基于PLC的液位控制系统研究毕业设计(论文)
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的液位控制系统设计论文答辩稿》1100字】
基于PLC的液位控制系统设计论文答辩稿本文以西门子S7-300中型可编程控制器为核心，以MCGS组态软件为上位机，然后设计一个PLC的水箱液位控制系统。
采用液位传感器检测储水箱和水箱液位，使用流量传感器检测入水流量，通过水泵供水，使用调节阀调节入水流量。
该系统使用液位传感器实时检测水箱液位，由PLC进行处理，进行PID调节，PID输出，用于PID 控制环路的设置，并对流量进行PID调整，流量PID调节输出控制电调节阀开度，实现液位控制。
本文总体设计中分析了液位控制系统控制原理，由水泵电机M1和调节阀V1为水箱供水。
在储水罐内进行储水时，打开电路上的手动阀门。
关闭水管上的调压阀和电磁阀门,F1流量计显示出管道内压力值；当水压达到设定值后，开始工作。
当测得的水压值过低时，报警灯闪烁。
关闭开关。
启动系统启动M1水泵电机对水箱水位进行PID 控制及PID流量控制，调水阀自动开启并对LT2水箱水位进行调控。
并给出了液位控制系统串级控制流程。
在硬件设计当中，主要包括：PLC选择、调节阀的选择、液位测量变送仪表的选择、主电路设计、控制电路设计、PLC输入和输出分配以及PLC输入和输出接线图。
本文选用S7-300 PLC作为控制核心，并经过对比分析控制阀开关方式、流量特性、结构形式，最后选用了ZAJP精小型电动单座调节阀对系统流量进行控制。
同时，针对液位测量变送仪表，分析了差压式液位变送器的工作原理及选型方式，最后确定采用DP系列LT型智能液位变送器对系统液位进行监控，并设计了主电路、控制电路，最后画出了PLC输入和输出接线图。
在软件设计当中，对其控制流程展开分析，并画出了控制流程图以及梯形图，并搭建上位机，进行组态模拟运行，检测系统可行性。
最后通过HMI设计，搭建出组态监控画面，使用模拟自动化系统和WINCC来执行联合模拟测试，完成了液位控制系统设计。
本文设计的液位控制系统，其中水箱液位为主要控制参数，流量为二级控制参数，调节阀开度为控制参数，MCGS PID软件装置为控制器，形成采用MCGS集成PID软件设备，通过液位PID控制和流量PID控制实现水箱液位自动控制。
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摘要：本文基于PLC（可编程逻辑控制器）技术，设计了一种液位控制系统，该系统能够实时监测液位，并根据设定值进行液位控制。
本文详细介绍了该系统的硬件设计、软件设计以及系统测试，并对系统的性能进行了评估和分析。
实验结果表明，该液位控制系统能够稳定可靠地实现对液位的控制。
关键词：PLC；液位控制；硬件设计；软件设计；系统测试1.引言液位控制是工业中常见的一种控制过程。
在各种工业领域，如化工、能源、水利等，在液位控制方面都有较高的需求。
随着自动化技术的不断发展，PLC技术成为液位控制的一个重要工具。
2.系统硬件设计在本系统硬件设计中，我们采用了PLC、液位传感器、电磁阀等关键元件。
PLC作为控制中心，接收传感器的信号，根据设定值来控制电磁阀的开启和关闭。
液位传感器负责实时监测液位的变化，并将信号传输给PLC。
电磁阀根据PLC的指令来控制液位的增减。
3.系统软件设计在本系统软件设计中，我们使用了PLC编程语言来实现液位控制的逻辑。
首先，我们定义了PLC的输入和输出信号，然后根据设定的逻辑进行编程。
具体来说，当液位高于设定值时，PLC会关闭电磁阀，减少液位的上升；当液位低于设定值时，PLC会打开电磁阀，增加液位的下降。
通过循环执行这些逻辑，系统可以实现对液位的控制。
4.系统测试为了验证系统的可行性和性能，我们进行了一系列的测试。
首先，我们针对液位控制器的输入输出进行了测试，确保其正常工作。
然后，我们使用液位泵和液位计进行了实际测试，记录了系统在不同液位变化条件下的性能。
实验结果表明，该液位控制系统具有良好的稳定性和可靠性。
5.结果和分析通过对实验数据的分析，我们得出了以下结论：该液位控制系统能够满足不同液位变化条件下的控制需求；系统响应速度较快，能够在短时间内完成液位的调整；系统具有良好的稳定性，能够稳定地维持设定的液位。
6.结论本文基于PLC技术设计了一种液位控制系统，并进行了详细的硬件设计、软件设计和系统测试。
毕业设计论文液位控制系统
毕业设计论文液位控制系统Newly compiled on November 23, 2020毕业设计基于S7-300的单容水箱液位控制系统设计Design of Liquid-Level Control System Based on S7-300 专业班级：自动化0x0x班学生姓名： x x x指导教师： x x x 副教授学院：自动化与电气工程学院2016年 6月摘要可编程逻辑控制器（PLC）作为现代工业自动化的三大支柱之一，以其可靠性、灵活性在工业控制领域得到了迅猛的发展。
PLC是微电子技术和自动控制技术相结合的产物，并受到计算机技术、通信技术的影响。
我国近年来工业自动化水平逐渐提高，PLC在许多行业得到了越来越广泛的应用。
西门子公司的S7-300系列PLC以结构紧凑，扩展能力强，高性价比的特点在许多行业受到青睐。
在本次设计中，就以S7-300作为控制器，设计一个运行稳定、安全可靠又经济的液位控制系统。
控制核心以S7-300系列的CPU313C-2DP为主，以电磁阀、压力变送器、水泵、上位机、分隔式水槽等为辅构成了单容水箱液位控制系统，对整个液位控制系统进行了硬件设计和软件设计。
在设计过程中，首先，进行硬件的选择、设计。
其次，针对S7-300PLC的进行模块化编程，实现数据的归一化等功能。
最后，利用组态王软件设计人机对话界面，通过上位机控制实现液位的自动控制，上下限参数的在线设置，及液位测量值的在线监控；达到液位控制系统的技术要求。
关键词：S7-300；组态王；液位控制ABSTRACTProgrammable Logic Controller (PLC), one of the three pillars of modern industry automation, has gained rapidly development at the industry control field for its high reliability and flexibility. PLC is the product of the combination of microelectronic technology and automatic control technology, and it can be influenced by computer technology and communication technology. Recent years, as the level of the industry automation increased in our country, PLC has been widely used in more and more fields. Siemens PLC of the s7-300 series has been the favor of many industries, with the characters of compacted structure, strong extensible ability, and high function/price ratio.This design is going to fulfill a liquid level control system, which is stable, safe, and affordable, using s7-300 as the controller. The core is CPU313C-2DP of S7-300 series and the auxiliary parts contain a solenoid valve, a pressure transmitter, a motor, PC, a separated-type tank and so on. In the design, software system and hardware system can be designed completely.During the designing process, first of all, hardwires are chosen and designed. Second, module programming can be done to get normalized data and Position Control. Third, HMI can be finished using King software, which is used to control the liquid level, adjust the top and bottom limitation parameters on-line, monitor measured value of the liquid level, and meet the technical needs of controlling liquid level.Key Word: S7-300；Kingview；Liquid level目录1 引言课题的提出过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一。
基于PLC水箱液位控制系统
基于PLC的液位控制系统设计摘要本次毕业设计的课题是基于PLC的液位控制系统的设计。
在设计中,笔者主要负责的是数学模型的建立和控制算法的设计，因此在论文中设计用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少.本文的主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析, FX2系列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讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。
关键词：FX2系列PLC，控制对象特性，PID控制算法，扩充临界比例法，PID指令,实验。
目录中文摘要 (I)1 绪论 (2)1.1 PLC的产生、定义及现状 (2)1.1.1PLC的产生、定义 (2)1。
1.2PLC的发展现状 (2)1.2过程控制的发展 ..................................................................................... 错误!未定义书签。
1.3本文研究的目的、主要内容 ................................................................. 错误!未定义书签。
1。
3.1本文研究的目的、意义 ........................................................... 错误!未定义书签。
1.3.2本文研究的主要内容 .................................................................. 错误!未定义书签。
2 FX2系列PLC和控制对象介绍 (2)2.1 三菱PLC控制系统 (2)2。
1.1 CPU模块 (3)2。
1.2 I/O模块 (3)2.1。
3电源模块 (4)2。
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。
毕业设计-基于PLC的液位控制系统设计
无锡职业技术学院课题名称基于毕业实践任务书P L C 的液位控制系统设计指导教师指导教师专业名称学生姓名生产自动化职职班学称称级号实习单位课题需要完成的任务：利用信捷PLC设计液位控制系统，完成如下任务：1、通过触摸屏、可变程序控制器变频器（PLC）、压力传感器、配电装置以及水泵实现液位控制系统的设计2、确定控制方案，选择PLC型号，定义输入/输出，画出PLC 端子接线图。
3、进行软件编程、完成控制梯形图并完成调试。
课题计划：10 年2月26日-----10年3 月10日确定毕业设计课题10 年3月11日----- 10年3 月22日调查参观、完成调研报告10 年3月22日-----10年3 月31日确定方案，完成方案论证10 年4月1日-----10年4月20日设计电路，编制程序，完成论文计划答辩时间：10年4 月21日-----10年4月30日自动控制技术系系（部、分院）2010 年4月26日PLCs--Past, Present and FutureEveryone knows there's only one constant in the technology world,and that's change. This is especially evident in the evolution of Programmable Logic Controllers (PLC) and their varied applications. From their introduction more than 30 years ago, PLCs have become the cornerstone of hundreds of thousands of control systems in a wide range of industries.At heart,the PLC is an industrialized computer programmed with highly specialized languages, and it continues to benefit from technological advancesin the computer and information technology worlds. The most prominent of whichis miniaturization and communications.The Shrinking PLCWhen the PLC was first introduced, its size was a major improvement - relative to the hundreds of hard-wired relays and timers it replaced.A typical unit housing a CPU and I/O was roughly the size of a19 television set. Through the 1980s and early 1990s, modular PLCs continued to shrink in footprint while increasing in capabilities and performance (see Diagram1for typical modular PLC configuration).In recent years, smaller PLCs have been introduced in the nano and micro classes that offer features previously found only in larger PLCs.This has made specifying a larger PLC just for additional features or performance, and not increased I/O count, unnecessary, as even those in the nano class are capable of Ethernet communication, motion control, on-board PID with autotune, remote connectivity and more.PLCs are also now well-equipped to replace stand-alone process controllersin many applications, due to their ability to perform functions of motion control, data acquisition, RTU (remote telemetry unit) and even some integrated HMI (human machine interface) functions. Previously, these functions often required their own purpose-built controllers and software, plus a separate PLC for the discrete control and interlocking.The Great CommunicatorPossibly the most significant change in recent years lies in the communications arena. In the1970s Modicon introduction of Modbus communications protocol allowed PLCs to communicate over standard cabling. This translates to an ability to place PLCs in closer proximity to real world devices and communicate back to other system controls in a main panel.In the past30 years we have seen literally hundreds of proprietary and standard protocols developed,each with their own unique advantages.Today's PLCs have to be data compilers and information gateways. They have to interface with bar code scanners and printers, as well as temperature and analog sensors. They need multiple protocol support to be able to connect with other devices in the process. And furthermore, they need all these capabilities while remaining cost- effective and simple to program.Another primary development that has literally revolutionized the way PLCs are programmed,communicate with each other and interface with PCs for HMI, SCADA or DCS applications, came from the computing world.Use of Ethernet communications on the plant floor has doubled in the pastfive years. While serial communications remain popular and reliable, Ethernet is fast becoming the communications media of choice with advantages that simplycan't be ignored, such as:* Network speed.* Ease of use when it comes to the setup and wiring. *Availability of off-the-shelf networking components. *Built-in communications setups.Integrated Motion ControlAnother responsibility the PLC has been tasked with is motion control.From simple open-loop to multi-axis applications, the trend has been to integratethis feature into PLC hardware and software.There are many applications that require accurate control at a fast pace, but not exact precision at blazing speeds. These are applications where the stand-alone PLC works well.Many nano and micro PLCs are available with high- speed counting capabilities and high-frequency pulse outputs built into the controller,making them a viable solution for open-loop control.The one caveat is that the controller does not know the position of the output device during the control sequence. On the other hand,its main advantage is cost. Even simple motion control had previously required an expensive option module, and at times was restricted to more sophisticated control platforms in order to meet system requirements.More sophisticated motion applications require higher-precision positioning hardware and software, and many PLCs offer high-speed option modules that interface with servo drives. Most drives today can accept traditional commands from host(PLC or PC) controls, or provide their own internal motion control. The trend here is to integrate the motion control configuration into the logic controller programming software package.Programming LanguagesA facet of the PLC that reflects both the past and the future is programming language.The IEC 61131-3 standard deals with programming languages and definestwo graphical and two textual PLC programming language standards: *Ladder logic (graphical).* Function block diagram (graphical). *Structured text(textual).Instruction list (textual).This standard also defines graphical and textual sequential function chart elements to organize programs for sequential and parallel control processing. Based on the standard, many manufacturers offer at least two of these languagesas options for programming their PLCs. Ironically, approximately 96 percent ofPLC users recently still use ladder diagrams to construct their PLC code. It seems that ladder logic continues to be a top choice given it's performed sowell for so long.Hardware PlatformsThe modern PLC has incorporated many types of Commercial off the Shelf (COTS) technology in its CPU.This latest technology gives the PLC a faster,more powerful processor with more memory at less cost. These advances have alsoallowed the PLC to expand its portfolio and take on new tasks like communications, data manipulation and high-speed motion without giving up the rugged and reliable performance expected from industrial control equipment.New technology has also created a category of controllers calledProgrammable Automation Controllers,or PACs. PACs differ from traditional PLCsin that they typically utilize open, modular architectures for both hardware and software,using de facto standards for network interfaces, languages and protocols.They could be viewed as a PC in an industrial PLC-like package.The FutureA 2005 PLC Product Focus Study from Reed Research Group pointed out factors increasingly important to users, machine builders and those making thepurchasing decisions. The top picks for features of importance were.* The ability to network, and do so easily. Ethernet communications isleading the charge in this realm. Not only are new protocols surfacing, but manyof the industry de facto standard serial protocols that have been used for many years are being ported to Ethernet platforms. These include Modbus (ModbusTCP), DeviceNet(Ethernet/IP) and Profibus(Profinet). Ethernet communication modulesfor PLCs are readily available with high-speed performance and flexibleprotocols.Also,many PLC CPUs are now available with Ethernet ports on board, saving I/O slot space. PLCs will continue to develop more sophisticatedconnectivity to report information to other PLCs,system control systems, dataacquisition(SCADA) systems and enterprise resource planning (ERP) systems. Additionally, wireless communications will continue to gain popularity.* The ability to network PLC I/O connections with a PC. The same trends that have benefited PLC networking have migrated to the I/O level.Many PLC manufacturers are supporting the most accepted fieldbus networks, allowing PLC I/O to be distributed over large physical distances, or located where it was previously considered nearly impossible. This has opened the door for personal computers to interface with standard PLC I/O subsystems by using interface cards, typically supplied by the PLC manufacturer or a third party developer.Now these challenging locations can be monitored with today a PC. Where industrial-grade control engines are not required, the user can take advantage of more advanced software packages and hardware flexibility at a lower cost.* The ability to use universal programming software for multipletargets/platforms.In the past it was expected that an intelligent controller would be complex to program.That is no longer the case. Users are no longerjust trained programmers, such as design engineers or systems integrators, butend-users who expect easier-to-use software in more familiar formats. TheWindows-based look and feel that users are familiar with on their personal computers have become the most accepted graphical user interface. What began as simple relay logic emulation for programming PLCs has evolved into languagesthat use higher level function blocks that are much more intuitive to configure. PLC manufacturers are also beginning to integrate the programming of diverse functions that allow you to learn only one package in configuring logic, HMI, motion control and other specialized capabilities. Possibly the ultimate wish of the end-user would be for a software package that could seamlessly program many manufacturers PLCs and sub-systems. After all, Microsoft Windows operatingsystem and applications work similarly whether installed on a Dell, HP or IBM computer,which makes it easier for the user.Overall, PLC users are satisfied with the products currently available,while keeping their eye on new trends and implementing them where the benefitsare obvious.Typically, new installations take advantage of advancing technologies,helping them become more accepted in the industrial world.PLC的过去、现在与未来众所周知，科技世界里只有一个永恒真理，那就是变化。
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毕业设计论文基于PLC的液位控制系统研究摘要本文设计了一种基于PLC的储罐液位控制系统。
它以一台S7-200系列的CPU224和一个模拟量扩展模块EM235进行液位检测和电动阀门开度调节。
系统主要实现的功能是恒液位PID控制和高低限报警。
本文的主要研究内容：控制系统方案的选择，系统硬件配置，PID算法介绍，系统建模及仿真和PLC编程实现。
本设计用PLC编程实现对储罐液位的控制,具有接线简单、编程容易，易于修改、维护方便等优点。
关键字：储罐;液位控制;仿真;PLCAbstractThis article is designed based on PLC, tank level control system. It takes a series s7-200 CPU224 and an analog quantities of EM235 expansion module to level detection and electric valve opening regulation.System main function is to achieve constant low level PID control and limiting alarm.The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, PID algorithm introduced, system modeling and simulation, and PLC programming. PLC programming with the design of the tank level control have the advantage of simple wiring, easy programming, easy to modify, easy maintenance and so on.Key word: tank ; level ;control ;simulation ;plc目录摘要 (I)ABSTRACT ........................................................... I I 1 绪论. (1)1.1盐酸储罐恒液位控制任务 (1)1.2本文研究的意义 (2)1.3本文研究的主要内容 (2)2 控制系统方案设计 (3)2.1储罐液位控制的发展及现状 (3)2.2系统功能分析 (3)2.3系统方案设计 (4)3 系统硬件配置 (5)3.1电动控制阀的选择 (5)3.1.1 控制阀的选择原则 (5)3.1.2 ZAJP 精小型电动单座调节阀性能和技术参数介绍 (10)3.2液位测量变送仪表的选择 (13)3.2.1 液位仪表的现状及发展趋势 (13)3.2.2 差压变送器的测量原理 (13)3.2.3 差压式液位变送器的选型原则 (14)3.2.4 DP系列LT型智能液位变送器产品介绍 (15)3.3PLC机型选择 (16)3.3.1 PLC历史及发展现状 (16)3.3.2 PLC机型的选择 (18)3.3.3 S7-200系列CPU224和EM235介绍 (20)4 PID算法原理及指令介绍 (21)4.1PID算法介绍 (22)4.2PID回路指令 (24)5 系统建模及仿真 (28)5.1系统建模 (28)5.2系统仿真 (30)5.2,1 MATLAB语言中Simulink交互式仿真环境简介 (30)5.2.2 系统仿真 (31)第6章系统编程实现 (33)6.1硬件设计 (33)6.1.1 绘制控制接线示意图 (33)6,1.2 I/O资源分配 (33)6.2软件设计 (34)6.2.1 STEP 7 Micro/Win V4.0 SP6编程软件介绍 (34)6.2.2 恒液位PID控制系统的PLC控制流程 (35)6.2.3 编写控制程序 (36)6.2.4 程序清单 (39)结束语 (40)参考文献 (41)致谢 (42)1 绪论1.1 盐酸储罐恒液位控制任务如图1.1所示为某化工厂稀盐酸储罐，该罐为钢衬聚四氟乙烯储罐，罐体高6米，容量为50立方米，重500千克。
钢衬四氟乙烯储罐的介质工作温度为-100°C～250°C，耐腐蚀性强，对卤素、卤代烃、强氧化剂、沸酸、碱、多种有机溶剂都有良好的耐蚀性。
其工艺流程为，稀盐酸从储罐顶部流入，罐体下部装有一电子开关阀，AC220V供电，由一个DC24V继电器控制，根据生产需要随时打开或关闭阀门。
由于工艺要求，必须将储罐内液体保持在4.5米，即要求罐体内液位恒定不变。
同时要求设置高低限报警，当液面高于5.4米时，高限报警，红灯亮；当液面低于3.0米时，底限报警，黄灯亮；正常运行时绿灯亮。
要求用一台PLC实现这些控制要求，试设计合适的控制系统，并且选用相应的设备，实现该系统的控制要求。
图1.1 稀盐酸储罐工艺流程图1.2 本文研究的意义在工业生产过程中，液位是最常见、最广泛的过程参数之一。
在石油工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类流体的液位高度进行检测和控制。
由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，自动控制难度较高。
为了解决人工控制的控制准确度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。
从而我们引入了工业生产的自动化控制。
一个系统的液位是否稳定，直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。
随着现代工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经不能够满足工业生产控制的需求，所以我们就又引入了可编程逻辑控制（又称PLC）。
引入PLC控制方式使控制更加的集中、及时和有效。
本文应用一台PLC通过PID模块实现对储罐液位的恒定控制，较传统的控制方法硬件接线简单，易于改变参数，而且更加快速、准确。
对其它类似控制有一定的借鉴意义。
1.3 本文研究的主要内容本文研究的是PID模块在PLC液位控制系统中的应用。
从整体上分析和研究了控制系统的方案设计，硬件配置，被控对象数学模型的建立，系统仿真，PLC 编程实现等，具体有以下几个方面的内容：1.介绍盐酸储罐恒液位控制任务，指出本文的研究意义所在和研究的主要内容。
2.介绍了控制系统设计的基本步骤和方法，包括了系统功能分析，控制方案设计。
3.系统硬件配置。
为系统实现选择合适的硬件。
4.介绍PID算法和指令。
5.对被控对象进行建模及系统仿真。
6.介绍STEP 7 Micro/Win V4.0 SP6编程软件，绘制控制接线图等。
应用PLC编程实现本课题的控制要求。
7.总结全文。
2 控制系统方案设计2.1 储罐液位控制的发展及现状储罐液位测量来源于石油和化工业，是工业测量中极为广阔的领域。
准确的液位测量是生产过程控制的重要手段。
液位控制的发展主要依赖于两个方面，即检测仪表的发展和控制算法的发展。
早期，由于工业领域生产规模不大，储罐液位测量主要采用法兰式液位变送器和吹气式等机械式测量方法。
但随着生产规模的进一步扩大，所需的储罐数量变多，体积变大，原先的测量方法的弊端愈发变得突出，如法兰式液位变送器需要保温，施工及维护工作量较大；吹气式液位检测用的吹气管要特殊订货，且还要定期更换，吹气式要消耗仪表气，有能耗，还需要敷设气源管。
这一系列问题的解决有待于新的测量方法的出现，从上世纪八十年代开始，一些发达国家就借助微电子、计算机、光纤、超声波等高科技的研究成果。
将各种新技术、新方法应用到储罐测量领域。
电子式测量方法便是其中的重要成果之一。
在电子式液位检测方法中，许多新的测量原理，包括压电式、应变式、浮球式、电容式、雷达式、超声波式、磁致伸缩式、伺服式、混合式等检测技术被应用到新型液位检测仪表的开发中。
由于这些方法测量精度高、可靠性强、持续时间长、安装维护简单，因而正在逐步取代旧的机械式液位测量技术。
就控制算法而言，在传统的PID算法基础上，人们开始将模糊算法等一些高级算法加入到控制器中，使控制器的性能得到大大的增强。
相信随着新的检测仪表和控制算法的不断涌现，液位检测控制系统将更加精确和方便易用，并且将会在更多领域，发挥其效能。
2.2 系统功能分析由任务分析可知，系统具有以下功能：1、 PID手/自动切换手动控制主要用于安装、调试和正常运行下的故障处理。
当设备处于正常状态时PID自动运行2、高低限报警根据控制要求，该液位控制系统要求设置高低限报警，当液位高于5.4米时，高限报警，红灯亮，当液面低于3.0米时，底限报警，黄灯亮。
正常运行时绿灯亮。
3、系统性能指标将储罐内的稀盐酸液位控制在4.5米2.3 系统方案设计由工艺要求可知，该系统只有一个被控变量即：液位；其控制精度要求也不是很高，根据在满足控制要求的情况下，尽量选择简单易行的控制方案这一原则，这里选用单回路反馈控制系统。
单回路控制系统结构比较简单，所需自动控制装置少，投资较低，操作维护也比较方便，该控制方案完全可以满足本系统的控制要求。
单回路反馈控制系统由四个基本环节组成，即被控对象（简称对象）或被控过程（简称对象）、测量变送装置、控制器和控制阀。
其方框图如图2.1所示：图2.1 该系统单回路控制系统方块图3 系统硬件配置3.1 电动控制阀的选择控制阀是控制系统的执行机构，它接受控制器的命令执行控制任务。
控制阀的选择合适与否，将直接关系到能否很好地起到控制作用。
因此，对它必须给予足够的重视。
3.1.1 控制阀的选择原则1)阀门开、闭形式的选择对于一个具体的控制系统来说，究竟选电开式还是选电闭式，要由具体的生产工艺来决定。
一般来说，要根据以下几条原则来进行选择：A.首先要从生产安全出发。
即当电源供电中断，或控制器出故障而无输出，或控制阀无法正常工作，以致阀芯回复到无能源的初始状态时，应能确保生产工艺设备的安全，不致发生故障。
B.从保证产品质量出发。
当控制阀处于无能源状态而回复到初始位置时，不应降低产品的质量。
C.从降低原料、成品、动力损耗来考虑。
当控制阀处于无能源状态而回复到初始位置时，不应浪费原料、成品和动力。
D.从介质的特点考虑。
比如：精馏塔塔釜加热蒸汽控制阀一般都选电开式，以保证在控制阀失去能源时能处于全闭状态，避免蒸汽浪费。
如果釜液是易凝结、易结晶、易聚合的物料时，控制阀则应选择电关式，以防控制阀失去能源时阀门关闭，停止蒸汽进入而导致釜内液体的结晶和凝聚。
根据以上几条原则综合考虑，这里我们选电开阀。
这样即使控制阀断电，阀门也会处于关闭状态。