hasuploaded_基于西门子plc的液位水槽控制装置.docx

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1、第1章绪论第1.1节水槽装置的概述液位控制自采用PID控制，该控制方法具有响应迅速、稳态误差小等优点.但当系统内部参数发生变化或爻到外界干之时，养数整定就比较困难，给学生实脸带来很大的不便。为了满足自动化、冶金,化工等专业的突脸室水槽液位控制的要求,我们讨其进行了深入研究,设计了水槽装置P1.C控制系统,该系统具有较强的适应内部参数变化和克服外界干扰的能力,具有一定的应用价值。笫1.2节西门子P1.C傅介1.2.1 可编程控制暴嬴逑可湍程控制器(Prograemab1.eContro1.1.er)简称PC.个人计算机(PerSona1.COmJHnCr)也简称PC.为了防止混在一起，人们将最初

2、用于套辑控制的可编程器叫做P1.C(Prograniiuib1.e1.ogicContro1.1.er),通常也称为可辘程控制器.它是以做处理6为基础，琮合了计算机技术、自动控制技术而开展起来的一件通用的工业自动控制袋置：具有体枳小、功能强、程序设计简单、灵活通用.维护方便等优点,本系统耒用在工业领域有着广泛应用的西门子S7200系列P1.C作为主控制器,完成一套过程控制实验系统,涵生了可编程控制器瓦信号和信息处理，5传感技术，工程检测八模式识别机控制理论h自助化技术hM智能控制、过程控制h自动化仪表、计算机应用和控制计算机控制系统3号课程的教学实险与研究.国际电工委员会(IEC)曾于1982

3、年I1.月很发了可瑞程控制器标准单案第一槁.1985年1月发表了第二槁，1987年2月籁发了第三稿.该草案中对可编程控制器的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境而设计.它采用了可编程序的存传器,用来在其内部存储器执行送位运算、,喉序控制.定时.计数和算术运算等操作的指令，并通K数字式和模拟式的输入和输出,控制各种类型机械的生产过程。而有关的外围设各，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原贝:设计。”1.2.2 P1.C的指号思想P1.C是采用“顺序扫插,不后循环的方式进行工作的。即在P1.c运行时，CpU根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序

4、，按指令步序号或地址号作周期性循环扫描，如无疑肺指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至程序结束。佬后重新返回第一条指令,开给下一轮新的扫描.在每次扫描过程中.运要完成对输入信号的采样和对输出状态的用於等工作。P1.C扫描一个周期必经摘入采样、程序执行和输出超新三个阶段.P1.C在输入采样阶段：首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入钺存量中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态存就辖中，即用新输入.旗即关闭输入通口,进入程序执行阶段.P1.C在程序执行阶段：按用户程序指令存放的先后项序扫描执行每条指令,经相应的运算和处理后,其结果再写入的出状态存放器中，输出状态

5、存放器中所右的内容落*程序的执行而改变.输出刷新阶段：当所有指令执行完毕，输出状态存放器的通断状态在输出剧新阶段送至输出锁存舞中,并通过一定的方式(维电器、晶张管或晶间管侑出,驱动相应输出设备工作。1.2.3 P1.C的历史和开展过程世界上公认的黄一台P1.C是1969年美国数字设备公司(DEC)号制的“限于当时的元件条件及计答机开展水平,早期的P1.X主要由分立元件和中小规模柒成电路组戌，可以完成筒单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了湫处理器，人们极快将其引入可编程控制器.使P1.C增加了运算、数据传送及处理等功能.成为真正具有计算机特征的工业控制兼莫为了方便熟悉域电器.接

6、触器系琉的工程技术人员使用，可塌程控制器采用和维电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言,并将参加运算及处理的计算机存储单元都以继电器令名。因而人们秫可编程控制界为微机技术和浅电器常规控制械念相结合的产物。P1.C的开展与计算机技术、半导体集成技术、控制技术、数字技术、通讯网络技术等高新技术的开展是分不开的,他们推动了P1.C的开展，而P1.C的开展又对这在高新技术提出了更高更新的要求.P1.C的开展经历了以下四个阶段：(1)初始阶段：第一台P1.C的问世到70隼代中期.产品主要用于正情运算和计时、计数运算,CPV由中小规模的集成电路组成,控制功能较M单。因为它能完成逻辑运算功能,又被称为可嫡程

7、序逻辑控制器(P1.C).典型的产品：MOD1.CoN公司的081A1.1.en-BAd1.ey公司的PM-11DEC公司的PDP-M日本日立公司的SCY-022(2)犷晨阶段：70年代中期到70年代求期.产品主襄在控制功能上得到较大的开展，来自两个方舌：从可输程序控制愚开展的控制器一完成的是建耨运算及扩展了其它运算功能，称之为可编程序控制器(Prograimab1.econtro1.)即PC(P1.C)：从模拟仪表开展的控制器一完成的是模拟运算及扩展其它逻辑运算功能，称之为单回路或多回路控制界数字调节仪表)。典型的产品：MODICON公司的184,284和384西门子公司的S1.MAT1.C

8、S3系列日本立石公司(OMRoN)的SYSMAC-C系列等日本三美公司的FX1.系列和FX2票列等(3)通讯阶段：70年代末知到80年代中期.与计算机通讯的开展相联系，初步形成了分布式的通讯M络体系，但各制造厂各自为政，通讯系统自成体系，产品的功能得到开展,可靠姓也大大提高。典型的产品：西门子公司的SIMAT1.CS6系列G(RJu)公司的X81,884等(4)开放阶段I80年代中南开始至现在.开放系统的提出，使P1.C得到了较大的开展,主要表现在通讯系统的开放,通讯怖议的标准化使各厂家的产品可以通讯。这期间产品的规模增大功能不恭的完善.大中电产品多数有CRT显示功能.呆用标准软件.活如高级编

9、程语言等.典型的产品：西门子公司的S1.MAT1.CS5系列A1.1.EN-BRAD1.EY公司的P1.C5等第1.3节主旻任务为使工科学生在校期间就受到良好的工程实践侬炼，徒设具有实际工程环境的实验室和实训基地一直是自动化实险室建设的空要目标.工业自动化可分为机统自动化和过程自动化,过程控制系统是指对连域性工业生产过程如化工石油石化冶金电站轻工等工业生产过程中以流体为主的有关的物理量(温度、压力.流量及液位等四个参数的自动调节控制.过程控制实险隶置是根据自动化专业及相关专业教学特点，基于过程控制参础上集P1.C技术、网络技术和计算机监控为一体的先进的实.险装置，水实班装置建成后，可以形成一套

10、独钟的真实工业对象过程控制系统全仿真工业现场的实验装置。成果形式提供水槽装置可编程控制器控制系统实尊笠置.本设计主要根本要求包括：(1)正确理解系统应用的目的和要求、“握工程应用的一般程序.(2)熟悉某一种类型P1.C的特点,使用及程序幅制.3)具有使用仪表使用手册，登阅相应资料的能力。(4)了解计算机辅助设计软件的根本使用方法。(5)具有根据谢行、收集和查阅到的资料来分析判断确定论文/设计方案的能力.(6)初步具备运用自动化装置选型的能力.7)具有归纳.整理技术资料,接写技术论文的能力。(8)具有湘逑论证论文/设计成果的能力.并通过辩论。笫2章根本知识介绍笫2.1节液位水槽装的根本原理2.1

11、.1 液位水槽装传单介绍在本设计中,用水槽1和水槽2构成液位1.1.与液位1.2的串级控制系统。水tt!1的液位1.1.为副交量.水增2的液位1.2为主变量.其主调节器2接受主参数信号，它的输出作为副调节器1的外给定信号.而副调节器1则是根据削参数与主调节错朱的给定信号去调节阀，到达控制的目的.小圾控制系统是比较常见的一种复杂控粗系统。由于它具有主.副两台调节器,且有一个副环,它具有许多笑单控制系统所不具有的优点,一般来说,串级控制系统的调节质量要W例单调节系统的调节质量高。当控制精度要求较高，简单调节条标不能满足要求时.串级调节系统往往会取得比较满意的结果，调节质量会大大提高.但是，如轲更好

12、地发挥审级调节系统的特点，以盘商质量，这就与副叁数的选择,或者说与机回路的构成有着帝切的关系.由于串圾控制系统具有主、副两台调节器,因此它的投运和整定比简隼调节系统要复杂一些.图2-1水槽液位串境控制系统工艺流程图2.1.2 液位水槽装量各设备的选型表2T液性水槽装置设备选型名眷型号规格精度数量制造厂家中央处理器模块(CPU)CPu312IEM内存RAM扩展到64K1慎拟量输入模块(A1.)SM331处理2点输入信号。2慎拟量输出便块SM332处理1点输出信号I电原馍块PS-3O75A,24YDCIPC适况器RS232中行通信接口6ES7972-0CA23-0XAOI电容式差压支处81151D

13、P-5E22MIB3D2董程：0-31.IkPa-186.SkPa工作电渊:24VDC0.52北京市新大云传终技术公1始出电波：12(taDC及制25Zi)-40-0.55电压：22OV功窣：0.55KW流量：2.83n3/hD径：25t5S:9.10;40-45转述：2860r11inI台州嗤龙机电有案公司单也白吸水票DBZe50-4.6-50功率；65m抑速；290转/分扬冬：Sftn4升：75(流量：46o3h吸程：Stn更率50KZI中外令充台州成照机电有晶公司电气箱接片QZD-100OaW入笛号：4-2M出压力；0.02-0.IMPe弋源压力,0.HMPa2江苏常熟仪表厂动理度调节国

14、ZMBP-100k公笏直径；8m公身反力ICMPh阀开关型式：气开式介质圣度：-4O25信号压力：2(AHXIKp行叁：10Cn2三HiMffSQFH-6119出：0.6fca2i:3M,h2上海自动化仪表厂第2.2节P1.C的结构和原理第2.2.1/P1.C控能件S7-300P1.C控制系统:S7-300是枭用模块化培构的中小型P1.C包括一个CPV315-2DP主机模块.一个SM331模款量输入模块和一个SM332模拟量输出模块，以及一块西门子CP56II专用网卡和一根MP1.网线。其中SM331为8路模拟量输入横块，SY332为4路模拟输出模块。囱1-8所示为S7-300P1.C,控制系

15、统结构图。第22.2节P1.C的功能、桥点P1.C是面向用户专为在工作环境下应用而设计的专用计算机。它具有以下几个显著特点。(I)可性商,抗干扰能力WP1.C是专为工业控制而设计的，要能适应这样一个具有很强的电嗓声、电磁干扰、机械悚动、取捉溃度和湿度很大的工业环境中.那么.在P1.C硬件设计方面,首先应对器件严格筛选和优化,而且荏电路结构及工艺上采取了一些独特的方式。例如，在输入/输出(I/O)电路中采用了光电隔在措施.俄到电浮空，既方便接地，又提高了抗干扰性能：各个I/O端口除采用了常规模拟浅波以外，还加上数字滤波；内容采用了电磁屏蔽措施,防止辐射干犹：采用了较先迸的电源电路，以防止由电源回路申入的干扰信号：采用了合理的电路程序，对模块可进行在我插拨,调试时不会影响各机的正常运行,其平均无故障运行时间大(3、5)*(10*10*10)h以上。(2)猩单、直观P1.C