基于西門子s7-200的水箱液位控制課程設(shè)計-wenkub.com
2025-06-24 20:32 本頁面
【正文】 致 謝 為期兩周的課程設(shè)計結(jié)束了，在此感謝老師對本次課程設(shè)計的精心指導。 PLC在水箱控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。178。 傳統(tǒng)PID控制；2控制核心，PLC系統(tǒng)的了解：178。 自動控制的基本要求，如穩(wěn)定性、快速性、準確性等品質(zhì)指標；216。 執(zhí)行器件，電動調(diào)節(jié)閥的原理與組成。結(jié) 論設(shè)計任何一個過程控制系統(tǒng)，首先應(yīng)全面了解被控過程，其次根據(jù)工藝要求對系統(tǒng)進行研究，確定最佳的控制方案，最后對過程控制系統(tǒng)進行設(shè)計、整定和投運。水泵運行狀態(tài)，絕對禁止進行水泵切換控制操作，否則可能損壞變頻器。當通電或者正在運行時，請不要做任何維護或者維修活動，接線箱蓋子，變頻器前蓋板否則會有觸電危險。CPU 224 XP本體上的模擬量輸入通道的地址為AIW0和AIW2；模擬量輸出通道的地址為AQW0。先將積分作用去除，適當加大死區(qū)后，用純比例調(diào)出相對穩(wěn)定的曲線后，再慢慢加入微分作用，效果如下：由曲線看出，系統(tǒng)穩(wěn)定后存在誤差，由于我們知道純比例環(huán)節(jié)不能消除余差，只有積分作用才有消除余差，故此時應(yīng)該加大積分作用，改變積分時間后，效果如下：再小范圍對P和I進行調(diào)節(jié)。不同的控制對象和控制環(huán)境需要不同的PID參數(shù)，即使是同一個控制對象和控制環(huán)境，對控制品質(zhì)的不同要求也需要對PID參數(shù)重新進行整定。輸出，可以選擇模擬量和數(shù)字量，數(shù)字量是PWM脈寬調(diào)制（如控制固態(tài)繼電器控制溫度），選擇模擬量則要注意傳感器是4到20ma（1到5v），還是0到20mA(0到5V)，以此判斷是否選擇20%偏移量。再者沒有用到的模擬量輸入口，則要按標準短接，如下圖中的“未用”需要注意的是，信號線不要太長，且傳感器與CPU要使用同一個電源供電 EM231模擬量輸入接線圖 變頻器接線圖用到的端口有14和15，其中14接EM232的M0口，15接EM232的IO口。 3． 微分作用(D)微分控制可以改善動態(tài)特性，如超調(diào)量減少，調(diào)節(jié)時間縮短，允許加大比例控制， 使穩(wěn)態(tài)誤差減小， 提高控制精度。積分能消除余差，適用于控制通道滯后較小、負荷變化不大、被控參數(shù)不允許有余差的場合，如某些流量、液位要求無余差的控制系統(tǒng)。（2） 對穩(wěn)態(tài)性能的影響： 加大比例控制系數(shù)Kc， 在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下， 可以減小穩(wěn)態(tài)誤差Es s， 提高控制精度； 但是加大Kc只是減少Ess， 卻不能完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。 PID調(diào)節(jié)器的微分方程 式中 PID調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù) 、PID調(diào)節(jié)器各校正環(huán)節(jié)的作用 1. 比例作用(P) 比例控制作用是最基本的控制規(guī)律。（3） 擴展模塊EM232EM232模塊式2個模擬量的輸出模塊，與變頻器連接，將PID運算結(jié)果送到變頻器，控制變頻器頻率從而控制上水電機轉(zhuǎn)速。SIMATIC S7—200PLC系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元（CPU模塊）、擴展單元（接口模塊）、編程器、通信電纜、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。將2兩式整理得： 經(jīng)拉氏變換，得單容液位過程傳遞函數(shù)為： …………3式中，為過程放大系數(shù)，；為過程的時間常數(shù)，；C為過程容量。第三章 設(shè)計基礎(chǔ)儲備 建模過程系統(tǒng)示意圖如圖31所示： 單容液位水箱示意圖 其具體的建模過程為：被控過程的數(shù)學模型就是液位高度h與流入量Q1 之間的數(shù)學表達式。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及時。本課題針對液位控制設(shè)計了一個由液位傳感器、PLC、變頻器等組成的系統(tǒng)，并采用了PID算法對其控制。PID控制技術(shù)經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，從模擬PID控制發(fā)展到數(shù)字PID控制，技術(shù)不斷完善與成熟。液位控制是工業(yè)生產(chǎn)中典型的過程控制問題，對液位準確的測量和有效的控制是一些設(shè)備優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要指標。它具有控制能力強、可靠性高、配置靈活、編程簡單、使用方便、易于擴展等優(yōu)點，是當今及今后工業(yè)控制的主要手段和重要的自動化控制設(shè)備。交流電動機帶動泵通過入水閥門向上水箱供水,出水閥門同時向外排水,令入水的速度大于出水的速度,達到被控參數(shù)(液位)的動態(tài)調(diào)整。在設(shè)計中，主要是數(shù)學模型的建立和控制算法的設(shè)計，因此在論文設(shè)計中用到的PID算法較多，而在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， S7200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)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。能夠較好的克服擾動。西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，可靠性更高。由于它便于直接觀察、容
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