【正文】 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 畢業(yè)設(shè)計（論文） 任務(wù)書題目基于s7200 的液位控制系統(tǒng)：系統(tǒng)設(shè)計及上位機人機界面學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)班級 設(shè)計（論文）內(nèi)容及基本要求：40cm，儲罐高：60cm，存儲介質(zhì)：水，管道直徑：16mm，驅(qū)動泵型號：16CQ8P，輸入流量030 升/min。，設(shè)計上述閉環(huán)控制系統(tǒng)。5. 學(xué)習(xí)一種常用工控組態(tài)軟件，設(shè)計由實時顯示、報警和控制的監(jiān)控軟件組態(tài)。 字符以上的英文資料翻譯。設(shè)計（論文）起止時間年月日至年月日設(shè)計（論文）地點自動化教研室指 導(dǎo) 教 師 簽 名 年 月 日 系（教研室）主任簽名 年 月 日 學(xué) 生 簽 名 年 月 日 摘要本次畢業(yè)設(shè)計的課題是基于PLC S7200液位控制系統(tǒng)的設(shè)計。隨著科技的快速發(fā)展，無論在日常生活中，還是在工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，PLC具有廣泛的應(yīng)用。PLC的一般特點：抗干擾能力強，可靠性極高、編程簡單方便、使用方便、維護(hù)方便、設(shè)計、施工、調(diào)試周期短、易于實現(xiàn)機電一體化。PLC總的發(fā)展趨勢是：高功能、高速度、高集成度、大容量、小體積、低成本、通信組網(wǎng)能力強。本設(shè)計以一臺S7200系列的CPU224進(jìn)行液位檢測和電動閥門開度調(diào)節(jié)。本設(shè)計液位控制系統(tǒng)采用PLC為控制核心，具備開啟和全部停止功能，這是一種PLC控制的自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。本文的主要研究內(nèi)容：控制系統(tǒng)方案的選擇，系統(tǒng)硬件配置，二位式控制算法介紹，組態(tài)軟件MCGS與硬件的連接和仿真的實現(xiàn)。本設(shè)計用PLC編程實現(xiàn)對儲罐液位的控制,具有接線簡單、編程容易，易于修改、維護(hù)方便等優(yōu)點。關(guān)鍵字：儲罐；液位控制；仿真；二位式控制； 組態(tài)軟件；PLC； MCGSAbstractThe subject of graduation design is based on PLC S7200, liquid level control system technological development fastly, both in daily life, or the industrial and agricultural development, plc have wide application. PLC general features: strong antijamming capability, high reliability, programming is simple and convenient, easy operation and maintenance convenience, design, construction, missioning period is short, easy to realize the electromechanical integration. PLC general development trend is: high function, high speed, high level of integration, large capacity, small volume, low cost, munication networking capability is strong. The subject takes a series s7200 CPU224 to level detection and electric valve opening regulation. This liquid level control system adopts PLC as control core, with open and full stop functions，this is a kind of PLC automatic adjustment of the control system. The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, Two position control algorithm introduced, Connect the MCGS configuration software and hardware and simulation. 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； Two position control； configuration software； PLC ； MCGS目錄1 緒論 1 課題的意義及目的 1 液位控制系統(tǒng)的原理概述及其發(fā)展 1 人工控制與自動控制 1 水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖 2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 32 可編程邏輯控制器及西門子S7200 5 PLC的特點和優(yōu)勢 5 高可靠性 5 豐富的I/O接口模塊 6 采用模塊化結(jié)構(gòu) 6 編程簡單易學(xué) 6 安裝簡單，維修方便 6 PLC的工作原理和功能 6 西門子S7200 7 s7200結(jié)構(gòu) 7 s7200工作原理 83 系統(tǒng)設(shè)計方案及硬件選型 8 系統(tǒng)設(shè)計框圖 8 二位式控制原理的介紹 9 硬件組成 114 上位機組態(tài)軟件監(jiān)控 13 MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成 13 MCGS通用監(jiān)控系統(tǒng)主要功能 15 MCGS組態(tài)軟件的工作方式 15 MCGS如何與設(shè)備進(jìn)行通訊 15 MCGS如何產(chǎn)生動畫效果 16 MCGS如何實施遠(yuǎn)程多機監(jiān)控 16 如何對工程運行流程實施有效控制 16 MCGS組態(tài)軟件的操作方式 16 各種組態(tài)工作窗口 16 組建新工程的一般過程 195 MCGS組態(tài)畫面制作流程 20 建立MCGS新工程 20 設(shè)計畫面流程 24 定義數(shù)據(jù)對象 26 動畫連接 28 報警顯示 33 定義報警 33 報警顯示 37 修改報警限值 37 實時曲線 39 給定值的設(shè)定 42 自動手動切換 446 設(shè)備選型與連接 45 MCGS與西門子S7200的連接 45 數(shù)據(jù)前處理 51 537 系統(tǒng)仿真 55 液位手動控制的實現(xiàn) 55 自動液位控制的實現(xiàn) 57總結(jié) 59感謝信 63參考文獻(xiàn) 63II1 緒論 課題的意義及目的 近幾十年來，自動控制系統(tǒng)已被廣泛使用，在其研究與發(fā)展上也已趨于完備，而控制的概念更是應(yīng)用在許多生活周圍的事物。在人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域經(jīng)常涉及到液位和流量的控制問題，液位控制系統(tǒng)已是一般工業(yè)界所不可缺少，例如居民生活用水的供應(yīng), 飲料、食品加工, 溶液過濾, 化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要維持合適的高度, 既不能太滿溢出造成浪費, 也不能過少而無法滿足需求。假若我們能使用此系統(tǒng)來自動維持液位的高度，那么工作人員便可輕易的在操作室獲知整個設(shè)備的儲水狀況，因此液面高度是工業(yè)控制過程中一個重要的參數(shù)，特別是在動態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對液位進(jìn)行檢測、控制，不僅能得到很好的效果，而且提升了工作效率。在液位控制系統(tǒng)中采用PLC作為控制器，可以代替大量繼電器實現(xiàn)邏輯控制，相對傳統(tǒng)液位控制大幅降低了能耗。而且可以在惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用，加強了操作人員的安全系數(shù)，同時提高了工作效率。而 PID控制（比例、積分和微分控制）是目前采用最多的控制方法，在液位控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)了液位模擬量的數(shù)字PID控制，從而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性大大提高。不但大大減低工作人員的危險性，還降低了工作強度。PLC控制系統(tǒng)中，主要是對一水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，涉及到液位的動態(tài)控制、控制系統(tǒng)的建模、PLC控制、PID算法、傳感器和調(diào)節(jié)閥等一系列的知識。作為單容水箱液位的控制系統(tǒng)，控制方式采用了二位式，控制核心為S7200系列的CPU226以及PLC內(nèi)部A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，檢測元件及執(zhí)行器。通過以上的器件設(shè)備、PID控制算法和PC編程軟件等，實現(xiàn)對液位的自動控制。因此，液位自動控制系統(tǒng)對降低能耗、節(jié)約成本、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益，在現(xiàn)代工業(yè)液位控制中具有非常重要的意義。 液位控制系統(tǒng)的原理概述及其發(fā)展 人工控制與自動控制下圖為水箱液位控制系統(tǒng)示意圖，在人工控制示意圖中，為保持水箱液位恒定，操作人員應(yīng)根據(jù)液位高度的變化情況控制凈水量。手工控制的過程主要分為三步：用眼睛觀察水箱液位的高低以獲取測量值，并通過神經(jīng)系統(tǒng)傳到大腦；大腦根據(jù)眼睛看到的水位高度，與設(shè)定值進(jìn)行比較，得出偏差大小和方向，然后根據(jù)操作經(jīng)驗發(fā)出控制命令；根據(jù)大腦發(fā)出的命令，用雙手去改變給水閥（或進(jìn)水閥）的開度，使水箱液位包持在工藝要求的高度上。在整個手工控制過程中，操作人員的眼、腦、手、三個器官，分別擔(dān)負(fù)了檢測、判斷、和運算、執(zhí)行三個作用，來完成測量、求偏差、在施加控制操作以糾正偏差的工作過程，保持水箱液位的恒定。 如果采用檢測儀表和自動控制裝置來代替人工控制，就成為過程控制系統(tǒng)。在自動控制示意圖中，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動作用后，被控變量（液位）發(fā)生變化，通過檢測變送儀表得到其測量值；控制器接受液位測量變送器送來的信號，與設(shè)定值相比較得出偏差，按某種運算規(guī)律進(jìn)行運算并輸出控制信號；控制閥接受控制器的控制信號，按其大小改變閥門的開度，調(diào)整給水量，以克服擾動的影響，使被控變量回到設(shè)定值，最終達(dá)到水箱液位的恒定。這樣就完成了所要求的控制任務(wù)。這些自動控制裝置和被控的工藝設(shè)備組成了一個沒有人直接蔡玉的自動控制系統(tǒng)。 水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖本論文對水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計是一個簡單控制系統(tǒng)，所謂簡單液位控制系統(tǒng)通常是指由一個被控對象、一個檢測變送單元（檢測元件及變送器）、以個控制器和一個執(zhí)行器（控制閥）所組成的單閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，也稱為單回路控制系統(tǒng)。簡單控制系統(tǒng)有著共同的特征，它們均有四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。對于不同對象的簡單控制系統(tǒng)，盡管其具體裝置與變量不相同，但都可以用相同的方框圖表示：——偏差操縱變量控制器 執(zhí)行器 被控對象測量變送器干擾圖 13擾動由這個簡單控制系統(tǒng)通用的框圖設(shè)計出水箱液位控制系統(tǒng)的原理框圖如下：液位變送器+控制器電動控制閥閥閥器_水箱圖 14 這是單回路水箱液位控制系統(tǒng)，單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調(diào)節(jié)對上用一個調(diào)節(jié)器來保持一個參數(shù)的恒定，而調(diào)節(jié)器只接受一個測量信號，其輸出也只控制一個執(zhí)行機構(gòu)。本系統(tǒng)所要保持的恒定參數(shù)是液位的給定高度，即控制的任務(wù)是控制水箱液位等于給定值所要求的高度。根據(jù)控制框圖，這是一個閉環(huán)反饋單回路液位控制，采用工業(yè)智能儀表控制。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀近年來，有關(guān)液位控制的形式及方法越來越多，技術(shù)性能也越發(fā)先進(jìn)，自動化程度也有較大地提高。但就以各類型水罐、水池的液位控制來說，許多項目沒有達(dá)到自動化的程度，有的在設(shè)計上雖然設(shè)置有較為精密儀表和其它電氣設(shè)備，但是沒有達(dá)到充分的開發(fā)和合理的配置，自動化程序較低,有許多電氣及儀表裝置，在系統(tǒng)中只起到了液位顯示及報警功能，其液位控制全憑生產(chǎn)運行人員根據(jù)系統(tǒng)工藝流程，人為地手動或電動操作水罐或水池的進(jìn)出口閥門來實現(xiàn)液位控制，使其液位保持在正常的生產(chǎn)狀態(tài)范圍內(nèi)。由于受各工藝流程生產(chǎn)系統(tǒng)中的影響，液位的變化和穩(wěn)定性也受到較大影響，為此生產(chǎn)運行人員在工作中要時時監(jiān)測液位的變化，而不得有半點疏忽，這樣就較大地增加了生產(chǎn)運行人員的勞動強度。我國近代液位測量技術(shù)發(fā)展比較晚，早起所需的流量儀表均從國外進(jìn)口。中國液位儀表制造業(yè)從上世紀(jì)30年代中期以儀表修配開始，到解放前后在上海、天津等沿海地區(qū)形成了現(xiàn)代流量儀表的民族工業(yè)。到改革開放前，經(jīng)歷了仿制、統(tǒng)一設(shè)計、自行研究開發(fā)過程，目前已近初具規(guī)模，基本上能滿足中等水平儀表的需要。改革開放以來又經(jīng)歷了技術(shù)引進(jìn)，與國際先進(jìn)技術(shù)企業(yè)合資、合作，儀表性能和水平有了很大提高。近年國際主流企業(yè)紛紛在中國建立生產(chǎn)基地，既增強了研發(fā)能力也增添了競爭因素，現(xiàn)在我國液位計產(chǎn)品已很全面，基本覆蓋所有行業(yè)，滿足各行業(yè)產(chǎn)生需要，技術(shù)革新較快，但在產(chǎn)品生產(chǎn)工藝上仍然有很大提高的空間。為了適應(yīng)各種用途，各種類型的液位計相繼問世，投入使用的類型有上百種。根據(jù)其測量方法和結(jié)構(gòu)原理大致分為浮力式液位計、靜壓式液位計、電容式液位計、超聲波液位計等。20世紀(jì)隨著各領(lǐng)域?qū)σ何粶y量需求的牽引，使得流量計得到快速發(fā)展，尤其是微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，為也為測量的制造技術(shù)提供各種新型的元器件，進(jìn)一步推動了液位計從機械式向智能化、模塊化發(fā)展。新技術(shù)、新器件、新材料和新工藝及新軟件的開發(fā)應(yīng)用，使得液位計的測量準(zhǔn)確度越來越高，液位的測量范圍越來越廣。同時液位計對測量介質(zhì)的要求在降低，適用范圍也越來越寬，智能化程度及可靠性得到了很大的提高。九十年代，計算機已滲透到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科研等部門及民用生活的各個方