液位自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、等級(jí):課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱電氣控制與PLC課程設(shè)計(jì)課題名稱 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試專 業(yè)班 級(jí)學(xué) 號(hào)姓 名指導(dǎo)老師 電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課題名稱液位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試姓 名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)指導(dǎo)老師課程設(shè)計(jì)時(shí)間教研室意見 審核人：一. 課程設(shè)計(jì)的性質(zhì)與目的 本課程設(shè)計(jì)是自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中不可缺少的一個(gè)綜合性教學(xué)環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要手段。它的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用本課程所學(xué)知識(shí)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(jì)思想，掌握工程設(shè)計(jì)的一般程序和方法。通過課程設(shè)計(jì)使學(xué)生得到工程知識(shí)和工程技能的綜合訓(xùn)練，獲得應(yīng)用本課程的知識(shí)和技術(shù)去解決工程實(shí)際

2、問題的能力。二. 課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容 1.根據(jù)控制對(duì)象的用途、基本結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)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(xì)表。4.上機(jī)調(diào)試程序。5.編寫設(shè)計(jì)說明書。三. 課程設(shè)計(jì)的要求 1.所選控制方案應(yīng)合理，所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)應(yīng)能夠滿足控制對(duì)象的工藝要求，并且技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設(shè)計(jì)圖紙符合國家標(biāo)準(zhǔn)局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號(hào)、GB698887電氣制圖和GB715987電氣技術(shù)中的文字符號(hào)制定通則的有關(guān)規(guī)定。 3.所編寫的設(shè)計(jì)說明書應(yīng)語句通順，用詞準(zhǔn)確，

3、層次清楚，條理分明，重點(diǎn)突出，篇幅不少于7000字。四.進(jìn)度安排1.第一周星期一：布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)，講解設(shè)計(jì)思路和要求，查閱設(shè)計(jì)資料。2.第一周星期二星期四：詳細(xì)了解搬運(yùn)機(jī)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(hào)。繪制傳送帶A、B的拖動(dòng)電機(jī)的控制線路原理圖和搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的PLC I/O接線圖。設(shè)計(jì)PLC梯形圖程序，列出指令程序清單。3.第一周星期五：上機(jī)調(diào)試程序。4.第二周星期一：指導(dǎo)編寫設(shè)計(jì)說明書。5.第二周星期二星期四：編寫設(shè)計(jì)說明書。6.第二周星期五：答辯。附錄：課題簡(jiǎn)介及控制要求（1）課題簡(jiǎn)介某化工廠水箱的排水量根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的需要而不斷地

4、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(dòng)調(diào)整進(jìn)水量。本系統(tǒng)要求有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式。手動(dòng)控制方式用于水泵的調(diào)試，即當(dāng)按下按鈕時(shí)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，松開按鈕時(shí)水泵停止，目的是為了調(diào)試水泵是否能正常工作；當(dāng)系統(tǒng)切換為自動(dòng)控制方式并啟動(dòng)后，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整水泵的進(jìn)水量達(dá)到給定水位恒定。水位設(shè)定高限和低限，當(dāng)水位超過設(shè)定的限位時(shí)要進(jìn)行超限報(bào)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(bào)警水位高限2.6m超限報(bào)警 目 錄第1章 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和發(fā)展21.1摘要21.2、液位自動(dòng)控制系

5、統(tǒng)的發(fā)展21.3、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)2第2章 控制要求和系統(tǒng)設(shè)計(jì)32.1、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制要求32.2、液位自動(dòng)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(jì)43.1、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作設(shè)計(jì)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(huì)10附錄11參考資料11程序圖11第1章 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和發(fā)展1.1摘要 隨著現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)水平的提高，以及在現(xiàn)實(shí)生活中暴露的一些問題，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量和控制水位控制在日常生活中也相當(dāng)應(yīng)用廣泛。1.2、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展 近幾十年來，控制系統(tǒng)已被廣

6、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(jì)、雷達(dá)液位計(jì)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(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的多樣性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)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(shì)。1.3、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)通過閉環(huán)控制系統(tǒng)對(duì)水位進(jìn)行控制，使水位盡量保持在給定水位，當(dāng)水位超出設(shè)計(jì)要求的最大值時(shí)報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)水位從注水到放水，直至保持在給定水位過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控。第2章 控制要求和系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的

7、控制要求 系統(tǒng)要求有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式。手動(dòng)控制方式用于水泵的調(diào)試，即當(dāng)按下按鈕時(shí)水泵運(yùn)轉(zhuǎn)，松開按鈕時(shí)水泵停止，目的是為了調(diào)試水泵是否能正常工作；當(dāng)系統(tǒng)切換為自動(dòng)控制方式并啟動(dòng)后，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整水泵的進(jìn)水量達(dá)到給定水位恒定。水位設(shè)定高限和低限，當(dāng)水位超過設(shè)定的限位時(shí)要進(jìn)行超限報(bào)警。2.2、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制方法 S7-200 CPU提供了8個(gè)回路的PID功能，用以實(shí)現(xiàn)需要按照PID控制規(guī)律進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制任務(wù)，比如溫度、壓力和流量控制等。因?yàn)镻ID回路沒有設(shè)置控制方式，只有當(dāng)PID指令盒接通時(shí)才能執(zhí)行PID運(yùn)算。所以說，從這個(gè)角度來說，PID運(yùn)算可以算是一種“自動(dòng)”的運(yùn)行方式，當(dāng)P

8、ID不被執(zhí)行時(shí)，就可以稱之為“手動(dòng)” PID運(yùn)算的任務(wù)就是根據(jù)反饋與給定的相對(duì)差值，按照PID運(yùn)算規(guī)律計(jì)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(dòng)水泵）等執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，以達(dá)到自動(dòng)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(cè)高于報(bào)警高限？低于報(bào)警下限？ 報(bào)警并放水 報(bào)警并注水Q0.1動(dòng)作 Q0.0動(dòng)作 圖 1 流程圖第3章 控制系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)3.1、液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的操作設(shè)計(jì)說明 本系統(tǒng)要具備手動(dòng)和自動(dòng)功能。當(dāng)開始時(shí)水泵持續(xù)供水，達(dá)到給定上限水位時(shí)，停止供水。并報(bào)警。同時(shí)，因?yàn)樾枰槐３衷诮o定值左右，因而當(dāng)實(shí)際水位超過給定水位上限或者低于給定水

9、位下限時(shí)，需要報(bào)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(dòng)控制系統(tǒng)的梯形圖分為中斷程序、給定值、檢測(cè)值值轉(zhuǎn)換、PID指令、控制量輸出轉(zhuǎn)換，報(bào)警程序。圖2 中斷程序圖3 給定數(shù)值圖4 檢測(cè)值轉(zhuǎn)換圖5 PID指令圖6 控制量輸出轉(zhuǎn)換圖7 報(bào)警程序 第4章程序調(diào)試 正常階段，水位控制在一個(gè)穩(wěn)定的范圍。如圖8 圖8 正常階段 當(dāng)水位過高或者過低時(shí)，Q0.1亮，系統(tǒng)報(bào)警圖9 報(bào)警 圖10 系統(tǒng)運(yùn)行程序截圖第5章 心得體會(huì)通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我更加深刻了解書本的知識(shí)，和以往對(duì)知識(shí)的疏忽部分得已補(bǔ)充。在這次課程設(shè)計(jì)中我們是拿到的是最難得幾個(gè)課程設(shè)計(jì)之一。在一開始我們一點(diǎn)思路都沒是沈老

10、師一步步的教我們?cè)趺慈プ?、怎么去思考把這個(gè)設(shè)計(jì)做出來，最后在調(diào)試時(shí)候因?yàn)閿?shù)據(jù)處理的原因總是沒變換，后來在數(shù)據(jù)方面進(jìn)行仔細(xì)的研究之后，終于解決了這個(gè)問題。圓滿完成了此次課程設(shè)計(jì)。通過課程設(shè)計(jì)不僅可以鞏固專業(yè)知識(shí)，為以后的工作做準(zhǔn)備打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，而其還可以培養(yǎng)和熟練使用資料，運(yùn)用工具書的能力，把我們的課本知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來，起到溫故而知新的作用。課程設(shè)計(jì)不光是一門專業(yè)課，給我許多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門設(shè)計(jì)課，給了許多的思路，給我莫大的空間。同時(shí)設(shè)計(jì)讓我感觸很深。讓我對(duì)抽象的理論有很深的認(rèn)識(shí)?；仡櫞舜握n程設(shè)計(jì)至今我還感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里?？梢哉f是苦多于甜，但是

11、可以學(xué)到很多很多的東西把理論和實(shí)踐結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的動(dòng)手和獨(dú)立思考能力。在實(shí)驗(yàn)過程中，也對(duì)團(tuán)隊(duì)精神進(jìn)行了考察，讓我們?cè)诤献髌饋砀幽?，在成功后一起體會(huì)喜悅的心情。團(tuán)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(jī)械工業(yè)出版社，2014年。3 王阿根.西門子S7-200 PLC 編程實(shí)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(bǔ)充教材（內(nèi)部使用），本校自編教材，2010年。程序圖15電氣信息學(xué)院課程設(shè)計(jì)評(píng)分表環(huán) 節(jié)項(xiàng) 目評(píng) 價(jià)優(yōu)良中及格差實(shí)踐環(huán)節(jié)（70%）1