基于PLC和组态王的液位PID控制系统分析.docVIP

目 录 1 《控制系统集成实训》任务书 3 2 总体设计方案 5 2.1?系统组成 5 2.2?水箱液位控制系统构成 5 2.3?水箱液位控制系统工作原理? 6 2.4?仪表选型 7 2.4.1 GK-01电源控制屏 7 2.4.2 GK-02传感器输出与显示 8 2.4.3 GK-03单片机控制 8 2.4.4 GK-07交流变频调速 9 2.4.4 GK-08 PLC可编程控制 9 2.5 PLC设计流程图 10 3 外部接线图 11 4 I/0分配 12 5 梯形图 12 6 组态王界面 16 6.1 主界面 17 6.2 数据词典 18 6.3 曲线监控 18 6.4 水流动画程序 19 7 调试和运行结果 19 7.1 比例控制 19 7.2 比例积分调节? 20 心得体会 22 参考文献 23 1.《控制系统集成实训》任务书 题目：基于PLC和组态王的液位PID控制系统 一、实训任务 本课题要求设计液位PID控制系统，它的任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度,并通过PID控制减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。 1.实训模块： 1、THKGK-1过程控制实验装置GK-02、GK-07、GK-08。 2、计算机及STEP7运行环境（安装好演示程序）、MPI电缆线，组态王软件。 2.控制原理和控制要求： 控制原理如图所示，测量值信号由S7-200PLC的AI通道进入，经程序比较测量值与设定值的偏差，然后通过对偏差的P或PI或PID调节得到控制信号（即输出值），并通过S7-200PLC的AO通道输出。用此控制信号控制变频器的频率，以控制交流电机的转速，从而达到控制水位的目的。S7-200PLC和上位机进行通讯，并利用上位机组态王软件实现给定值和PID参数的设置、手动/自动无扰动切换、实时过程曲线的绘制等功能。 二、实训目的 通过本次实训使学生掌握：1）实际控制方案的设计；2）编程软件的使用方法和梯形图语言的运用；2）程序的设计及实现方法；3）程序的调试和运行操作技术。从而提高学生应用PLC进行控制系统设计和调试能力，组态王设计监控界面的能力。 三、实训要求 1、系统方案设计 2、硬件选型和接线 3、PLC控制程序设计。 4、组态王监控程序设计。 5、总体调试与运行。 四、实训内容 1、熟悉本课题相关的各个子实验； 2、基于PLC和组态王液位PID控制系统； 3、硬件接线图、程序清单。 五、实训报告要求 报告应采用统一的报告纸书写，应包括评分表、封面、目录、正文、收获、参考文献。 报告中提供如下内容： 1、目录 2、正文 （1）实训任务书； （2）总体设计方案； （3）硬件外部接线图，PLC中的I/O分配表，程序中使用的元件及功能表； （4）梯形图或指令表清单，注释说明； （5）组态王界面程序； （6）调试、运行及其结果； 3、收获、体会 4、参考文献 六、实训进度安排 周次 工作日 工作内容 第 一 周 1 布置实训任务，查找相关资料 2 熟悉实验台，完成一些相关基本实验 3 根据实训任务，完成总体设计方案（硬件选型、分配I/O点等） 4 完成硬件接线，编写程序并调试 5 编写程序并调试 第 二 周 1 编写程序并调试 2 编写程序并调试 3 调试 4 调试及准备实训报告 5 答辩 本课题共需两周时间 七、实训考核办法 本实训满分为100分，从平时表现、实训报告及实训答辩三个方面进行评分，其所占比例分别为20%、40%、40%。 2.总体设计方案 2.1?系统组成? 单容水箱液位控制系统组成结构如图2.1所示，控制器采用S7-200PLC,?被控对象为单容水箱，水箱的液位经液位传感器测量变送至PLC,?PLC对数据进行处理，根据控制要求进行运算，结果经模拟量输出给执行器，执行器为电动调节阀。? 上位机通过计算机PC/PPI电缆和下位机PLC串口通信，上位机安装有STEP7-MicroWin编程软件和组态王监控软件，可以进行控制算法编程，并为过程控制实验提供良好的人机界面，可以在实验时进行参数的设定修改以及响应曲线的在线显示，进行整个试验系统的监控。 图2.1单容水箱液位控制系统组成结构 2.2?水箱液位控制系统构成 单容水箱液位控制系统有四个基本组成部分，即控制器、执行器、被控过程和测量变送等，单容水箱液位控制系统示意图如图2.1所示。 图2.2?单容水箱液位控制系统示意图 2.3?水箱液位控制系统工作原理? 在虚拟的水箱控制系统中当水箱液位实际值PV小于给定值SV时，通过组态王界面调大电动调节阀开度，使水箱液位上升；当水箱液位实际值PV大于给定值SV时，此时调小阀门开度，使水箱液位回到给定值上。数据采集