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
基于S7-300 PLC的Simulink在线带进水纯滞后单容水箱液位控制——控制程序设计毕业论文
南阳理工学院本科生毕业设计（论文）学院（系）：电子与电气工程系专业：自动化学生：指导教师：完成日期2011 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）基于S7-300 PLC的Simulink在线带进水纯滞后单容水箱液位控制——控制程序设计Tank Level Control Design Based on Simulink on-line Water of S7-300 PLC with Pure Delay—Control Program Design总计：毕业设计（论文）28页表格：0 个插图：17 幅南阳理工学院本科毕业设计（论文）基于S7-300 PLC的Simulink在线带进水纯滞后单容水箱液位控制——控制程序设计Tank Level Control Design Based on Simulink on-line Water of S7-300 PLC with Pure Delay—Control Program Design学院（系）：电子与电气工程系专业：自动化学生姓名：学号：96106028指导教师（职称）：评阅教师：完成日期：南阳理工学院Nanyang Institute of Technology基于S7-300 PLC的Simulink在线带进水纯滞后单容水箱液位控制——控制程序设计自动化专业［摘要］根据S7-300PLC模块化编程的特点，设计了OB1、OB35、OB100三个组织块来实现控制功效。
将FB41 PID调节模块放在OB1模块中，并进行参数设定及调节。
设置500ms定时中断，在定时中断服务程序OB35中进行滞后补偿算法的计算，而后利用得出的结果进行系统滞后补偿。
由于滞后补偿是在不断进行中的，采集的数据就要不断的存储再采集，设计了一个队列数据结构。
队列的操作也放在OB35中进行，具体的队列操作封装在FB1模块中。
利用OB100模块清除上一次运行时存储的数据。
基于S7-300PLC和WINCC组态的单容水箱液位控制
电气工程与自动化学院基于S7-300PLC和WINCC组态的单容水箱液位控制摘要本文以西门子S7-300PLC为主要控制器，单容水箱液位为控制对象，设计了一个单闭环单容水箱液位定值控制系统，液位信号通过液位变送器变送至PLC，经过PLC中PID 智能控制算法对数据进行处理，输出控制信号经过D\A转换控制执行机构变频器，进一步控制压力泵，从而使液位达到预期给定值。
并运用西门子WINCC flexible SMART触摸屏系列组态产品，为系统设计了界面良好的人机界面，实现对整个系统的实时监控。
关键词：单容水箱；液位控制；PLC；WINCC flexible PID第一章引言1.1课题简介过程控制是自动化技术的一个重要应用领域，它是指对液位，温度，配比，流量，压力等过程量的实时监控。
在冶金，机械，化工，电力等方面得到了广泛的应用。
尤其是水位控制技术在现实生活，生产中发挥了重要的作用；比如民用水塔的供水，如果水位太低，则会影响居民用水，过高又会导致成本的增加或者降低系统经济效益。
此外工矿企业的排水与给水，如果排水与给水控制失调，则会影响车间的生产状况；锅炉汽包液位的控制，如果锅炉内液位过低，可能会导致锅炉内部温度过高，可能引发生产事故，此外还有精馏塔液位的控制等等。
而对这些过程量的传统控制方法基本上都是依靠高强度的人力劳动，或者传统的模拟仪表（指针式，浮子式，磁电式，接近开关，电容式等）来显示控制被控对象的当前值，但是这些传统的控制有其显著的缺点：对操作人员的要求高，人机界面不友好，控制精度不够高，特别是当系统的模型或者某些参数发生变化后，系统的可靠性，稳定性都无法得到保证，所有这些需要迫切解决的问题催生了21世纪以来的各种智能控制技术的迅猛发展，其中一项就是PID先进控制技术，这一技术以其灵活，易操作，控制性能优良而广泛应用于各个生产领域，因此研究PID在液位控制方面的应用具有很高的使用价值。
另一方面，PLC的出现打破了传统的继电器控制系统局面，不但如此，被称为“工业界的蓝领计算机”的PLC自1968年诞生以来，经过不断地创新与发展，尤其是PLC被应用到计算机，通信，自动控制等领域，使得PLC不但能够完成简单的逻辑运算，在模拟量控制，网络通信，HMI等的领域也是越来越广泛和深入，并集三电（电控装置，电仪装置，电气传动控制装置）于一身，使得PLC在工厂中倍受欢迎，用量高居首位，成为现代工业自动化的三大支柱（PLC，机器人，CAD\CAM），这些都预示着PLC在未来的广阔前景，加之近年来西门子提出的TIA（全集成自动化）思想在工业应用中日益广泛。
基于S7-300的双容水箱液位控制系统
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
基于S7—300PLC和组态王软件的单容水箱液位控制系统
基于S7—300PLC和组态王软件的单容水箱液位控制系统作者：张晓萍来源：《现代信息科技》2019年第03期摘要：本文结合目前我院电气工程系PLC教学中存在的无控制对象、不够直观等问题，通过对组态软件技术特点的分析，以单容水箱液位控制为例，借助组态王的组态技术来实现PLC虚拟控制系统的实验教学，为PLC的教学提供了新方法，从而达到了理论联系工程实际的目的。
关键词：PLC；组态软件；单容水箱中图分类号：TP273.5 文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2019）03-0043-02Single Tank Level Control System Based on S7-300PLC and Kingview SoftwareZHANG Xiaoping（Yunnan Vocational College of Mechanical and Electrical Technology，Kunming 650203，China）Abstract：This paper combines the problems of uncontrolled objects and inadequate intuition existing in the teaching of PLC in the Department of Electrical Engineering of our college. Through the analysis of the technical characteristics of configuration software，taking the liquid level control of single tank as an example，the experiment teaching of the virtual control system of PLC is realized by the configuration technology of Kingview，which provides a new method for the teaching of PLC and achieves the goal of integrating theory with engineering practice.Keywords：PLC；configuration software；single tank0 引言PLC應用技术是一门理论与操作性都很强的课程，PLC是专为工业环境下应用而设计的工业控制电子装置。
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PLC的双容水箱液位串级PID控制的实现
2.1 程序流程图 根据双容水箱液位串级控制的要求， 设计程序流程图
如 图 3 所 示 ，然 后 在 STEP7-Micro/WIN 中 编 写 程 序 ，通 过 不 断的调试和修改使程 序达到控制要求[3]。
图 3 PID 程序控制流程图 Fig. 3 Flow chart of PID program control 2.2 PID 控制实现 PID 控 制 通 过 西 门 子 S7-200 控 制 器 实 现 ， 在 STEP7Micro/WIN 中, PID 回 路 控 制 指 令 运 用 回 路 表 中 的 输 入 与 组 态信息，进行 PID 运算。 为了让运算以预想的采样频率工作，
串级控制系统主、 副控制器的参数整定方法主要有两步 整定法和一步整定法。 考虑到液位串级控制只需满足主变量 中水箱液位定值控制以及两步整定法需寻求 两个 4:1 的 衰 减 振荡过程，比较繁琐，该液位串级控制系统主、副控制器的参 数 整 定 采 用 一 步 整 定 法 。 所 谓 一 步 整 定 法 ，就 是 根 据 经 验 先 将 副控制器一次放好，不在变动，然后按一般单回路控制系统的 整 定 方 法 直 接 整 定 主 控 制 器 参 数 ，具 体 整 定 步 骤 如 下 [6-7]：
调节过程的动态性能。 本文针对上水箱中水箱液位串级控制系统， 以西门子
PLC 为 控 制 器 ， 通 过 编 程 实 现 液 位 串 级 控 制 系 统 的 PID 算 法，制作 MCGS 了组态监控画面，并在该 环境下 进 行 调 试 ，确 定了满足控制要求的 PID 参数。
1 控制系统设计方案及组成
structurediagramcontrolsystem液位变送器将检测的液位转换为420ma的信号通过plc的模拟量模块em235实现转换将采集的信号转换成模块中对应的数字量40032000plc控制程序对入信号采样与设定值比较并进行pid运算从而输出数字控再经模块em235将其转换为420ma信号给电动调节阀以此来调节水箱的液位使其保持在要求的范围内基于s7200plcpid控制实现pvn分别为第pid回路指令包含比例积分微分回路可以用来进行pid运算
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。
(修改)基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计
水箱液位串级控制系统流程及结构框图
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。其主要特点是： (1)技术成熟；PID调节是连续系统理论中技术最成熟、 应用最广泛的控制方法，它的结构灵活，不仅可实现常规 的PID调节，而且还可根据系统的要求，采用PI、PD、带 死区的PID控制等； (2)不需求出系统的数学模型； (3)控制效果好。虽然计算机控制是非连续的，但由于 计算机的运算速度越来越快，因此用数字PID完全可代替 模拟调节器，并且能得到比较满意的效果。Fra bibliotek 1) 项目建立
2) 驱动连接
在WINCC主界面中打开变量管理器，选中 “SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN”项，如图所示 ：
选中该选项的PROFIBUS，“新建驱动程 序连接”即可，如图所示：
3）变量定义
双击“s7sim”选项，在弹出的对话框中选择 组态“新建变量”即可，如图示：
课题研究的目的、意义
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中都需要 对液位进行适当的控制，以PLC和组态软件为 基础，可以组成从简单到复杂的各种工业控制 系统 。本文正是基于上述思路，设计开发了基 于STEP7和WINCC的液位串级控制系统。该系 统简单可靠，可以实现对串级双容水箱液位的 定值控制。
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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。
液位传感器：0-6Kpa，输出4－20mA DC。
进度安排：
第一周——四周：熟悉控制系统软硬件，确定设计方案。
第五周——十周：串级系统研究，OPC通讯设置。
第十一周——十四周：MATLAB/Simulink中在线控制算法设计。
第十五周——十六周：撰写毕业论文。
主要参考资料：
[1] <<工业组态软件实用技术>> 龚运运方立友编著孙长庚审清华大学出版社
[2] <<过程控制工程设计>> 孙洪程翁唯勤编化学工业出版社
[3] <<过程控制工程>> 孙洪程李大字翁唯勤编高等教育出版社
[4] <<过程控制工程>> 金以慧主编方崇智审校清华大学出版社
[5] <<工业过程控制工程>> 王树清等编著化学工业出版社
英文资料翻译及其它要求：
研究室主任签名：
年月日
系分管领导签名：
年月日
学生签名：
年月日。