基于S7-200PLC的液位控制系统设计

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目:基于S7-200PLC的液位控制系统设计
学生姓名:何丰丰号:200601010225专业班级:062指导教师:

计算机与自动控制学院20100114





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:
220AC
SS
S
TT1
S
TE1
TICTE4
TT4
上水箱
LT2
LT1
TT2
TE2
TT5TE5
S
电动调节阀2
M
FIT2FIT1电磁流量计1
电磁流量计2M电动调节阀1
PT1
S
TT3
TE3
S
下水箱
LT3
S
S
水泵
变频器
储水箱

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。
进水
上水箱
LT1
出水
液位变送器



M
PC/PPI通信电缆
电动调节阀1

2控制系统示意图

3控制系统框图
3.系统控制电气连接图PLC选型
1CPU选择的型号是西门子的CPU-226,它是200系列中一款高档次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/O13K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
2RS485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:




4STEP7-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:





M0.01时,进行PID自动调节;M0.00时,进行手动控制2)子程序Ai_in(将32位整数转换为01的实数)
3)子程序Ao_out(将01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
0过程值PV4VD204SV设定8VD208输出OP12VD212增益K
16VD216采样时间Ts20VD220积分时间Ti24VD224微分时间Td
28积分前项
过程变量前
32


格式双字/格式双字/格式双字/格式双字/格式双字/格式双字/格式双字/格式双字/格式双字/格式
类型输入输入输入/输出
输入输入输入输入//
说明0~1.0范围0.0~1.1范围
0~1.0正数或负数
分钟分钟不占用不占用

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


3PID调节曲线



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.

本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/9e66dcbcce2f0066f53322cc.html

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