基于plc的液位控制系統(tǒng)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計論文-在線瀏覽
2024-08-07 19:04本頁面
【正文】 9 7Micro/WIN編程軟件簡介 9 9 12 12 12 16參考文獻 16附錄 18致謝 214基于PLC的液位控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要：針對人工控制液位的準度低、速度慢、靈敏度低等一系列問題。通過仿真和分析結(jié)果表明本文所設(shè)計系統(tǒng)能夠正常運行并且達到了設(shè)計的目的，能夠準確、快速地控制液位，克服了傳統(tǒng)液位控制系統(tǒng)的很多弊端。 PLC 。 Level Control引言在自動化控制的工業(yè)生產(chǎn)過程中，一個很重要的控制參數(shù)就是液位。隨著現(xiàn)在工業(yè)控制的要求越來越高，一般的自動化控制已經(jīng)也不能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)控制的需求，所以我們就又引入了可編程邏輯控制（又稱PLC）。液位控制系統(tǒng)它使我們的生活、生產(chǎn)都帶來了不可想象的變化。在我國隨著社會的發(fā)展，很早就實行了自動控制。還在黃河治水中也的到了利用，通過液位控制系統(tǒng)檢測黃河的水位的高低，以免由于黃河水位的過高而在不了解的情況下，給我們?nèi)嗣駧砩ｋU和財產(chǎn)損失。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為液位控制的主要技術(shù)之一[2]。目前常用的可編程控制器中，西門子公司的S7200以其編程軟件STEP7的簡潔易用和通信網(wǎng)絡(luò)的功能強大得到業(yè)內(nèi)人士的普遍認可。從而我們現(xiàn)在就引入了工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制。一個系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響到了工業(yè)生產(chǎn)的安全與否、生產(chǎn)效率的高低、能源是否能夠得到合理的利用等一系列重要的問題。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及時[3]。它使在控制中更加的安全，節(jié)約了更多的勞動力，更多的時間。而在我國液位控制系統(tǒng)也利用得相當?shù)膹V泛，特別在鍋爐液位控制，水箱液位控制。 液位控制系統(tǒng)的發(fā)展狀況近幾十年來，控制系統(tǒng)已被廣泛使用，在起研究和發(fā)展上也已趨于完備，控制的概念更是應(yīng)用在許多生活周遭的事物。使用液位控制系統(tǒng)來自動維持液位高度，工作人員可以輕易在操作室獲知整個設(shè)備的儲水狀況，大大減低工作人員工作的危險性，同時更提高了工作的效率及簡便性。近年來液位控制系統(tǒng)取得了很大的進步，出現(xiàn)了許多新型的液位控制儀，如超聲波液位計、雷達液位計、光電液位開關(guān)等，這些控制器的出現(xiàn)大大提高了控制系統(tǒng)的精度，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的豐富多樣性。這些先進的控制器不僅能實現(xiàn)各種復(fù)雜環(huán)境下的液位控制系統(tǒng)的控制，而且運用先進的算法，采用自適應(yīng)控制、自校正控制、模糊控制、人工智能及計算機技術(shù)，使液位控制器的適用范圍更加廣泛。反觀我國，雖然液位控制。國內(nèi)液位控制器仍以常規(guī)的PID控制器為主，無法適用于滯后、復(fù)雜、時變的液位系統(tǒng)控制。我國相關(guān)控制器大量依靠國外的成熟技術(shù)，這些都是必須正視的現(xiàn)實。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對液位控制系統(tǒng)的要求越來越高，特別是高精度、智能化、人性化的液位控制系統(tǒng)是國內(nèi)外液位控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。（2）控制方案的選取，一個好的方案會讓系統(tǒng)更加完美，所以方案的選取也非常重要。2. 控制方案設(shè)計因為液位高度和水箱底部的水壓成反比，故可用一個壓力傳感器來檢測水箱底部壓力，從而確定液位高度。系統(tǒng)啟動后，液位變送器檢測液位值,檢測后將檢測到的液位信號傳送給PID控制器，控制器根據(jù)液位情況來控制水泵的轉(zhuǎn)速。液位變送器PLC變頻器 水泵 水箱 圖1 系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)啟動，打開水箱的出水閥，水泵電機以一定的轉(zhuǎn)速來控制進入水箱的水流量，調(diào)節(jié)手段是通過將液位傳感器檢測到的電信號送入PLC中，經(jīng)過A/D變換成數(shù)字信號，送入數(shù)字PID調(diào)節(jié)器中，經(jīng)PID算法后將控制量經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換成水泵電機轉(zhuǎn)速相對應(yīng)的電信號送入水泵電機來控制通道中的水流量。經(jīng)過運算后即輸出控制信號給水泵電機，使其轉(zhuǎn)速增大，以使通道里的水流量變大，增加水箱里的進水量，液位升高。當水箱的液位大于設(shè)定值時，液位傳感器檢測到的信號大于設(shè)定值，設(shè)定值與反饋值的差就是PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號。當液位降低到設(shè)定高度時，設(shè)定值與控制變量平衡，PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號為零，水泵電機就維持在那個轉(zhuǎn)速，流量也不變，同時水箱的液位維持不變，系統(tǒng)原理圖如圖2所示[8]。單容過程還可分為有自衡能力和無自衡能力兩類。所謂自衡過程，是指過程在擾動作用下，其平衡狀態(tài)被破壞后，不需要操作人員或儀表等干預(yù)，依靠起自身重新恢復(fù)平衡的過程。其流出量為，它取決于用戶的需要，改變閥2開度可以改變。若作為被控過程的輸入變量，h為其輸出變量,則該被控過程的數(shù)學(xué)模型就是h與之間的數(shù)學(xué)表達式，水箱水位控制模型如圖3所示，液位控制過程階躍響應(yīng)如圖4所示。在靜態(tài)時，；當變化的時候，h同時也變化，水箱出口處的靜壓也變化，也發(fā)生變化。為了求單容過程的數(shù)學(xué)模型，需消去中間變量。這里，介紹后一種方法。圖5 方框圖 單容液位過程的傳遞函數(shù)為 （4）式中：——過程的時間常數(shù)，；——過程的放大系數(shù)，； C——過程的容量系數(shù)，或稱過程容量。其物理意義是：引起單位被控量變化時被控過程貯存兩變化的大小。3. 硬件配置一個系統(tǒng)硬件的選配很重要，本文所設(shè)計系統(tǒng)主要包括控制單元、檢測單元和執(zhí)行單元。在液位控制系統(tǒng)中一般使用的是智能儀表或可編程控制器。為了能夠接收壓力傳感器的模擬量信號和調(diào)節(jié)水泵電機轉(zhuǎn)速，選擇了一塊EM235模
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