------6
上水箱液位控制系统-过控课设
摘要 在过程工业中被控制量通常有以下四种: 液位、压力、流量、温度。而液位不仅是工业过程中常见的参数，且便于直接观察，也容易测量。过程时间常数一般比较小。以液位过程构成实验系统,可灵活地进行组态，实施各种不同的控制方案。液位控制装置也是过程控制最常用的实验装置。国外很多实验室有此类装置，如瑞典LUND大学等。很多重要的研究报告、模拟仿真均出自此类装置! 本次设计也是基于这套水箱液位控制装置来实现的。这套系统由多个水箱，液位检测变送器，电磁流量计，涡轮流量计，自动调节阀，控制面板等喝多器件构成。 液位控制的发展从七十年代到九十年代经历了几个阶段，控制理论由经典控制理论到现代控制理论，再到多学科交叉；控制工具由模拟仪表到DCS，再到计算机网络控制；控制要求与控制水平也由原来的简单、安全、平稳到先进、优质、低耗、高产甚至市场预测、柔性生产。而其中应用最广泛的就是PID 控制器。 这次首先是用一天半的时间让我们熟悉各种建模的方法。学会建立了最初的四种模型。接着后几天就是开始熟悉各种控制系统，以及运用它们去控制水箱的液位，从而更加深刻的理解控制的概念。并且在过程中，要熟练学会调整PID的参数，学会使用MATLAB等。 关键词：水箱液位；PID控制；串级控制；前馈控制；经验凑试法
目录 1引言 (1) 2 实验设备 (2) 2.1 THJ-FCS型或THJ-3型高级过程控制系统实验装置 (2) 2.2计算机及相关软件。 (6) 2.2.1 SIMATIC WinCC简介 (6) 2.2.2 监控界面 (7) 3 设备工作原理及运行过程 (8) 3.1 设备工作原理 (8) 3.2 控制系统流程图 (9) 3.3系统投运及步骤 (10) 4 参数整定与结果分析 (12) 4.1 参数整定 (12) 4.1.1 比例（P）调节 (12) 4.1.2 比例积分（PI）调节 (14) 4.1.3 比例积分微分（PID）调节 (17) 4.2 结果分析 (19) 总结 (20) 参考文献 (21)
毕业设计论文：基于MCGS组态软件的水位控制系统
新疆工程学院 课程设计 题目：基于MCGS组态软件的水位控制系统 目录 前言 (1) 1.设计概述 (2) 1.1 设计任务介绍 (2) 1.2 设计系统组成框图 (2) 1.3 设计分析 (2) 1.4. 设计所用软件介绍 (3) 1.4.1什么是MCGS组态软件 (3) 1.4.2 MCGS组态软件的系统构成 (3) 1.4.3 MCGS组态软件的功能和特点 (5) 1.4.4 MCGS组态软件的工作方式 (5) 2 设计思路 (6) 3 组态画面的设计 (7) 3.1 工程建立 (7) 3.2建立流程画面 (7) 3.3 定义数据对象 (8) 3.4.动画连接 (9)
3.5模拟设备连接 (9) 3.6 控制流程 (10) 3.7 报警显示 (10) 3.8 报表输出 (12) 3.9 趋势曲线显示 (12) 3.10 安全机制 (13) 3.11 水位控制系统总效果 (15) 4总结 (17) 5参考文献 (18)
前言 计算机技术和网络技术的飞速发展，为工业自动化开辟了广阔的发展空间，用户可以方便快捷地组建优质高效的监控系统，并且通过采用远程监控及诊断、双机热备等先进技术，使系统更加安全可靠，在这方面，MCGS工控组态软件将为您提供强有力的软件支持。 MCGS是一种流行的组态软件开发环境，组态技术是计算机控制技术综合发展的结果，是技术成熟化的标志。MCGS通用版组态软件主要完成通用工作站的数据采集和加工，实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出等日常性监控事务。对工作站软件的要求主要是系统稳定可靠，能方便的代替大量的现场工作人员的劳动和完成对现场的自动监控和报警处理，随时或定时的打印各种报表。由于组态技术的介入，计算机控制系统的应用速度大大加快了。采用组态控制技术的计算机控制系统最大的特点是从硬件设计到软件开发都具有组态性，因此系统的可靠性和开发速度提高了，开发难度却下降了。随着国内工业生产技术的进步以及自动化技术的发展,人们对自动化监控系统的需求越来越大,要求越来越高。一方面要求界面简单明了、宜于操作、数据采集实时性好以及高可靠监控性,同时还要求开发周期短,系统便于更改、扩充、升级。工控组态软件正是符合这些要求而在工业领域得到广泛应用。本文对组态技术进行了一些研究，对其发展概况进行了比较全面的了解。利用组态软件对双储液罐水位控制系统进行监控系统设计。
水池水位自动控制系统设计
水池水位自动控制系统设计与制作 摘要 根据物体在水中漂浮的性质，可以用一个浮球来感知水塔里水位的升降，用来控制水泵，使水泵能自动对水池上水，水满时能自动断电停止，真正做到了水池的全自动控制功能，解决了人们日常用水的诸多不便。 本毕业论文范文写的是水池水位自动控制电路的作用是根据水位的高低，自动地控制水泵的启动与停止。水泵和水位的高低是相互反馈的。这样就可以实现水位自动控制的目的。我所设计的水位制动控制装置是有以下几部分组成：水位自动控制电路，高低水位报警器，数码显示。水位自动控制在一定范围内（如 2 -6 米），当水位低至2米时使水泵启动上水；当水位升至6米时，使水泵停止工作。因特殊情况水位超限（如高至7米、低于2米）报警器报警。设有手动按键，便于随机控制。由数码管直观显示当前水位。本系统可以随时的控制水位的高低，防止过量放水或来水无人打开关。 关键词：水池；浮子开关；自动上
Abstract According to the nature of an object floating in the water, you can use a float to sense the water level in the lift tower to control the pump, the pump automatically to the water tower, Sheung Shui, water, power off automatically when full stop pumping water tower, and truly automatic control tower to solve the inconvenience of daily water. Pham Van of the thesis is written in the role of water level automatic control circuit is based on the level of the water level, automatic control of pump start and stop. Pumps and water level is the level of mutual feedback. This level can automatically control. I designed the brake control device is the water level has the following components: automatic water level control circuit, high and low water level alarm, digital display. Automatic water level control within a certain range (eg. 2-6 meters), when the water level as low as 2 meters, the Sheung Shui to start the pump; when the water level to 6 meters, the pump stopped working. Water level gauge due to special circumstances (such as up to 7 meters, as low as 2 meter) alarm to the police. With manual buttons, easy to stochastic control. Visual display by the LED current level. The system can control the water level at any level, to prevent excessive drainage or runoff and no open relations Keywords:water tower; float switch; automatic pumpin