plc控制的水箱液位控制系统毕业论文.doc
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plc控制的水箱液位控制系统毕业论文,论文标准word格式排版40页摘要在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工, 溶液过滤, 化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。因此液面高度是工业...
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摘要
在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工, 溶液过滤, 化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。可编程控制器（PLC）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的，主要用来代替继电器实现逻辑控制。 PID控制（比例、积分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。
本文主要是对一水箱液位控制系统的设计过程，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PLC控制、PID算法、传感器和调节阀等一系列的知识。作为单容水箱液位的控制系统，其模型为一阶惯性函数，控制方式采用了PID算法，控制核心为S7-200系列的CPU222以及A/D、D/A转换模块，传感器为扩散硅式压力传感器，调节阀为电动调节阀。选用以上的器件设备、控制方案和算法等，是为了能最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。
关键词 PLC PID 液位控制
目 录
第一章 绪论 4
第二章 设计任务与要求 6
2 . 1基本任务……………….6
2.2基本要求 6
2.3 给定条件 6
2.4 主要性能指标 6
2.5 扩展功能 6
第三章 总体论证 7
3.1 总体方案的选择 7
3.1.1 控制方法选择 7
3.1.2 系统组成 7
3.2 确定系统功能、性能指标 8
第四章 系统设计 9
4.1 建模过程 9
4.２ 模型参数的确定 10
4.３ 软、硬件功能划分 11
4.４ 系统功能划分、指标分配和框图构成 12
（1）PLC系统 12
（2）前向通道 13
（3）后向通道 13
第五章 系统开发 14
5.1 硬件开发——系统配置 14
5.1.1 PLC系统——CPU、模/数转换模块、数/模转换模块 14
5.1.2 前向通道——传感器 15
5.1.3 后向通道——电动调节阀 15
5.2 PID操作指令 16
5.2.1 PID算法 16
5.2.2 回路输入、输出转换及标准化 19
5.2.3 控制方式 20
5.2.4 回路表 21
5.2.5 PID指令 22
5.2.6 PID的编程步骤 23
5.3 软件开发 24
5.3.1 确定输入/输出关系，建立数学模型，寻找合适算法 24
5.3.2 调节器参数整定 25
5.3.3 程序流程图 27
5.3.4 程序 29
第六章 连机调试 32
总 结 34
致 谢 36
参考文献 37
摘要
在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工, 溶液过滤, 化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。可编程控制器（PLC）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的，主要用来代替继电器实现逻辑控制。 PID控制（比例、积分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。
本文主要是对一水箱液位控制系统的设计过程，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PLC控制、PID算法、传感器和调节阀等一系列的知识。作为单容水箱液位的控制系统，其模型为一阶惯性函数，控制方式采用了PID算法，控制核心为S7-200系列的CPU222以及A/D、D/A转换模块，传感器为扩散硅式压力传感器，调节阀为电动调节阀。选用以上的器件设备、控制方案和算法等，是为了能最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。
关键词 PLC PID 液位控制
目 录
第一章 绪论 4
第二章 设计任务与要求 6
2 . 1基本任务……………….6
2.2基本要求 6
2.3 给定条件 6
2.4 主要性能指标 6
2.5 扩展功能 6
第三章 总体论证 7
3.1 总体方案的选择 7
3.1.1 控制方法选择 7
3.1.2 系统组成 7
3.2 确定系统功能、性能指标 8
第四章 系统设计 9
4.1 建模过程 9
4.２ 模型参数的确定 10
4.３ 软、硬件功能划分 11
4.４ 系统功能划分、指标分配和框图构成 12
（1）PLC系统 12
（2）前向通道 13
（3）后向通道 13
第五章 系统开发 14
5.1 硬件开发——系统配置 14
5.1.1 PLC系统——CPU、模/数转换模块、数/模转换模块 14
5.1.2 前向通道——传感器 15
5.1.3 后向通道——电动调节阀 15
5.2 PID操作指令 16
5.2.1 PID算法 16
5.2.2 回路输入、输出转换及标准化 19
5.2.3 控制方式 20
5.2.4 回路表 21
5.2.5 PID指令 22
5.2.6 PID的编程步骤 23
5.3 软件开发 24
5.3.1 确定输入/输出关系，建立数学模型，寻找合适算法 24
5.3.2 调节器参数整定 25
5.3.3 程序流程图 27
5.3.4 程序 29
第六章 连机调试 32
总 结 34
致 谢 36
参考文献 37
