【正文】 煙 臺(tái) 南 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 題目 PLC 的液位控制設(shè)計(jì) 姓 名 ： __ _______ 所在學(xué)院 ： 自動(dòng)化工程學(xué)院 ___ ______ 所學(xué)專業(yè) ： 電氣工程及其自動(dòng)化 ___ 班 級(jí) ： _08 級(jí)三班 __ ____ 學(xué) 號(hào) ： ___ _ 指導(dǎo)教師 ： _ ___ _____ 完成時(shí)間 ： 2021 年 3 月 16 日 __ 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 論文題目 PLC的液位控制設(shè)計(jì) 院部 自動(dòng)化工程學(xué)院 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班級(jí) 08 級(jí) 3班 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的要求： 本系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)能源的充分利用和生產(chǎn)的需要，需要對(duì)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，考慮到電機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行、調(diào)速和制動(dòng)的特性，采用 ABB 公司的 ABB ACS800 變頻器，系統(tǒng)中由S7300 系列 PLC 完成數(shù)據(jù)的采集和對(duì)變頻器、電機(jī)等設(shè)備的控制任務(wù)?；?S7300 PLC的編程軟件 ,采用模塊化的程序設(shè)計(jì)方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和維護(hù) 。系統(tǒng)利用對(duì) PLC 軟件的設(shè)計(jì) ,實(shí)現(xiàn)變頻器的參數(shù)設(shè)置、故障診斷和電機(jī)的啟動(dòng)和停止。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的內(nèi)容與技術(shù)參數(shù) 本設(shè)計(jì)使用的是軟件是 STEP7Micro/WIN,該軟件主要協(xié)助用戶開發(fā)應(yīng)用程序，除了具有創(chuàng)建程序的相關(guān)功能，還有一些文檔管理等工具性功能，還可直接通過(guò)軟件設(shè)置 PLC 的工作方式、參數(shù)和運(yùn)行監(jiān)控等 。 技術(shù)參數(shù)：（ 1） 利用定時(shí)中斷功能實(shí)現(xiàn) PID 控制的定時(shí)采樣及輸出控制。 （ 2） 在本系統(tǒng)中，只用比例積分控制，確定增益和時(shí)間常數(shù)為：增益 Kc=。 （ 3）采樣時(shí)間 Ts=；積分時(shí)間 Ti=30S；微分時(shí)間 Td=0S。 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作計(jì)劃 2021． 12 看關(guān)于單片機(jī)原理的書籍； 看關(guān)于自動(dòng)控制關(guān)于比例積分微分有關(guān)書籍； 看有關(guān)顯示電路，輸出控制電路和故障報(bào)警電路的書籍； 制定開題報(bào)告； 開始編寫論文： a 編寫所用到的各種元器件的原理和簡(jiǎn)單介紹 b 完成主題設(shè)計(jì)思路 完成電路圖設(shè)計(jì)； 編寫主程序； 完成裝置的調(diào)試工作； 完成設(shè)計(jì)總結(jié) 接受任務(wù)日期 2021 年 12 月 6 日 要求完成日期 2021 年 3 月 8 日 學(xué) 生 (簽名 ) 2021 年 3 月 8 日 指 導(dǎo) 教 師 (簽名 ) 年 月 日 院長(zhǎng) (主任 ) (簽名 ) 年 月 日 I 摘 要 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題是基于 PLC 的液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 可編程邏輯控制器（ Programmable Logic Controller， PLC），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成 為： 電源 、 中央處理單元 (CPU)、 存儲(chǔ)器 、 輸入輸出接口電路 、 功能模塊 、 通信模塊 。 針對(duì)雙容水箱普遍存在容積延 遲問(wèn)題和傳統(tǒng) PID 單回路控制難于達(dá)到控制要求的特點(diǎn)，提出了基于串級(jí)技術(shù)和 PLC 控制器的雙容液位控制系統(tǒng) 。 系統(tǒng)根據(jù)雙容水箱的數(shù)學(xué)模型，采用微分先行的串級(jí)控制技術(shù)、 PLC 控制器、MCCS 軟件組態(tài)實(shí)現(xiàn)了雙容水箱液位的高精度控制和實(shí)時(shí)顯示 本文的主要內(nèi)容包括：水箱的特性確定與實(shí)驗(yàn)曲線分析， S7300 可編程控制器的硬件掌握， PID 參數(shù)的整定及各個(gè)參數(shù)的控制性能的比較，應(yīng)用 PID 控制算法所得到的實(shí)驗(yàn)曲線分析，整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)部分的介紹和應(yīng)用 PLC 語(yǔ)句編程來(lái)控制水箱水位。 關(guān)鍵詞： S7300 西門子 PLC、控制對(duì)象特 性、 PID 控制算法、擴(kuò)充臨界比例法、壓力變送器、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、 PID 指令。 II Abstract This graduation project topic is based on the PLC fluid position control system design. In the design, I am control the algorithm which the author primary cognizance the design, therefore designs in the paper with to the PID algorithm mentions many. Programmable Logic Controller， PLC,it uses a programmable memory, for its internal storage procedures, the implementation of logical, sequential control, timing, counting and arithmetic operations such as useroriented instructions, and through digital or analog input / output control various types of machinery or production process. Programmable logic controller is a dedicated to the industrial control puter, and its hardware structure is basically the same with the micro puter, basic ponents: power supply, a central processing unit ( CPU ), memory, input and output interface circuit, function module, munication module. Aiming at the problem of capacious— lags in double— tanks， it was hard for the traditional PID control to the high stable constant requirements and cascade controlling could solve them. A new system based on cascade control of previous difference and PLC was investigated in industrial double— tanks. And this liquid— level control system used the previous difference algorithm of cascade controller， PLC and MCCS was designed according to the mathematical model of double tank. The this article main content includes: water tank characteristic determination and experimental curve analysis， the S7300 programmable controller hardware grasps， PID parameter installation and each parameter control performance parison ，experimental curve analysis obtains which using the PID control algorithm and overall system each part of introduction and programs using the PLC sentence controls the water tank water level. Key words: SIMATIC S7300 PLC, the controlled member characteristic, the PID control algorithm, the expansion critical ratio method, the pressure change delivering, the electrically operated regulating valve. III 目 錄 摘 要 ................................................................................................... I ABSTRACT .............................................................................................. II 1 緒論 ....................................................................................................... 1 PLC 的產(chǎn)生、定義及現(xiàn)狀 ..................................................................................... 1 過(guò)程工業(yè)控制算法的應(yīng)用現(xiàn)狀 ............................................................................ 1 PID 控制的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀 .................................................................................. 2 論文的研究?jī)?nèi)容 .................................................................................................... 2 2 S7300 中小型 PLC 和控制對(duì)象介紹 .................................................... 3 西門子 PLC 控制系統(tǒng) ........................................................................................... 3 CPU模塊 .......................................................................................................... 3 模擬量輸入模塊 .............................................. 4 模擬量輸出模塊 .............................................. 5 電源模塊 .................................................... 6 控制對(duì)象特性 ........................................................................................................ 7 一階單容上水箱特性 .................................................................................... 7 二階雙容下水箱對(duì)象特性 .......................................................................... 10 3 PID 控制算法介紹 ................................................................................ 14 PID 控制算法 ..............................