上下两个水箱液位串级控制PLC解读

目录

1、设计目的*************************************************

2、设计任务和技术要求*************************************** 2.1、设计任务*********************************************

2.2、技术要求*********************************************

3、设计正文************************************************* 3.1硬件设计************************************************

3.1.1 S7-200 PLC简介************************************

3.1.2 方案设计****************************************** 3.2 软件设计**********************************************

3.2.1 系统分析******************************************

3.2.2 系统实施及程序************************************

3.3监控组态设计******************************************

4、设计心得************************************************

5、参考文献*************************************************

6、指导老师评语*********************************************

1.设计目的

1．加深学生对计算机控制技术理论知识的理解和对这些理论的实际应用能力；

2．PLC可编程序控制器广泛地应用于工业生产过程的自动控制领域, 使得工业自动化程度和生产效率得到极大的提高，通过PLC应用系统的设计，提高学生对实际问题的分析和解决能力；

3．培养学生根据系统要求,编制相应的控制程序,再在设备上进行调试和检验的能力, 由于整个过程相当于在工程现场完成一个小型的工程项目,这对于加深理解计算机控制技术的理论,熟练掌握可编程序控制器的使用和操作方法,加快学习梯形图语言的速度,以及建立工业控制系统概念、积累工程现场经验、培养动手能力等方面都有较大的帮助；

4．培养分析问题、解决问题的独立工作能力，学会实验数据的分析与处理、编写设计说明书和技术总结报告。

2.设计任务和技术要求

2.1设计任务

（1）.了解两个水箱液位串级控制系统的物理结构、闭环调节系统的数学结构和PID控制算法。

（2）.逐一明确各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调理电路、引入PLC的接线以及PLC中的编址。

（3）. 逐一明确从PLC到各执行机构的输出通道，包括各执行机构的种类和工作机理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址。

（4）．绘制系统的电路原理图，编制I/O地址分配表。

（5）.编制PLC的程序，结合实验室现有设备进行调试，要求能尽量多地在实验设备上演示控制过程。在完成可编程控制器为下位机的相关控制程序的基础上，用组态软件编程实现上位机的控制及其相关监控界面。

2.2技术要求

上下两个水箱的液位串级控制系统主要由上下两个水箱、管道、异步电动机、电机控制器、水压力传感器、涡轮流量计、电动调节阀、可编程控制器及其输入输出通道电路等构成。其中水泵是动力系统；下水箱水位作为主调节量，上水箱水位作为辅助调节量。动力系统通过管道把水送到上水箱，上水箱通过底部的阀门把水漏到下水箱。

系统中由电位器设置下水箱液位给定值，下水箱压力传感器检测下水箱液位，采用PID 算法得出上水箱液位给定值，实现下水箱液位的控制。上水箱压力传感器检测上水箱液位，电动调节阀控制进水速度，采用PID算法得出电动调节阀开度控制值，从而控制上水箱的液位。上水箱液位控制是内环（副调节器），下水箱液位控制是外环（主调节器）。

3.设计正文

3.1硬件设计

3.1.1 S7-200系列PLC概述

S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。

小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点：

（1）集成的24V电源

可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA 输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA 可用作负载电源。

（2）高速脉冲输出

具有2 路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。

（3）通信口

CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。

（4）模拟电位器

CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。

（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。

（6）EEPROM 存储器模块（选件）

可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。

（7）电池模块