基于PLC的液位控制.pdfVIP

摘要

本次课程设计的课题是基于PLC的水箱液位控制系统的设计。涉及到的主要

内容包括：水箱的特性确定与实验曲线分析，S7-300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应用PLC语句编程来控制水箱水位。

关键词：S7-300西门子PLC、控制对象特性、PID控制算法、压力变送器、电动

调节阀、变频器，PID指令。

目录

I

摘要I

第1章引言

1.1实验目的

1.2实验原理

1.3设计方案的确定

第2章系统硬件介绍

2.1西门子PLC控制系统简介

2.3模拟量输入模块

2.4模拟量输出模块

2.5电源模块

第三章系统硬件控制设计

3.1系统设计

3.2硬件设计

3.2.1检测单元

3.2.2执行单元

第四章软件设计

4.1FC105介绍：

4.2FC106介绍：

4.3FB41介绍

4.4软件控制流程图：

第五章程序实现

5.1step7软件编程：.

5.2程序调试与结果

5.3过程中出现的问题与解决办法

第6章实验心得与体会

附录：程序清单

参考文献

II

第1章引言

1.1实验目的

1熟悉可编程序控制器的工作原理、主要参数、硬件结构、模块特性、安装

配置及指令系统、程序设计、调试方法。

2、熟悉S7-300模拟量模块的工作原理，掌握硬件安装接线的方法及软件的

设置及编程。

3、掌握模拟量模/数、数/模转换的原理，输入输出编程方法及STEP7开发环

境的使用。

4掌握过程控制的中pid的调节方法，实现液位的自由控制。

1.2实验原理

本次实验采用PLC控制，将液位控制在设定高度，根据上水箱液位信号输出给

PLC，PLC根据PID参数进行PID运算，输出信号给变频器，然后由变频器控制水泵供水

系统的进水流量，从而达到控制液位的恒定的目的。

单容水箱液位的控制原理：

图1-1单容水箱液位的控制原理：

本次实验原理：根据设定的流量输出给PLC，用PLC的输出来控制变频器，用流量计测

出流量信号的反馈给PLC，有PLC进行比较和运算输出给变频器，从而达到流量的平衡。

图1-2液位控制系统原理框图

1

1.3设计方案的确定

液位高度与水箱底部的水压成正比，故可用一个压力传感器来检测水箱底部压力，从

而确定液位高度。要控制水位恒定，需用PID算法对水位进行自动调节。把液位变送器检测

到的水位信号4～20mA送入至S7-300PLC中，在PLC中对设定值与检测值的偏差进行PID

运算，运算结果输出去调节水泵电机的转速，从而调节进水量。水泵电机的转速可由变频器

来进行调速。

过程控制在工业生产中应用广泛，在理论的研究与生产的实践中发展出很

多的控制算法，主要有，PID控制算法，预测控制自适应控制，智能控制。

大量的事实证明，传统的PID控制算法对于绝大部分工业过程的被控对象(高达

90%)可取得较好的控制结果。采用改进的PID算法或者将PID算法与其他算法进

行有机的结合往往可以进一步提高控制质量。

图1-3实验系统流程图

第2章系统硬件介绍

2.1西门子