水箱液位控制系统毕业设计【参考】.docVIP

昌吉学院毕业设计 题目 水箱液位控制系统的设计  系 别 物理系 专 业 能源工程及自动化 班 级 物理系B1105班 学 生 陈希嘉 学 号 1125862019 指 导 教 师 李斌 目 录 摘 要 3 1 绪 论 4 1.1过程控制的发展 4 1.2液位控制系统实际应用中的意义 4 1.3液位串级控制系统的介绍 5 1.4 PLC的发展现状 5 1.4.1 PLC的定义 5 1.4.2 PLC的发展现状 5 2 水箱液位控制系统总体方案的设计 7 2.1液位控制系统组成 7 2.2 流量液位串级控制系统的工作原理 8 2.3 PID控制算法 10 2.3.1 PLC中的PID算法 10 2.3.2PID控制的各种常见的控制规律如下： 11 2.4 串级控制系统的PID整定方法 14 2.5选择适合本系统的控制规律 14 3 PLC系统的硬件配置 16 3.1 S7-200的工作原理 16 3.2PLC硬件配置 17 3.2.1CPU的选择 17 3.2.2检测装置 17 3.2.3执行机构 18 3.2.4执行单元 19 4 监控系统MCGS 21 4.1实验过程 22 4.2 实验结果分析 23 4.2.1 整定过程分析 23 4.3 实验结果 23 总结 25 摘 要 随着生产水平和科学技术的不断发展，现代控制系统的规模日趋大型化、复杂化，控制对象变得越来越复杂，应用常规PID控制，系统的精度和鲁棒性较差。为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，PID控制器便是其中之一。这篇论文的目的是设计一个水箱液位串级控制系统，为了实现对水箱液位的串级控制，采用了计算机技术，通讯技术，自动化仪表技术和自动控制技术。首先我们要对被控对象进行分析，根据被控对象和被控过程特性设计一个串级控制系统。通过毕业设计，加深对所学传感器技术、转换技术、电子技术、自动控制原理以及过程控制的基本原理、基本知识的理解和应用，掌握串级控制系统的设计步骤和方法，掌握工程整定参数方法，培养创新意识，增强动手能力，为今后工作打下一定的理论和实践基础 1 绪 论 1.1过程控制的发展 自本世纪30年代以来，伴随着自动控制理论的日趋成熟，自动化技术不断地发展并获得了惊人的成就，在工业生产和科学发展中起着关键性的作用。过程控制技术是自动化技术的重要组成部分，普遍运用于石油，化工，电力，冶金，轻工，纺织，建材等工业部门。 初期的过程控制系统采用基地式仪表和部分单元组合仪表，过程控制系统结构大多是单输入，单输出系统，过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，以保持被控参数液位，温度，压力，流量的稳定和消除主要扰动为控制目的过程。其后，串级控制，比值控制和前馈控制等复杂过程控制系统逐步应用于工业生产中，气动和电动单元组合仪表也开始大量采用，同时电子技术和计算机技术开始应用于过程控制领域，实现了直接数字控制（DDC）和设定值控制（SPC）。 随着工业技术的进步，工业自动化技术在各领域已百花齐放，过程控制是自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。 1.2液位控制系统实际应用中的意义 为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。从而我们现在就引入了工业生产的自动化控制。在自动化控制的工业生产过程中，尤其是在石油﹑化工﹑环保﹑水处理﹑冶金等行业，液位是过程控制系统的重要被控量，在实际工业生产过程中，常常需要对某些设备和容器的液位进行测量和控制。通过液位的检测与控制，了解容器中的原料﹑半成品或成品的数量，以便调节容器内的输入输出物料的平衡，保证生产过程中各环节的物料搭配得当。通过控制计算机可以不断监控生产的运行过程，即时地监视或控制容器液位，保证产品的质量和数量。如果控制系统设计欠妥，系统的液位是否稳定，会造成生产中对液位控制的不合理，导致原料的浪费﹑产品的不合格，影响工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。随着现在工业控制的要求越来越高，甚至造成生产事故，所以设计一个良好的液位控制系统在工业生