基于PLC水位控制
基于PLC的水位PID控制系统设计
基于PLC的水位PID控制系统设计摘要可编程控制器是近年来发展迅速，应用广泛的工业控制装置，是一种专为工业应用而设计的数字电子控制系统。
它采用了灵活、方便，快捷的可编程序控制形式和结构，通过数字量或模拟量的输入与输出过程中的信号转换，完成控制中的各类生产和生活过程。
基于PLC的PID水位控制系统已经广泛应用于人们的日常生产生活中，它成功的解决水箱对恒定水位的要求。
在工业和生活供水方面有它独特的应用，具有成本低，精度高，稳定性好，易于操作和管理，劳动强度低等优点。
基于PLC的PID水位控制系统采用西门子S7-200系列中PLC-CPU226为基础，结合模拟量模块E231、液位传感器、输入控制液压阀、输出控制液压阀等，组成一个基于S7-200系列中PCL-CPU226的水箱水位控制系统，对水箱的水位进行监测与控制。
设计主要包括两个部分：硬件部分和软件部分。
硬件部分：CPU 模拟量块液位传感器输入控制液压阀输出控制液压阀等软件部分：PID逻辑控制梯形图控制程序关键词：PLC，PID，水箱水位，自动控制PLC-BASED PID CONTRAI YSTEM FOR THEWATER LEVELABSTRACTProgrammable logic controller is developed rapidly in recent years, the application of a wide range of industrial control devices, is a specially designed for industrial applications of the digital electronic control system. It uses a flexible, convenient and efficient process control can be made available for the form and structure, through digital or analog input and output signal conversion process to complete the control process of various types of production and life.PLC based on water level control system PID of already widely used in the production of people's day-to-day life, its success to solve the constant level water tank requirements. Water supply in the industrial and life has its unique application of low cost and high precision, good stability, ease of operation and management, and low labor intensity.PLC-based control system the PID level S7-200 series PLC-CPU226-based light simulation module E235, liquid level sensors, type of hydraulic control valves, hydraulic valves, such as output control, based on the formation of a S7-200 series PCL-CPU226 tank water level control system, the water level of the water tank monitoring and control.Design mainly includes two parts: hardware and software parts.Hardware components: CPU block level analog sensor input to control the output of hydraulic control valves such as hydraulic valvesSoftware: PID control ladder logic control programKEY WORDS: PLC，PID，level water tank，control目录前言 (1)第1章PLC概述 (2)1.1 PLC的产生 (2)1.2可编程控制器的发展 (2)1.3 PLC的特点 (3)1.4 PLC的基本构成 (3)1.5 PLC的各组成部分 (4)1.6 PLC的工作原理 (5)1.7PLC的主要应用 (6)第2章系统硬件设计 (7)2.1系统要求 (7)2.2系统设计思路 (8)2.3可编程控制器的选择 (8)2.4 CPU226型PLC的特点 (9)2.5 EM235模拟量模块 (10)2.6液位传感器 (12)2.7流量控制阀 (12)2.8 PLC输入和输出分配表 (13)2.9接线图 (14)2.10手动供水电路图 (15)2.11报警系统 (16)第3章PID控制 (17)3.1 PID控制介绍 (17)3.2 PLC实现PID控制的方式 (20)3.3 PLC PID控制算法 (20)3.4 PID指令及回路表 (22)3.5模拟量信号转换 (23)第4章软件设计 (24)4.1软件系统概况 (24)4.2水位PID控制的逻辑设计 (24)4.3梯形图编程 (27)4.4联机和运行 (30)结论 (32)谢辞 (33)参考文献 (34)前言可编程控制器（Programmable logic controller，PLC）是近年来发展迅速，应用广泛的控制装置，是一种为工业和生活应用而设计的数字电子控制系统。
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计
基于PLC水箱液位控制系统毕业设计水箱液位控制系统是一种常见的自动化控制系统，通过控制水位的高低来实现水箱中水的供应与排放。
该系统常用于水处理、供水系统、工业生产等领域。
本篇毕业设计将基于可编程逻辑控制器（PLC）来设计一个水箱液位控制系统。
PLC作为控制器，能够实现对水位的监测、控制和保护。
首先，本设计将使用传感器来监测水箱的液位。
液位传感器将放置在水箱内部，在不同的液位位置测量水的高度。
传感器将通过模拟信号将液位信息传输给PLC。
PLC将读取并处理传感器的信号，得到水箱的液位信息。
其次，PLC将根据液位信息来控制水泵的运行。
当水箱的液位低于一定的阈值时，PLC将启动水泵，从水源处将水注入到水箱中。
当液位达到一定的高度时，PLC将关闭水泵，停止水的注入。
通过控制水泵的启动和停止，系统可以实现自动补水，从而保持水箱的水位在一个恰当的范围内。
此外，本系统还将具备一定的保护功能。
当水箱液位过高或过低时，PLC将触发报警装置，以便及时采取措施解决问题。
同时，系统将设置相应的安全控制，以防止水泵出现过载或短路等故障。
为了实现PLC控制系统的功能，本设计将使用PLC编程软件进行程序的编写和调试。
程序将根据液位传感器的输入信号，进行逻辑判断和控制指令的输出。
同时，本设计将与水泵、报警装置等硬件进行连接，以实现实际的控制功能。
最后，本设计将进行系统的仿真和调试。
通过模拟真实的液位变化情况，测试系统的控制性能和稳定性。
在确保系统正常运行的前提下，对系统进行各项性能指标的测试和评估。
通过该毕业设计的实施，我将能够掌握PLC水箱液位控制系统的原理和设计方法，提升自己在自动化控制领域的实践能力和工程应用能力。
同时，通过该设计的完成，也能为工业生产中的水箱液位控制问题提供一种可行的解决方案。
基于PLC排水自动控制系统设计
基于PLC排水自动控制系统设计概述本文档介绍了基于可编程逻辑控制器（PLC）的排水自动控制系统的设计。
该系统用于自动控制水位、泵的运行和故障检测，以实现高效的排水操作。
目标排水自动控制系统的设计目标如下：•实现水位检测并控制水位在设定范围内•根据水位变化控制排水泵的启停•实现泵的故障检测和报警功能•提供远程监控和操作接口系统结构排水自动控制系统包括以下组件：1.水位传感器：用于检测水池中的水位变化，并将数据传输给PLC。
2.PLC：对传感器数据进行采集、处理和控制，并与其他系统组件进行通信。
3.电磁阀：用于控制进水和排水口的开关。
4.排水泵：根据PLC的控制信号启停，实现排水功能。
5.报警装置：用于检测泵的故障，并通过声音或光信号发出报警。
6.远程监控终端：通过网络与PLC进行通信，实现远程监控和操作。
下图展示了系统的基本架构：系统架构图系统架构图功能实现水位检测与控制水位传感器将水池水位信息传输给PLC。
PLC根据设定的水位范围进行判断并控制电磁阀的开关，实现自动控制水位在设定范围内。
IF (水位 < 最低水位) THEN开启电磁阀ELSE IF (水位 > 最高水位) THEN关闭电磁阀ELSE保持电磁阀状态END IF泵的控制根据水位变化，PLC控制泵的启停，以实现排水操作。
IF (水位 > 最高水位) THEN启动泵ELSE IF (水位 < 最低水位) THEN停止泵ELSE保持泵状态END IF故障检测与报警PLC监测泵的运行状态，并当泵运行异常时触发报警。
IF (泵故障信号) THEN发出报警信号END IF远程监控与操作远程监控终端通过网络与PLC通信，实现远程监控和操作。
远程监控终端可以获取当前水位信息、泵的状态和故障信息，并可以通过操作界面控制水位和泵的启停。
系统优势•自动化控制：系统能够根据设定水位自动控制排水和进水，提高工作效率。
•故障检测：系统能够监测泵的运行状态，并在发生故障时及时报警，减少故障损失。
基于PLC、变频器、触摸屏的水位控制设计
基于PLC、变频器、触摸屏的水位控制设计1项目描述1.1、项目控制要求有一水箱可向外部用户供水，用户用水量不稳定，有时大有时少。
水箱进水可由水泵泵入，现需对水箱中水位进行恒液位控制，并可在0~200mm(最大值数据可根据水箱高度确定)范围内进行调节。
如设定水箱水位值为100mm时，则不管水箱的出水量如何，调节进水量，都要求水箱水位能保持在100cm位置，如出水量少，则要控制进水量也少，如出水量大，则要控制进水量也大。
水箱如图17-1所示。
图17-1 水箱示意图1.2控制思路因为液位高度与水箱底部的水压成正比，故可用一个压力传感器来检测水箱底部压力，从而确定液位高度。
要控制水位恒定，需用PID算法对水位进行自动调节。
把压力传感器检测到的水位信号4~20mA送入至PLC中，在PLC中对设定值与检测值的偏差进行PID运算，运算结果输出去调节水泵电机的转速，从而调节进水量。
水泵电机的转速可由变频器来进行调速。
1.3元件选型1. PLC及其模块选型PLC可选用S7-200 CPU224，为了能接收压力传感器的模拟量信号和调节水泵电机转速，特选择一块EM235的模拟量输入输出模块。
2. 变频器选型为了能调节水泵电机转速从而调节进水量，特选择西门子sinamics G110的变频器。
3. 触摸屏选型为了能对水位值进行设定其对系统运行状态的监控，特选用西门子人机界面TP170B触摸屏。
2 EM235模块2.1EM235的端子与接线SIEMENS S7-200模拟量扩展EM235含有4路输入和1路输出，为12位数据格式，其端子及接线图如图17-2所示。
RA、A+、A-为第一路模拟量输入通道的端子，RB、B+、B-为第二路模拟量输入通道的端子，RC、C+、C-为第三路模拟量输入通道的端子，RD、D+、D-为第四路模拟量输入通道的端子。
M0、V0、I0为模拟量输出端子，电压输出大小为-10V~+10V，电流输出大小为0~20mA。
基于PLC水箱水位自动控制系统的设计思路
研发设计I RESEARCH DESIGN摘要：文章就P L C水箱水位自动控制系统的设计思路进行简单论述，该设计思路是采用西门子S7-200P L C为主控制机的多泵恒 压供水控制系统。
在传统水箱供水的基础上，加入了 P L C、变频器等器件，以实现恒压供水。
关键词：P L C:恒压供水；自动控制I基于P L C水箱水位自动控制系统的设计思路■文水是生命之源，水对人民生活与工业生产的影响非常大，同时人们对供水系统的质量和可靠性的要求也很高。
变频恒 压供水系统是集变频技术、PLC技术、现代控制技术等多种 技术于一体，可靠地为人民生活和工业生产提供优质水服务 的一项技术。
1. 恒压供水系统的意义及设计思路众所周知，水是生产生活中不可缺少的重要组成部分。
企业生产和人民生活对水的需求非常大，对来水的量和来水 的压力都有严格的要求。
同时，企业生产和人民生活对水需 求的时段有所不同，企业生产可能是全时段，而人民生活基 本上是在白天。
夏季人民的生活用水就会多些，冬季就会少 些。
这就需要一套系统，既能保证企业生产和人民生活的用 水量和用水压力，又能识别哪个季节哪个时段的用水。
综上 所述，在设计上只要把上述需求转换到水压上就能够解决难 题。
该设计就是从这个点出发，利用PLC对通过压力传感 器采集过来的信息进行分析处理，给出合理的控制信息，进 行恒压供水。
把PLC技术运用在水箱水位控制系统中，具 有很大的发展空间和应用价值。
2.自动控制系统相关组件2. 1PLC组件PLC是可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计 数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 和输出控制，各种类型的机械或生产过程。
当前，P L C已是 适用于工业现场工作的标准设备。
2.2变频器组件变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工 作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。
基于PLC的多段液位控制
基于PLC的多段液位控制摘要在众多生产领域中，经常需要对贮槽、贮罐、水池等容器中的液位进行控制，以往常采用传统的继电器接触控制，使用硬连接电器多，可靠性差，自动化程度不高，目前都已采用先进控制器对传统接触控制进行改造，大大提高了控制系统的可靠性和自控程度，实现了真正的自动化。
本论文对多段液位进行控制的设计，其电路结构简单，投资少，控制系统不仅自动化程度高，还具有在线修改功能，灵活性强，适用于多段液位控制场合。
关键词 PLC 液位多段控制目录第一章 PLC的简介 (1)1.1 PLC的硬件组成 (1)1.2 PLC的特点及功能 (2)1.3 PLC的工作原理 (4)第二章多段液位系统硬件设计 (6)2.1 系统控制方案 (6)2.2 PLC机型的选择 (8)2.3 液位传感器的选型 (9)2.4 水泵的选型 (11)2.5 PLC外部电路的设计 (13)2.6 I/O分配表 (14)2.7 硬件接线图 (15)第三章 PLC对多段液位的软件设计 (16)3.1 系统工作过程分析 (16)3.2梯形图 (17)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)引言随着科学技术的发展，电气控制技术在各领域，特别是在自动控制领域取得了长足的发展，有了越来越多的应用。
PLC以其可靠性高、灵活性强、易于扩展、通用性强、使用方便等优点不断发展，在处理速度、控制功能、通信能力及控制领域等方面都有新的突破，成为工业自动化领域中最重要、应用最广的控制设备之一，在国民经济建设有突出贡献。
近年来由于PLC与其他学科结合，使其在各个控制领域显示出了较强的应用潜力和良好的应用前景。
本论文在PLC的基础上，结合其他电气设备，完成了对多段液位系统的控制。
第一章PLC的简介1.1PLC的硬件组成PLC的基本结构如图1-1：图1-1 PLC的基本结构可编程序控制器PLC各组成部件的作用1、CPU——是PLC的核心部分。
（1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装臵的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器；（2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；（3）诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；（4）在PC进入运行状态后：a）执行用户程序——产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）b）进行数据处理——分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务 c）更新输出状态——输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）2、存储器系统程序存储器——存放系统工作程序（监控程序）、模块化应用功能子程序、命令解释、功能子程序的调用管理程序和系统参数 3、I/O（输入/输出部件）——CPU与现场I/O装臵或其他外部设备之间的连接部件。
基于PLC的水塔水位自动控制系统
基于PLC的⽔塔⽔位⾃动控制系统电⽓⼯程学院设计题⽬：⽔塔⽔位PLC⾃动控制系统系别：年级专业：学号：学⽣姓名：指导教师：电⽓⼯程学院《课程设计》任务书课程名称：电⽓控制与PLC课程设计基层教学单位：电⽓⼯程及⾃动化系指导教师：摘要⽬前，⼤量的⾼位⽣活⽤⽔和⼯作⽤⽔逐渐增多。
因此，不少单位⾃建⽔塔储⽔来解决⾼层楼房的⽤⽔问题。
最初，⼤多⽤⼈⼯进⾏控制，由于⼈⼯⽆法每时每刻对⽔位进⾏准确的定位监测，很难准确控制⽔泵的起停。
要么⽔泵关停过早，造成⽔塔缺⽔；要么关停过晚，造成⽔塔溢出，浪费⽔资源，给⽤户造成不便。
利⽤⼈⼯控制⽔位会造成供⽔时有时⽆的不稳定供⽔情况。
后来，使⽤⽔位控制装置使供⽔状况有了改变，但常使⽤浮标或机械⽔位控制装置，由于机械装置的故障多，可靠性差，给维修带来很⼤的⿇烦。
因此为更好的保证供⽔的稳定性和可靠性，传统的供⽔控制⽅法已难以满⾜现在的要求。
本⽂采⽤的是三菱FXZN型PLC可编程控制器作为⽔塔⽔位⾃动控制系统核⼼，对⽔塔⽔位⾃动控制系统的功能性进⾏了需求分析。
主要实现⽅法是通过传感器检测⽔塔的实际⽔位，将⽔位具体信息传⾄PLC 构成的控制模块，来控制⽔泵电机的动作，同时显⽰⽔位具体信息，若⽔位低于或⾼于某个设定值时，就会发出危险报警的信号，最终实现对⽔塔⽔位的⾃动。
关键词：⽔位⾃动控制、三菱FX2N、⽔泵、传感器⽬录摘要 ............................................................................................................................................................................ I ⽬录........................................................................................................................................................................... I I 第⼀章绪论 .. (1)1.1本课题的选题背景与意义 (1)1.2可编程逻辑控制器简述 (1)第⼆章⽔塔⽔位控制系统硬件设计 (2)2.1基于PLC的⽔塔⽔位控制系统基本原理 (2)2.2⽔塔⽔位控制系统要求 (3)2.3⽔塔⽔位控制系统主电路设计 (4)2.4 系统硬件元器件选择 (5)2.5 I/O⼝的分配及PLC外围接线 (6)第三章⽔塔⽔位系统的PLC软件设计 (10)3.1 ⽔位控制系统的流程图 (11)3.2 PLC 控制梯形图 (12)3.3 ⽔位控制系统的具体⼯作过程 (19)第四章总结 (20)参考⽂献 (21)第⼀章绪论1.1本课题的选题背景与意义在⼯业⽣产中，电流、电压、温度、压⼒、液位、流量、和开关量等都是常⽤的主要被控参数。
基于PLC的水塔水位控制系统设计
毕业论文(设计）基于PLC的供水系统设计系部自动控制工程系专业名称电气自动化技术班级姓名学号2011年10月27日基于PLC的供水系统设计摘要随着社会经济的迅速发展,人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高：再加上目前能源紧缺，利用先进的自动化技术、控制技术以及通讯技术,设计高性能、搞节能、能适应不同领域的恒压供水系统已成为必然趋势。
本设计是针对居民生活用水而设计的.由PLC、变频器、压力传感器等组成控制系统,调节水泵的输出流量。
电动机泵组由四台水泵并联而成,由变频器或工频电网供电，根据供水系统出口水压和流量来控制变频器电动机泵组的速度和切换，是系统运行在最合理状态，保证按需供水.本设计介绍了采用PLC控制的变频调速供水系统，由PLC进行逻辑控制，由变频器进行压力调节再经过PID运算，通过PLC控制变频于工频切换，实现闭环自动调节恒压变量供水.关键词：变频调速；恒压供水;PID调节;PLC；变频器The design of water supply system based on PLCAbstractWith the rapid development of social economy，people water quality and water supply to demand for improved system reliability：coupled with the current energy shortage，the use of advanced automation technology, control technology and communication technology, design high—performance, engage in energy conservation，to adapt Water Supply System in different fields has become an inevitable trend。
基于PLC的液位控制系统设计
毕业论文（设计）题目：基于PLC控制的高精度液位控制系统的设计*名：***学号： *********专业：机械电子工程年月摘要在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量与控制，而日常生活中应用到的水位控制也相当广泛。
在以往水塔液位控制系统中，常规继电器的频繁操作容易导致机械磨损，不方便更新和维护，不能满足人们的实际需求；另外，随着人口的递增和生活条件的提高，人们用水的需求量也日益增加。
为了提高液位控制系统的质量和效率，节约能源，本次模拟水塔液位控制系统的装置考虑结合可编程逻辑控制器，继电器和传感器等技术，实现液位控制系统的自动控制。
本设计使用西门子S7-300 PLC可编程控制器作为液位控制系统的核心，配合硬件与软件实现液位控制池液位动态平衡，过高、过低水位报警等功能。
主要的实验方法是在水箱上安装一个自动水位测量装置，通过水位变送器检测水箱实际液位并将该液位反馈到PLC控制器，经A/D转换后，所得数据与PLC内部设定数据进行比较，控制器处理数据并发送相应指令改变电机的转速从而控制抽水速率，改变进水量，使水位稳定地保持在设定值附近。
此外，通过液位标定计算出控制器输出PIW数值与实际水位的关系，就可以在触摸屏上直观显示实时水位情况。
实验结果表明本设计能较好地完成自动液位控制的功能。
关键词：水塔液位控制，水位控制，继电器，PLCAbstractIn the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past, frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living conditions, the demand for water is also increasing .In order to improve the quality of the water supply system, energy conservation, so I considered use a programmable logic controller, relay and sensor technology, with hardware and software to achieve low water level alarm, warning switch between work and procedures manual / automatic to design practical level control tower scheme. I completed the set up of this simulation using the tank water tower , based on Siemens S7-300 PLC programmable controller tank water level control system as the core .I completed a water tank to complete the performance capability aiming at doing a needs analysis. The main experimental method used is to install an automatic water level measuring device on the tank. The level sensor detecting the water tank to measure the actual water leveland the control module to send information to the PLC, via A / D conversion, the data obtained is compared with the set level, the controller processes the data and sends the appropriate commands to control the motor speed change pumping rate, the water level maintained in the proper position. Than Touch screen completes the level display, fault alarm information display, real-time and historical curve curves show. If the water level is lower or higher than the set value, the hazard warning signal will be issued In this paper , PLC automatic water supply system based on good execution process level control .Keywords: tower water; water level control; relays; PLC目录第一章绪论 (1)§ 1.1研究背景 (1)§ 1.2 PLC的产生与发展 (1)1.2.1 PLC的产生 (1)1.2.2 PLC技术的发展 (2)§ 1.3设计任务 (3)第二章液位控制装置硬件设计 (4)§ 2.1 自动液位控制系统应用简介 (4)§ 2.2液位控制装置硬件组成 (4)§ 2.3 PLC的基本结构.............................. 错误!未定义书签。
基于plc水塔水位自动控制系统设计(毕业论文)
基于plc水塔水位自动控制系统设计(毕业论文)基于PLC的水塔水位自动控制系统设计摘要：本论文设计了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的水塔水位自动控制系统。
该系统通过PLC对水塔水位进行实时监测和控制，实现了水塔水位的稳定控制和节约水资源的目标。
本论文详细介绍了系统的硬件组成、软件设计和系统调试，为读者提供了一种实用的水塔水位自动控制方案。
一、引言水塔是城市供水中重要的基础设施之一，它起到了调节和储存水的作用。
传统的水塔水位控制主要依靠人工操作，存在着很多问题，如操作不及时、水资源浪费等。
因此，设计一种基于PLC的水塔水位自动控制系统，可以提高水塔的运行效率和水资源利用率。
二、系统需求分析本系统需要实现以下功能：1.实时监测水塔水位；2.根据水位自动控制水泵的启停；3.实现水塔水位的自动调节；4.防止水泵过载和干运转等异常情况；5.实现远程监控和管理。
三、系统设计1.硬件组成2.本系统主要由PLC、水位传感器、水泵、电动阀门、通信模块等组成。
其中，PLC作为核心控制单元，负责数据处理和控制输出；水位传感器监测水塔水位；水泵和电动阀门负责水流的控制；通信模块实现数据传输和远程监控。
3.软件设计4.本系统的软件设计主要包括PLC程序设计和上位机监控软件设计。
PLC程序主要实现数据采集、逻辑控制和水泵启停等功能；上位机监控软件则通过组态软件实现数据的实时显示、参数设置和远程控制等功能。
5.系统调试6.在系统调试过程中，我们进行了硬件和软件的测试，验证了系统的稳定性和可靠性。
同时，我们还对系统的节能效果进行了评估，结果表明本系统可以有效地节约水资源。
7.系统功能完善与优化8.针对实际应用中出现的问题和不足，我们提出了相应的改进措施：首先，增加了水泵的故障检测功能，提高了系统的安全性；其次，优化了控制算法，提高了水塔水位的控制精度；最后，完善了上位机监控软件的功能，提高了系统的可操作性。
9.经济效益分析10.本系统的应用带来了显著的经济效益。
基于PLC的液位控制系统设计
2024年7月16日
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基于PLC的液位控制系统设计
液位控制系统的硬件组成
计算机液位控制系统电路图如图所示。在本控制系统中、用计算机实现控 制算法, PLC控制系统带有A/D模块SM331和D/A模块SM332。电动调节阀作为 执行机构。
控制系统硬件电路连接图
2024年7月16日
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基于PLC的液位控制系统设计
液位变送器 : 采用液位变送器 BP800采用工业用的扩散硅压力变送器， 含不绣钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补 偿 。压力传感器用来对上水箱和下水箱的液位进行检测，变送器为二 线制，故工作时需串接24VDC电源 。
电动调节阀 : 采用智能型电动调节阀，用来进行控制回路流量的调节。。 电动调节阀号为: QSVP-16K。具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、 推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作 方便等优点，控制信号为4—20mADC或1—5VDC，输出4—2OmADC的阀位信 号，使用和校正非常方便。
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基于PLC的液位控制系统设计
建立数学模型
被控对象的数学模型 :
将Q1作为被控过程的输入变量，h为其输出变量，则该被控过程的数学模型 就是h与Q1之间的数学表达式。根据动态物料平衡关系有:
2024年7月16日
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基于PLC的液位控制系统设计
表示为增量形式:
式中: ΔQ1，ΔQ2，Δh分别为偏离某一平衡状态的增量；A为水箱截 面积。
基于PLC的液位控制系统设计
本文设计的主要目的是控制下水箱的液位。使下水箱的 液位在某一比较小的范围变化。
研究对象是双容水箱的串级系统。 液位控制系统的组成：
控制器 电动调节阀 上水箱、下水箱 液位变送器等 电动调节阀用于调节上水箱的进水量大小，液位变送器 用于检测上水箱和下水箱的液位。控制器的输出量用于控制 调节阀的开度。
基于西门子PLC的水塔水位控制设计报告
基于西门子PLC的水塔水位控制设计报告水塔水位控制设计报告1. 控制要求当水池液面低于下限水位(S4为ON表示)，电磁阀Y打开注水(s4为OFF，表示水位高于下限水位，则电磁阀关闭。
若4秒内开关S4仍未由闭合转为分断状态，表明电磁阀Y未打开，出现故障。
则指示灯Y1闪烁报警。
当水池液面高于上限水位(S3为ON表示)。
电磁阀Y关闭。
当水塔水位低于下限水位(s2为ON表示)，水泵M工作(向水塔供水，S2为OFF。
表示水位高于下限水位。
当水塔液面高于上限水位(S1为ON表示)，水泵M停止。
模型如图1所示图1 水塔模型2. 硬件设计(1)PLC选用西门子S7-300系列，具有模块化扩展功能，设计紧凑，适合最大输入、输出1000点左右的控制应用。
S1、S2、S3、S4为水位开关，M1为电泵抽水机，Y是电磁阀继电器，Y1是报警指示灯。
CPU选用313型号，具有扩展程序存储区的低成本的CPU。
型号模块选用SM321直流16点输入模块和SM322直流8点继电器输出模块。
电源模块采用PS 305户外型电源模块采用直流供电，输出为24V 直流。
(2)水位控制开关，水位控制开关采用磁控开关。
水位开关结构如图2工作原理:主要有导向管、带磁体的浮体、长寿命磁控开关、导线等元器件所组成，工作时由液体浮力的作用，浮体随着液面的变化，并沿着导向管上升或下降，磁性体以磁力驱动导向管内部的不同位置的磁控开关，控制信号输出。
(3)电磁阀，依靠水位控制器控制电磁阀的通断。
电磁阀接通时进水，电磁阀断开时断水。
(4)电动机。
采用三相异步电动机带动水泵抽水。
(5)电源模块。
为保障安全，控制电路采用变压器隔离，直流稳压电源供电。
图2 水位开关内部结构3. 软件设计3.1地址分配I/O表1I/O地址分配输入继电器输出及电器 I0.1 水塔上水位上限S1 Q0.1 抽水机M1 I0.2 水塔下水位下限S2 Q0.2 水阀Y I0.3 水池上水为上限S3 Q0.3 水阀报警指示灯Y1 I0.4 水池下水为下限S4 3.2输入输出接线图如下图3 I/O接线图3.3工作原理PLC工作后，只要水池液面低于下水位下限，开关S4闭合，电磁阀继电器Y线圈得电后动作，阀Y打开，准备进水。
基于PLC的液位控制
摘要本次课程设计的课题是基于PLC的水箱液位控制系统的设计。
涉及到的主要内容包括：水箱的特性确定与实验曲线分析，S7-300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应用PLC语句编程来控制水箱水位。
关键词：S7-300西门子PLC、控制对象特性、PID控制算法、压力变送器、电动调节阀、变频器，PID指令。
目录摘要 (I)第1章引言 (1)1.1 实验目的 (1)1.2 实验原理 (1)1.3 设计方案的确定 (2)第2章系统硬件介绍 (2)2.1 西门子PLC控制系统简介 (2)2.3模拟量输入模块 (3)2.4模拟量输出模块 (3)2.5 电源模块 (4)第三章系统硬件控制设计 (5)3.1 系统设计 (5)3.2 硬件设计 (6)3.2.1 检测单元 (6)3.2.2 执行单元 (7)第四章软件设计 (8)4.1 FC105 介绍： (8)4.2 FC 106 介绍： (8)4.3 FB41 介绍 (9)4.4 软件控制流程图： (10)第五章程序实现 (10)5.1 step 7 软件编程： (10)5.2程序调试与结果 (15)5.3 过程中出现的问题与解决办法 (15)第6章实验心得与体会 (19)附录：程序清单 (20)参考文献 (24)第1章引言1.1 实验目的1熟悉可编程序控制器的工作原理、主要参数、硬件结构、模块特性、安装配置及指令系统、程序设计、调试方法。
2、熟悉S7-300模拟量模块的工作原理，掌握硬件安装接线的方法及软件的设置及编程。
3、掌握模拟量模/数、数/模转换的原理，输入输出编程方法及STEP7开发环境的使用。
4 掌握过程控制的中pid的调节方法，实现液位的自由控制。
1.2 实验原理本次实验采用PLC 控制，将液位控制在设定高度，根据上水箱液位信号输出给PLC ，PLC根据P I D 参数进行PID 运算，输出信号给变频器，然后由变频器控制水泵供水系统的进水流量，从而达到控制液位的恒定的目的。
基于S7-200PLC水塔水位控制
编号：2013020839新乡学院《可编程控制器应用技术》课程设计（2013届本科）题目：基于S7-200PLC水塔水位控制系（部）院：物理与电子工程学院专业：电子信息科学与技术二班姓名：刘倩倩指导老师：片春媛完成日期：2016年1月6日目录摘要 (4)第一章绪论 (4)1.1 PLC的发展 (4)1.2 PLC的基本结构 (5)1.3PLC特点 (5)1.4 PLC的工作原理 (6)第二章水塔水位系统PLC硬件设计 (8)2.1要求独立完成水塔水位控制PLC系统设计与调试。
(8)2.2水塔水位系统控制电路 (9)2.3输入/输出分配 (9)2.3.1 列出水塔水位控制系统PLC的输入/输出接口分配表 (10)第三章水塔水位控制系统PLC软件设计 (11)3.1程序流程图 (11)3.2梯形图及语句表 (12)3.3外部接线图模拟仿真结果 (14)3.4模拟仿真结果 (18)第四章设计总结 (20)参考文献 (21)附件：成绩评定表[摘要]在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。
水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。
而水位检测可以有多种实现方法，如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。
本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。
利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理，完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置。
[关键词]水位控制、西门子S7-200第一章绪论1.1PLC的发展虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分为三各阶段：早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。
这是的PLC多少由电继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。
基于PLC的液位高度控制器
作业一：情景描述：设计一个液位高度控制器，提出两种方案进行对比，然后画出你认为最优方案的电气原理图。
水箱水位控制图1、控制系统的工作过程1）保持水池的水位在S3——S4之间，当水池水位低于下限液位开关S3，此时S3为ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当5S以后，若水池水位没有超过水池下限液位开关S3时，则系统发出警报；若系统正常运行，此时水池下限液位开关S3为OFF，表示水位高于下限水位。
当页面高于上限水位S4时，则S4为ON，电磁阀关闭。
2）保持水塔的水位在S1——S2之间，当水塔水位低于水塔下限水位开关S2时，则水塔下限液位开关S2为ON，则驱动电机M开始工作，向水塔供水。
当S2为OFF时，表示水塔水位高于水塔下限水位。
当水塔液面高于水塔上限水位开关S1时，则S1为ON，电机M停止抽水。
当水塔水位低于下限水位时，同时水池水位也低于下限水位时，电机M不能启动。
2、液面水位系统控制主电路图3、传感器的选择这个系统中有四个液位传感器，分别是L1、L2、L3、L4。
在水箱这样的环境中，没有腐蚀类的液体，我们可以采用相对成本较少的、信息传输量大、灵敏度高、抗干扰性强的光纤液位传感器。
利用光强减弱的幅度来获得液位的信息，当他们浸入液体时，光强将有变化，从而获得液位的信息。
4、输入/输出分配水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表5、水塔水位控制系统程序流程图设水塔、水池初始状态都为空着的，4个液位指示灯全亮。
当执行程序是，扫描到水池为液位低于水池下限位时，电磁阀打开，开始往水池里进水，如果进水超过5S，而水池液位没有超过水池下限位，说明系统出现故障，系统就会自动报警。
若5S只有水池液位按预定的超过水池下限位，说明系统在正常的工作，水池下限位的指示灯a1灭。
此时，水池的液位已经超过了下限位了，系统检测到此信号时，由于水塔液位低于水塔水位下限，电机M开始工作，向水塔供水，当水池的液位超过水池上限液位时，水池上限指示灯a2，电磁阀就关闭，但是水塔现在还没有装满，可此时水塔液位已经超过水塔下限水位，则水塔下限指示灯a3灭，电机M继续工作，在水池抽水向水塔供水，水塔抽满是，水塔也未超过水塔上限，水塔上限指示灯a4灭，但刚刚给水塔供水的时候，电机M已经把水池的水抽走了，此时水塔液位已经低于水池上限，水池上限指示灯a2良。
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文目录1. 内容概述 (2)1.1 研究背景 (3)1.2 研究目的 (4)1.3 研究意义 (4)1.4 国内外研究现状 (5)1.5 论文结构 (6)2. PLC控制系统基础 (7)3. 液位控制系统需求分析 (9)3.1 系统概述 (10)3.2 系统功能需求 (11)3.3 系统性能指标 (12)3.4 系统设计约束 (14)4. 液位控制系统硬件设计 (15)4.1 硬件组成及连接方式 (17)4.2 传感器选型及安装方式 (18)4.3 执行器选型及安装方式 (20)4.4 PLC选型及安装方式 (22)4.5 电气接线及调试 (24)5. 液位控制系统软件设计 (24)5.1 软件架构设计 (26)5.2 控制算法设计 (28)5.3 PLC程序编写 (29)5.4 仿真与调试 (31)6. 系统集成与测试 (33)6.1 系统集成方案设计 (34)6.2 系统测试与验证 (36)6.3 结果分析与讨论 (37)7. 结论与展望 (38)7.1 研究成果总结 (39)7.2 进一步研究方向建议 (40)1. 内容概述本毕业设计论文旨在深入研究和探讨基于可编程逻辑控制器（PLC）的液位控制系统设计与实现。
通过系统化的设计流程，结合理论分析与实际应用，全面阐述PLC在液位控制中的关键作用及其优化策略。
随着工业自动化技术的不断发展，液位控制作为工业生产过程中的重要环节，其精确性和稳定性对于保障产品质量和生产效率具有至关重要的作用。
PLC作为一种高效、可靠的工业控制设备，在液位控制领域得到了广泛应用。
本研究将围绕基于PLC的液位控制系统展开深入研究。
PLC具有强大的数据处理能力，能够实时监控液位变化，并根据预设的控制算法输出相应的控制信号。
PLC的可靠性高、抗干扰能力强，能够在恶劣的工业环境下稳定运行。
PLC还具有易于扩展和维护的特点，便于用户根据实际需求进行系统升级和改造。
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文
基于PLC的液位控制系统毕业设计论文随着工业自动化水平的不断提高，液位控制系统在工业领域中得到了
广泛的应用。
液位控制系统是通过感知到液体的高度来实现对液位的控制，常用于储罐、水塔等场所，以确保液位在安全范围内。
本篇毕业设计论文将基于PLC（可编程逻辑控制器）设计一个液位控
制系统。
PLC是一种专门用于工和生产过程中的自动化控制的计算机控制
系统。
本设计将通过PLC来实现对液位的检测和控制，并结合开关、传感
器和执行器等设备实现自动液位控制。
在设计过程中，首先需要对液位控制系统的硬件架构进行规划。
本设
计将使用PLC作为控制核心，并结合液位传感器、执行器和HMI（人机界面）等设备来完成整个系统。
同时，需要对传感器和执行器的选型进行讨论，并确定合适的设备参数。
其次，将进行软件编程工作。
通过PLC的编程软件，将液位传感器与PLC进行连接，并设置液位控制的逻辑程序。
根据液位高度的变化，PLC
将实时采集并处理液位信号，然后通过输出信号控制执行器，实现液位的
自动控制。
同时，将设计一个简单直观的人机界面，能够实时显示液位的
变化情况，方便操作和监控。
最后，需要进行液位控制系统的测试和验证。
通过模拟液位的变化情况，测试液位控制系统的响应速度和准确性。
根据测试结果，进行相应的
调整和改进，使其达到设计要求。
综上所述，本设计将通过PLC实现液位控制系统的设计和开发，并通
过对硬件和软件的完善，使其具备良好的稳定性、响应速度和准确性。
该
设计具有一定的实用价值，可在工业领域中得到广泛的应用。
基于PLC的变频器液位控制设计
基于PLC的变频器液位控制设计在工业控制领域中，液位控制是一个常见的任务。
液位控制的主要目标是维持容器中的液体的稳定液位。
在过去，这通常是通过使用传统的电气组件和传感器来实现的。
然而，近年来，随着PLC（可编程逻辑控制器）技术的发展以及变频器的普及，基于PLC的变频器液位控制设计变得越来越受欢迎。
本文将介绍基于PLC的变频器液位控制设计的步骤和原理。
步骤1：硬件配置要实现基于PLC的变频器液位控制设计，需要一个PLC控制器、一个变频器、一个电动阀门和一个液位传感器。
首先，将PLC控制器连接到计算机上，并使用PLC编程软件进行配置。
然后，将变频器连接到PLC控制器，并将电动阀门和液位传感器分别连接到变频器。
步骤2：软件编程使用PLC编程软件创建一个新的程序，并编写逻辑代码来控制液位。
在程序中，可以定义变量来存储液位传感器的数据，以及设置变频器的输出频率。
通过使用逻辑代码，可以实现液位控制的逻辑。
步骤3：传感器校准在操作之前，需要对液位传感器进行校准。
校准液位传感器是确保液位测量精确性的重要步骤。
可以使用已知液位的参考容器来进行校准，并使用PLC编程软件来调整传感器的输出。
步骤4：参数设置通过PLC编程软件，可以设置变频器的参数。
这些参数包括变频器的输出频率范围、启动和停止时间、加减速度等。
根据液位变化的速度和容器的大小，可以根据实际需求进行参数设置。
步骤5：控制逻辑通过PLC编程软件，可以编写逻辑代码来实现液位控制的功能。
根据液位传感器的数据和设定的控制逻辑，PLC可以控制变频器的输出频率来调整电动阀门的开闭程度，从而实现液位的控制。
原理基于PLC的变频器液位控制设计基于反馈控制原理。
液位传感器通过感知容器的液位，并将液位数据传输给PLC。
PLC根据液位传感器的数据和预设的控制算法来控制变频器的输出频率。
变频器会根据PLC发出的指令来调整电动阀门的开闭程度，从而实现液位的控制。
如果液位低于预设值，PLC将增加变频器的输出频率，使电动阀门打开。
基于plc水塔水位控制系统设计
实训(习）报告课程名称：专业综合实训专业:生产过程自动化班级：学号：姓名：指导教师：成绩：完成日期：目录1、PLC简介 (1)1.1、可编程控制器的产生 (1)1。
2、PLC的发展 (3)1。
3、PLC的未来展望 (4)1。
4、PLC的特点 (4)1。
5、PLC的组成 (5)1。
5。
1、中央处理单元(CPU) (6)1.5。
2、存储器 (6)1.5。
3、输入/输出模块 (8)1.5.4、扩展模块 (9)1.5.5、编程器 (9)1。
5.6、电源 (11)1.6、PLC的工作原理 (11)1.6。
1、扫描技术 (12)1。
6.2、PLC的I/O响应时间 (13)1。
7、梯形图程序设计 (13)2、方案的论证 (14)2。
1、工艺过程分析 (15)2.2、PLC型号的选择 (15)2。
3、工作控制方式 (15)3、水塔水位系统PLC硬件设计 (16)3。
1、水塔水位系统控制电路 (17)3。
2、输入/输出分配 (18)3。
3、水塔水位系统的接线图 (18)4、水塔水位控制系统PLC软件设计 (19)4.1、程序流程图 (19)4.2、梯形图 (20)4.3、系统程序的具体分析 (21)4。
4、水塔水位控制系统梯形图的对应指令表 (22)5、总结................................................................................. 错误!未定义书签。
致谢. (24)参考文献 (25)摘要在工农业生产过程中，经常需要对水位进行测量和控制。
水位控制在日常生活中应用也相当广泛，比如水塔、地下水、水电站等情况下的水位控制。
而水位检测可以有多种实现方法,如机械控制、逻辑电路控制、机电控制等。
本文采用PLC进行主控制，在水箱上安装一个自动测水位装置。
利用水的导电性连续地全天候地测量水位的变化，把测量到的水位变化转换成相应的电信号，主控台应用MCGS组态软件对接收到的信号进行数据处理,完成相应的水位显示、故障报警信息显示、实时曲线和历史曲线的显示，使水位保持在适当的位置.关键词：水位控制、欧姆龙PLC1、PLC简介1。
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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大地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ABSTRACTThe 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目录1绪论 (1)1.1汽包水位控制系统的发展现状 (1)1.2本设计的主要工作 (2)2控制方案设计 (4)2.1汽包水位的影响因素 (4)2.2汽包水位的控制方案设计 (7)3硬件选型 (13)3.1水位传感器选型 (13)3.2流量传感器的选型 (14)3.3电机的选型 (16)3.4变频器的选型 (17)3.5接触器的选型 (17)3.6熔断器的选型 (18)3.7功率三极管的选型 (18)3.8PLC及相关模块的选型 (19)3.9硬件工作原理 (22)4硬件设计 (25)4.1系统总体线路设计 (25)4.2控制线路设计 (28)5控制算法及参数整定 (30)5.1PID算法简介 (30)5.2三冲量控制系统参数整定 (31)6软件设计 (38)6.1程序流程设计 (38)6.2DeviceNet网络组态 (40)6.3RSLogix5000程序设计 (43)7监控界面设计 (49)8结束语 (52)参考文献 (54)致谢 (55)附录 (56)1绪论1.1汽包水位控制系统的发展现状蒸汽锅炉是企业重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽产品，以满足负荷的需要。
锅炉是一个十分复杂的控制对象，为保证提供合格的蒸汽产品以适应负荷的需要，与其配套设计的控制系统必须满足各主要工艺参数的需要。
保持锅炉汽包水位在正常范围内是锅炉运行的一项重要的安全性能指标，由于负荷、燃烧状况及给水流量等因素的变化，汽包水位会经常发生变化[1]。
因此锅炉汽包水位应当根据设备的运行状况进行实时调节加以严格控制以保证锅炉的安全运行。
工业蒸汽锅炉汽包水位控制的任务是控制给水流量使其与蒸发量保持动态平衡，维持汽包水位在工艺允许的范围内，是保证锅炉安全生产运行的必要条件，锅炉汽包水位也是锅炉运行中一个重要的监控参数，它间接地体现了锅炉负荷和给水之间的平衡关系。
传统的控制方法是以各种分立器件的应用为基础，利用各种检测器件对被控参数实时进行检测并反馈给控制器件，再根据自动控制理论的有关算法完成相应的运算并驱动调节机构完成相应的动作，从而达到自动控制的目的。
但是这种控制方式受分立器件的性能影响大，系统各部分之间影响较大，自动化水平不高，控制效果并非十分理想，而且容易出现故障，不利于系统的长期安全、高效运行。
现在广泛使用的控制技术还有DCS集散控制系统[2]，但由于DCS系统适合有多个控制回路同时工作的复杂系统，而且集散控制系统往往价格昂贵，对于像汽包水位这样的控制系统来说性价比太高，因此对于汽包水位控制系统来说并非理想的选择。
PLC是70年代发展起来的中大规模的控制器，是集CPU、RAM、ROM、I/O接口与中断系统于一体的器件[3]，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各种行业。
随着计算机在操作系统、应用软件、通信能力上的飞速发展，大大增强了PLC通信能力，丰富了PLC编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。
因此，无论是单机还是多机控制、生产流水线控制及过程控制都可以采用PLC技术。
PLC控制锅炉技术是近年来开发的一项新技术。
它是PLC软、硬件、自动控制、锅炉节能等几项技术紧密结合的产物。
作为锅炉控制装置，其主要任务是保证锅炉的安全、稳定、经济运行，减轻操作人员的劳动强度。
采用PLC控制技术，能实现对锅炉运行过程的自动检测、自动控制等多项功能。
它的被控量是汽包水位，而调节量则是汽包给水流量，通过对汽包水位的实时检测并进行反馈，PLC对反馈信号和给定信号进行比较，然后根据控制算法对二者的偏差进行相应的运算，运算结果输出给执行机构从而实现给水流量的调节，使汽包内部的物料达到动态平衡，汽包水位变化在允许范围之内。
1.2本设计的主要工作本次设计的主要工作有：（1）设计锅炉汽包水位控制方案从锅炉汽包水位的动态性能入手，分析影响锅炉汽包水位的主要因素，并对这些因素对锅炉汽包水位动态性能的影响进行理论研究。
在此基础之上，根据各个因素对锅炉汽包水位的影响采用汽包水位三冲量方案，达到控制锅炉汽包水位稳定的目的。
（2）硬件设备的选型与设计根据所设计的控制方案合理地选择检测元件、执行机构和控制设备以及其它必要设备，并在此基础之上根据控制方案合理地进行硬件设计，完成各种设备之间的接线与配置，并进行设备的安装调试。
为整个系统的实现以及稳定、可靠运行打下基础。
（3）控制算法的参数整定根据被控对象的特点以及它的静态、动态特性按照工程整定的方法进行控制器的参数整定，设计调节器的各个参数。
在此基础之上对整定结果进行仿真，并对整定结果进行进一步调整判断其可行性，为后续的软件设计工作打下基础。
（4）PLC程序和监控界面设计根据参数整定和仿真的结果利用相关软件进行PLC梯形图程序设计，最终实现控制算法。
同时利用组态软件进行监控界面的设计，实现通过上位机对整个系统运行状态的实时监控功能，使之能够动态显示系统的运行状况，并可以通过监控界面对系统进行相关操作。
2控制方案设计锅炉是重要的动力设备，其任务是供给合格稳定的蒸汽，以满足负荷的需要。
汽包水位是影响锅炉安全运行的重要参数，如果水位过高，会破坏汽水分离装置的正常工作，严重时会导致蒸汽带水增多，增加在管壁上的结垢和影响蒸汽质量。
如果水位过低，则会破坏水循环，引起水冷壁管的破裂，严重时会造成干锅，损坏汽包。
所以锅炉汽包水位过高过低都可能造成重大事故。
在锅炉汽包水位控制系统中被控量是汽包水位，而调节量则是给水流量，通过对给水流量的调节, 使汽包内部的物料达到动态平衡状态，从而使汽包水位的变化在允许范围之内，保证锅炉的安全运行，生产出合格稳定的高质量蒸汽，以满足负荷的需要。
2.1汽包水位的影响因素首先应该从分析汽包水位的动态特性入手。
锅炉给水调节对象如图 2.1所示。
给水调节机构为变频器调节给水量W，汽轮机耗汽量D是由汽轮机阀门开度来控制的。
图 2.1锅炉给水调节对象初看起来，汽包水位的动态特性似乎和单容水槽一样，给水量和蒸汽流量影响汽包水位的高低[4]。
但实际情况并非如此，最突出的一点就是水循环系统中充满了夹杂着大量蒸汽汽泡的水，而蒸汽泡的体积V 是随着汽包压力和炉膛热负荷的变化而变化的。
如果有某种原因使汽泡的总体积变化了，即使水循环系统的总水量没有发生变化，汽包水位也会因此随之发生改变从而影响水位的稳定。
影响汽包水位H 的主要因素有给水量W ，汽轮机耗汽量D 和燃料量B 三个主要因素。
（1）给水扰动的影响如果把汽包及其水循环系统看作一个单容水槽，那么水位的给水阶跃扰动响应曲线应该为图2.2所示的曲线H 1所示。
但考虑到给水的温度低于汽包内饱和的水温度，当它进入汽包后吸收了原有的饱和水中的一部分热量使得锅炉内部的蒸汽产量下降，水面以下的汽泡的总体积V 也就会相应的减小，从而导致水位下降如图2.2所示的曲线H 2所示。
水位的实际响应曲线应是曲线H 1和 H 2之和，如图2.2所示的曲线H 所示。
从图中可以看出该响应过程有一段延迟时间。
即它是一个具有延迟时间的积分环节，水的过冷度越大则响应延迟时间就会越长。
其传递函数可以近似表示为：()11s (1)G S S ετ=+ (2.1)式2.1中1ε表示汽包水位的飞升速度，τ表示延迟时间。
图2.2给水扰动响应曲线 （2）汽轮机耗汽量扰动的影响当汽轮机耗汽量D 突然做阶跃增加时，一方面改变了汽包内的物质平衡状态，使汽包内液体蒸发量变大从而使水位下降，如图 2.3所示的曲线H 1所示，另一方面由于汽轮机耗汽量D 的突然增加，将迫使锅炉内汽泡增多，同时由于燃料量维持不变，汽包压力下降，会导致水面以下蒸汽泡膨胀，总体积V 增大，从而导致汽包水位上升，如图2.3所示曲线H 2所示。