基于的液位控制新版专业系统设计.doc

综合自动化实验报告书

题 目：基于S7-200PLC液位控制系统设计
学生姓名： 何丰丰
学 号： 01010225
专业班级： 06电2班
指引教师： 刘 振 东

计算机与自动控制学院
01月14日

综合自动化实验
——基于S7-200 PLC液位控制系统设计
实验目：
1．学习西门子S7-200可编程控制器中模仿量、PID指令；
2．掌握组态王软件编程调试办法；
3．掌握PLC可编程控制器和组态王软件结合通讯办法。
实验规定：
1. 运用西门子S7-200可编程控制器实现液位PID控制系统,通过调节电动调节阀开度，变化水箱进水流量，从而使水箱内液位维持于恒定值。
2. 在上位机编制工艺画面，可以显示系统实时状态、通过对现场数据采集解决,以动画显示、报警解决、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等各种方式,向顾客提供检查液位PLC控制系统动态运营状况，显示SP（设定值）、PV（液位高度检测值）、OP（阀开度）、P（比例）、I（积分时间）、D（微分时间），并且在画面上可以实现手自动切换、历史数据查询、报表、报警信息、历史曲线等功能。
实验环节：
1. 掌握各设备重要功能及工作状况
硬件设备重要涉及：上水箱、液位变送器LT1、电动调节阀1，变频器，水泵。各个设备连接状况如图1所示：

图1 过程控制系统构造图

2. 设备之间安装与连接
按照图2所示，将实验所需设备如液位变送器、PLC、调节阀等安装并接线。

图2 控制系统示意图

图3 控制系统框图
3．系统控制电气连接图
PLC选型
1) CPU 选取型号是西门子CPU-226，它是200系列中一款高档次CPU，其重要应用于具备较高规定控制系统中。和其他型号CPU相比，其具备更多I/O点，更强模块扩展能力，更快运营速度和更强内部集成特殊功能。重要特性如下：
l 可携带7个模块
l 集成24个输入、16个输入共40个数字量I/O点，最大可扩展至248路数字量I/O点或35路模仿量I/O点
l 13K字节程序和数据存储空间
l 6个独立30KHz高速计数器，2路独立20KHz高速脉冲输出，并具备PID控制器
l 2个RS485通讯/编程接口，具备PPI通信合同、MPI通讯合同和自由方式通讯能力
l I/O端子排可很容易整体拆卸
2) 模仿输入模块采用EM 231，其输入信号是4~20mA信号，本实验即规定输入量为该数，满足规定，因而选用该型号。
3) 模仿量输出模块采用EM232。
电气连接图如下所示：

4． 在STEP7-MicroWin环境中编写、调试、下载PLC梯形图程序。
在编写PLC程序时，查阅了STEP7关于模仿量输入解决、模仿量输出解决、定期中断、PID指令等内容。程序流程图如下图所示：

5．系统梯形图如下图所示
（1）主程序：

M0.0为1时，进行PID自动调节；M0.0为0时，进行手动控制
（2）子程序Ai_in（将32位整数转换为0到1实数）

（3）子程序 Ao_out（将0到1实数转化为32位整数）

（4）子程序 PID_control

注释：符号表

.6.偏移地址阐明

偏移地址
域
格式
类型
阐明
0
过程值PV
双字/格式
输入
0~1.0范畴
4 VD204
SV设定
双字/格式
输入
0.0~1.1范畴
8 VD208
输出OP
双字/格式
输入/输出
0~1.0
12 VD212
增益K
双字/格式
输入
正数或负数
16 VD216
采样时间Ts
双字/格式
输入
秒
20 VD220
积分时间Ti
双字/格式
输入
分钟
24 VD224
微分时间Td
双字/格式
输入
分钟
28
积分前项
双字/格式
入/出
不占用
32
过程变量前项
双字/格式
入/出
不占用

7.在计算机中，参照图7-9，编制实时动态显示画面。最后系统联调时，在画面上可显示和修改有关参数，在完毕PID参数整定后，控制精度在2%以内。
1） 手动调试动态显示画面

2） 自动调试动态显示画面

3）PID调节曲线

图7

9．实验收获
运用西门子S7-200可编程控制器实现液位PID控制系统来完毕本次实验，通过在实践中运用PLC有关知识，使我进一步掌握了S7-200PLC程序编写与调试，S7-200PLC中解决模仿量办法及PID算法；对我此后学习和拓展PLC知识起到了增进作用，通过实际应用使我进一步体会到了理论联系实际在学习中重要性，并为后来工作中培养实践能力奠定了基本。熟悉并掌握了运用组态软件调试程序办法以及PLC和组态软件之间通信办法。.实践证明,PLC可编程控制器和组态软件结合有助于PLC控制系统设计、检测,具备良好应用价值.