基于S7200PLC的液位控制系统设计.docx

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基于S7200PLC的液位控制系统设计

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

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学号：

0225

专业班级：

06电2班

**********

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S7-200PLC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，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、PLC、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：

可携带7个模块

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

13K字节的程序和数据存储空间

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

2个RS485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

I/O端子排可很容易的整体拆卸

2）模拟输入模块采用EM231，其输入信号是4~20mA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：

为1时，进行PID自动调节；为0时，进行手动控制

（2）子程序Ai_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

0~范围

4VD204

SV设定

双字/格式

输入

~范围

8VD208

输出OP

双字/格式

输入/输出

0~

12VD212

增益K

双字/格式

输入

正数或负数

16VD216

采样时间Ts

双字/格式

输入

秒

20VD220

积分时间Ti

双字/格式

输入

分钟

24VD224

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力奠定了基础。

熟悉并掌握了利用组态软件调试程序的方法以及PLC和组态软件之间的通信方法。

.实践证明,PLC可编程控制器和组态软件结合有利于PLC控制系统的设计、检测,具有良好的应用价值.