【正文】 本科畢業(yè)論文 基于PLC的液位控制系統(tǒng)設(shè)計摘要本次畢業(yè)設(shè)計的課題是基于PLC的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計。在設(shè)計中，筆者主要負(fù)責(zé)的是數(shù)學(xué)模型的建立和控制算法的設(shè)計，因此在論文中設(shè)計用到的PID算法提到得較多，PLC方面的知識較少。本文的主要內(nèi)容包括：PLC的產(chǎn)生和定義、過程控制的發(fā)展、水箱的特性確定與實驗曲線分析， FX2系列可編程控制器的硬件掌握，PID參數(shù)的整定及各個參數(shù)的控制性能的比較，應(yīng)用PID控制算法所得到的實驗曲線分析，整個系統(tǒng)各個部分的介紹和講解PLC的過程控制指令PID指令來控制水箱水位。關(guān)鍵詞：FX2系列PLC，控制對象特性，PID控制算法，擴(kuò)充臨界比例法，PID指令，實驗。The liquid level control system based on PLCABSTRACTThe subject of graduation design is based on PLC, liquid level control system design. In the design, the author is mainly responsible for the mathematical model and control algorithm design, so the design used in the paper referred to was more PID algorithm, PLC in less knowledge. Main contents of this article: PLC creation and definition, process control, development, and water tanks and experiment to determine the characteristics curve analysis, FX2 series PLC hardware control, PID tuning parameters and various parameters of the control performance parison, the application PID control algorithm obtained experimental curve analysis, the entire system, introduce and explain the various parts of the PLC process control mands to control the tank level PID instruction.Keywords：FX2 series PLC, the control object characteristics, PID control algorithm, to expand the critical proportion method, PID instruction, experimental.目 錄中文摘要 I英文摘要 II1 緒論 1 PLC的產(chǎn)生、定義及現(xiàn)狀 定義 1 1 主要內(nèi)容 意義 3 32 FX2系列PLC和控制對象介紹 5 三菱PLC控制系統(tǒng) 5 CPU模塊 5 I/O模塊 6 6 過程建模 6 一階單容上水箱對象特性 6 二階雙容下水箱對象特性 113 PID調(diào)節(jié)及串級控制系統(tǒng) 15 PID調(diào)節(jié)的各個環(huán)節(jié)及其調(diào)節(jié)過程 15 16 16 17 串級控制 18 18 19 19 擴(kuò)充臨界比例度法 21 三菱FX2系列PLC中PID指令的使用 22 23 23 254 控制方案設(shè)計 27 系統(tǒng)設(shè)計 27 27 29 硬件設(shè)計 29 29 30 315 運行 32 上水箱液位比例調(diào)節(jié) 32 上水箱液位比例積分調(diào)節(jié) 32 上水箱液位比例積分微分調(diào)節(jié) 32致 謝 35參考文獻(xiàn) 36論文原創(chuàng)性聲明1 緒論 PLC的產(chǎn)生、定義及現(xiàn)狀、定義一、可編程控制器的產(chǎn)生20世紀(jì)60年代，在世界技術(shù)改造的沖擊下，要求尋找一種比繼電器更可靠、功能更齊全、響應(yīng)速度更快的新型工業(yè)控制器。1968年，美國最大的汽車制造商——通用汽車公司從用戶角度提出了新一代控制器應(yīng)具備的十大條件后，立即引起了開發(fā)熱潮。二、可編程控制器的定義國際工委員會（IEC）曾于1982年11月頒布了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一稿，1985年1月又發(fā)表了第二稿，1987年2月頒布了第三稿。該草案中對可編程控制器的定義是“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)計算等面向用戶的指令，并通過數(shù)字量和模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實用化發(fā)展階段，計算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。20世紀(jì)80年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個時期可編程控制器發(fā)展的特點是大規(guī)模、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個階段的另一個特點是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30~40%。在這時期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。 20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。從控制規(guī)模上來說，這個時期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)；從控制能力上來說，誕生了各種各樣的特殊功能單元，用于壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、位移等各式各樣的控制場合；從產(chǎn)品的配套能力來說，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。目前，可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長足的發(fā)展。 我國可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。接下來在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上海東屋電氣有限公司生產(chǎn)的CF系列、杭州機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK及D系列、大連組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、蘇州電子計算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，無錫華光公司、上海鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)也是我國比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國將有更廣闊的應(yīng)用天地。 進(jìn)入90年代以來，自動化技術(shù)發(fā)展很快，并取得了驚人的成就，已成為國家高科技的重要分支。過程控制是自動化技術(shù)的重要組成部分。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化中，過程控制技術(shù)正在為實現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動生產(chǎn)率、節(jié)約能源、改善勞動條件、保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生等方面起著越來越大的作用。在本世紀(jì)40年代前后，工業(yè)生產(chǎn)大多處于手工操作的狀態(tài)，人們主要是憑經(jīng)驗用人工去控制生產(chǎn)過程。生產(chǎn)過程中的噶參數(shù)靠人工觀察，生產(chǎn)過程的操作也靠人工去執(zhí)行。因此，當(dāng)時的勞動效率是很低的。40年代以后，生產(chǎn)自動化發(fā)展很快。尤其是近年來，過程控制技術(shù)發(fā)展更為迅速?？v觀過程控制的發(fā)展歷史，大致經(jīng)歷了下述幾個階段：50年代前后，過程控制開始得到發(fā)展。一些工廠企業(yè)實現(xiàn)了儀表化和局部自動化。這是過程控制發(fā)展的第一階段。這階段主要的特點：檢測和控制儀表普遍采用基地式儀表和部分組合儀表；過程控制結(jié)構(gòu)大多數(shù)是單輸入單輸出系統(tǒng)；被控制參數(shù)主要是溫度、壓力、流量、液位四種參數(shù)；控制目的是保持這些參數(shù)的穩(wěn)定，消除或減少對生產(chǎn)過程的主要擾動。在60年代，隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對過程控制提出了新的要求；隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展也為自動化技術(shù)工具的完善提供了條件，開始了過程控制的第二階段。在儀表方面，開始大量采用單元組合儀表。為了滿足定型、靈活、多功能的要求，有出現(xiàn)了組合儀表，它將各個單元劃分為更小的功能塊，以適應(yīng)比較復(fù)雜的模擬和邏輯規(guī)律相結(jié)合的控制系統(tǒng)的需要。70年代以來，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，儀表與硬件的開發(fā)，微型機(jī)算計的開發(fā)應(yīng)用，使生產(chǎn)過程自動化的發(fā)展達(dá)到了一個新的水平。對全工廠或整個工藝流程的集中控制、應(yīng)用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行多參數(shù)綜合控制，或者用多臺計算機(jī)對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制和經(jīng)營管理，是這一階段的主要特征。過程控制發(fā)展到現(xiàn)代過程控制的新階段，這是過程控制發(fā)展的第三階段。在新型的自動化技術(shù)工具方面，開始采用微處理器為核心的智能單元組合儀表；在測量變送器方面，教為突出的成分在線檢測與數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用日益廣泛；在模擬式調(diào)節(jié)儀表方面，不僅Ⅲ型儀表產(chǎn)品品種增加，可靠性提高，而且是本質(zhì)安全防爆，適應(yīng)了各種復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。、主要內(nèi)容、意義為了解決人工控制的控制準(zhǔn)度低、控制速度慢、靈敏度低等一系列問題。從而我