基于智能仪表和PLC系统的液位控制系统设计
基于PLC和智能仪表通讯的实现
科 技 教 育
基于 Ｐ Ｃ和智能仪表通讯的实现 Ｌ
王 学智 ． 国松 杨 （ 湖北水 利水 电职 业技 术 学院 ． 湖北 武 汉
给 出 了通信 程序 的软 件 流 程 图 。
４ ０７ ） ３ ０ ０
［ 摘 要 ］ 简单 介 绍 了 Ｓ － ０ Ｐ Ｃ 的通 信 功 能 ， 点 阐述 了 Ｓ － ０Ｐ Ｃ 与 多 台 智 能仪 表 通 信 系统 的设 计 与 实现 ， ７ ２０Ｌ 重 ７ ２０Ｌ
位 机 采 用 工 业
１ ７２０ Ｌ Ｓ — ０ Ｐ Ｃ及 其通 讯功 能
￥－０ ７ ２ ０小 型 Ｐ Ｃ硬 件 功 能 完 善 ， 令 系 统 丰 富 。它 的 子 程 Ｌ 指
ｔ
Ｃ Ｕ３ ５２ Ｐ １－
控 制 机 。 位 机 下 有 四 台 Ｐ Ｃ， Ｌ 其
序 调 用 和 中 断 程 序 调 用 简 单 方 便 ．特 别 是 其 通 讯 功 能 非 常 强
档 案 工 作 信 息 化 取 得 一 定 进 展 以后 ， 能 够 进 一 步 推 动 ， 高 要 在
校 档 案 信 息 化 建 设 方 面 进 行 全 面 铺 开 ， 快 相 关 硬 件 设 施 的 建 加 设 ， 如 在 网 络 系 统 、 缩 系 统 、 件 扫 描 系 统 、 算 机 软 硬 件 例 微 文 计
系统等方 面。 ２４ 要 不 断 提 高 档 案 管 理 人 员素 质 能 力 ．
握 工 作 发 展 趋 势 的 基 础 上 ， 断 拓 宽 其 学 习 领 域 ， 新 自身 素 不 更
质 能力 结构 。 参考文献 ：
【 ］ 高淑 侠 ， １ 浅谈 高校 学生 档 案 管 理 ］徐 州工 学 院 学报 ，０ ６１） ７ ２ ０ （０： — １
基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计[1]
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PLCS7-300 PIDPLC-i-iAbstractNowadays intelligent measuring appliance is improving more and more quickly.It has been used in more an more place of our life.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient. Microelectronics and computer technology continues to develop, led to fundamental changes in the structure of instruments to micro-computer (single chip) as the main body, the computer technology and the organic integration of detection technology to form a new generation of "smart meters" in Measurement of process automation, measurement data processing and functional diversification of the traditional instrument, compared to conventional measuring circuit, tremendous progress has been made. PLC is a very useful control installment . It is widely used in a lot of control system in ourlives. It is the product of the computer,control,communication technology.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient.It very suits the control of water level. It will relay the traditional control technology, computer and communication technologies together with the control, and operation of flexible convenient, high reliability, suitable for continuous long-term characteristics of the work, very suitable for liquid level control requirements. This thesis mainly introduces a design of water level control system with intelligent measuring appliance,SIMATIC programmable logic controller (PLC) and configuration soft. This system adopts increment type Proportional-Integral-Differential arithmetic to realize the water level automation. For convenience to monitor the system and process data in actual time, we have designed Human Machine Interface HMI with configuration soft. The result of experimentation indicates that this system could run quickly, accurately and stably which accords with our aim perfectly. This system has been used widely in the temperature control system field for its low cost and high stabilization advantages. Experiment proved that the control system more satisfactory results, with more practical engineering value. Keywords: Water Level Control Intelligent measuring appliance PLC PID HMI- ii -ii................................................................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................................................... II .............................................................................................................................................. 1..................................................................................... 1 ......................................................................................... 1 ............................................................................................................. 2.................................................................................................. 4............................................................................................................. 4..................................................................................................... 5......................................................................................................................... 103.1............................................................................................................... 103.2.................................................................................................................. 15............................................................................................................................ 184.1.................................................................................................................. 184.2.................................................................................................................. 21- iii -iii4.3................................................................................................... 234.4 4.5STEP7 MATLAB............................................................................................. 28 ................................................................................................ 30................................................................................................................................... 32........................................................................................................... 32 ............................................................................................... 33................................................................................................................................... 43 ................................................................................................................................................... 44 ......................................................................................................................................................... 45 ................................................................................................................................................................. 46- iv -ivS7-300PLC STEP7-1-PIDPLCPID-2--3-DSPARM[3]-4-2-1A/D CPUD/A2-1-5-紧种烈：微宽微宽度：系L点20 20 20 60 20 60 GM 1968 度暖描暖 熟状烈 度暖操度 紧种烈 度暖操情 紧种烈 度暖操懂 度暖操操 装度言 PLC TE LG AB GEPLC [2]：微宽微宽微：系L点PLC紧种烈 紧种烈 紧种烈 ㎝紧种烈 山 紧种烈 ㎝· 紧种烈 益山糊 必拉描 ㎝· 紧种烈 益山糊 必拉描娱度崩必懂 ㎝· 紧种烈 益山糊 度崩必懂 ㎝紧种烈 ㎝紧种烈 ㎝微宽微宽总：系L点：PLC 烈紧芳 美源立 美糊立 益山糊 紧种烈 必娱必 ㎝㎝2-2 PLCCPU PLC 烈紧芳 紧种烈 紧种烈 烈紧芳 ㎝紧种烈美糊立状紧美糊立 美源立紧种烈 情 美源立 ㎝山 紧种烈 益山糊 益山糊 益山糊 烈紧芳 益山糊 紧种烈 益山糊 ㎝微宽微宽意：系L点： 紧种烈 善种源熟噪 善环激熟噪 善背膜种噪 始 始 始 始 紧种烈 始微宽微宽扰：者摘微宽微宽扰：者摘始始总00 系L点：S7-300PLC PLC 32S7-300PLC PLC CPU U PS CPU S7-300 Rail S7-300PLC 2-3 2-42-3 S3-300PLC2-4 S7-300PLC㎝系的D ：：㎝3.1 系的D ：：紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 暖操势 紧益熟3.1.1 系的D ：：情娱度 金 u 量 ㎝㎝㎝㎝情娱度㎝㎝㎝ ㎝紧益熟 ㎝1()(1)c d i G s K T s T s=++㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度 ㎝ c K i T d T ㎝紧益熟 紧身龙身首首金首㎝f鲁龙骤 ㎝s K s K K s G d i p ++=)(㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱必 ㎝ ㎝dt t de K dt t e K t e K t u d i p )()()()(∫++=㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱情 ㎝情娱度 情娱必 ㎝p c K K = c i iK K T = d c d K K T =㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱懂 ㎝1i K d K3.1.2 系的D ：：紧益熟 始 情娱度 c K i T d T㎝善度噪㎝ ㎝㎝㎝善必噪㎝ ㎝i T i T㎝紧益 紧益熟 ㎝㎝善情噪㎝ ㎝d T d T㎝[4]3.1.3 系的D ：：善环集龙〇t㎝糊龙量金龙㎝紧首u〇㎝熟金首身y㎝膜集骤金噪 环糊紧熟膜 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝s e TsK s G τ−+=1)(㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝善情娱拉噪㎝K τ T ㎝ 度 ㎝紧 环糊紧熟膜 情娱必 ㎝㎝情娱必㎝㎝ ㎝㎝紧益熟 环糊紧熟膜 ㎝必 ㎝度暖懂必 融集金铁首金龙 箱集郁长鲁首〇 紧益熟 ㎝紧益熟 c K c Kc K u Ku T 紧益熟 装懂言 ㎝u K u T3.1.4 系的D ：：紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 紧益熟 融集金铁首金龙娱箱集郁长鲁首〇 融娱箱 度暖懂必 融集金铁首金龙 箱集郁长鲁首〇 融娱箱 紧益熟 ㎝架㎝()()()j G j A e ϕωωω= 情娱描 ㎝()A ω ()ϕω ㎝㎝情娱情㎝㎝㎝箱yqu集〇t ㎝箱yqu集〇t 情娱情 180−o u ω 180−o 背获模崩 u模娱磁型紧获 ()1u u K G j ω=− u K()u G j ω 1()u u G j K ω−=箱yqu集〇t ㎝融集金铁首金龙 箱集郁长鲁首〇 紧益熟 —— 情娱度 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度㎝㎝㎝度㎝㎝㎝ ㎝p K i T d T P0.5u K PI0.45u K 0.85u T PID 0.6u K 0.5u T 0.125u T融娱箱 紧益熟 美融箱 磁身pp身娱t身鲁 烈鲁长金高娱烈鲁鲁高 源立益琪糊 装懂言3.2 ：：㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱懂㎝㎝㎝ ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ a ㎝ b ㎝㎝㎝情娱懂 环度娱度 环度娱必 环度娱旁 经度 获度 经度 经必 环度娱度度 经必 长㎝ 经度 经必 经度 长㎝ 长㎝ 经度 ㎝㎝㎝(3-7)㎝ (3-7) ㎝dt hd AQ Q ∆=∆−∆21 (3-8)∆Q 1 ∆Q 2 ∆h A. ㎝ 经度模经必0=dtdh㎝ 经度 长㎝ 经必 长㎝ 经必 长㎝ 环度娱度度 美 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝RhQ ∆=∆2㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱暖 ㎝ 美富 环度娱度度 ㎝善情娱旁噪 善情娱暖噪 经必 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝11)()()(10+=+==Ts KRCs R s Q s H s W ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度崩 ㎝ 膜 膜 美烈㎝ 磁 磁 美㎝ 烈 经度善〇噪 sX s Q 01)(=X 崩模 善情娱度崩噪 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝Ts KX s X K s X T s T K s H 11/)(000+−=×+=㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度度 ㎝dt dh AQ Q =−21㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝)1()(/0T t e KX t h −−=㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度必 ㎝ t ㎝ ㎝ 长 娱长 崩 模磁X 崩 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝=∞=)0()(h h K ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度情 ㎝ t=T ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝)(632.0632.0)1()(010∞==−=−h KX e KX T h ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度懂 ㎝ 情娱度必 情娱拉 身 描情势 膜 糊源 源㎝ 膜 磁 膜 ㎝情娱拉㎝㎝㎝ ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ a b情娱拉 过 熟 激 源 糊激 τ 激烈 膜 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝()1sKe H s Tsτ−=+㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 情娱度拉τ T KK =4.2 T =12 min τ =1 s ㎝㎝ ：：4.1膜留背源娱度㎝紧烈㎝ ㎝意宽度宽度：意宽度宽度：： 源益㎝ 背源娱度必㎝ 源益娱旁度旁㎝ 背源娱度情㎝ 源益娱操崩旁㎝ 源益娱旁度旁㎝ 紧益熟㎝ 懂 必崩骤源熟烈㎝ 源益娱操崩旁㎝ 源益㎝ 美背懂旁拉㎝ 背源娱度必 ㎝紧 益 熟 ㎝ 懂娱度 背源娱度必 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 懂娱度㎝㎝㎝ ㎝㎝㎝意宽度宽微：：系L点：意宽度宽微：：系L点背操㎝ 紧种烈㎝ 紧种烈 紧种烈 背操㎝ ㎝紧种烈 背操娱情崩崩紧种烈 背源娱懂度背操娱情崩崩紧种烈 ㎝背操娱情崩崩 紧种烈 烈紧芳情度拉娱必熟紧㎝ 背立情情度㎝ 背立情情必 烈紧拉描度度㎝ 立紧益㎝ 背立情情度㎝ 旁㎝ ㎝背立情情必㎝ 懂㎝ 懂娱必 背操娱情崩崩紧种烈 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 懂娱必㎝㎝背操娱情崩崩紧种烈 ㎝懂娱情 背操娱情崩崩紧种烈 ㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝㎝ 懂娱情㎝㎝背操娱情崩崩紧种烈 ㎝意宽度宽总：：意宽度宽总：：： 崩 拉磁紧 崩富拉㎝ 必懂获㎝ 懂 必崩骤源熟烈 ㎝意宽度宽意：意宽度宽意： ：经背获紧娱度描磁 必必崩获 懂 必崩骤源熟烈㎝ 度 拉获熟烈 懂 必崩骤源熟烈 懂娱懂 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液位串级控制系统
控制系统分析课程设计课题：液位串级控制系统设计系别：电气与电子工程系专业：自动化姓名：学号：指导教师：任琦梅河南城建学院成绩评定·一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。
课程设计成绩评定1系统结构设计1.1控制方案串级控制系统是一种常见的复杂控制系统，它是根据系统结构命名的。
一、基本原理：它是由两个或者两个以上的控制器串联而成的，一个控制器的输出是另一个控制器的的给定值。
二、结构：整个系统包括两个控制回路，即主回路和副回路。
主回路有主控制器、副回路、主对象和主变送器构成；而副回路由副控制器、控制阀、副对象和副变送器构成。
三、特点：与简单控制系统相比，串级控制系统由于在结构上增加了一个副回路，所以有以下特点(1)、对于进入副回路的扰动具有较快、较强的克服能力。
(2)、改善主控制器的广义对象的特性。
(3)、对符合和操作条件的变化有一定的自适应能力。
(4)、副回路可以按照主回路的需要更精确地控制操纵变量的质量流和能量流。
四、应用场合：(1)、用于克服变化剧烈的和幅值大的干扰。
(2)、用于时滞较大的对象。
(3)、用于容量之后较大的对象。
(4)、用于克服对象的非线性。
本控制系统中，被控参量有两个，上水箱的液位和下水箱的液位，这两个参量具有相关关系。
上水箱的液位可以影响下水箱的液位，根据上下水箱的液位相关关系，故系统采用的串级控制。
其中，内环控制上水箱的液位，外环控制下水箱的液位，系统远行使下水箱的液位跟随给定值，系统框图如下图3.1所示图3.1液位－液位串级控制系统框图1.2控制规律本设计采用的是工业控制中最常用的PID控制规律，内环与外环的控制算法采用PID算法，PID算法实现简单，控制效果好，系统稳定性好，外环PID的输出作为内环的输入，内环跟随外环的输出。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
它结构简单，参数易于调整，在长期的应用中积累了丰富的经验。
基于PLC的液位控制系统设计_图文
课程设计说明书名称2010年 6月7日至 2010年6月11日共 1 周院系班级姓名学号系主任教研室主任指导教师目录绪论 . (2)第1章液位控制系统总体方案设计 . (3)1.1单回路控制系统 (3)1.2水箱液位的串级控制系统 (4)第2章过程控制装置概述 . (6)2.1系统简介 (6)2.2系统装置 (7)2.3 S7-300PLC 控制柜的组成 . (8)第3章硬件组态设计 . (10)3.1PLC 的选择 (10)3.2组态硬件 (11)第4章软件组态设计 . (12)4.1 实现WINCC 与S 7-300的软件通讯 (12)4.2 程序设计 (15)第5章调试过程及结果分析 . (20)5.1单容液位控制系统调试结果及分析 (20)5.2双容串级液位控制系统调试结果及分析 (23)第6章课程设计总结 . (26)参考文献： . (27)绪论课程设计是检验我们本学期学习的情况的一项综合测试，它要求我们把所学的知识全部适用，融会贯通的一项训练，是对我们能力的一项综合评定，它要求我们充分发掘自身的潜力，开拓思路设计出合理适用的自动控制系统。
课程设计也是教学过程中的一个重要环节，通过设计可以巩固各课程理论知识，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对工业的有关方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为以后工作奠定基础。
工业生产过程控制是现代工业自动化的一个重要领域。
它是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表等知识相结合的一门综合性应用学科，理论性、综合性和实践性都很强。
随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈，产品的质量和功能也向更高的档次发展，制造产品的工艺过程变得越来越复杂，为满足优质、高产、低消耗，以及安全生产、保护环境等要求，做为工业自动化重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。
在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。
在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。
基于plc的排水系统控制设计-毕业论文[管理资料]
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基于PLC的污水坑水位控制系统设计摘要PLC（可编程逻辑控制器）是一种基于数字计算机技术、专为工业环境下应用而设计的电子系统。
它具有功能强大、使用可靠、维修简便等许多优点。
由于可编程序控制器安全性高、功能完善、性能稳定、应用广泛，因此，污水坑水位控制系统中的控制部分采用可编程序控制器来控制。
在本系统中，采用西门子S7-200型PLC控制潜水泵的起停，其中PLC选用DC24V输入、DC24V继电器输出。
污水坑水位控制系统的操作方式分为手动方式和自动方式。
本课题主要任务是自动控制方式部分，用4个水位开关检测污水坑的水位，PLC根据水位情况控制潜水泵的起停。
该设计中采用4台潜水泵循环工作方式取代了通常的3用1备工作方式，更加合理的分配了潜水泵的起停，提高了每台潜水泵的利用率，避免了电动机的频繁启动，对电动机的保护也更加完善。
最后通过编程实现自动控制。
关键词：水位控制，潜水泵，PLCThe Design of Sewage Pit Water Level Control System Based on PLCAbstractPLC (programmable logic controller) is one kind of electronic system based on technology of digital computer, and designed specially for using in industrial environment. It has many merits such as powerful function, reliable use and easy-mending. With the rapid development of microelectronic and computer technology, PLC has widely used in industrial control area. Because the PLC is safe, stable, reliable, and applied widely, the PLC is used as the controller for the sewage pit water level control system. In this system, using Simens S7-200 PLC to control the start and stop of diving pumps, in which PLC selects DC24V of input, DC24V relay of outputs, and has DC24V voltage-stabilized source. The sewage pit water level control system operating mode divides into the manual way and automatic way. This topic primary mission is the automatic control way, with 4 water level switch examining sewage pit water level, PLC according to the water level situation control the start and stop of diving pumps. To instead of past method which three pumps is working and one is for ready, the new cycle work method is applied in this design. It makes the start and stop of the diving pumps more reasonable. And at the same time, it makes the diving pumps work more efficiently and avoids to start the electric motors frequently. So the electric motor can be better protected. At the end the LAD program of the sewage pit water level control system is provided.Key words：water level control, diving pumps, PLC目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)PLC的现状与趋势 (1)PLC的特点与应用 (1)PLC与其它工业控制系统的比较 (3)与集散控制系统的比较 (3)与工业微机控制系统的比较 (3)变频调速技术的特点 (4)设计的主要任务 (4)2 可编程序控制器概述 (6)可编程控制器的工作方式 (6)可编程控制器的工作原理 (6)可编程控制器的扫描周期 (8)编程软件的简介和梯形图的设计方法 (10)3 污水坑水位控制设计 (11)原控制系统设计方案 (11)控制系统的改造设计方案 (11)4 控制系统硬件选择和程序设计 (14)PLC的选型 (14)S7-200型PLC的特点 (14)输入、输出点的确定 (14)控制系统程序设计 (14)控制系统的自动控制方式工作过程 (14)程序设计框图 (20)程序设计梯形图 (20)结论 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录A Introduction of Programmable Controllers (25)附录B 可编程序控制器介绍 (30)附录C PLC程序设计梯形图 (35)1 绪论1.1 PLC的现状与趋势国际电工委员会(IEC)1987年2月将可编程控制器定义为：“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。
基于智能仪表的串联双容水箱液位控制系统的设计
第 １ ５卷 第 ４ 期 ２０ ０ ７年 Ｏ ７月
河南 机 电高 等 专 科 学 校学 报
Ｊ ｕ ｇ Ｃ ｌ ｇ ｏ ｒ ａ ｏ Ｈｅ ａ ｃ ａ ｉ ｄＥｌ ｒ ａ Ｅ ｇｎ ｅｉ ｏ ｌ ｅ ａａ ｃｉ ｎ ｅ
Ｖ０１ １ № ． ．５ ４
Ｊ ｌ． ０ ７ ｕｙ ２ ０
基 于 智 能 仪 表 的 串联 双 容 水 箱 液 位 控 制 系统 的设 计
朱 广 ， 君 晓 吴
（． １ 河南 高速 公路 发 展 有 限 公 司 ， 南 新 乡 ４ ３０ ；． 南 机 电高 等 专 科 学校 自动控 制 系 ， 南 新 乡 ４ ３ ０ ） 河 ５００２河 河 ５０ ２ 摘 要 ：提 出了 一种 利 用 智 能仪 表 ＡＩ０ ８８对 串联 双 容 水 箱液 位 进 行 串级 控 制 ． ＭＣ Ｓ组 态 软 件 实 现 上 位 机 对现 以 Ｇ
４ 控 制 系统 的 调试
为 了满 足 控 制 系统 的精 度 要 求 ， 用 两 步 整 定 采 】 先整 定 副 环 ， ４ ｌ衰减 曲线 法 得 到 ８ ］ 按 ： 一８ ， ３ 输 入时 ， 仪表 内部 带有 冷端 补偿 部件 ； 电压／ 接 电流 输 法［ ， 入时 ， 应 显 示 的 物理 量 程 可 任 意 设 置 。适 合 于 温 Ｔ ０ ， 同样 的方 法 再整 定 主环 ， 到 一６ ５ 对 。 一４ ｓ用 得 ．，
于增加 了一个水 箱 ， 得被 控量 的 响应 在 时间上 更 落 数 ， 使 构成 串联双 容水箱 串级 控 制 系统 。低位 水 箱 的液 后一 步 ， 即存 在容 积延 迟 ， 而 导致 该 过 程 的难 以控 位传感 器检 测 的液 位 信 号与 给 定 液位 值 进 行 比较后 从
基于PLC的多种液体混合灌装机控制系统设计
基于PLC的多种液体混合灌装机控制系统设计摘要以三种液体的混合灌装控制为例，将三种液体按一定比例混合，在电动机搅拌后要达到一定的温度才能将混合的液体输出容器。
并形成循环状态。
液体混合系统的控制设计考虑到其动作的连续性以及各个被控设备动作之间的相互关联性，针对不同的工作状态，进行相应的动作控制输出，从而实现液体混合系统从第一种液体加入到混合完成输出的这样一个周期控制工作的程序实现。
设计以液体混合控制系统为中心,从控制系统的硬件系统组成、软件选用到系统的设计过程（包括设计方案、设计流程、设计要求、梯形图设计、外部连接通信等），旨在对其中的设计及制作过程做简单的介绍和说明。
关键词：多种液体，混合装置，自动控制I目录第1章绪论 (3)第2章系统总体设计 (4)2.1 方案的选择 (4)2.2 系统总体设计 (4)第3章硬件设计 (6)3.1 硬件选型 (6)3.1.1液位传感器的选择 (6)3.1.2 温度传感器的选择 (6)3.1.3搅拌电机的选择 (7)3.1.4 电磁阀的选择 (7)3.1.5 接触器的选择 (7)3.1.6 热继电器的选择 (8)3.1.7 PLC的选择 (8)3.1.8 储罐的选择 (8)3.2 硬件电路设计 (8)3.2.1输入/输出地址分配如表3-2 (8)3.2.2液体混合装置输人/输出接线 (10)第4章软件设计 (12)4.1 系统流程（流程图） (12)4.2根据控制分配的I/O地址及仿真 (15)第5章系统常见故障分析与维护 (15)结论 (16)参考文献 (17)附录………………………………………………………………………...错误!未定义书签。
第1章绪论在工业生产中，为了提高产品质量，缩短生产周期，适应产品迅速更新换代的要求，产品生产正在向缩短生产周期、降低成本、提高生产质量等方向发展。
在炼油、化工、制药等行业中,多种液体混合是必不可少的工序, 而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。
基于PLC的液位控制系统研究毕业设计(论文)
毕业设计论文基于PLC的液位控制系统研究摘要本文设计了一种基于PLC的储罐液位控制系统。
它以一台S7-200系列的CPU224和一个模拟量扩展模块EM235进行液位检测和电动阀门开度调节。
系统主要实现的功能是恒液位PID控制和高低限报警。
本文的主要研究内容：控制系统方案的选择，系统硬件配置，PID算法介绍，系统建模及仿真和PLC编程实现。
本设计用PLC编程实现对储罐液位的控制,具有接线简单、编程容易，易于修改、维护方便等优点。
关键字：储罐;液位控制;仿真;PLCAbstractThis article is designed based on PLC, tank level control system. It takes a series s7-200 CPU224 and an analog quantities of EM235 expansion module to level detection and electric valve opening regulation.System main function is to achieve constant low level PID control and limiting alarm.The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, PID algorithm introduced, system modeling and simulation, and PLC programming. PLC programming with the design of the tank level control have the advantage of simple wiring, easy programming, easy to modify, easy maintenance and so on.Key word: tank ; level ;control ;simulation ;plc目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................... I I 1 绪论. (1)1.1盐酸储罐恒液位控制任务 (1)1.2本文研究的意义 (2)1.3本文研究的主要内容 (2)2 控制系统方案设计 (3)2.1储罐液位控制的发展及现状 (3)2.2系统功能分析 (3)2.3系统方案设计 (4)3 系统硬件配置 (5)3.1电动控制阀的选择 (5)3.1.1 控制阀的选择原则 (5)3.1.2 ZAJP 精小型电动单座调节阀性能和技术参数介绍 (10)3.2液位测量变送仪表的选择 (13)3.2.1 液位仪表的现状及发展趋势 (13)3.2.2 差压变送器的测量原理 (13)3.2.3 差压式液位变送器的选型原则 (14)3.2.4 DP系列LT型智能液位变送器产品介绍 (15)3.3PLC机型选择 (16)3.3.1 PLC历史及发展现状 (16)3.3.2 PLC机型的选择 (18)3.3.3 S7-200系列CPU224和EM235介绍 (20)4 PID算法原理及指令介绍 (21)4.1PID算法介绍 (22)4.2PID回路指令 (24)5 系统建模及仿真 (28)5.1系统建模 (28)5.2系统仿真 (30)5.2,1 MATLAB语言中Simulink交互式仿真环境简介 (30)5.2.2 系统仿真 (31)第6章系统编程实现 (33)6.1硬件设计 (33)6.1.1 绘制控制接线示意图 (33)6,1.2 I/O资源分配 (33)6.2软件设计 (34)6.2.1 STEP 7 Micro/Win V4.0 SP6编程软件介绍 (34)6.2.2 恒液位PID控制系统的PLC控制流程 (35)6.2.3 编写控制程序 (36)6.2.4 程序清单 (39)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)1 绪论1.1 盐酸储罐恒液位控制任务如图1.1所示为某化工厂稀盐酸储罐，该罐为钢衬聚四氟乙烯储罐，罐体高6米，容量为50立方米，重500千克。
06.利用智能仪表实现液位定值控制
任务一、利用AI-808P智能仪表实现液位定值控制[任务描述]在化工生产中，经常需要将某个容器内的液位稳定在一定的数值上，如果采用人工控制方式，一是成本过高，另外在某些场合，比如生产装置易泄漏、物料有毒性等情况下，将给操作工人带来严重的身体伤害，这就需要采用自动控制系统来实现液位的自动控制。
本任务学习自动控制系统的基本组成、控制系统的过渡过程及其品质指标、控制器的基本控制规律及其参数的整定、AI-808P智能仪表的使用等。
[学习目标]1.掌握自动控制系统的基本组成、种类，能画出系统的方框图；2.理解控制系统的静态、动态、过渡过程概念，会计算过渡过程的品质指标；3.掌握PID控制器中，P、I、D各调节作用的特点；4.掌握宇电AI-808P智能仪表的使用，能看懂仪表说明书。
一、任务实施步骤1．教师布置任务，要求每组手动调节电动调节阀开度，将水箱液位稳定在40cm；2．要求每组改变出水阀开度，思考如何将水箱液位重新稳定住；3．教师讲解手动调节水箱液位的步骤，由此引导出自动控制的组成及各部分的作用，自动控制系统的种类（按给定值分），并画出系统的方框图。
4．将仪表控制箱中“电容式液位变送器”的输出对应接至智能调节仪Ⅰ的“电压信号输入”端，将智能调节仪Ⅰ的“4～20mA输出”端对应接至“电动执行机构”的控制信号输入端；5．打开单相空气开关，然后给智能仪表和电动执行器上电；6．智能仪表Ⅰ参数设置：Sn=33、DIP=1、dIL=0、dIH=50、oPL=0、oPH=100、CF=0、Addr=1；7．打开上位机软件，选择“工业自动化仪表工程”，按“F5”进入运行环境，然后进入实验“主菜单”，选择“实验六、水箱液位定值控制实验”；8．在实验界面中有“通讯成功”标志，表示计算机已和三块仪表同时建立了通讯关系；若显示“通讯失败”并闪烁，说明有仪表通讯失败，检查转换器、通讯线以及计算机COM 端口设置是否正确；9．通讯成功后，按本章第一节中的经验法或动态特性参数法等整定调节器参数，选择PI控制规律，并按整定后的PI参数进行调节器参数设置。
水位自动检测与控制系统的设计
1 引言1．1 探讨背景在社会经济飞速发展的今日，水在人们生活和生产中起着越来越重要的作用。
一旦断水，轻则给人民生活带来极大的不便，重则可能造成重大的生产事故及损失。
因此，对水位的自动检测及限制的探讨，有着极其重要的地位。
任何时候都能供应足够的水量，平稳的水压，合格的水质，是对供水系统的基本要求。
就目前而言，多数工业生活供水系统，都接受水塔，层顶水箱等基本储水设备，由一级二级水泵从地下市政水管补给，因此如何建立一个牢靠平安又利于维护的给水系统是值得我们探讨的课题。
现今社会，自动扮装置无所不在，在限制技术需求的推动下，限制理论本身也取得了显著的进步。
水塔水位的监测和限制，再也不须要人工进行操作。
实践证明，自动化操作，具有不行替代的应用价值。
在工农业生产以及日常生活应用中，常常会须要对容器中的液位（水位）进行自动限制。
比如自动限制水箱、水池、水槽、锅炉等容器中的蓄水量，生活中抽水马桶的自动补水限制、自动电热水器、电开水机的自动进水限制等。
虽然各种水位限制的技术要求不同，精度不同，但基本的限制原理都可以归纳为一般的反馈限制方式，就是利用传感器对于信号的供应通过单片机对数码显示、电机限制、报警限制部分的限制[1]。
本设计从分析水塔水位报警器的原理和设计方法入手，主要基于单片机的硬件电路和语言程序设计,实现一种能够实现水位自动限制、具有自动爱惜、自动声光报警功能的限制系统。
本限制系统由A/D转换部分、单片机限制部分、数码显示部分、电机驱动部分、电机限制部分等构成。
这是个简洁而灵敏的监测报警电路，操作简洁，接通电源即可工作。
因为大部分电路接受数字电路，所以本水位监测报警器还具有耗能低、精确性高的特点。
该系统设计新颖、简易，灵敏度高，工作稳定，能够自动检测和显示当前水位、凹凸水位报警等功能水位自动限制电路是通过水位传感器将水位高度转换为0~10V的直流电压，再经过A/D转换后，将转换所得的数字量送入单片机进行处理来达到对水位进行自动限制的目的。
双容液位控制系统的设计
双容液位控制系统的设计摘要在化学工业生产中，液位控制是一项非常重要的环节。
本论文所论述的双容液位控制系统是以过程综合自动化控制系统实验为平台，以仪表控制方法为主要工具，进行液位控制方法设计。
智能控制仪表蕴含大量高科技技术，且具备许多优点，因此越来越广泛的被应用于工业控制领域。
论文也对组态软件MCGS的特点及基本使用方法进行了简单介绍，这样对串级控制实施监控，提供了条件。
在控制算法方面，系统选用PID控制器。
然后根据系统具体的控制要求，主回路选择PI调节器，副回路选择P调节器；并选用适当整定法对调节器参数进行整定。
关键词：双容液位控制系统，智能仪表控制，MCGS组态软件，PID控制?—Dual-tank liquid level control system designAbstractProduction in the chemical industry, liquid level control is a very important part. Discussed in this paper two-tank liquid level control system is based on the process of experiments Integrated Automation Control System as a platform to instrument control as the main instrument designed for liquid level control. Intelligent Control Instrument contains a large number of high technology, and have many advantages, so more and more widely applied in industrial control.Papers also features MCGS configuration software and the basic use a brief introduction, this implementation of the cascade control monitoring, provided the conditions.In the control algorithm, the system adopts PID controller. And specific control requirements according to the system, the main loop select PI regulator, the Deputy loop select P regulator; and an appropriate tuning the parameters of the regulator tuning.\Key words: dual-tank liquid level control system, intelligent instrument control, MCGS configuration software, PID control目录双容液位控制系统的设计 (i)、摘要 (i)Abstract (ii)1 绪论 (1)课题来源，背景及意义 (1)课题研究的内容安排 (2)2 THJ-2型高级过程控制系统 (3)系统简介和组成 (3)系统控制仪表的组成 (3)、检测装置 (3)执行机构 (4)控制器 (4)智能仪表的发展前景、应用领域和优点 (4)系统软件 (5)系统特点 (5)本章小结 (6)3 MCGS组态软件 (7)—什么是MCGS组态软件 (7)MCGS组态软件的系统构成 (7)MCGS组态软件的特点 (7)建立MCGS工程 (8)设计画面流程 (9)整体画面 (13)本章小结 (15)4 液位串级控制系统分析与建模 (16)-串级控制系统的分析 (16)串级控制系统及组成结构 (16)串级控制系统的特点和适用场合 (16)串级控制系统的设计 (16)双容水箱液位串级控制系统的组成 (17)系统建模 (18)系统特性测试 (19)模型最终确定 (21);本章小结 (22)5 系统的PID参数整定 (23)PID概述 (23)控制器参数整定方法 (23)PID参数的确定 (27)系统特性测试． (28)本章小结 (30)6 结论 (31)!参考文献 (32)致谢 (33)?1 绪论课题来源，背景及意义过程控制涉及炼油、化工、发电、冶金、造纸、医药和轻工业等工业部门，对国民经济的发展起着十分重要的作用。
基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计
第1章绪论1.1 课题背景温度是生产过程和科学实验中基本的而且重要的物理参数之一，温度控制效果直接影响到生产效率和产品质量，因而对温度的监测和控制要求很高。
近年来，温度的检测在理论上发展比较成熟，但在实际测量和控制中，如何保证实时地对温度进行采样，确保数据的正确传输，并能对所测温度场进行较精确的控制，仍然是目前需要解决的问题。
在很多生产过程中，特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中，温度的测量和控制都直接影响了安全生产、提高生产效率、保证产品质量、节约能源等重大技术经济指标相联系。
因此，温度的测量与控制在国民经济各个领域中均受到了相当程度的重视。
本系统便可以实现对控制系统的控制精度和准确度的要求。
温度控制仪表广泛地使用在工业生产领域以及人们的日常生产、生活中，但是温度控制仪表普遍存在一些问题。
首先，被控温度点的滞后性；其次，加热系统与PID调控系统设计不匹配[1]。
因此本设计主要采用PID智能调节仪表来解决温度控制系统中存在的问题。
1.2 目的和意义基于PID智能调节仪表的温度控制系统是用来对卤钨灯的温度进行采集、监控并调节。
在工业生产中有很广泛的应用，这种温度控制系统包括对温度的检测、控制信息的输出以及温度的实时控制等，实现生产过程长期可靠地、无人干预地自动运行。
这种温控系统的另一个特点是可以远程控制，避免生产环境的不安全，即把温度控制系统的温度值上传给PC机管理，以实现对温度控制系统的实时监控；同时可以通过上位机对下位机进行温度设定值、温度上限、温度下限、温度上上限、温度下下限、量程上下限、比例值、积分值、微分值的设置，方便控制系统的管理。
整个系统可分为五部分：温度传感器单元、温度调节控制单元、数据通信单元、调压模块单元、上位机监控管理单元。
过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。
过程控制系统的设计是根据工业过程的特性和工艺要求，通过选用过程检测控制仪表构成系统，再通过PID参数的整定，实现对生产过程的最佳控制。
基于组态王的液位过程控制系统设计
《控制系统分析与综合》任务书题目:液位控制系统设计一、工程训练任务本实训综合运用自动化原理、PLC技术以及组态软件等相关课程，通过本实训的锻炼,使学生掌握自动化系统的基础理论、技术与方法，巩固和加深对理论知识的理解。
本课题针对液位控制系统作初步设计和基本研究，该系统能对水箱液位信号进行采集,以PLC为下位机,以工控组态软件组态王设计上位机监控画面, 运用PID控制算法对水箱液位进行控制。
二、工程训练目的通过本次工程训练使学生掌握运用组态王软件及PLC构建工业控制系统的能力，增强学生对PLC控制系统以及组态王软件的应用能力，培养学生解决实际问题的能力，为今后从事工程技术工作、科学研窕打下坚实的基础.三、工程训练内容1）确定PLC的I/O分配表：2）根据PID控制算法理论,运用PLC程序实现PID控制算法：3）编写整个液位控制系统实训项目的PLC控制程序；4）在组态王中定义输入输出设备：5）在组态王中定义变量；6）设计上位机监控画面；7）进行系统调试。
四、工程训练报告要求报告中提供如下内容：1、目录2、任务书3、正文4、收获、体会5、参考文献五、工程训练进度安排周次工作日工作内容1布置课程设计任务，查找相关资料第2完成总体设计方案—3完成PLC程序设计周45完成监控画面设计第1调试2二3准备训练报告周4完成训练报告并于下午两点之前上交5答辩六、工程训练考核办法本工程训练满分为IOO分，从工程训练平时表现、工程训练报告及工程训练答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%o总体设计方案2o 1关于组态王的概述组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理.它基于Microsoft Windows XP/NT/2000操作系统,用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文
摘要在工业生产过程中，液位变量是最常见、最广泛的过程参数之一。
在油工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类流体的液位高度进行检测和控制。
由于其具有工况复杂、参数多变等特点，它对控制调节器要求极高。
针对人工控制液位的准度较低、速度较慢、灵敏度偏低等一系列问题。
本文提出了基于PLC的液位控制系统，系统主要通过将液位传感器检测到的电信号通过接口送入PLC中，经过A/D转换成数字信号，随后送入数字PID调节器中，经PID算法后将控制量经过D/A转换成水泵电机转速相对应的电信号送入水泵电机来控制水泵转速，最终达到控制液位的目的。
通过仿真和分析结果表明本文所设计系统能够正常运行并且达到了设计的目的，能够准确、快速地控制液位，克服了传统液位控制系统的很多弊端。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制。
PID控制器以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为液位控制的主要技术之一。
可编程控制器是一种应用广泛非常的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合液位控制的要求。
目前常用的可编程控制器中，西门子公司的S7-200以其编程软件STEP7的简洁易用和通信网络的功能强大得到业内人十的普遍认可。
关键词：西门子S7-200；PID；液位变送器AbstractIn industrial processes, the level variables are the most common, the most widely used process parameters. In the oil industry, chemical industry, power engineering, machinery manufacturing and food processing and many other areas, people need all kinds of fluid liquid level detection and control. Because of its complexconditions, parameter changing characteristics, its control regulator demanding. Formanual control of the lower level of accuracy, speed, slow, low sensitivity and other issues. In this paper, based on the level of PLC control system, the system mainly thro ugh the level sensor detects the electrical signals through the interface into the PLC, after A / D converted into digital signals, then sent to a digital PID regulator by PID After controlling the amount of algorithms through D / A converter to the pump motor speed into an electrical signal corresponding pump motor to control the pump speed, and ultimately achieve the purpose of the control level. Through simulation and analysis results show that this system is designed to function properly and achieve the purpose of the design that can accurately and quickly control the liquid level, to overcome the many drawbacks of traditional level control system.In engineering practice, the most widely regulator control law is proportional, integral, differential control, referred to as PID control. PID controller with its simple structure, good stability, reliable, easy to adjust and become one of the major technical level control. Programmable controller is a very wide range of automatic control device applications, will traditional relay control technology, computer technology and communication technology integration, with a strong ability to control, flexible operation, high reliability, suitable for long-term continuous work features, ideal for liquid level control. The commonly used programmable controller, S7-200 programming software is simple to use and its communications network functions Siemens STEP7 powerful people in the industry get ten universally accepted.Keywords:Siemens S7-200, Level Transmitter, PID1引言1.1题研究背景、意义和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。
自动化综合设计——液位控制监控系统
液位控制监控系统一.设计目的及任务：运用MCGS组态软件设计一个基于智能仪表的计算机监控水位控制系统。
通过设计来认识我们自动化专业常用软件MCGS的系统构成，掌握这个软件的基本操作，设计出一个有以下功能的上位机监控系统：1.实现水的流动画面，计算机与仪表通讯动画2.当前液位显示、控制量输出显示3.液位实时显示曲线4.液位超限报警记录表，报警指示灯显示5.设定值的设置二．原理图监控系统原理图三．界面设计说明，系统数据变量1.控制系统接线实物图其中智能仪表和当前液位框中显示的是水罐中的液位高度，控制输出框中显示出水阀的控制百分比2.液位报警部分在液位上限值输入框和液位下限值输入框输入相应的数值，能够设定液位上下限，当液位低于下限值时超下限报警灯亮红灯，当液位高于上限值时超上限报警灯亮红灯，并在下面的报表中记录显示出来3.仪表控制部分在输入框中输入相应的数值然后点设置便可以作出相应的设置，这部分是通过click事件，写脚本程序完成的）4.实时曲线部分用来显示设定值，当前测量值和控制百分比的实时曲线系统数据变量四．调试存在问题及解决方法问题1：控制量写入后无法设置。
解决方法：检查了脚本程序，确保了程序编写正确。
问题2：报警灯没有按照预想在方式进行红蓝灯切换解决方法：按照实验册上的步骤设定好可见颜色还有表达式问题3：报警数据无历史数据。
解决方法：检查发现没有设定为自动保存，设定即可。
问题4：对仪表变量意义不了解解决方法：查看帮助信息。
问题5：上位机无法控制实验设备解决方法：因为串口通讯设备设置不正确导致无法连接，设置好就可以了五．学习体会，总结通过这一周的设计实验，我有幸接触到了MCGS组态软件，并用组态软件完成了动画的制作，控制流程的编写，设备的连接，报警输出和报表曲线显示等操作，同时还学习了简单的脚本程序编写，知道了启动、循环、推出策略的使用。
深刻的体会到了组态软件作为我们自动化专业一个重要工具的强大作用和功能。
基于PLC 和组态王的水塔水位自动监控系统
基于PLC 和组态王的水塔水位自动监控系统发表时间：2014-12-18T09:15:14.857Z 来源：《价值工程》2014年第7月下旬供稿作者：任晓娜[导读] 完善按钮功能包括监控器件、操作按钮的功能,实现历史数据、实时数据、各种曲线、数据报表、报警信息输出等功能。
Automatic Monitoring System for Water Level Based on PLC and Configuration Software 任晓娜REN Xiao-na曰王万岗WANG Wan-gang曰李林LI Lin曰阮文韬RUAN Wen-tao（成都纺织高等专科学校电气工程学院，成都611731）（School of Electrical Engineering，Chengdu Textile College，Chengdu 611731，China）摘要院水位的测量和控制在日常生活中有着广泛的应用。
本文采用PLC 实现信号的采集与控制，应用组态王软件对接收到的信号进行数据处理，实现水塔水位显示、报警信息显示、实时曲线、历史曲线显示，使得水泵在水塔水位过低的时候自动工作抽水，水位到达上限值时自动停止抽水。
该系统在提高劳动生产率，降低能耗等方面具有重要的现实意义。
Abstract: Water level measurement and control has been widely used in daily life. This paper uses PLC to realize signal acquisitionand control, application of configuration king software for data processing of received signal, to realize the water tower water level display,alarm information display, real-time curve, historical curve display, so that the pump can work automatically at low water level , when thewater level reaches the upper limit the pump stop pumping automatically. The system is to improve labor productivity, reduce energyconsumption, so it has important practical significance. 关键词院PLC；组态；水位；监控系统Key words: PLC；configuration software；water level；monitor and control system中图分类号院TP273 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）21-0238-020 引言水塔水位控制系统是我国住宅小区广泛应用的供水系统，传统的控制方式有恒速泵加压供水、气压罐供水、单片机变频调速供水系统等方式，这些供水方式普遍存在浪费水力、电力资源、效率低、自动化程度不高等缺点，而我们国家的供水方式正朝低碳环保、自动可靠的方向发展，因此本文采用PLC 和组态王软件设计实现水塔自动供水及水位实时监控，真正做到了无人操作，具有良好的节能性。
基于MCGS的液位控制系统设计
第1章系统总体方案选择在工业生产过程中，液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍，为保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡，因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出，要求设计一个液位控制系统。
对分析设计的要求，生产工艺比较简单要求并不高，所以采用单回路控制系统进行设计。
单回路控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。
单回路控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。
单回路控制系统根据被控量的系统、液位单回路控制系统等。
1.1 被控参数的选择根据设计要求可知，水箱的液位要求保持在一恒定值。
所以，可以直接选取水箱的液位作为被控参数。
1.2 控制参数的选择影响水箱液位有两个量，一是流入水箱的流量。
二是流出水箱的流量。
调节这两个流量的大小都可以改变液位高低，这样构成液位控制系统就有两种控制方案。
对两种控制方案进行比较，假如系统在停电或者失去控制作用时，第一种通过控制水箱的流入量的方案将出现的情况是：水箱的水将流干；第二种通过控制水箱的流出量的方案则会形成水长流或者水溢出的情况，因此，选择流入量作为控制参数更加合理。
1.3 调节阀的选择在工程中，当系统的控制作用消失时，如果调节阀没有关闭则会造成水的浪费甚至出现事故，因此，需要关闭调节阀。
故选择电动气开式调节阀。
1.4 控制规律的选择一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。
比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。
比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。
基于组态王的液位控制系统设计
1《控制系统分析与综合》任务书题目：液位控制系统设计一、工程训练任务本实训综合运用自动化原理、PLC技术以及组态软件等相关课程，通过本实训的锻炼，使学生掌握自动化系统的基础理论、技术与方法，巩固和加深对理论知识的理解。
本课题针对液位控制系统作初步设计和基本研究，该系统能对水箱液位信号进行采集，以PLC为下位机，以工控组态软件组态王设计上位机监控画面，运用PID控制算法对水箱液位进行控制。
二、工程训练目的通过本次工程训练使学生掌握运用组态王软件及PLC构建工业控制系统的能力，增强学生对PLC控制系统以及组态王软件的应用能力，培养学生解决实际问题的能力，为今后从事工程技术工作、科学研究打下坚实的基础。
三、工程训练内容1) 确定PLC的I/O分配表；2) 根据PID控制算法理论，运用PLC程序实现PID控制算法；3) 编写整个液位控制系统实训项目的PLC控制程序；4) 在组态王中定义输入输出设备；5) 在组态王中定义变量；6)设计上位机监控画面；7)进行系统调试。
四、工程训练报告要求报告中提供如下内容：1、目录2、任务书3、正文4、收获、体会5、参考文献五、工程训练进度安排六、工程训练考核办法本工程训练满分为100分，从工程训练平时表现、工程训练报告及工程训练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 关于组态王的概述组态王软件是一种通用的工业监控软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。
它基于Microsoft Windows XP/NT/2000 操作系统，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息。
采用组态王软件开发工业监控工程，可以极大地增强用户生产控制能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。
它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构分布式大型集中监控管理系统的开发。
液位控制系统课程设计.
目录第1章系统总体方案选择 (5)第2章系统结构框图与工作原理 (7)2.1 系统机构框图 (7)2.2 工作原理 (8)第3章各单元软硬件 (9)3.1 模拟控制对象系统 (9)3.2 控制台 (9)3.3 上位机及控制软件系统 (9)3.4 模拟量输入模块ICP-7017 (10)3.5 模拟量输出模块ICP-7024 (11)3.6 电动调节阀 (11)3.7 液位传感器 (12)第4章软件设计与说明 (13)4.1 用户窗口 (13)4.2 实时数据库 (16)第5章系统调试 (17)5.1 设备连接 (17)5.2 系统调试 (17)5.3 调试结果 (18)5.3 注意事项 (19)第6章总结 (20)附录程序清单 (21)第1章系统总体方案选择随着工业生产的迅速发展，工艺条件越来越复杂。
对过程控制的要求越来越高。
过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
由于工业过程的复杂、多变，因此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。
为了满足上述特点与工艺要求，过程控制中的控制方法是十分丰富的。
通常有单变量控制系统，也有多变量控制系统，有复杂控制系统，也有满足特定要求控制系统。
在工业生产过程中，液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍，为保证生产正常进行，物料进出需均衡，以保证过程的物料平衡，因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证物料不产生溢出，要求设计一个液位控制系统。
对分析设计的要求，生产工艺比较简单要求并不高，所以采用管道流量控制系统进行设计。
管道流量控制系统又称简单控制系统，是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。
管道流量控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。
管道流量控制系统根据被控量的系统、液位管道流量控制系统等。
管道流量控制系统的结构比较简单，所需的自动化装置数量少，操作维护也比较方便，因此在化工自动化中使用很普遍，这类系统占控制回路的绝大多数。
PLC控制液体混合控制系统
掺混PLC控制系统摘要：可编程序控制器（Programmable controller）简称PLC，是近年来一种极为迅速，应用极为广泛的工业控制装置。
它是一种专为工业环境应用而设计的数字运行的电子系统，它采用可编程程序的存储器，用来存储用户指令，通过数字或模拟的输入/输出完成确定的逻辑顺序、定时、记数、运算和一些确定的功能来控制各种类型的机械或生产过程。
由于PLC的性能优越，兼具计算机的功能完备，灵活性强，通用性好和继电接触器控制简单易懂，维修方便等双重优点，形成以微电脑为核心的电子控制设备。
可编程序控制器技术在世界上己广泛应用，成为自动化系统中的基本电控装置PLC在现代工业生产和实际生活中有着广泛的应用，由于可编程控制器（PLC）具有编程软件采自易学易懂的梯形图语言、控制灵活方便、抗干扰能力强、运行稳定可靠等特点，现在的工业自动化生产控制多采用可编程控制器来实现。
该掺混控制系统，根据实际要求利用PLC的实时控制和顺序处理功能，完成系统控制，。
在本次论文中，给出了控制系统的硬件原理图，主电路图及软件设计。
关键词：可编程序控制器、存储器计算机技术。
Hybrid Control System Implementedby Programmable Logical controllerAbstract：This design introduced the function and merits of the FX2N PLC,and electrical appliance linearize Control system which digital shouing has high efficiency ,low cost on the core o f FX2N PLC.Programmable controller short for PLC,it’s aspcial digital running electrican system which design for industry circumstances.It adopt programmable controller memory ,used for memory user’s instruction which through digital or analog’s input/ou tput to finish definitely function to control various machines or produce process.Because PLC has outstanding function, also has perfect function competence, plus flexibility better current use of computer’s Form electronic control equipment which core on microcomputer PLC control technology was used wide-ranging in world , become basic electricity control device in the Automation system PLC has extensive use in industry product of contemporary age and practice. Because PLC has so many merits, now industry products mostly adopt PLC to bring about . In fact the self control regular , but yell is random only use sequence control or logical control can’t satisfy the request of control . So this system adopts the control pattern which is of random logical ability .This control system , based on the request of practice adopts the PLC’s merits to finish the control of system; this thesis has the system’s scheme of hardware main circuit diagram and software design.Keywords: Programmable controller 、memory 、computer technology 。
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本科生毕业论文（设计）题目：基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计院系：专业：学生姓名：学号：指导教师：（职称）摘要微电子技术和计算机技术的不断发展，引起了仪表结构的根本性变革，以微型计算机（单片机）为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成新一代“智能化仪表”，在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。
智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。
可编程控制器(Programmable Logic Controller---PLC)是一种应用广泛非常的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合液位控制的要求。
本文介绍了基于智能仪表、西门子S7-300型可编程控制器（PLC）、组态软件的液位控制系统的设计方案。
系统采用PID算法，实现液位的自动控制。
利用组态软件设计人机界面，通过串行口和可编程控制器通信，实现控制系统的实时监控、现场数据的采集与处理。
实验证明，控制系统效果比较令人满意，具有较大的工程实用价值。
关键词：液位控制；智能仪表；可编程控制器；PID；人机界面AbstractNowadays intelligent measuring appliance is improving more and more quickly.It has been used in more an more place of our life.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient. Microelectronics and computer technology continues to develop, led to fundamental changes in the structure of instruments to micro-computer (single chip) as the main body, the computer technology and the organic integration of detection technology to form a new generation of "smart meters" in Measurement of process automation, measurement data processing and functional diversification of the traditional instrument, compared to conventional measuring circuit, tremendous progress has been made.PLC is a very useful control installment . It is widely used in a lot of control system in ourlives. It is the product of the computer,control,communication technology.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient.It very suits the control of water level. It will relay the traditional control technology, computer and communication technologies together with the control, and operation of flexible convenient, high reliability, suitable for continuous long-term characteristics of the work, very suitable for liquid level control requirements.This thesis mainly introduces a design of water level control system with intelligent measuring appliance,SIMATIC programmable logic controller (PLC) and configuration soft. This system adopts increment type Proportional-Integral-Differential arithmetic to realize the water level automation. For convenience to monitor the system and process data in actual time, we have designed Human Machine Interface（HMI）with configuration soft. The result of experimentation indicates that this system could run quickly, accurately and stably which accords with our aim perfectly.This system has been used widely in the temperature control system field for its low cost and high stabilization advantages.Experiment proved that the control system more satisfactory results, with more practical engineering value.Keywords: Water Level Control；Intelligent measuring appliance；PLC；PID；HMI目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章前言 (1)1.1课题研究背景、意义和目的 (1)1.2液位控制系统的发展状况 (1)1.3论文研究内容 (2)第二章智能仪表与可编程控制器基础 (4)2.1智能仪表基础 (4)2.1.1 智能仪表的定义及发展现状 (4)2.1.2 智能仪表的功能 (4)2.1.3 智能仪表的基本组成 (4)2.2可编程控制器基础 (5)2.2.1 PLC的历史和发展趋势 (6)2.2.2 PLC的分类 (6)2.2.3 PLC的基本结构 (7)2.2.4 PLC的编程 (8)2.2.5 S7-300型PLC的特性 (8)第三章PID控制器设计 (10)3.1 PID控制器 (10)3.1.1 PID控制器的基本结构 (10)3.1.2 PID控制器各参数的作用 (11)3.1.3过程控制中常见PID参数整定方法 (12)3.1.4PID参数整定公式 (14)3.2 数学模型 (15)第四章控制系统设计 (18)4.1 硬件配置 (18)4.1.1 智能仪表 (18)4.1.2 PLC (19)4.1.3 检测装置 (20)4.1.4 执行机构 (20)4.2 控制流程 (21)4.2.1智能仪表控制 (21)4.2.2S7-300PLC控制 (22)4.3 PLC程序设计简介 (23)4.3.1 PID功能 (23)4.3.2 控制程序设计 (26)4.3.3程序总体结构 (27)4.4 STEP7编程界面简介 (28)4.5 MATLAB系统仿真 (30)第五章人机界面设计 (32)5.1组态软件简介 (32)5.2组态王人机界面开发 (33)5.2.1 组态王简介 (33)5.2.2 组态王特点 (33)5.2.3 组态王开发 (34)第六章系统运行结果 (43)第七章结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)第一章前言1.1课题研究背景、意义和目的在工业生产过程中，液位变量是最常见、最广泛的过程参数之一。
在石油工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类流体的液位高度进行检测和控制.由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制。
PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为液位控制的主要技术之一。
微电子技术和计算机技术的不断发展，引起了仪表结构的根本性变革，以微型计算机（单片机）为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成新一代“智能化仪表”，在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。
智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。
随着科学技术的进一步发展，仪表的智能化程度将越来越高，不但能完成多种物理量的精确显示，同时可以带变送输出、继电器控制输出、通讯、数据保持等多种功能。
可编程控制器(Programmable Logic Controller---PLC)是一种应用广泛非常的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合液位控制的要求。
目前常用的可编程控制器中，西门子公司的S7-300PLC以其编程软件STEP7的简洁易用和通信网络的功能强大得到业内人士的普遍认可。
1.2液位控制系统的发展状况近几十年来，控制系统已被广泛使用，在起研究和发展上也已趋于完备，控制的概念更是应用在许多生活周遭的事物。
液位控制系统已是一般工业界所不可缺少的，举凡蓄水槽、污水处理厂等都需要液位元的控制。
使用液位控制系统来自动维持液位。