基于plc水箱液位控制系統畢業設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 箱的出水閥，電動調節閥以一定的開度來控制進入水箱的水流量，調節手段是通過將壓力變送器檢測到的電信號送入PLC中，經過A/D變換成數字信號，送入數字PID調節器中，經PID算法后將控制量經過D/A轉換成與電動調節閥開度相對應的電信號送入電動調節閥中控制通道中的水流量。 出水口閥3閥2電動調節閥壓力表閥1出水口閥6下水箱液位傳感器上水箱液位傳感器閥4進水口溢水口溢水口儲水箱單向泵出水口進水口 系統原理圖當上水箱的液位小于設定值時，壓力變送器檢測到的信號小于設定值，設定值與反饋值的差就是PID調節器的輸入偏差信號。經過運算后即輸出控制信號給電動調節閥，使其開度增大，以使通道里的水流量變大，增加水箱里的儲水量，液位升高。當液位升高到設定高度時，設定值與控制變量平衡，PID調節器的輸入偏差信號為零，電動調節閥就維持在那個開度，流量也不變，同時水箱的液位也維持不變。其中SP為給定信號，由用戶通過計算機設定，PV為控制變量，它們的差是PID調節器的輸入偏差信號，經過PLC的PID程序運算后輸出，調節器的輸出信號經過PLC的D/A轉換成420mA的模擬電信號后輸出到電動調節閥中調節調節閥的開度，以控制水的流量，使水箱的液位保持設定值。水箱的液位經過壓力變送器檢測轉換成相關的電信號輸入到PLC的輸入接口，再經過A/D轉換成控制量PV，給定值SP與控制量PV經過PLC的CPU的減法運算成了偏差信號e ,又輸入到PID調節器中，又開始了新的調節。所以系統能實時地調節水箱的液位。上水箱下水箱液位控制系統由于控制過程特性呈現大滯后，外界環境的擾動較大，要保持上水箱下水箱液位最后都保持設定值，用簡單的單閉環反饋控制不能實現很好的控制效果，所以采用串級閉環反饋系統。，該系統中，上水箱液位作為副調節器調節對象，下水箱液位作為主調節器調節對象。這里的擾動主要是水箱的出水閥的擾動，有時是認為的因素，有時是機械的因素，擾動總是不可避免的。主回路和副回路結合有效地抑制環境的擾動。主對象副對象執行器PID1PID2A/DD/A主變送器副變送器A/DSP+————PVe 上下水箱控制方框圖在這里，執行機構仍然是電動調節閥，依舊由PLC經過PID算法后控制它的開度以控制水管里的水流量，控制兩個水箱的水位。它有兩個PID回路，分別是PID1和PID2。PID1為外環，控制下水箱的液位，它的輸出值作為PID2的設定值，PID2控制上水箱的液位。 硬件設計系統硬件的設計包括檢測單元、執行單元和控制單元的設計，他們互相聯系，組成一個完整的系統。在過程控制系統中，檢測環節是比較重要的一個環節。液位是指密封容器或開口容器中液位的高低，通過液位測量可知道容器中的原料、半成品或成品的數量，以便調節流入流出容器的物料，使之達到物料的平衡，從而保證生產過程順利進行。設計中涉及到液位的檢測和變送，以便系統根據檢測到的數據來調節通道中的水流量，控制水箱的液位。液位變送器分為浮力式、靜壓力式、電容式、應變式、超聲波式、激光式、放射性式等。系統中用到的液位變送器是浙江浙大中控自動化儀表有限公司生產的中控儀表SP0018G壓力變送器，屬于靜壓力式液位變送器，量程為010KPa，精度為 ，由24V直流電源供電，可以從PLC的電源中獲得，輸出為420mA直流。執行單元是構成自動控制系統不可缺少的重要組成環節，它接受來自調節單元的輸出信號，并轉換成直角位移或轉角位移，以改變調節閥的流通面積，從而控制流入或流出被控過程的物料或能量實現過程參數的自動控制。執行器的工作原理，由執行機構和調節機構（調節閥）兩部分組成。執行機構首先將來自調節器的信號轉變成推力或位移，對調節機構（調節閥）根據執行機構的推力或位移，改變調節閥的閥芯或閥座間的流通面積，以達到最終調節被控介質的目的。來自調節器的信號經信號轉換單元轉換信號制式后，與來自執行機構的位置反饋信號比較，其信號差值輸入到執行機構，以確定執行機構作用的方向和大小，其輸出的力或位移控制調節閥的動作，改變調節閥的流通面積，從而改變被控介質的流量。當位置反饋信號與輸入信號相等時，系統處于平衡狀態，調節閥處于某一開度。系統中用到的調節閥是QS智能型調節閥，所用到的執行機構為電動執行機構，輸出為角行程，控制軸轉動。電動執行機構的組成框圖。來自PLC的模擬量輸出DC420mA信號Ii與位置反饋信號If進行比較，其差值經放大后，控制伺服電動機正轉或反轉，再經減速器后，改變調節器的開度，同時輸出軸的位移，經位置發生器轉換成電流信號If。當Ii=If時，電動機停止轉動，調節閥處于某一開度，即Q=KIi，式中Q為輸出軸的轉角，K為比例常數。電動調節閥還提供手動操作，它的上部有個手柄，和軸連在一起，在系統掉電時可進行手動控制，保證系統的調節作用。控制單元是整個系統的心臟。在系統中，PLC是控制的中心元件，它的選擇是控制單元設計的重要部分。系統應用的是三菱FX2系列的PLC，其結構簡單，使用靈活且易于維護。它采用模塊化設計，本系統主要包括CPU模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和電源模塊。現在以上水箱的液位控制系統為例。上電X1開始X2檢測X3A/D轉換X4傳送X5PID調節X6D/A轉換X7循環X8重新啟動X9M1M2M3M4M5M6M7開始燈閃爍Y0輸入設定值Y1，并啟動水泵Y2上限報警Y3，下限報警Y4A/D轉換輸出Y5Y1與Y5進行偏差計算輸出Y6進行PID調節輸出Y7D/A轉換輸出Y8閥門開度 上水箱流程圖5 運行 上水箱液位比例調節，被調參數是上水箱的液位。在輸入的偏差信號為階躍信號。當比例調節器的小于1時，（a）所示；當比例調節器的大于1時，（b）所示。比例調節器（a）（b） 比例調節器的實驗特性圖000 上水箱液位比例積分調節當輸入信號為階躍變化時，才用PI調節器的情況。我們得到了PI調節器的實驗的變化曲線圖。 上水箱液位比例積分微分調節對上水箱進行比例積分微分調節即PID調節進行實驗。當輸入信號為階躍號時， 所示。+=tttt0000ttttt00000 PID階躍響應實驗曲線圖6 結論通過本次畢業論文的創作，我知道了液位控制系統在生活中的重要性。基于PLC的液位控制系統能讓我們在生活中遇到比較危險的場合中變得安全化、智能化。對于前人以前的所做的液位控制系統本系統更加的人性化，可以隨時修改液位的設定值。但本論文有許多不足之處，在PLC的編程方面做得不夠理想，希望大家指正。致 謝本課題在選題及研究過程中得到李老師的悉心指導。李老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。李老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。對李老師的感激之情是無法用言語表達的。感謝謝老師、王老師、程老師等對我的教育培養。他們細心指導我的學習與研究，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。老師為我提供了良好的研究條件，謹向各位同仁表示誠摯的敬意和謝忱。參考文獻[1]王樹青編著，《工業過程控制工程》，化學工業出版社，北京，2002[2]施仁、劉文江、鄭輯先編著，《自動儀表與過程控制》，電子工業出版社，北京1995[3]邵裕森編著，《過程控制及儀表》，上海交通大學出版社，上海，1997[4]王永初編著，《自動調節系統工程設計》，機械工業出版社，北京，1983年[5]黃俊飲編著，《靜、動態數學模型的實用建模過程》，機械工業出版社，北京，1988[6]金以慧編著，《過程控制》，青華大學出版社，北京，1993年[7]帥克寬等編著，《過程參數檢測》，中國計量出版社，北京，1990[8]尹宏業編著，《可編程控制器應用》，航天出版社，北京，1998[9]吳麗編著，《電氣控制與PLC實用教程》，黃河水利出版社，河南，2005[10]顧戰松編著，《可編程控制器原理及應用》，國防工業出版社，北京，1996[11]尤田涑編著，《參數檢測與過程控制》，浙江大學出版社，浙江，1997 論文原創性聲明本人以信譽聲明：所呈交的畢業論文是在導師的指導下進行的設計（研究）工作及取得的成果，論文中引用他（她）人的文獻、數據、圖件、資料均已明確標注出，論文中的結論和結果為本人獨立完成，不包含他人成果及為獲得重慶科技學院或其它教育機構的學位或證書而使用其材料。與我一同工作的同志對本設計（研究）所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。畢業論文作者（簽字）： 簽字日