液位自動控制系統(tǒng)

1、等級:課 程 設 計課程名稱電氣控制與PLC課程設計課題名稱 液位自動控制系統(tǒng)設計與調試專 業(yè)班 級學 號姓 名指導老師 電氣信息學院課程設計任務書課題名稱液位自動控制系統(tǒng)設計與調試姓 名專業(yè)班級學號指導老師課程設計時間教研室意見 審核人：一. 課程設計的性質與目的 本課程設計是自動化專業(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的一般工程技術問題，建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序和方法。通過課程設計使學生得到工程知識和工程技能的綜合訓練，獲得應用本課程的知識和技術去解決工程實際

2、問題的能力。二. 課程設計的內容 1.根據(jù)控制對象的用途、基本結構、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.上機調試程序。5.編寫設計說明書。三. 課程設計的要求 1.所選控制方案應合理，所設計的控制系統(tǒng)應能夠滿足控制對象的工藝要求，并且技術先進，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設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電氣技術中的文字符號制定通則的有關規(guī)定。 3.所編寫的設計說明書應語句通順，用詞準確，

3、層次清楚，條理分明，重點突出，篇幅不少于7000字。四.進度安排1.第一周星期一：布置課程設計任務，講解設計思路和要求，查閱設計資料。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構、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：上機調試程序。4.第二周星期一：指導編寫設計說明書。5.第二周星期二星期四：編寫設計說明書。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)工業(yè)生產的需要而不斷地

4、變化，為了保持水箱壓力恒定，就要保持水位恒定，因此就必須自動調整進水量。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試，即當按下按鈕時水泵運轉，松開按鈕時水泵停止，目的是為了調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)自動調整水泵的進水量達到給定水位恒定。水位設定高限和低限，當水位超過設定的限位時要進行超限報警。（2）控制要求控制系統(tǒng)技術參數(shù)表變量名稱技術參數(shù)備注水位范圍0-3.0m水位設定值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 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21.2、液位自動控制系

5、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)具體設計43.1、液位自動控制系統(tǒng)的操作設計說明43.2、梯形圖4第4章 PLC程序調試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)代社會生產的發(fā)展和技術進步，現(xiàn)代工業(yè)自動化生產水平的提高，以及在現(xiàn)實生活中暴露的一些問題，在工農業(yè)生產中經(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用廣泛。1.2、液位自動控制系統(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技術的發(fā)展，加入智能型控制的系統(tǒng)也得以應用。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)設計2.1、液位自動控制系統(tǒng)的

7、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試，即當按下按鈕時水泵運轉，松開按鈕時水泵停止，目的是為了調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)自動調整水泵的進水量達到給定水位恒定。水位設定高限和低限，當水位超過設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)律進行自動調節(jié)的控制任務，比如溫度、壓力和流量控制等。因為PID回路沒有設置控制方式，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”的運行方式，當P

8、ID不被執(zhí)行時，就可以稱之為“手動” PID運算的任務就是根據(jù)反饋與給定的相對差值，按照PID運算規(guī)律計算出結果，輸出到固態(tài)開關元件（控制加熱棒），或者變頻器（驅動水泵）等執(zhí)行機構進行調節(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)具體設計3.1、液位自動控制系統(tǒng)的操作設計說明 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上限或者低于給定水

9、位下限時，需要報警提示并控制水泵執(zhí)行相應的放水和注水功能。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、檢測值值轉換、PID指令、控制量輸出轉換，報警程序。圖2 中斷程序圖3 給定數(shù)值圖4 檢測值轉換圖5 PID指令圖6 控制量輸出轉換圖7 報警程序 第4章程序調試 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。在這次課程設計中我們是拿到的是最難得幾個課程設計之一。在一開始我們一點思路都沒是沈老

10、師一步步的教我們怎么去做、怎么去思考把這個設計做出來，最后在調試時候因為數(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計。通過課程設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，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合起來，起到溫故而知新的作用。課程設計不光是一門專業(yè)課，給我許多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門設計課，給了許多的思路，給我莫大的空間。同時設計讓我感觸很深。讓我對抽象的理論有很深的認識?；仡櫞舜握n程設計至今我還感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里?？梢哉f是苦多于甜，但是

11、可以學到很多很多的東西把理論和實踐結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，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果。附錄參考資料1 劉星平.PLC原理及工程應用M.北京：中國電力出版社，2014年。2 廖常初.S7-200 PLC編程及應用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原理與應用補充教材（內部使用），本校自編教材，2010年。程序圖15電氣信息學院課程設計評分表環(huán) 節(jié)項 目評 價優(yōu)良中及格差實踐環(huán)節(jié)（70%）1