【正文】 CPU 314C2 DP 安裝有： 微處理器 。 除此之 外，該 CPU 還是 帶 有 集成的數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出的緊湊型 CPU， 對(duì)二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算具有較高的處理能力 ，這一點(diǎn)對(duì)于有較高精度要求的液位控制系統(tǒng)很重要。集成的 的 PROFIBUS DP 主站 /從站以及 PROFINET IO 控制器 /I設(shè)備接口，用于 PROFIBUS 和 PROFINET 的分布式連接。通過其擴(kuò)展工作存儲(chǔ)器，該緊湊型 CPU 也適用于中等規(guī)模的應(yīng)用。 第二章 系統(tǒng)的硬件 選型 本次設(shè)計(jì)采用西門子 300 系列 CPU314C2PN/DP，其主要特點(diǎn)如下 。 3 按系統(tǒng)要求進(jìn)行硬件連接 4 系統(tǒng)控制程序的編寫與調(diào)試 5 組態(tài)界面的設(shè)計(jì)，主要實(shí)現(xiàn)通過 WINCC Flexible Smart 觸摸屏組態(tài)界面控制系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止， PID 參數(shù)的輸入與修改，給定液位和實(shí)際液位顯示窗口，繪制系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線。 1 根據(jù)系統(tǒng)要求進(jìn)行硬件選型 ，并列出所選型號(hào)的技術(shù)參數(shù)。采用WINCC flexible 組態(tài)技術(shù)為系統(tǒng)設(shè)計(jì)良好的人機(jī)界面。能夠熟練地掌握西門子 PLC 的編程和工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，對(duì)解決工程中的 PLC 和網(wǎng)絡(luò)通信問題尤為重要。而對(duì)這些過程量的傳統(tǒng)控 制方法基本上都是依靠高強(qiáng)度的人力勞動(dòng)，或者傳統(tǒng)的模擬儀表（指針式，浮子式，磁電式，接近開關(guān)，電容式等）來顯示控制被控對(duì)象的當(dāng)前值 ，但是這些傳統(tǒng)的控制有其顯著的缺點(diǎn)：對(duì)操作人員的要求高，人機(jī)界面不友好，控制精度不夠高，特別是當(dāng)系統(tǒng)的模型或者某些參數(shù)發(fā)生變化后，系統(tǒng)的可靠性，穩(wěn)定性都無法得到保證，所有這些需要迫切解決的問題催生了 21 世紀(jì)以來的各種智能控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，其中一項(xiàng)就是 PID 先進(jìn)控制技術(shù)，這一技術(shù)以其靈活，易操作，控制性能優(yōu)良而廣泛應(yīng)用于各個(gè) 生產(chǎn)領(lǐng)域，因此研究 PID 在液位控制方面的應(yīng)用具有很高的使用 價(jià)值。尤其是水位控制技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活，生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用；比如民用水塔的供水，如果水位太低，則會(huì)影響居民用水 ，過高又會(huì)導(dǎo)致成本的增加或者降低系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)稳菟?；液位控制?PLC； WINCC flexible PID 第一章 引言 簡(jiǎn)介 過程控制是自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域，它是指對(duì)液位，溫度，配比，流量，壓力等過程量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院 基于 S7300PLC 和 WINCC 組態(tài)的單容水箱液位控制 專業(yè)班級(jí) ：自動(dòng)化 113班 學(xué) 號(hào)： 04 姓 名：郭曉鵬 指導(dǎo)老師：朱俊林 時(shí) 間： 2020 年 6月 10 日 摘要 本文以西門子 S7300PLC 為主要控 制器，單容水箱液位為控制對(duì)象，設(shè)計(jì)了一個(gè)單閉環(huán)單容水箱液位定值控制系統(tǒng)，液位信號(hào)通過液位變送器變送至 PLC，經(jīng)過 PLC 中 PID智能控制算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸出控制信號(hào)經(jīng)過 D\A 轉(zhuǎn)換控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)變頻器，進(jìn)一步控制 壓力泵 ，從而使液位達(dá)到預(yù)期 給定值。并運(yùn)用西門子 WINCC flexible SMART 觸摸屏系列組態(tài)產(chǎn)品，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了界面良好的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在冶金，機(jī)械，化工，電力等方面得到了廣泛的應(yīng)用。此外工礦企業(yè)的排水與給水，如果排水與給水控制失調(diào)，則會(huì)影響車間的生產(chǎn)狀況；鍋爐汽包液位的控制，如果鍋爐內(nèi)液位過低，可能會(huì)導(dǎo)致鍋爐內(nèi)部溫度過高，可能引發(fā)生產(chǎn)事故，此外還有精餾塔液位的控制等等。 另一方面， PLC 的出現(xiàn)打破了傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)局面，不但如此， 被稱為“工業(yè)界的藍(lán)領(lǐng)計(jì)算機(jī)”的 PLC 自 1968 年誕生以來，經(jīng)過 不斷地創(chuàng)新與發(fā)展，尤其是 PLC 被應(yīng)用到計(jì)算機(jī)，通信，自動(dòng)控制等領(lǐng)域，使得 PLC 不但能夠完成簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算，在模擬量控制，網(wǎng)絡(luò)通信， HMI 等的領(lǐng)域也是越來越廣泛和深入，并集三電（電控裝置，電儀裝置，電氣傳動(dòng)控制裝置）于一身，使得 PLC 在工廠中倍受歡迎，用量高居首位，成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（ PLC，機(jī)器人， CAD\CAM），這些都預(yù)示著 PLC 在未來的廣闊前景，加之近年來西門 子提出的 TIA（全集成自動(dòng)化）思想在工業(yè)應(yīng)用中日益廣泛。 以 S7300PLC 為控制器，將液位信號(hào)經(jīng)液位變送器轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)4~20mA 電流信號(hào)送至 PLC，經(jīng)過 PID 控制算法處理數(shù)據(jù)，并將控制信號(hào)經(jīng) D\A 變送裝置控制變頻器，從而控制壓力泵控制水箱進(jìn)水速度，最終使得箱內(nèi)液位恒定在給定值，實(shí)現(xiàn)無差控制液位。 學(xué)習(xí)使用變頻器，掌握其內(nèi)控與 外控模式，掌握 PLC 控制單元的使用，了解其工作機(jī)制，掌握西門子模擬量輸入輸出通道的應(yīng)用。 2 對(duì) PLC 進(jìn)行硬件組態(tài)，并進(jìn)行 I/O 分配。 考慮 到初次接觸本系統(tǒng)設(shè)計(jì)，將本次設(shè)計(jì)分為四個(gè)步驟進(jìn)行，分別為：第一步，系統(tǒng)的硬件選型，包括控制器 PLC 型號(hào)，變頻器，流量計(jì)，液位變送器的選擇；第二步，基于 STEP7 的控制程序的編寫，主要使用到 FB41 背景數(shù)據(jù)塊和 FC105， FC106 模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)的A/D， D/A 轉(zhuǎn)換， PID 閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)：第三步： WINCC 組態(tài)界面的設(shè)計(jì)；第四步：系統(tǒng)的綜合調(diào)試。 西門子 CPU 314C2 DP 是緊湊型 CPU，適合安裝在分布式結(jié)構(gòu)中。集成的數(shù)字量和模擬量輸入和輸出可與過程信號(hào)直接連接。這使得 CPU 314C2 PN/DP 可作為進(jìn)行快速處理的分布式單元使用，也可作為 PROFIBUS 和 PROFINET 系統(tǒng)中具有低端現(xiàn)