单容水箱液位恒值控制系统设计论文.docVIP

PAGE 过程控制系统课程设计 专 业： 自 动 化 设计题目：单容水箱液位恒值控制系统设计 一、课程设计任务书 1. 设计内容 针对某厂的液位控制过程与要求实现模拟控制，其工艺过程如下：用泵作为原动力，把水从低液位池抽到高液位池，实现对高液位池液位高度的自动控制。具体设计内容是利用西门子S7-200PLC作为控制器，实现对单容水箱液位高度的定值控制，同时利用MCGS组态软件建立单容水箱液位控制系统的监控界面，实现实时监控的目的。 2. 设计要求 1）以RTGK-2型过程控制实验装置中的单个水箱作为被控对象、PLC作为控制器、静压式压力表作为检测元件、电动调节阀作为执行器构成一个单容水箱单闭环控制系统，实现对水箱液位的恒值控制。 2）PLC控制器采用PID算法，各项控制性能满足要求：超调量≤15%，稳态误差≤±0.1；调节时间ts≤60s； 3）组态测控界面上，实时设定并显示液位给定值、测量值及控制器输出值；实时显示液位给定值实时曲线、液位测量值实时曲线和PID输出值实时曲线；并能显示历史曲线。 4）选择合适的整定方法确定PID参数，并能在组态测控界面上实时改变PID参数； 5）通过S7-200PLC编程软件Step7实现PLC程序设计与调试； 6）分析系统基本控制特性，并得出相应的结论； 7）设计完成后，提交打印设计报告。 3. 参考资料 1）邵裕森,戴先中主编.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.2003 2）崔亚嵩主编.过程控制实验指导书（校内） 3）廖常初主编.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.2007 4）吴作明主编.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.2007 4. 设计进度（2011年12月5日至2011年12月19日） 时间 设计内容 2011.12.5 布置设计任务、查阅资料、进行硬件系统设计 2011.12.6~7 编制PLC控制程序，并上机调试； 2011.12.8~9 利用MCGS组态软件建立该系统的工程文件 2011.12.12~13 进行MCGS与PLC的连接与调试 进行PID参数整定 2011.12.14~15 系统运行调试，实现单容水箱液体定值控制 2011.12.16 答辩 2011.12.17~19 写设计报告书 5. 设计时间及地点 设计时间：上午：8：00～11：00 下午：1：00～4：00 晚上：6：00~9：00 设计地点：新实验楼，过程控制实验室（310） 机房（323） 二、评语及成绩 评分项目 评分标准 量化 分数 1.独立分析与解决问题的能力 很强 较强 一般 不能 10 2组态界面设计、PLC程序编制及系统调试 界面 程序 硬件 分析 调试 35 3.报告撰写情况 规范 整洁 逻辑 杂乱 有错误 25 4.辅导答疑 积极 认真 应付 消极 10 5.设计态度 积极 认真 应付 消极 10 7.出勤 全勤 缺勤次数 10 附加评语 量化总分 课程设计成绩： 指导教师： 过程控制系统课程设计报告 班 级：自动化0841 姓 名： 王欢 学 号： 15 指导教师： 尹振红 撰写日期： 2011-12-16 摘要 本文根据液位系统过程机理，建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。 本文的主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析， FX2系列可编程控制器的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。 PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展，已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集，然后经过自动调节方式来确定完PID参数后，通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。MCGS(监视与控制通用系统)是用于快速构造上位机监控系统的组态软件系统，系统的监测环节就是通过MCGS来设计的。这样我们就可以通过组态画面对液位高度和泵的起停情况进行监测，而且可以对PLC进行启动、停止、液位高度设置等控制。整个系统运行稳定、简单实用，MCGS与PLC通信流畅。 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种