上下两个水箱液位串级控制PLC.doc

目? ? ?? 录************************************************* 2、设计任务和技术要求*************************************** 2.1、设计任务********************************************* 2.2、技术要求********************************************* 3、设计正文************************************************* 3.1硬件设计************************************************ 3.1.1 S7-200 PLC简介************************************ 3.1.2 方案设计****************************************** 3.2 软件设计********************************************** 3.2.1 系统分析加深对计算机控制技术理论知识的理解和对这些理论的实际应用能力提高对实际问题的分析和解决能力培养学生 S7-200系列可编程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四种基本型号。 小型PLC中，CPU221价格低廉能满足多种集成功能的需要。CPU 222是S7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。CPU 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。CPU 226和226XM是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的PLC具有下列特点： （1）集成的24V电源 可直接连接到传感器和变送器执行器，CPU 221和CPU222具有180mA 输出。CPU224输出280mA，CPU 226、CPU 226XM输出400mA 可用作负载电源。 （2）高速脉冲输出 具有2 路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20KHz，用于控制步进电机或伺服电机，实现定位任务。 （3）通信口 CPU 221、CPU222和CPU224具有1个RS-485通信口。CPU 226、CPU 226XM具有2个RS-485通信口。支持PPI、MPI通信协议，有自由口通信能力。 （4）模拟电位器 CPU221/222有1个模拟电位器，CPU224/226/226XM有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（SMB28，SMB29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。 （5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。 （6）EEPROM 存储器模块（选件） 可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。 （7）电池模块 用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5 天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。 （8）不同的设备类型 CPU 221~226 各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。 （9）数字量输入/输出点 CPU 221具有6个输入点和4个输出点；CPU 222具有8个输入点和6个输出点；CPU 224 具有14个输入点和10个输出点；CPU226/226XM 具有24个输入点和16个输出点。CPU22X主机的输入点为24V直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（MOS型）两种类型。 （10）高速计数器 CPU 221/222有4个30KHz高速计数器，CPU224/226/226XM有6个30KHz的高速计数器，用于捕捉比CPU扫描频率更快的脉冲信号。 综上特点，本次设计选择SIEMENS S7-200 CPU224。 3.1.2 电机选择 本次设计选择的电机型号是55ZYT51，功率29W，24V/2.25A，转速3000rpm。 3.1.3 固态继电器选择 选择型号为ＧＺ－Ｗ，ＩＮＰＵＴ　８－３２ｖ，ＯＵＴＰＵＴ　５０ｖ１０Ａ 3.2 方案设计 (1)上下水箱液位串级控制系统原理 上下水箱液位控制系统由于控制过程特性呈现大滞后，外界环境的扰动较大，要保持上水箱下水箱液位最后都保持设定值，用简单的单闭环反馈控制不能实现很好的控制效果，所以采用串级闭环反馈系统。 上水箱下水箱液位控制系统中，上水箱液位作为副调节器调节对象，下水箱液位作为主调节器调节对象。控制框图如图1所示。这里的扰动主要是水箱