PLC上水箱PID液位控制系统.doc

目录

TOC\o1-3\h\z\u目录 1

一．PLC介绍 2

1.1PLC的产生、定义及现状 2

二.S7-200中小型PLC和控制对象介绍 4

2.1.1CPU模块 4

三PID控制算法介绍 5

3.1PID控制算法 5

3.2PID调节的各个环节及其调节过程 6

四控制方案设计 7

4.1系统设计 7

上水箱液位的自动调节 8

4.2硬件设计 8

4.2.1检测单元 8

4.2.2执行单元 9

4.2.3控制单元 9

4.3软件设计 10

4.4具体操作步骤 10

4.5基于MCGS的组态画面 12

五实验情况介绍 13

5.1上水箱液位比例调节 13

5.2上水箱也为比例积分调节 14

5.3上水箱液位比例积分微分调节 14

六.课程设计总结 15

七.参考资料 16

一．PLC介绍

1.1PLC的产生、定义及现状

1985年国际电工委员会〔IEC〕对PLC的定义如下：可编程控制器是一种进行数字运算的电子系统，是专为在工业环境下的应用而设计的工业控制器，它采用了可以编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字或模拟式的输入和输出，控制各种类型机械的生产过程。

④PLC是由继电器逻辑控制系统开展而来，所以它在数学处理、顺序控制方面具有一定优势。继电器在控制系统中主要起两种作用：〔1〕逻辑运算〔2〕弱电控制强电。

⑤PLC是集自动控制技术、计算机技术和通讯技术于一体的一种新型工业控制装置，已跃居工业自动化三大支柱〔PLC、ROBOT、CAD/CAM〕的首位。

????在工业自动化领域，可编程控制器和工控机是人们不得不提的两类控制设备，它们是大多数自动化系统的根底设备。可编程控制器和工控机的最新技术开展是工程师对设备应用性能要求的完美表达：控制器的硬件标准化，以及用户的各种控制要求通过软件来进行改变。

???可编程控制器是一种利用计算机原理为顺序控制专门设计的、通用的、使用方便的装置。它采用了专用设计的硬件，而使用性能都是通过控制程序来确定的。

???PLC目前的技术开展水平已大大超过其出现时技术水平，并定位在不同的层面。PLC适合低本钱自动化工程和作为大型DCS系统的I/O站，据预测，2000年我国工业自动化的市场规模达170亿至207亿人民币，其中工控机占40亿左右、PLC占30亿左右，再加上DCS系统、FCS系统和NCC系统〔占60亿〕中使用的PLC和工控机，可以看出其在工业自动化领域中举足轻重的作用。这两类控制设备在各领域的自动化中扮演了不可缺少的角色。

????目前，可编程控制器的主流厂商有A-B、Siemens和Modicon、Mitsubishi等。工控机的主流厂商有上海康泰克、北京康拓和研华、艾讯等。

????PLC在其技术开展的历程中，为了适合工业现场应用的需要和用户二次开发的需要，都积极地开展高可靠性、网络化和高性能的用户开发软件方面的技术性能。以下将重点介绍PLC在硬件、软件和网络方面技术应用现状和开展趋势。

??PLC的硬件技术现状和开展

PLC的最终用户为冶金、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保等行业，其主要的用途为：

·???顺序控制???顺序控制是应用最广泛的领域，它包括单机控制、多机群控制、自动生产线控制，如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配机械、包装生产、电镀流水线和电梯控制等。

·???运动控制???应用在电力拖动系统或伺服电机的单轴或多轴位置控制。

·???过程控制???采用模拟量模块能控制物理参数，例如温度、压力、速度和流量等，并提供PID等闭环控制的功能。

·???数据处理???可以支持数控机床的控制和管理、多轴控制等。

由于自动化系统的要求日益提高，传统的提供I/O点效劳的PLC和工控机已经无法满足复杂的工艺要求。因此，PLC和工控机在硬件系统上有了根本的变化。

PLC系统在模块上的技术开展有：

·???处理器模块???配备大容量内存，为满足实时控制的要求而优化设计，除了一般的I/O扫描和控制、远程数据交换外，支持大型的集成控制、通讯、并行运算、处理器独立后台程序和处理器输入中断等功能。如A-B公司的ControlLogix处理器模块在它的内核中设计有通信功能，借助于它的无源数据总线，系统的瓶颈得以消除。这种灵活的结构允许多个处理器、网络以及I/O在一个机架中搭配使用而没有限制。

·???信息协处理器模块???读取主处理器的数据表和状态文件，或通过高级语言程序将数据写入主处