基于S7-200PLC的液位控制系统设计

1、综合自动化实验报告书 题 目：基于S7-200PLC的液位控制系统设计学生姓名： 何丰丰 学 号： 200601010225 专业班级： 06电2班 指导教师： 刘 振 东 计算机与自动控制学院2010年01月14日综合自动化实验基于S7-200 PLC的液位控制系统设计实验目的：1学习西门子S7-200可编程控制器中模拟量、PID指令；2掌握组态王软件的编程调试方法；3掌握PLC可编程控制器和组态王软件结合通讯方法。实验要求：1. 利用西门子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的开度，改变水箱的进水流量，从而使水箱内的液位维持于恒定值。2. 在上位机编制工艺画面

2、，能够显示系统的实时状态、通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式,向用户提供检验液位PLC控制系统的动态运行情况，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），并且在画面上能够实现手自动切换、历史数据查询、报表、报警信息、历史曲线等功能。实验步骤：1. 掌握各设备的主要功能及工作情况 硬件设备主要包括：上水箱、液位变送器LT1、电动调节阀1，变频器，水泵。各个设备的连接情况如图1所示：图1 过程控制系统结构图2. 设备之间安装与连接按照图2所示，将实验所需的设备如液位变送器、PL

3、C、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 选择的型号是西门子的CPU-226，它是200系列中一款高档次的CPU，其主要应用于具有较高要求的控制系统中。和其它型号的CPU相比，其具有更多的I/O点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和更强的内部集成的特殊功能。主要特性如下：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路模拟量I/O点l 13K字节的程序和数据存储空间l 6个独立的30KHz的高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，并具有PID控制器l 2个R

4、S485通讯/编程接口，具有PPI通信协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力l I/O端子排可很容易的整体拆卸2) 模拟输入模块采用EM 231，其输入信号是420mA信号，本实验即要求输入量为该数，满足要求，因此选用该型号。3) 模拟量输出模块采用EM232。电气连接图如下所示：4 在STEP7-MicroWin环境中编写、调试、下载PLC的梯形图程序。在编写PLC程序时，查阅了STEP7关于模拟量输入处理、模拟量输出处理、定时中断、PID指令等内容。程序的流程图如下图所示： 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A

5、i_in（将32位整数转换为0到1的实数）（3）子程序 Ao_out（将0到1的实数转化为32位整数）（4）子程序 PID_control注释：符号表.6.偏移地址说明偏移地址域格式类型说明0过程值PV双字/格式输入01.0范围4 VD204SV设定双字/格式输入0.01.1范围8 VD208输出OP双字/格式输入/输出01.012 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相关参数，在完成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实验收获利用西门子S7-200可编程控制器实现液位PID控制系统来完成本次实验，通过在实践中运用PLC的相关知识，使我进一步掌握了S7-200PLC程序的编写与调试，S7-200PLC中处理模拟量的方法及PID算法；对我今后学习和拓展PLC知识起到了促进作用，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的重要性，并为以后工作中培养实践能