河北工程大学plc上下水箱串级液位控制

课程设计说明书

（2014/2015 学年第 二 学期）

课程名称 ： 可编程控制器课程设计 题 目 ：上下两个水箱液位串级控制PLC系统设计 专业班级 ： 学生姓名 ： 学 号： 指导教师 ： 杜永、杨怡君、刘增环、李兵等 设计周数 ： 两周

设计成绩 ：

目录

1、课程设计目的 .................................... 2

2、课程设计正文 .................................... 2

2.1技术要求 .................................................... 2 2.2 方案设计 .................................................... 2 2.3 I/O口分配表 ................................................ 3 2.4 内存变量分配表 .............................................. 3 2.5系统分析 .................................................... 4 2.6电路设计 .................................................... 4 2.7 程序流程图 .................................................. 5 2.8 PLC程序 .................................................... 6

3、课程设计总结 .................................... 8

4、参考文献 ........................................ 9

附录 1 ............................................. 9

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1、课程设计目的

通过本次课程设计,加深对PLC知识的理解；了解力基于PLC的过程控制工程设计流程及方法；重点掌握PLC的I/O地址分配、信号采集、PID控制算法、程序编辑以及调试运行方法。结合课程设计的内容，熟悉过程控制工程中需要编写的技术文档；加强对PLC编程能力；培养全面、周到的考虑实际问题的习惯；学会查阅有关专业技术资料及设计手册，提高进行独立设计的能力并完成课程设计相关任务。

（1）了解两个水箱液位串级控制系统的物理结构、闭环调节系统的数学结构和PID控制算法。 （2）逐一明确各路检测信号到PLC的输入通道，包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调节电路、引入PLC的接线以及PLC中的编址。

（3）逐一明确PLC到各执行机构的输入通道，包括各执行机构的种类和工作原理，驱动电路的构成，PLC输出信号的种类和地址。

（4）绘制水箱液位控制系统的电路原理图，编制I/O口地址分配表。

（5）编制PLC的程序，结合实验室现有设备进行调试，要求尽可能多地在实验设备上演示控制过程。

2、课程设计正文

2.1技术要求

上下两个水箱的液位串级控制系统主要由上下两个水箱、管道、水泵、异步电动机、电机控制电器、水压力传感器、涡轮流量计、电动调节阀、可编程控制器及其输入输出通道电路等构成。其中电动机和水泵是动力系统；下水箱水位作为主调节量，上水箱水位作为辅助调节量。动力系统通过管道把水送到上水箱，上水箱通过底部的阀门把水漏到下水箱。

系统中由电位器设置下水箱液位给定值，下水箱压力传感器检测下水箱液位，采用PID算法得出上水箱液位给定值，实现下水箱液位的控制。上水箱压力传感器检测上水箱液位，电动调节阀控制进水速度，采用PID算法得出电动调节阀开度控制值，从而控制上水箱的液位。上水箱液位控制是内环（副调节器），下水箱液位控制是外环（主调节器）。 2.2 方案设计

控制原理：上水箱液位作为副调节器调节对象，下水箱液位做为主调节器调节对象。控制框图

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2.3 I/O口分配表

I/O口 AIW0 AIW2 AQW0 作 用 主压力传感器输入信号 副压力传感器输入信号 电动调节阀控制量 2.4 内存变量分配表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

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名称 主压力传感器输入信号 副压力传感器输入信号 电动调节阀 PID表地址 过程变量PV 设定值SP 输出M 增益K 采样时间Ts 积分时间Ti 微分时间Td 定时中断时间间隔 地址 AIW0 AIW2 AQW0 VB100/VB200 VD100/VD200 VD104/VD204 VD108/VD208 VD112/VD212 VD116/VD216 VD120/VD220 VD124/VD224 SMB34/SMB35 说明 16位 16位 16位 8位 32位 32位 32位 32位，设定为0.25/0.5 32位，设定为0.2秒 32位，设定为5.0分 32位，设定为0分 8位，设定为200毫秒 可编程序控制器课程设计说明书

2.5系统分析

启动系统，由电位器控制给定液位，注水管注水，下水箱水箱压力传感器把检测信号输入到AIW0口与电位器给定信号相比较，PID算法得出上水箱液位给定值，实现下水箱液位的控制。上水箱压力传感器把检测信号输入到AIW2口与电位器计算值比较，把信号传递给AQW0电动调节阀控制进水速度，从而控制上水箱的液位，作为副调节器，由AQW0口输出控制信号调节电动调节阀开度，控制注水流量，从而保持液位维持给定液位不变。

2.6电路设计

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2.7 程序流程图

设置电位器给定值 主调节器(外环PID控制回路) 主调节器输出值 下水箱液位传感器 副调节器(内环PID控制回路)输入值 副调节器(内环PID控制回路) 上水箱液位传感器 电动调节阀 上水箱水位 扰动 下水箱水位 扰动

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2.8 PLC程序 主程序

子程序-0

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子程序-1

中断程序-0

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中断程序-1

3、课程设计总结

为期两周的课程设计结束了。这次课程设计设，促使了同学们的相互探讨，相互学习。也明白了团队精神固然很重要，担人往往还是要靠自己的努力，自己亲身去经历，这样自己的心里才会踏实，才会学到更多的东西。

通过课程设计使我们了解到一些实际与理论之间的差异。让我们发现了自己对平时在课堂上所学习的内容的掌握并不牢靠，所以在今后的一段时间里，我要抓紧时间复习之前所学的知识，巩固专业知识，在今后的学习生活中灵活的运用所学的课本知识，从而努力为以后的工作打下了良好的基础。

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4、参考文献

[1]徐科军 传感器与检测技术 电子工业出版社 2007.6

[2]殷洪义 可编程序控制器选择、设计与维护 机械工业出版社 2004.3 [3]程鹏 自动控制原理 高等教育出版社 2006.6

附录 1

课程设计 评 语 课程设计 成 绩 指导教师 （签字） 年 月 日

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