液位控制系统设计报告

液位控制系统设计报告题目：基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计院系：常州纺院机电工程系班级：电气103A班姓名：李玉强学号：20210362012摘要微电子技术和计算机技术的不断发展，引起了仪表结构的根本性变革，以微型计算机（单片机）为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成新一代“智能化仪表”，在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。可编程控制器(ProgrammableLogicController---PLC)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。本文介绍了基于智能仪表、可编程控制器（PLC）、组态软件的液位控制系统的设计方案。系统采用PID算法，实现液位的自动控制。一、智能仪表智能仪表由硬件和软件两大部分组成。硬件部分包括微控制器及其接口电路、模拟量输入输出电路、开关量输入输出电路、数据通信接口电路、人机交互通道，以及其他外围设备。智能仪表的软件，包括监控程序、中断服务程序以及实现各种算法的功能模块。智能仪表的工作过程如下：输入信号要经过开关量输入电路或模拟量输入电路进行变换、放大、整形、补偿等处理。对于模拟量信号，需经A/D转换器转换成数字信号，再通过接口送入微控制器。由CPU对输入数据进行加工处理、计算分析等一系列工作，通过接口送至显示器或打印机，也可输出开关量信号或经模拟量输出电路的D/A转换器转换成模拟量输出信号。还可通过串行接口实现数据通信，完成更复杂的测量和控制任务。水泵仪表的模块接线图如：负载水泵模块电压输入液位信号负载水泵模块电压输入液位信号二、可编程控制器PLC即可编程逻辑控制器，英文全称是ProgrammableLogicController，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、功能强大、性价比高、体积小、能耗低等显著特点广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业。PLC专为工业现场应用而设计，采用了典型的计算机结构，主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出单元（I/O接口）、电源及编程器等几大部分组成。本次实验设计的程序为指令表形式LDI0.4ORIM0.1ANI0.0ANII0.3OUTM0.1LDI0.2ORM0.2ANI0.0ANII0.5ANII0.4ANII0.1OUTM0.2三、PID控制器PID控制技术是在反馈思想被实际应用以后在工业应中发展起来的。PID控制器早在一百年前就已经出现，经过长时间发展，已经有许许多多改进形式的PID控制器出现，但到目前为止没有一个PID控制器能够适用于所有控制场合。PID控制器具有结构简单，鲁棒性强等特点，因此，今天它己经成为应用最广泛的控制技术，在石化，化工，造纸等工业领域，甚至有97%的常规控制器都是PID控制器。本次设计是采用智能调节仪的PID控制原理进行液位PID闭环控制，采用痛过液位变送器采集实验水箱液位值，送入智能调节仪与设定值进行比较，控制智能仪表的模拟量输出，来控制水泵电压，达到控制液位的目的。智能工作调节仪智能工作调节仪水泵储水箱液位变送器实验时，可痛过设置P、I、D三个参数来选择不同的控制过程，（如：P调节、PI调节、PID调节）寻找最佳的控制方案及参数。PID控制原理基于下面的公式，输出式比例项、积分项和微分项的函数M(t)=kc*e+kci∫edt+mintal+kc*del/dt输出=比例项+积分项+微分项M(t)PID回路的输出是时间函数K(c)PID回路的增益ePID回路的偏差MintialPID回路输出的初始值四、组态控制目前的很多自动控制系统中,常常选用PLC作为的控制设备,用于数据采集、状态判别和输出控制;而在可编程序控制器与计算机通讯的基础上,通过组态软件可以对可编程序控制器的当前工作状态进行全方位的监控,进一步通过组态软件可以对实验控制对象的工作过程进行全程模拟,实现远程控制。这种控制系统充分利用了计算机和PLC的特点,实现了优势互补,得到了广泛应用。组态软件的基本功能：过程可视化可维护性强操作简便功能完善本控制系统根据MCGS组态软件设计如下图（1）新建软件设计页面图（2）组态设计效果图（3）模拟运行图五、总结在智能仪表、可编程控制器(PLC)和组态软件的基础上，我设计出的液位控制系统是结合MCGS组态软件系统变得美观易懂，操作更加简单快捷。但是整个液位控制系统运行效果我并没有进行联机实验，我不知道我的设计是否成功，做设计，是对以前学习的知识的挑战与突破。通过这次设计，对于办公软件的应用有了进一步的提高（如word文档）。同时在对搜集的材料进行整核，结合所学理论知识，以及实际应用操作的情况下，提高了实际操作和独立解决问题的能力。通过这次设计，让我更熟练的掌握了三菱的PLC软件的简单编程方法，对于三菱的PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。也对MCGS组态软件有了更进一步的理解与学习，同时也看清了自己身上的许多不足之处，平时缺乏主动学习和动手操作的积极性。今后要改掉不好的习惯，把理论