plc水箱液位控制课程设计

PLC控制的水箱液位控制系统

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。由于液体本身的属性及控制机构的摩擦、噪声等的影响，控制对具有一定的纯滞后和容量滞后的特点，液位上升的过程缓慢，呈非线性。因此液位控制装置的可靠性与控制方案的准确性是影响整个系统性能的关键，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

PLC控制的水箱液位控制系统................................................................................................................... I 摘要 ............................................................................................................................................................ I 第一章绪论 ...................................................................................................................................... - 1 - 第二章设计任务与要求..................................................................................................................... - 2 -

2.1基本任务 ................................................................................................................................ - 2 -

2.2 基本要求 .............................................................................................................................. - 2 -

2.3给定条件 ................................................................................................................................ - 2 -

2.4 主要性能指标....................................................................................................................... - 2 -

2.5扩展功能 ................................................................................................................................ - 3 - 第三章总体论证 ................................................................................................................................ - 3 -

3.1 总体方案的选择................................................................................................................... - 3 -

3.1.1 控制方法选择................................................................................................................... - 3 -

3.1.2 系统组成 .......................................................................................................................... - 4 -

3.2 确定系统功能、性能指标................................................................................................... - 4 - 第四章系统设计 ................................................................................................................................ - 5 -

4.1 建模过程 .............................................................................................................................. - 5 -

4.２模型参数的确定................................................................................................................. - 6 -

4.３软、硬件功能划分............................................................................................................. - 6 -

4.４系统功能划分、指标分配和框图构成............................................................................. - 7 -

4.4.1 PLC系统................................................................................................................... - 7 -

4.4.2 前向通道................................................................................................................. - 7 -

4.4.3 后向通道................................................................................................................. - 8 - 第五章系统开发 ................................................................................................................................ - 8 -

5.1 硬件开发——系统配置....................................................................................................... - 8 -

5.1.1 PLC系统——CPU、模/数转换模块、数/模转换模块................................................... - 8 -

5.1.2 前向通道——传感器....................................................................................................... - 8 -