畢業設計-基于plc的儲罐液位控制系統研究-資料下載頁

【導讀】本文設計了一種基于PLC的儲罐液位控制系統。它以一臺S7-200系列的。CPU224和一個模擬量擴展模塊EM235進行液位檢測和電動閥門開度調節。統主要實現的功能是恒液位PID控制和高低限報警。本文的主要研究內容：控制系統方案的選擇，系統硬件配置，PID算法介紹，系統建模及仿真和PLC編程實現。具有接線簡單、編程容易，易于修改、維護方便等優點。

　　

【正文】 通用功能外，還提供了擴充主程序包，解決不同專業領域問題的工具箱以及交互式仿真環境 Simulink。 Simulink 是一個用來對動態系統進行建模、 仿真和分析的交互式軟件。在控制系統設計、 DSP 設計、通信系統設計及其他一些領域得到了廣泛的應用。 本工程的特點是：在系統中，被控對象的慣性比較大，故系統僅采用比例和積分控制，其增益和時間常數可以通過工程計算初步確定。實際上還需要進一步調整以達到最優控制的效果。初步確定的增益和時間常數為： 增益： ? 采樣時間： ? 秒 寧夏理工 學院畢業設計 29 積分時間： 30iT? 分 要求系統超調量 %? 小于 15%，調節時間小于 3Min，上升時間小于 1Min 系統仿真 應用 simulink 交互式仿真環境對 對象 進行仿真如 圖 所示 ： 圖 儲罐液位控制系統框圖 其中 PID 參數為 P=,I=,D=0。滯后環節時間取 3秒 。 其仿真結果如 圖 ： Scope1 寧夏理工 學院畢業設計 30 圖 儲罐液位控制曲線 由圖 所示的仿真曲線可知，該系統在 200s 時已達到穩定，為了檢驗該系統的抗干擾性能，我們在 300s 時 分別在對象前后加一幅值為 的階躍干擾 如圖 ，得到系統的仿真曲線如圖 所示 ： Scope4 圖 階躍干擾時儲罐液位控制曲線 由上面的仿真結果可以得出： 當 P、 I、 D 參數選擇合適時， 該控制器可以對被控對象起到很好的控制作用 。 該系統具有較強的抗干擾性 。 寧夏理工 學院畢業設計 31 第 6 章 系統編程實現 硬件設計 繪制控制接線示意圖 圖 控制系統接線示意圖 6, I/O 資源 分配 表 I/O資源分配表 輸入 輸出 數字量 PID 手 /自動切換 紅燈亮 電動閥開 黃燈亮 電動閥關 綠燈亮 電動閥開關 模擬量 AIW0 液位變送信號 AQW0 調節閥開度 寧夏理工 學院畢業設計 32 軟件設計 STEP 7 Micro/Win SP6 編程軟件介紹 STEP 7 Micro/Win SP6 是西門子公司于 2021年 12月正式推出的 S7200 新版編程軟件。安裝 Micro/WIN SP6 升級版將把先前系統中安裝的 正式版（包括各 SP 版本）升級到 SP6，安裝 SP6 升級版也需要先安 裝有 的任何版本；如果已有 STEP 7Micro/WIN + SP6 正式版，則可直接安裝。 STEP 7Micro/WIN SP6 可以完全兼容所有 S7200 CPU (CPU21x 和 22x)． STEP 7Micro/WIN SP6 可以毫無限制的打開老版本軟件 STEP 7Micro/WIN 或 所編寫的程序． STEP 7Micro/WIN SP6 創建的項目不能使用老版本的軟件打開或上載． STEP 7Micro/WIN SP6 的主要新功能和改進為： 1. 支持新的 TD400 C 2. 支持 TS Adapter IE teleservice adapter 3. 優化了 modem 向導，支持 modem 模塊 EM241 新功能 STEP 7Micro/WIN SP6 支持的操作系統： ? Microsoft WindowsXP Home ? Microsoft WindowsXP Proffesional ? Microsoft Vista HomeBasic ? Microsoft Vista HomePremium ? Microsoft Vista Business ? Microsoft Vista Ultimate 寧夏理工 學院畢業設計 33 恒液位 PID 控制系統的 PLC 控制流程 圖 系統流程圖 寧夏理工 學院畢業設計 34 編寫控制程序 使用向導配置 PID 參數如下 進入向導，并指定回路號 如圖一所示進入 PID 向導。然后指定配置哪一個 PID 回路。一般情況下，在只有一個 PID時采用默認參數，即 PID 回路 0。 設置回路參數 設置回路輸入和輸出選項 寧夏理工 學院畢業設計 35 設置回路 報警選項 為計算指定存儲區 指定子程序、中斷程序和選擇手 /自動切換 寧夏理工 學院畢業設計 36 生成 PID 代碼 寧夏理工 學院畢業設計 37 程序清單 寧夏理工 學院畢業設計 38 結束語 儲罐液位測量來源于石油和化工業 ,是工業生產過程中最常見、最廣泛的過程參數之一。在石油工業、化工成產、電力工程、機械制造和食品加工等諸多領域中，人們都需要對各類流體的液位高度進行檢測和控制。 本文設計了一種基于 PLC 的儲罐液位控制系統。它以一臺 S7200 系列的 CPU224 和一個模擬量擴展模塊 EM235 進行液位檢測和電動閥門開度調節。系統主要實現的功 能是恒液位 PID 控制和高低限報警。 較傳統控制方式控制精度高，接線簡單 、 編程容易，易于修改 、維 護 方便 。 但是 本系統由于研究和設計的時間緊，加之知識和能力有限，尚有許多不足之處有待改進與提高： （ 1） 只是建立了被控對象的傳遞函數模型，而沒有建立電動調節閥和測量變送儀表的傳遞函數，因此系統仿真的結果可能會與實際系統有較大的差距。 （ 2） 只 設置了下位控制系統，而沒有建立上位監控畫面，控制效果不能直觀反映出來。 目前，人們對罐區儲罐的控制要求已不再滿足于控制單一儲罐的液位高度，而是要對整個罐區所有儲罐的液位、溫度、流量等進行監控 。 人們開始采用下位監測和上位控制的模式來組成系統，以提高系統管理水平，保障其安全運行。相信隨著硬件技術的發展，液位監測控制的對象將會更廣泛，控制規模會更大，控制精度會更高。 寧夏理工 學院畢業設計 39 參考文獻 [1]. 李方圓 .西門子 S7 系列 PLC 電氣控制精解 .北京 :化學工業出版社 .2021 [2]. 劉華波 .西門子 S7200PLC 編程及應用案例精選 .北京 :機械工業出版社 . 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