没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
温馨提示
试读
59页
在工业生产过程中,液位变量是最常见、最广泛的过程参数之一。在油工业、 化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类流 体的液位高度进行检测和控制。由于其具有工况复杂、参数多变等特点,它对控 制调节器要求极高。针对人工控制液位的准度较低、速度较慢、灵敏度偏低等一 系列问题。本文提出了基于 PLC的液位控制系统,系统主要通过将液位传感器检 测到的电信号通过接口送入 PLC中,经过 A/D转换成数字信号,随后送入数字 PID 调节器中,经 PID 算法后将控制量经过 D/A转换成水泵电机转速相对应的电 信号送入水泵电机来控制水泵转速,最终达到控制液位的目的。通过仿真和分析 结果表明本文所设计系统能够正常运行并且达到了设计的目的,能够准确、快速 地控制液位,克服了传统液位控制系统的很多弊端。 在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制, 简称 PID 控制。PID 控制器以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成 为液位控制的主要技术之一。
资源推荐
资源详情
资源评论
摘要
在工业生产过程中,液位变量是最常见、最广泛的过程参数之一。在油工业、
化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中,人们都需要对各类流
体的液位高度进行检测和控制。由于其具有工况复杂、参数多变等特点,它对控
制调节器要求极高。针对人工控制液位的准度较低、速度较慢、灵敏度偏低等一
系列问题。本文提出了基于 PLC的液位控制系统,系统主要通过将液位传感器检
测到的电信号通过接口送入 PLC中,经过 A/D转换成数字信号,随后送入数字
PID 调节器中,经 PID 算法后将控制量经过 D/A转换成水泵电机转速相对应的电
信号送入水泵电机来控制水泵转速,最终达到控制液位的目的。通过仿真和分析
结果表明本文所设计系统能够正常运行并且达到了设计的目的,能够准确、快速
地控制液位,克服了传统液位控制系统的很多弊端。
在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,
简称 PID 控制。PID 控制器以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成
为液位控制的主要技术之一。可编程控制器是一种应用广泛非常的自动控制装置,
它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体,具有控制能力强、
操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点,非常适合液位控制的要求。
目前常用的可编程控制器中,西门子公司的 S7-200 以其编程软件 STEP7的简洁
易用和通信网络的功能强大得到业内人十的普遍认可。
关键词
:
西门子 S7-200;PID;液位变送器
Abstract
In industrial processes, the level variables are the most common, the most widely
used process parameters. In the oil industry, chemical industry, power engineering,
machinery manufacturing and food processing and many other areas, people need all
kinds of fluid liquid level detection and control. Because of its complexconditions,
parameter changing characteristics, its control regulator demanding. Formanual
control of the lower level of accuracy, speed, slow, low sensitivity and other issues. In
this paper, based on the level of PLC control system, the system mainly thro ugh the
level sensor detects the electrical signals through the interface into the PLC, after A /
D converted into digital signals, then sent to a digital PID regulator by PID After
controlling the amount of algorithms through D / A converter to the pump motor
speed into an electrical signal corresponding pump motor to control the pump speed,
and ultimately achieve the purpose of the control level. Through simulation and
analysis results show that this system is designed to function properly and achieve the
purpose of the design that can accurately and quickly control the liquid level, to
overcome the many drawbacks of traditional level control system.
In engineering practice, the most widely regulator control law is proportional, integral,
differential control, referred to as PID control. PID controller with its simple structure,
good stability, reliable, easy to adjust and become one of the major technical level
control. Programmable controller is a very wide range of automatic control device
applications, will traditional relay control technology, computer technology and
communication technology integration, with a strong ability to control, flexible
operation, high reliability, suitable for long-term continuous work features, ideal for
liquid level control. The commonly used programmable controller, S7-200
programming software is simple to use and its communications network functions
Siemens STEP7 powerful people in the industry get ten universally accepted.
Keywords: Siemens S7-200, Level Transmitter, PID
1 引言
1.1 题研究背景、意义和目的
为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。从
而我们现在就引入了工业生产的自动化控制。在自动化控制的工业生产过程中,
一个很重要的控制参数就是液位。一个系统的液位是否稳定,直接影响到了工业
生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要
的问题。随着现在工业控制的要求越来越高,一般的自动化控制已经也不能够满
足工业生产控制的需求,所以我们就又引入了可编程逻辑控制(又称 PLC)。引
入 PLC 使控制方式更加的集中、有效、更加的及时。
液位控制系统它使我们的生活、生产都带来了不可想象的变化。它使在控制
中更加的安全,节约了更多的劳动力,更多的时间。
在我国随着社会的发展,很早就实行了自动控制。而在我国液位控制系统也
利用得相当的广泛,特别在锅炉液位控制,水箱液位控制。还在黄河治水中也的
到了利用,通过液位控制系统检测黄河的水位的高低,以免由于黄河水位的过高
而在不了解的情况下,给我们人民带来生命危险和财产损失。
传统供水系统采用基于 PLC 的 PID 控制原理,PID 控制原理简单,使用方便,
适应性强,广泛应用于各种工业过程控制领域,使供水系统更加的安全可靠。可
编程逻辑控制器既保留了继电器控制系统的简单易懂、控制精度高、可靠性好、
控制程序可随工艺改变、易于与计算机通信和维修方便等诸多高品质性能,又采
用一种可编程运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令,通过数字式或
模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程。因此,现在 PLC 在
液位控制领域得到了广泛而深入的应用。
1.2 液位控制问题国内外研究现状
近几十年来,控制系统已被广泛使用,在起研究和发展上也已趋于完备,控
制的概念更是应用在许多生活周遭的事物。液位控制系统已是一般工业界所不可
缺少的,蓄水槽、污水处理厂等都需要液位元的控制。使用液位控制系统来自动
维持液位高度,工作人员可以轻易在操作室获知整个设备的储水状况,大大减低
工作人员工作的危险性,同时更提高了工作的效率及简便性。
除了传统的 PID 控制系统外,近年来随着智能仪表和 PLC 的发展,加入智
能型控制的系统也得以应用。
由于液位控制系统取得了很大的进步,因此出现了许多新型的液位控制仪,
如超声波液位计、雷达液位计、光电液位开关等,这些控制器的出现大大提高了
控制系统的精度,实现了控制系统的丰富多样性。
在自动控制理论和设计方法发展的推动下,国外液位控制系统发展迅速,美
国、德国、日本等技术领先国家,生产开发出一系列性能优异、实用性强的液位
控制器以及和应的仪器仪表,并广泛应用于生产生活的各个领域。这些先进的控
制器不仅能实现各种复杂环境下的液位控制系统的控制,而且运用先进的算法,
采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能及计算机技术,使液位控制
器的适用范围更加广泛。国外的液位控制器正朝着高精度、智能化等力一向快速
发展。
反观我国,虽然液位控制。系统在国内生产生活的应用十分广泛,但是国内
的液位控制器的发展水平仍然不高,同先进国家的差距仍然很大。国内液位控制
器仍以常规的 PID 控制器为主,无法适用于滞后、复杂、时变的液位系统控制。
智能化、自适应的控制系统,国内还没有相关的成熟技术。我国相关控制器大量
依靠国外的成熟技术,这些都是必须正视的现实。所以,发展先进的液位控制技
术是我们必须重视的趋势。
1.3 研究概述及发展趋势
随着科学技术的不断发展,人们对液位控制系统的要求越来越高,特别是高
精度、智能化、人性化的液位控制系统是国内外液位控制系统发展的必然趋势。
1)PLC关于液位控制的发展趋势
人们的生活的提高,同时对生活的要求也越来越高,同样对液位控制的及时
性、精准性也要求越来越苛刻!基于 PLC 的液位控制有着,第一,可靠性高、
抗干扰能力强,平均故障时间为几十万小时。而且 PLC 采用了许多硬件和软件
抗干扰措施。第二,编程简单、使用方便目前大多数 PLC 采用继电器控制形式
的梯形图编程方式,很容易被操作人员接受。一些 PLC 还根据具体问题设计了
如步进梯形指令等,进一步简化了编程。第三,设计安装容易,维护工作量少。
第四,适用于恶劣的工业环境,采用封装的方式,适合于各种震动、腐蚀、有毒
气体等的应用场合。第五,与外部设备连接方便,采用统一接线方式的可拆装的
活动端子排,提供不同的端子功能适合于多种电气规格。第六,功能完善、通用
性强、体积小、能耗低、性能价格比高。所以基于 PLC 的液位控制系统的发展
前景还是非常宽广!
长期以来,PLC 始终处于工业控制自动化领域的主战场,为各种各样的自动
化控制设备提供非常可靠的控制方案,与 DCS 和工业 PC 形成了三足鼎立之势。
同时,PLC 也承受着来自其它技术产品的冲击,尤其是工业 PC 所带来的冲击,
如今 PLC 在向微型化、网络化、PC 化和开放性方向发展。
2)PLC在工业和经济上的发展前景
目前我国在大量引进进口 PLC 的同时,也在发展国产 PLC 的同时,主要面
临着二大问题:
其一是技术问题,在国际上 PLC 迅速发展的形势下,我国大多数 PLC 厂家
还没有拥有自主知识产权,能够参与国际竞争的 PLC 产品,这其中主要的因素
是研发实力不够。虽然资金投入、生产和质量管理等因素也占有非常大的比重,
但对产品的质量起着决定性作用的是研发投入、研发成果产品化以及生产工艺等。
其二是竞争问题,由于国内 PLC 市场大部分由外国的产品所占领,大、中
型 PLC 产品中,几乎全部由国外几大公司垄断,随着我国使用 PLC 市场的不断
扩大,国外几大公司几乎每年都会针对市场推出新的产品,而我国没有自己的自
主知识产权的产品,在经济竞争中就只能处于被动的地位。
1.4 本文的组织结构
本文的主要内容安排如下:
第1章简要介绍了PLC液位控制系统的背景、技术的研究、发展趋势以及液位
控制的意义和方法,国内外的研究现状和发展趋势以及论文研究的意义。
第2章主要介绍了PLC的一些相关的知识及其的一些组成部分的阐述。
第3章简要介绍系统的整体设计思路和元器件的选择及其相关知识的介绍。
第4章简要介绍了PID控制器的原理,控制算法,指令的使用,归一化处理以
及参数整定,最后简要介绍了闭环控系统和开环控制系统的比较。
第5章简要介绍了系统的硬件设计,其中介绍了,液位变送器以及西门子
S7-200PLC等器件,以及它们的使用方法。
第6章主要介绍了系统的软件设计,讲述了本次设计的中心思想,I/O 口的使
用在本次设计中的作用,一些变量在程序中所占用的内存,程序设计的流程图,
重点程序设计梯形图的讲解。
第7章是总结部分,对本次毕业设计进行总结。
剩余58页未读,继续阅读
资源评论
Rocky006
- 粉丝: 6558
- 资源: 1332
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功