液位自動控制系統(tǒng)[專業(yè)教學]

1、等級:課 程 設(shè) 計課程名稱電氣控制與PLC課程設(shè)計課題名稱 液位自動控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試專 業(yè)班 級學 號姓 名指導老師教輔工具b 電氣信息學院課程設(shè)計任務(wù)書課題名稱液位自動控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試姓 名專業(yè)班級學號指導老師課程設(shè)計時間教研室意見 審核人：一. 課程設(shè)計的性質(zhì)與目的 本課程設(shè)計是自動化專業(yè)教學計劃中不可缺少的一個綜合性教學環(huán)節(jié)，是實現(xiàn)理論與實踐相結(jié)合的重要手段。它的主要目的是培養(yǎng)學生綜合運用本課程所學知識和技能去分析和解決本課程范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題，建立正確的設(shè)計思想，掌握工程設(shè)計的一般程序和方法。通過課程設(shè)計使學生得到工程知識和工程技能的綜合訓練，獲得應(yīng)用本課程的知識和技術(shù)去解

2、決工程實際問題的能力。二. 課程設(shè)計的內(nèi)容 1.根據(jù)控制對象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運動形式、工藝過程、工作環(huán)境和控制要求，確定控制方案。2.繪制水箱液位系統(tǒng)的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。 3.選擇電器元件，列出電器元件明細表。4.上機調(diào)試程序。5.編寫設(shè)計說明書。三. 課程設(shè)計的要求 1.所選控制方案應(yīng)合理，所設(shè)計的控制系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足控制對象的工藝要求，并且技術(shù)先進，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設(shè)計圖紙符合國家標準局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號、GB698887電氣制圖和GB715987電氣技術(shù)中的文字符號制定通則的有關(guān)規(guī)定。 3.所編寫的設(shè)計說明書應(yīng)語句通順，

3、用詞準確，層次清楚，條理分明，重點突出，篇幅不少于7000字。教輔工具b四.進度安排1.第一周星期一：布置課程設(shè)計任務(wù)，講解設(shè)計思路和要求，查閱設(shè)計資料。2.第一周星期二星期四：詳細了解搬運機械手的基本組成結(jié)構(gòu)、工藝過程和控制要求。確定控制方案。配置電器元件，選擇PLC型號。繪制傳送帶A、B的拖動電機的控制線路原理圖和搬運機械手控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖。設(shè)計PLC梯形圖程序，列出指令程序清單。3.第一周星期五：上機調(diào)試程序。4.第二周星期一：指導編寫設(shè)計說明書。5.第二周星期二星期四：編寫設(shè)計說明書。6.第二周星期五：答辯。附錄：課題簡介及控制要求（1）課題簡介某化工廠水箱的排水量根據(jù)工

4、業(yè)生產(chǎn)的需要而不斷地變化，為了保持水箱壓力恒定，就要保持水位恒定，因此就必須自動調(diào)整進水量。本系統(tǒng)要求有手動和自動兩種工作方式。手動控制方式用于水泵的調(diào)試，即當按下按鈕時水泵運轉(zhuǎn)，松開按鈕時水泵停止，目的是為了調(diào)試水泵是否能正常工作；當系統(tǒng)切換為自動控制方式并啟動后，控制系統(tǒng)自動調(diào)整水泵的進水量達到給定水位恒定。水位設(shè)定高限和低限，當水位超過設(shè)定的限位時要進行超限報警。（2）控制要求控制系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)表變量名稱技術(shù)參數(shù)備注水位范圍0-3.0m水位設(shè)定值2.0 m水位誤差0.5m水位低限1.0m超限報警水位高限2.6m超限報警教輔工具b 目 錄第1章 液位自動控制系統(tǒng)的特點和發(fā)展21.1摘要21.

5、2、液位自動控制系統(tǒng)的發(fā)展21.3、液位自動控制系統(tǒng)的特點2第2章 控制要求和系統(tǒng)設(shè)計32.1、液位自動控制系統(tǒng)的控制要求32.2、液位自動控制系統(tǒng)的控制方法32.3、系統(tǒng)的控制流程圖3第3章 控制系統(tǒng)具體設(shè)計43.1、液位自動控制系統(tǒng)的操作設(shè)計說明43.2、梯形圖4第4章 PLC程序調(diào)試8第5章 心得體會10附錄11參考資料11程序圖11第1章 液位自動控制系統(tǒng)的特點和發(fā)展1.1摘要 隨著現(xiàn)代社會生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進步，現(xiàn)代工業(yè)自動化生產(chǎn)水平的提高，以及在現(xiàn)實生活中暴露的一些問題，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常對水位進行測量和控制水位控制在日常生活中也相當應(yīng)用廣泛。1.2、液位自動控制系統(tǒng)的發(fā)展 近幾十年

6、來，控制系統(tǒng)已被廣泛采用，在研究和發(fā)展已趨于完美。除了傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)之外，隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，加入智能型控制的系統(tǒng)也得以應(yīng)用。出現(xiàn)了許多新興的液位控制儀，如超聲波液位計、雷達液位計等，這些控制器的出現(xiàn)大大的提高了控制系統(tǒng)的精度，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的多樣性。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對液位控制系統(tǒng)的要求不斷提高，高精度、人性化的液位控制系統(tǒng)是國內(nèi)外液位控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。1.3、液位自動控制系統(tǒng)的特點通過閉環(huán)控制系統(tǒng)對水位進行控制，使水位盡量保持在給定水位，當水位超出設(shè)計要求的最大值時報警，從而實現(xiàn)水位從注水到放水，直至保持在給定水位過程中的實時監(jiān)控。第2章 控制要求和系統(tǒng)設(shè)計2.1、

7、液位自動控制系統(tǒng)的控制要求 系統(tǒng)要求有手動和自動兩種工作方式。手動控制方式用于水泵的調(diào)試，即當按下按鈕時水泵運轉(zhuǎn)，松開按鈕時水泵停止，目的是為了調(diào)試水泵是否能正常工作；當系統(tǒng)切換為自動控制方式并啟動后，控制系統(tǒng)自動調(diào)整水泵的進水量達到給定水位恒定。水位設(shè)定高限和低限，當水位超過設(shè)定的限位時要進行超限報警。2.2、液位自動控制系統(tǒng)的控制方法 S7-200 CPU提供了8個回路的PID功能，用以實現(xiàn)需要按照PID控制規(guī)律進行自動調(diào)節(jié)的控制任務(wù)，比如溫度、壓力和流量控制等。因為PID回路沒有設(shè)置控制方式，只有當PID指令盒接通時才能執(zhí)行PID運算。所以說，從這個角度來說，PID運算可以算是一種“自動

8、”的運行方式，當PID不被執(zhí)行時，就可以稱之為“手動” PID運算的任務(wù)就是根據(jù)反饋與給定的相對差值，按照PID運算規(guī)律計算出結(jié)果，輸出到固態(tài)開關(guān)元件（控制加熱棒），或者變頻器（驅(qū)動水泵）等執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)節(jié)，以達到自動維持被控制的量跟隨給定變化的目的。2.3、系統(tǒng)的控制流程圖 開始 水位檢測高于報警高限？低于報警下限？ 報警并放水 報警并注水Q0.1動作 Q0.0動作 圖 1 流程圖第3章 控制系統(tǒng)具體設(shè)計3.1、液位自動控制系統(tǒng)的操作設(shè)計說明 本系統(tǒng)要具備手動和自動功能。當開始時水泵持續(xù)供水，達到給定上限水位時，停止供水。并報警。同時，因為需要水位保持在給定值左右，因而當實際水位超過給定水位

9、上限或者低于給定水位下限時，需要報警提示并控制水泵執(zhí)行相應(yīng)的放水和注水功能。3.2、梯形圖 液位自動控制系統(tǒng)的梯形圖分為中斷程序、給定值、檢測值值轉(zhuǎn)換、PID指令、控制量輸出轉(zhuǎn)換，報警程序。圖2 中斷程序圖3 給定數(shù)值圖4 檢測值轉(zhuǎn)換圖5 PID指令圖6 控制量輸出轉(zhuǎn)換圖7 報警程序 第4章程序調(diào)試 正常階段，水位控制在一個穩(wěn)定的范圍。如圖8 圖8 正常階段 當水位過高或者過低時，Q0.1亮，系統(tǒng)報警圖9 報警 圖10 系統(tǒng)運行程序截圖第5章 心得體會通過這次課程設(shè)計，讓我更加深刻了解書本的知識，和以往對知識的疏忽部分得已補充。在這次課程設(shè)計中我們是拿到的是最難得幾個課程設(shè)計之一。在一開始我們

10、一點思路都沒是沈老師一步步的教我們怎么去做、怎么去思考把這個設(shè)計做出來，最后在調(diào)試時候因為數(shù)據(jù)處理的原因總是沒變換，后來在數(shù)據(jù)方面進行仔細的研究之后，終于解決了這個問題。圓滿完成了此次課程設(shè)計。通過課程設(shè)計不僅可以鞏固專業(yè)知識，為以后的工作做準備打下了堅實的基礎(chǔ)，而其還可以培養(yǎng)和熟練使用資料，運用工具書的能力，把我們的課本知識和實踐結(jié)合起來，起到溫故而知新的作用。課程設(shè)計不光是一門專業(yè)課，給我許多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門設(shè)計課，給了許多的思路，給我莫大的空間。同時設(shè)計讓我感觸很深。讓我對抽象的理論有很深的認識。回顧此次課程設(shè)計至今我還感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里?？梢?/p>

11、說是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西把理論和實踐結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的動手和獨立思考能力。在實驗過程中，也對團隊精神進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。團結(jié)就是力量只有互相之間的默契融合的配合才能換來最終完美的結(jié)果。附錄參考資料1 劉星平.PLC原理及工程應(yīng)用M.北京：中國電力出版社，2014年。2 廖常初.S7-200 PLC編程及應(yīng)用M.北京：機械工業(yè)出版社，2014年。3 王阿根.西門子S7-200 PLC 編程實例精解M.北京：電子工業(yè)出版社，2013年。4 賴指南.PLC原理與應(yīng)用補充教材（內(nèi)部使用），本校自編教材，2010年。程序圖教輔工具b電氣信息學院課程設(shè)計評分表環(huán) 節(jié)項 目評 價優(yōu)良中及格差實踐環(huán)節(jié)（70%）1.設(shè)計方