基于S7-300的双容水箱液位控制系统
基于PLC的双容水箱液位控制PPT
目录
课题的设计目的与设计内容 PLC及其水箱的介绍 控制方案的设计 运行 调试
本文设计的意义
•
液位控制系统它使我们的生活、生产都带来
了不可想象的变化。它使在控制中更加的安全，
节约了更多的劳动力，更多的时间。
•
在我国随着社会的发展，很早就实行了自动
控制。而在我国液位控制系统也利用得相当的广
的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目
前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器，
可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在
我国将有更广阔的应用天地。
整体设计思路
双容水箱剖面图
控制方案的设计
• 在这个部分中控制的是上水箱的液位。单相 泵正常运行，打开阀1和阀2，打开上水箱的出水 阀，电动调节阀以一定的开度来控制进入水箱的 水流量，调节手段是通过将压力变送器检测到的 电信号送入PLC中，经过A/D变换成数字信号，送 入数字PID调节器中，经PID算法后将控制量经过 D/A转换成与电动调节阀开度相对应的电信号送 入电动调节阀中控制通道中的水流量。
泛，特别在锅炉液位控制，水箱液位控制。
•
本文设计的主要意义是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。
该课题研究的主要内容
1、一个系统是否能达到预期的控制效果，其 系统的数学模型相当的重要，直接关系到控制结 果的正确与否。
2、在液位控制系统中，调节阀是否与所控制 的液体发生化学反应等，直接的影响到控制结果。
3、控制方案的选取，一个好的方案会让系统 更加完美，所以方案的选取也非常重要。
4、调节器参数的整定，一个系统有了好的方 案，但是如果参数整定错误那也是功亏一篑。
基于S7-300和组态王的双容液位模糊控制系统
关键词：双容液位控制；可编程控制器；STE measurement and control is a indispensable detection device in industrial production,such as food,pharmaceutical,chemical,petroleum and so on,what others,fuel tank level of transportation,airplanes,boats,automobiles,and large-scale oil tank,urban water supply and drainage device and towers level control etc.Therefore monitor and control the level of the situation much more need in any places,but technical indexes of tank level is an important parameter in many industrial occasions,so a reliable and practical water tank level measurement system is very important。Meanwhile,in some special industrial field,because of the environment and requires a level measurement device particularity,requirements high sensitivity,high precision,high strength,and the performance consistently working state in the harsh environment.
基于MCGS双容水箱的液位控制系统的设计
基于MCGS双容水箱的液位控制系统的设计液位控制系统的设计是指通过控制液位，使其保持在一定的范围内，以确保液位不超过或低于设定的阈值。
基于MCGS双容水箱的液位控制系统设计，是指采用MCGS双容水箱作为液位控制的主要装置，通过合理的控制算法和参数设置，实现水箱液位的稳定控制。
MCGS双容水箱是一种具有两个容器的水箱系统，其中一个容器填充水，另一个容器排空水，通过控制两个容器之间的水位差，可以实现对整个水箱液位的控制。
基于这种结构，可以设计出以下几个方面的液位控制系统。
第一，传感器的选取和安装。
传感器是液位控制系统的核心部件，用于实时检测水箱的液位信息。
在选取传感器时，需要考虑传感器的灵敏度、稳定性和耐腐蚀性等因素。
传感器一般安装在水箱的上部和下部，以便检测到液位的变化。
第二，控制算法的设计。
针对MCGS双容水箱的特点，可以设计出一套合理的控制算法来控制液位。
一种常用的控制算法是PID控制算法，通过调节水箱出水流量和进水流量的比例，实现对液位的控制。
通过对水箱系统进行建模和仿真，可以确定合适的PID参数，从而实现液位的稳定控制。
第三，控制参数的设置。
在设计液位控制系统时，需要合理设置控制参数，包括PID参数、液位报警阈值和控制的液位范围等。
PID参数的设置可以通过试验和调整来完成，液位报警阈值可以根据实际需求来确定，控制的液位范围可以根据水箱容量和水流量等因素来设定。
第四，系统的安全保护措施。
在设计液位控制系统时，需要考虑到系统的安全性，防止出现液位过高或过低的情况。
可以设置液位报警装置，在液位超出设定的范围时发出警报，以便及时采取措施，避免发生事故。
综上所述，基于MCGS双容水箱的液位控制系统设计需要考虑传感器的选取和安装，控制算法的设计，控制参数的设置以及系统的安全保护措施。
通过合理的设计和调试，可以实现对水箱液位的稳定控制，确保系统的运行安全和稳定。
第30讲 基于S7-300的PID液位控制系统
UNSCALE功能使用以下等式：
OUT = (IN-HO_LIM)/(HI_LIM-HO_LIM)* (K2-K1) ]+ K1，
并根据输入值是BIPOLAR还是UNIPOLAR设置常数K1和K2。 BIPOLAR：假定输出整型值介于-27648和27648之间，因
此，K1 = -27648.0，K2 = +27648.0
100%）；
PV_FAC： REAL：过程变量比例因子 PV_OFF： REAL：过程变量偏置值（OFFSET）
LMN_FAC： REAL：PID输出值比例因子；
LMN_OFF： REAL：PID输出值偏置值（OFFSET）； I_ITLVAL：REAL：PID的积分初值；有I-ITL-ON选择有效； DISV ：REAL：允许的扰动量，前馈控制加入，一般不设置；
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100mm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。
二、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S7-300 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。
2、PLC输入输出信号接线图
五、程序用到的FC与FB
1、FC105
SCALE功能接受一个整型值(IN)，并将其转换为以工程单 位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之间的实型值。将 结果写入OUT。
基于simaticwincc的双容水箱液位定值控制系统上位机
基于simaticwincc的双容水箱液位定值控制系统上位机一、引言双容水箱液位定值控制系统是一种常见的工业自动化控制系统，用于控制水箱中液位的稳定。
在该系统中，上位机起到了关键的作用，通过与PLC进行通信和数据交互，实现对水箱液位的监测、设定和控制。
本文将详细介绍基于Simatic WinCC的双容水箱液位定值控制系统上位机的设计与实现。
二、系统架构1. 系统硬件架构双容水箱液位定值控制系统上位机主要由计算机、触摸屏、PLC等硬件组成。
计算机作为上位机的核心部件，负责运行WinCC软件，并与PLC进行通信。
触摸屏作为操作界面，提供给操作人员进行参数设置和监测显示。
PLC作为下位机，负责接收上位机发送的指令，并根据指令执行相应的动作。
2. 系统软件架构基于Simatic WinCC开发的双容水箱液位定值控制系统上位机主要包括以下几个模块：(1) 数据采集模块：负责从PLC中获取液位传感器采集到的数据，并进行处理和存储。
(2) 数据显示模块：将采集到的数据以图表或列表等形式展示给操作人员，实时监测液位情况。
(3) 参数设定模块：提供给操作人员进行参数设定，如液位上下限、控制方式等。
(4) 控制指令模块：根据参数设定和采集到的数据，生成相应的控制指令，并发送给PLC执行。
(5) 报警处理模块：对异常情况进行监测和判断，如液位超过上下限等，及时发出报警并采取相应的措施。
三、系统功能1. 实时监测液位上位机通过与PLC通信，实时获取液位传感器采集到的数据，并将其显示在触摸屏上。
操作人员可以直观地了解当前水箱中的液位情况。
2. 参数设定与调整操作人员可以通过触摸屏进行参数设定和调整。
可以设置液位上下限值、控制方式（自动或手动）、报警阈值等。
这些参数会影响系统的运行和控制策略。
3. 控制指令生成与发送根据参数设定和采集到的数据，上位机会生成相应的控制指令，并将其发送给PLC执行。
在自动控制模式下，当液位低于下限时，上位机会发送开启水泵的指令，以保持液位稳定。
基于S7-300的双容水箱液位控制系统
电气工程与自动化学院数控技术课程实践题目：水箱液位控制系统专业班级：xxx学生姓名：xx指导老师：xxx日期：xxx摘要水箱作为工业控制当中经典控制对象，它所涉及的行业范围广，应用多，控制要求高，是当前工控行业比较常见的课题。
这之中它所包含的控制目标多种，有流量，液位，压力等控制目标。
总的来说，这三个控制目标虽然各有不同，但是所使用的控制算法，实现方式不尽相同，是以这三种控制目标其实是可以当做一种情况而言的。
至于算法方面，PID作为经典应用算法，它所能实现的控制完全能够实现该场合。
通过给定控制目标，PLC经由AD采集模块获取当前的数据，将当前数据转化为可视的物理单位（流量，液位，压力）再根据PID控制算法确定给定量，通过DA输出到执行器中，实现一个闭环控制。
在这过程当中，为了使得操作人员更方便更直观的知道当前的控制目标的动态情况，采用组态软件进行电脑监控，同时使用液晶屏控制终端，实现方便快捷的控制。
通过组态界面，操作人员能很清楚的知道当前控制目标的各项动态情况，实现各种控制要求。
关键词：流量液位计；PLC ；人机界面；控制系统; 流量液位调节; PID控制WINCC；杰控；双容水箱。
目录第1章引言 (1)1.1. 设计任务 (1)1.2. 设计过程 (1)1.3. 设计主要内容 (1)1.3.1. 硬件模块设计 (1)1.3.2. 组态软件选择考量 (1)1.3.3. 基于STEP-7的程序设计 (2)1.3.4. 综合设计 (2)第2章硬件选型 (3)2.1. 硬件选型 (3)2.2. 选型步骤 (3)2.3. 选型的结果 (4)2.4. 选型的技术参数 (4)第3章硬件结构设计 (5)3.1. 整体结构设计 (5)3.2. 硬件连接图 (5)3.3. 系统I/O分配表 (6)3.4. 硬件组态和变频参数设置 (6)3.4.1. 硬件组态设置 (6)3.4.2. 变频器参数设置 (7)第4章软件设计 (9)4.1. 软件整体构架 (9)4.2. 组态软件设计 (9)4.3. STEP-7控制程序设计 (15)4.3.1. 单环控制程序 (16)4.3.2. 双环控制程序 (18)第5章整体调试 (24)5.1. 组态调试 (24)5.2. 软件调试 (24)5.2.1. 参数整定 (24)第6章总结 (26)6.1. 最终存在的问题以及解决方案考量： (26)6.2. 项目的实现心得 (26)参考文献 (29)第1章引言1.1. 设计任务本次课程设计是以西门子S7-300 PLC作为控制器，实现双容水箱液位控制。
基于S7-300的双容水箱液位控制系统方案
电气工程与自动化学院数控技术课程实践题目：水箱液位控制系统专业班级：xxx学生：xx指导老师：xxx日期：xxx摘要水箱作为工业控制当中经典控制对象，它所涉及的行业围广，应用多，控制要求高，是当前工控行业比较常见的课题。
这之中它所包含的控制目标多种，有流量，液位，压力等控制目标。
总的来说，这三个控制目标虽然各有不同，但是所使用的控制算法，实现方式不尽相同，是以这三种控制目标其实是可以当做一种情况而言的。
至于算法方面，PID作为经典应用算法，它所能实现的控制完全能够实现该场合。
通过给定控制目标，PLC经由AD采集模块获取当前的数据，将当前数据转化为可视的物理单位（流量，液位，压力）再根据PID控制算法确定给定量，通过DA输出到执行器中，实现一个闭环控制。
在这过程当中，为了使得操作人员更方便更直观的知道当前的控制目标的动态情况，采用组态软件进行电脑监控，同时使用液晶屏控制终端，实现方便快捷的控制。
通过组态界面，操作人员能很清楚的知道当前控制目标的各项动态情况，实现各种控制要求。
关键词：流量液位计；PLC ；人机界面；控制系统; 流量液位调节; PID控制 WINCC；杰控；双容水箱。
目录第1章引言 (1)1.1.设计任务 (1)1.2.设计过程 (1)1.3.设计主要容 (1)1.3.1.硬件模块设计 (1)1.3.2.组态软件选择考量 (1)1.3.3.基于STEP-7的程序设计 (2)1.3.4.综合设计 (2)第2章硬件选型 (3)2.1.硬件选型 (3)2.2.选型步骤 (3)2.3.选型的结果 (4)2.4.选型的技术参数 (4)第3章硬件结构设计 (5)3.1.整体结构设计 (5)3.2.硬件连接图 (5)3.3.系统I/O分配表 (6)3.4.硬件组态和变频参数设置 (6)3.4.1.硬件组态设置 (6)3.4.2.变频器参数设置 (7)第4章软件设计 (9)4.1.软件整体构架 (9)4.2.组态软件设计 (9)4.3.STEP-7控制程序设计 (15)4.3.1.单环控制程序 (16)4.3.2.双环控制程序 (18)第5章整体调试 (24)5.1.组态调试 (24)5.2.软件调试 (24)5.2.1.参数整定 (24)第6章总结 (26)6.1.最终存在的问题以及解决方案考量： (26)6.2.项目的实现心得 (26)参考文献 (29)第1章引言1.1.设计任务本次课程设计是以西门子S7-300 PLC作为控制器，实现双容水箱液位控制。
基于S7-200PLC的双容水箱液位控制器设计
目录摘要 (II)Abstract (III)1引言 (1)1.1选题的目的和意义 (1)1.2国内外研究现状发展趋势 (1)2系统设计说明 (3)2.1要求 (3)2.2作用说明 (3)3系统设计研究 (4)3.1系统建模 (4)3.1.1数学模型建立方法 (4)3.1.3双容水箱数学模型建立 (5)3.2 PID算法 (9)3.2.1 PID控制理论的发展与现状 (9)3.2.2 PID控制原理及特点 (9)4系统设计 (14)4.1系统总体设计 (14)4.2 PLC及外围模块的选型 (14)4.3 I/O口分配 (16)4.4 电气原理图设计 (17)4.5 S7-200PLC PID指令简介 (18)5调试 (19)6结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)本论文目的是设计双容水箱液位串级控制系统。
在设计中充分利用计算机技术，通讯技术和自动控制技术，以实现对水箱液位的串级控制。
首先对被控对象的模型进行分析，并采用实验建模法求取模型的传递函数。
其次，根据被控对象模型和被控过程特性设计串级控制系统，采用动态仿真技术对控制系统的性能进行分析。
然后，设计并组建过程控制系统，通过S7-200PLC实现对液位的串级PID控制。
最后借助数据采集模块﹑西门子触摸屏和数字控制器，设计并组建远程过程控制系统，完成控制系统实验和结果分析。
关键字：液位，模型，PID控制，PLC控制系统The purpose of this paper is to design the liquid level's concatenation control system of the double capacity water tank. This design makes full use of the automatic computer technique﹑the communication technique and the automatic control technique in order to realize concatenation control of water tank's liquid. First, I carry out the analysis of the controlled objects' model, and use the experimental method to calculate the transfer function of the model .Next, I Design the concatenation control system and use the dynamic simulation technique to analyze the capability of control system. Afterwards, I design and set up the indicator process control system, realize PID control of the liquid level with S7-200PLC. Finally, I design and set up the long distance computer control system in virtue of the data collection module ﹑Siemens touch screen and digital PID controller，accomplish control system experiment and analyze the outcome.Keywords: liquid level ,model ,PID control ,computer process control system1引言1.1选题的目的和意义液位控制[1]问题是人民生活以及工业生产过程中的一类常见的问题，例如饮料、食品加工，居民生活用水的供应，溶液过滤，污水处理，化工生产等多种行业在生产加工过程中通常要对蓄液池中的液位进行适当的控制。
基于PLC的双溶水箱液位串级控制的设计
基于PLC的双溶水箱液位串级控制【摘要】本文首介绍了一种基于PLC的双溶水箱液位窜级控制的设计。
文章首先介绍了PLC的产生和定义、过程控制的发展。
其次根据水箱的特性确定与曲线分析。
对西门子S7-200系列可编程控制器的硬件进行掌握。
进行了PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较。
应PID控制算法所得到的曲线分析。
在MCGS软件上进行交互界面。
通过整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过控制指令PID指令来控制水箱水位。
此方法使用简单可靠，可广泛应用于工业生产过程中的液位控制问题。
此系统同样可以满足工厂对控制系统的需求，有着巨大的前景。
关键词： PLC 串级控制组态软件 MCGS PID控制算法Abstract: this article first describes the channeling for a double dissolution based on PLC water tank liquid level control design. Article first describes the definitions, process control and development of PLC. Second according to the characteristics determine the water tank and curvesanalysis. Siemens S7-200 series PLC hardware for mastering. PID parameter tuning and comparison of control performance of individual parameters. PID control algorithm and analysis of the resulting curve. On MCGS software interface. Throughout various parts of the system of introducing and explaining the PID control instructions instructtions of PLC to control water tank water level.Keywords: control configuration software MCGS of PLC cascade PID control algorithm目录1绪论 (3)1.1过程控制系统的发展概况及趋势 (3)1.2PLC的发展概况及趋势 (4)1.3组态软件的发展概况及趋势 (4)1.4本文研究的主要内容 (5)2 水箱液位串级控制系统总体设计 (6)2.1水箱系统的组成 (6)2.1.1 西门子PLC控制系统 (6)2.1.2 CPU模块 (7)2.1.3 I/O模块 (7)2.1.4 I/O接线图 (8)2.1.5 信号间的转换关系 (8)2.2双容水箱系统结构 (9)2.2.1 双容水箱系统结构 (9)2.2.2 双容水箱系统结构图 (10)2.2.3 双容水箱对象特性 (11)3 串级控制 (15)3.1串级控制系统概述 (15)3.2串级控制系统的优点 (15)3.3串级控制系统的适用场合 (16)4 控制规律 (17)4.1控制规律选择 (17)4.2PID控制规律特点 (17)4.3PID控制调节规律 (17)4.4西门子S7-200系列PLC中PID指令的使用 (18)4.5在PLC中的PID控制的编程 (19)4.5.1 回路的输入输出变量的转换和标准化 (19)4.5.2变量的范围 (20)5 控制系统的设计 (22)5.1系统设计 (22)5.1.1 水箱液位的自动调节 (22)5.1.2 左水箱右水箱液位串级控制系统 (22)5.2硬件设计 (23)5.2.1 检测单元 (23)5.2.2 执行单元 (24)5.2.3 控制单元 (24)5.3运行 (24)5.3.1 左水箱液位比例调节 (24)5.3.2 右水箱液位比例积分调节 (25)5.3.3 左水箱液位比例积分微分调节 (25)6 程序的编写 (26)6.1主程序 (26)6.2子程序 (27)7 MCGS简单交互界 (30)7.1MCGS组态软件的概述 (30)7.2MCGS交互界面设计流程 (30)7.2.1 建立MCGS新工程 (30)7.2.2 建立新画面 (30)7.2.3 工具箱的用应 (32)7.2.4 建立文字框： (32)7.2.5 对象元件库管理 (33)7.2.6 完整动画演示 (33)结束语 (34)致谢 (35)参考文献 (36)1绪论液位控制问题是工业生产过程中的一类常见问题，例如在饮料、食品加工，溶液过建，化工生产等多种行业的生产加工过程都需要对液位进行适当的控制。
双容水箱液位控制系统方案
双容水箱液位控制系统方案一、前言在许多工业生产过程中，水位的控制是非常关键的环节。
双容水箱液位控制系统是一种常用的水位控制方案，它通过两个水容器之间的液位传感器和控制阀门来实现液位的自动控制。
本文将就双容水箱液位控制系统的设计方案进行详细介绍。
二、系统结构[插入系统结构示意图]系统由两个水容器、液位传感器、控制阀门和控制器组成。
其中，一个水容器为水箱，另一个水容器为储水槽。
三、系统原理四、系统设计步骤1.确定控制策略首先要确定液位控制的目标和要求，例如需要将水箱液位控制在一定范围内。
然后根据具体的要求设计控制策略，如使用PID控制算法。
2.选择液位传感器根据实际需要选择合适的液位传感器，可以使用浮球式液位传感器或是压力式液位传感器。
传感器的选择需要考虑其测量范围、精度和稳定性等因素。
3.选择控制阀门选择合适的控制阀门用于控制水的流入和流出。
阀门的选择需要考虑其流量范围、响应速度和可控性等因素。
同时，还需要考虑阀门的安装位置和连接方式等因素。
4.确定控制器和通信协议选择合适的控制器用于接收液位传感器的信号，并控制控制阀门的开关状态。
通常可以选择PLC或是单片机作为控制器，并根据实际需要确定通信协议。
5.编写控制程序根据控制策略和控制器的要求编写控制程序，实现液位的自动控制。
程序需要包括液位传感器的读取、控制阀门的开关和液位的调节等功能。
6.系统调试和优化对安装完毕的系统进行调试和优化，通过实际测试来验证系统的性能和稳定性。
如有需要，可以对控制策略和参数进行调整，以满足实际应用的需求。
五、系统特点和应用1.可靠性高：通过使用液位传感器和控制器，系统能够实时监测和控制液位，避免了人工操作的误差。
2.自动化程度高：系统可以实现液位的自动控制，减少了人工操作的工作量。
3.调节性能好：根据实际需要，可以选择合适的控制策略和参数，以实现液位的快速调节和稳定控制。
4.应用范围广：双容水箱液位控制系统广泛应用于各类工业生产过程中，如供水系统、储罐液位控制等。
双容水箱液位控制系统毕业设计
双容水箱液位控制系统毕业设计双容水箱液位控制系统是一种用于控制水箱液位的智能化系统，通过传感器、控制器和执行器等组件，实现对水箱液位的自动监测与控制。
本文将介绍关于双容水箱液位控制系统的毕业设计，包括设计目标、系统结构、工作原理和关键技术等方面的内容。
首先，设计目标是实现对双容水箱液位的智能化控制，以提高水箱的利用率和节约水资源。
具体目标包括：准确监测水箱液位，实时调节进水与排水流量，保持水箱液位在合理范围内。
其次，双容水箱液位控制系统的结构主要包括传感器模块、控制模块和执行器模块。
传感器模块用于监测水箱液位，可以采用压力传感器、浮球传感器或超声波传感器等；控制模块负责收集传感器数据，进行算法分析和决策，控制执行器模块的动作；执行器模块包括水泵和电磁阀等组件，通过控制水泵的运行和电磁阀的开关，调节进水与排水的流量，从而控制水箱液位。
系统的工作原理是首先通过传感器获取水箱液位信息，并传输给控制模块进行处理。
控制模块根据设定的液位范围和液位变化规律，判断当前液位状态，决定执行器的动作。
如果液位过高，则控制模块发送信号给执行器模块，开启电磁阀进行排水；如果液位过低，则控制模块发送信号给执行器模块，启动水泵进行进水。
通过不断的反馈和调整，控制系统可以使液位保持在合理范围内。
关键技术包括传感器选择与布置、控制算法设计和执行器参数调节等。
传感器的选择和布置需要考虑液位变化范围和液位测量的准确性；控制算法的设计需要根据实际情况制定，包括液位判断标准和动作决策规则；执行器参数调节需要根据实际需求和系统响应特性进行调整和优化。
综上所述，双容水箱液位控制系统的毕业设计旨在实现对水箱液位的智能化监测与控制。
通过设计合理的系统结构、优化的工作原理和关键技术的应用，可以实现对水箱液位的准确监测和精确控制，提高水资源的利用效率。
双容水箱液位控制系统
双容水箱液位控制系统简介双容水箱液位控制系统是一种能够自动检测液位并控制液位的系统，通常用于工业生产中的水处理、冷却等环节。
它包括两个水箱和一套自动液位控制系统。
系统组成双容水箱液位控制系统主要由以下几部分组成：1.双个水箱：分别是进水箱和出水箱，供水系统在进水箱中存储新的水，然后将水处理后的水送到出水箱，最后再供应到整个系统中。
2.液位控制器：一种能够检测并控制液位水平的控制器，通过传感器收集水位信号，并将数据传输到中控系统中。
3.中央控制器：用于处理液位信号和控制整个系统，开启或关闭水泵和控制进出水箱之间的流量。
系统工作原理当水处理系统开始工作时，水泵会将新的水送入水箱中。
同时，液位控制器会监测进水箱的液位，发送信号到中央控制器。
当进水箱的液位降到最低时，中央控制器会打开进水阀门，并将水流至进水箱中。
当进水箱液位升高到预设液位时，液位控制器会停止进水。
如果进水箱液位超过了预设值，控制器会关闭进水阀门，以避免水溢出。
同样的，出水箱也安装有液位控制器，监测出水箱液位，当液位达到最高限制时，中央控制器会打开出水阀门，并控制出水量。
当出水箱的液位降至预设值时，中央控制器会关闭出水阀门，以避免水泵过载。
优势双容水箱液位控制系统的优势主要在于以下几点：1.自动化程度高：整个水箱液位控制系统实现了全自动化的工作流程，大大减少了人工干预的频率和工作强度。
2.稳定性好：水箱液位控制系统能够实时监测液位变化，并根据水量来调整水泵流量，保证了流量平稳且不会超载，同时可以避免水流过大或过小带来的问题，提高了整个系统的稳定性和安全性。
应用场景双容水箱液位控制系统适用于以下场合：1.工业生产：工业生产中通常需要大量的水，而这些水又需要简单地进行过滤以保证生产质量。
双容水箱液位控制系统能够有效地满足这些需求。
2.冷却系统：在冷却系统中，温度是一个至关重要的因素。
过高或过低的温度都会导致整个系统的损坏，而恰当的水流量和水温可以保持整个系统的适宜温度和稳定性。
双容水箱液位控制系统设计与实现
2.2 控制器设计模型
双容水箱液位系统辨识方法
由于耦合关系的存在，假设双容水箱液位耦合系统控制器设计模型 的表达式为
y1 y2
W
(s)
u1 u2
W11 (s) W21(s)
W12 W22
(s) (s)
u1 u2
利用阶跃响应辨识方法，根据改变 u1与 u2 引起输出液位的变化曲 线，对耦合关系矩阵W 进行辨识.
此过程同样为时间常数较小的一阶惯性环节，可近似为如下线 性关系：
Qin k4u2 c2
‒流量到双容水箱液位的过程
假设 y2 y1 ，根据物料平衡关系 有：
A1
dy1 dt
Qin1
Qout1
Q0
A2
dy2 dt
Qin2
Qout 2
Q0
其中A1和A2分别为双容水箱的横截面积 Qin1与 Qin2 分别为入水流量，Qout1与 Qout2 分别为泄水流量， Q0 为某时刻2号水箱 流入1号水箱的流量
k1P 44, k1I 0.38 k2P 32.269, k2I 0.165 k21 0.24, k12 0.05 双容水箱液位系统解耦控制实验曲线如下：
1号水箱液位
2号水箱液位
6.4 非线性解耦控制（先进方法研究）
w(k 1)
e(k)
非线性
u(k )
解耦控制器
双容水箱
y(k)
y(k)
提纲
1. 双容水箱液位控制系统描述 2. 被控对象与控制器设计模型 3. 控制器设计 4. 系统仿真 5. 闭环实验
1.双容水箱液位控制系统描述
1.1 控制目标
液位解耦
双容水箱液位能够在一定时间内达到并稳定在给定值，在其中某个水 箱液位变化时，另一个水箱的液位基本维持不变
基于S7-300 PLC的Simulink在线上下水箱液位串级控制——Simulink在线控制程序设计
南阳理工学院毕业设计（论文）任务书电子与电气工程系自动化专业079611班学生学号指导教师殷华文职称副教授一、毕业设计（论文）题目：基于S7-300 PLC的Simulink在线上下水箱液位串级控制——Simulink 在线控制程序设计二、毕业设计（论文）工作规定进行的日期：2010.12.06—2011.04.29三、毕业设计（论文）进行地点：4521四、任务书的内容：选题的目的、意义：用西门子S7-300 PLC实现对液位信号的检测和调节阀控制信号的输出，在上位计算机上实现WinCC监控，MATLAB软件通过OPC 技术实现对控制系统的参数传递，在Simulink中进行在线控制,对模拟工业对象的上下水箱液位进行串级控制，而后将Simulink中实现的算法在PLC中实现最终的控制。
通过本题目的设计，提高学生对自动化工程的设计与调试能力，使学生有能力进入自动化行业发展。
主要内容及技术要求：利用自制的过程控制实验装置作为控制对象，由恒压供水环节为水箱供水，对上下水箱组成的串级对象进行控制，上水箱为副对象，下水箱为主对象。
对上下水箱容积相同、容积不同的情况进行研究，总结出串级控制的控制规律。
以WinCC作为OPC Server,以MATLAB/Simulink作为OPC Client，设置它们之间的OPC 通讯。
通过OPC技术实现控制参数传递。
（1）在MATLAB/Simulink中设计在线控制算法。
（2）下水箱液位设定在100—400mm可调，稳态误差≤±5%。
（3）绘制控制系统图纸不少于4张。
（4）毕业论文字数8000-10000字。
原始数据与资料：西门子PLC：S7—300，工作电源 220V AC。
磁力泵：型号 20CQ－12，扬程 12m，进口 20mm，出口 12mm，电源电压 380V。
电动调节阀：型号QSTP－16K，公称通径 DN20mm, 公称压力 1.6Mpa, 工作电源 220V AC，输入信号 4－20mA DC。
PLC课程设计_基于S7-300的三种液体自动混合控制系统设计
辽宁工业大学电气控制与PLC技术课程设计（论文）题目：基于S7-300的三种液体自动混合控制系统设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：教研室：注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要在化工试剂和制药生产中,经常需要将三种或者更多种溶液按一定的比例进行混合,然后再做相应的后续处理和加工。
在传统的继电器控制系统中,溶液的过程控制系统很难保证对混合中的各种成分的含量进行精确控制。
采用西门子S7-300系列PLC来控制整个溶液混合过程控制系统,大大提高了各种成分含量的控制效率,提高了生产效率,同时自动化程序得到了很大的提高。
本次课程设计的液体混合装置主要完成三种液体的自动混合搅拌。
此装置需要控制三种液体的自动混合搅拌，通过压力变送器检测搅拌机内液位的变化在液位分别为0%、30%、60%、90%时分别加入三种液体并搅拌，达到混合液体自动混合的目的。
3种液体的进料、出料、搅拌等由PLC控制。
经过本次课程设计，可达到多种液体混合的效果，并且能够使液体混合均匀。
若在工业中使用此设计则能够降低经济成本和保证操作人员的安全性。
关键词：液体混合；PLC；压力变送器目录第1章绪论 (1)第2章液体自动混合控制系统设计方案 (2)2.1概述 (2)2.2方案选择 (2)2.3总体设计框图 (3)第3章液体自动混合控制系统设计硬件设计 (4)3.1控制系统电源 (4)3.2控制系统CPU (5)3.3控制系统信号模块 (5)3.4压力变送器 (6)3.5搅拌器 (7)3.6电磁阀 (7)3.7系统I/O分配表 (8)3.8系统外部接线图 (9)第4章液体自动混合控制系统软件设计 (10)4.1软件介绍 (10)4.2系统程序结构图 (10)4.3系统流程图 (11)4.4S7-300硬件组态 (12)4.5系统符号表 (13)4.6系统梯形图程序 (14)第5章课程设计总结 (19)参考文献 (20)第1章绪论在炼油、化工、制药等行业中多种液体混合是必不可少的程序，而且也是其生产过程中十分重要的组成部分。
自动化专业论文 基于西门子PLC的双容水箱液位控制系统设计
基于西门子PLC的双容水箱液位控制系统设计摘要液位控制系统是PLC在工业控制中的重要应用，本文介绍了基于西门子PLC-200的双容水箱液位控制系统，对双容水箱进行了系统建模和控制方案设计，然后通过MATLAB工具对PID控制算法进行了仿振，验证了PID调节器对于液位的控制作用。
并利用现场相关的硬件设施配合组态王6.5.5软件进行上位机监控系统的开发，完成了对现场数据的采集、流程图画面制作、实时曲线显示等功能，以实现对液位的实时监测和控制。
仿真结果表示，该系统可有效解决双容水箱液位控制中存在的容量滞后问题。
最后，对全文所做的工作进行了总结，分析了不足之处，并对液位控制的前景进行了展望。
关键词：西门子PLC；双容水箱；组态王；PID控制AbstractLiquid level control system is an important application of PLC in industrial control, this paper introduces the double let water tank level control system which bases on Siemens PLC-200, it do the work of the system modeling and control designing for double-tank system. Then，PID control algorithm is simulated through MATLAB tool, to verify the effectiveness of the PID controller for level control function. And by using the related hardware facilities together with kingview 6.5.5 software for the development of PC monitoring and controlling system, it completes the function of collecting the flow chart, manufacturing field data, and showing real-time curve, etc, in order to realize the real-time monitoring and control of the liquid level. The results of simulation show that the system can effectively solve the problem of existing V olume lag in the double let water tank level control. In the end，it summarizes the whole work of this paper, analyzs the deficiency, and the prospect of liquid level control is discussed.Keywords:Siemens; double-tank system; kingview; PID control;摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (6)1.1液位控制研究的背景及其意义 (6)1.2液位控制的研究现状 (8)1.3论文主要工作 (9)第2章系统建模和方案论证 (10)2.1系统建模 (10)2.1.1双容水箱水位的动态特性 (10)2.1.2双容水箱的飞升曲线 (11)2.2双容水箱串级调节系统 (13)2.3系统设计方案 (13)第三章 PID控制算法 (15)3.1PID调节器简介 (15)3.2PID控制原理 (15)3.3MATLAB仿真结果 (16)第四章系统硬件设计 (17)4.1液位控制系统的结构 (17)4.2液位控制系统的选型 (20)第五章基于组态王的双容水箱监控软件开发 (22)5.1组态王软件简介 (22)5.2双容水箱液位控制系统工程的组态设计 (22)结语 (31)参考文献 (32)致谢 (33)附录 (34)PLC程序梯形图 (34)主程序 (34)PID初始化 (36)第1章绪论1.1液位控制研究的背景及其意义当今工业生产发展很快，人们希望进一步提高生产过程自动化控制水平和获得更好的工业产品质量。
基于西门子s7-300PLC的液位水槽控制装置
基于plc的液位控制系统设计的初步方案1.工作原理：说明：S4为检测水池水位下限的模拟开关S3为检测水池水位上限的模拟开关S2为检测水塔水位下限的模拟开关S1为检测水塔水位上限的模拟开关水塔水位的工作方式：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3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Y闪烁报警。
当水池液面高于上限水位（S3未ON表示），电池阀Y关闭。
当水塔水位低于下限水位（S2为ON表示），水塔M工作，向水塔供水，S2为OFF，表示水位高于下限水位，水泵M停止。
若3秒内开关S2仍未由闭合转为分断，表明水泵M未工作，出现故障，则指示灯M闪烁报警。
当水塔液面高于上限水位（S1为ON表示），水泵M停止。
3.程序流程第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。
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基于S7-300双容水箱液位控制系统
序控制连接起来的纽带；紧接着就是画面制作了，按照设计的需求绘制一个相对 美观的界面，然后添加一些静态文本、按键、文本框、曲线图、柱状图等，从而 构成一个完整的控制界面；选择相应的画面，启动画面显示。
关键词：流量液位计；
WINCC
基于S7-300双容水箱液位控制系统
第1章引言1
1.1.设计任务1
1.2.设计过程1
1.3.设计主要内容1
1.3.1.硬件模块设计1
1.3.2.组态软件选择考量1
1.3.3.基于STEP-7的程序设计2
1.3.4.综合设计2
第2章硬件选型3.
2.1.硬件选型3
2.2.选型步骤3
总的来说，这三个控制目标虽然各有不同， 但是所使用的控制算法， 实现方式不尽相同， 是以这三种控制目标其实是可以当做一种情况而言的。至于算法方面，PID作为经典应用算
法，它所能实现的控制完全能够实现该场合。
通过给定控制目标，PLC经由AD采集模块获取当前的数据， 将当前数据转化为可视的 物理单位（流量，液位，压力）再根据PID控制算法确定给定量， 通过DA输出到执行器中， 实现一个闭环控制。 在这过程当中，为了使得操作人员更方便更直观的知道当前的控制目标 的动态情况，采用组态软件进行电脑监控， 同时使用液晶屏控制终端， 实现方便快捷的控制。 通过组态界面，操作人员能很清楚的知道当前控制目标的各项动态情况，实现各种控制要求。
1.34综合设计
在实现了上述内容之后，加上组态软件进行调试，并对一些细节方面进行处 理。完成了上述各个模块之后，再进行综合设计，整个过程控制系统就是由硬件 外围电路和设备加软件控制部分控制的。 我们通过PLC编程，再与组态软件进行 链接，实现一个控制界面，继而控制物理设备的完整控制系统。
4.3.1.单环控制程序16
4.3.2. 双环控制程序18
5.1.组态调试24
5.2.软件调试24
5.2.1.参数整定24
第6章总结26
6.1.最终存在的问题以及解决方案考量：26
6.2.项目的实现心得26
参考文献29
基于S7-300双容水箱液位控制系统
第1章引言
1.1.设计任务
本次课程设计是以西门子S7-300 PLC作为控制器，实现双容水箱液位控制。 为实现达到液位控制的目标，分为了几个子目标。
1.3.3.基于STEP-7的程序设计
本次程序设计主要采用梯形图的方式，设计的过程首先使用模数转换模块FC105对液位计的数值进行实时采集，SCALE功能接受一个整型值(IN)，并将其 转换为以工程单位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HLLIM)之间的实型值。 将结果写入OUT°FC105转换得到的数值再作为FB41模块进行PID调节，然后 将调节得出的结果送给数模转换模块FC106进行转换，SCALE功能接受一个整 型值(IN)，并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HLLlM)之间的实型值。将结果写入OUT。输出的结果再送给变频器，从而实现变频器 的外控模式调节，从而实现液位的控制。
杰控组态软件：该软件作为国产的组态软件，应用范围虽然不像其他组态软 件那么广，但是应用的重要场合也是值得称道的，并且该软件提供30个I/O点
以下的免费使用，这对于本次课设而言， 是一个不错的选择，况且其本身的设计 风格和其他组态软件相差不大，界面甚至比WINCC的更加优美，这是选择它的 主要原因。
WINCC组态软件：该软件作为西门子与微软合作开发的监控系统软件，是 当前世界最常用的三大SCADA之一。该产品的应用范围是杰控所不能比的，考 虑到现有设备的情况和时间方面的因素，最终也做了该方案的实现。
液晶屏，实现在现有设备中的最大化最优化设计。
1.3.设计主要内容
1.3.1.硬件模块设计
所需的硬件配置，一个储水箱、一个装水箱、流量计一个、电动阀一个、变 频器一个，水泵一个和若干开关水管等材料构成。
1.3.2.组态软件选择考量
为了能够更方便直观的检测控制系统的液位参数变化，需要对其进行实时动 态监测，所以需要用到组态软件。
基于S7-300双容水箱液位控制系统
LO
D
JIAr-JGXl UNIVERSmr OF SClENCE
电气工程与自动化学院
数控技术课程实践
题目：水箱液位控制系统
专业班级：XXX
学生姓名：XX
指导老师：XXX
日 期：
基于S7-300双容水箱液位控制系统
水箱作为工业控制当中经典控制对象，它所涉及的行业范围广，应用多，控制要求高， 是当前工控行业比较常见的课题。这之中它所包含的控制目标多种，有流量，液位，压力等 控制目标。
1.单容水箱液位控制系统（杰控组态）；
2.双容水箱液位控制系统（杰控组态）；
3.双容水箱液位控制系统（WINCC组态加液晶屏）。
第三个任务其实就是最终任务，双容水箱的液位控制系统，之所以采用两种 组态方式，个中原因后文会论述。
1.2.设计过程
本次设计的设面而言，分为以下。第一步，过程控制柜模块选取，所选取的液位传感器、电 磁阀等硬件的连接和变频器的控制方式设置；第二步，基于杰控组态软件的上位 机设计，我们需要根据资料学习的东西包括项目管理、设备通信、运行数据库、 画面制作、画面显示、变量报警等，通过这些木块的学习进而组合形成一个我们 需要的界面控制台；第三步，基于STEP-7的S7-300PLC程序的设计，使用FB41背景数据块和FC105、FC106模块实现整个环节的A/D、D/A、PID闭环控制系 统的设计；第四步，所有部分的综合控制设计，将前期设计的所有模块进行所有 的整合一体设计调试，最终实现我们的设计要求。第四步，加上WINCC组态和
2.3.选型的结果4
2.4.选型的技术参数4
第3章硬件结构设计5.
3.1.整体结构设计5
3.2.硬件连接图5
3.3.系统I/O分配表6
3.4.硬件组态和变频参数设置6
3.4.1.硬件组态设置6
3.4.2.变频器参数设置7
第4章软件设计9.
4.1.软件整体构架9
4.2.组态软件设计9
4.3.STEP-7控制程序设计15