水箱液位的精确控制.doc

摘要：在生活中，科技发展迅速，水箱液位精确控制应用在多个领域，如原油提炼萃取、食品加工或者是生活供水方面，本系统模拟的装置是在工业生产和实际生活运用过程中对液位,流量精确度进行测量、控制。通过通过西门子sp-300进行编程对水箱液位的精确控制来研究控制理论和原理的一个课题。

-选择PLC作为水箱液位的精确控制程序（逻辑）控制器，是因为PLC可通用性、储存容量大、模块化设计更便于使用、集成具有规模化、成本较低可操作性等功能。虽然运用PLC编程优点很多但是也具有一定的局限性。通常是一个品牌的PLC编程方法，有它特定的逻辑语言，像C / C++或者java等高级语言随意使用会受限制。在我国引入西门子PLC时间较短，软件开发不够成熟。这次选择的编程软件是德国西门子（SIEMENS）公司开发的可编程序控制器。选择其中s7系列中的S7-300性价比高，他是我国应用较为广泛，常在工业、生产和生活中进行自动化控制。

-用“winCC”进行程序组态仿真，实时监控水箱液位情况。在组态仿真界面中不仅有实物如：电动进水阀、储水箱等还有能够让工作人员监控的实时曲线、液位值以及阀门开度。

-这次水箱液位精确控制设计课题，也涉及各种比例、比例-积分和比例-微分控制，自动控制的灵活运用。在电脑端学会“SIMATIC Manager”和“WinCC ”软件各种性能和灵活操作软件。

关键词：winCC  PLC  西门子 S7-300PLC  水箱液位的精确控制 PID算法

目录

摘要

Abstract

1绪论-1

1.1课题研究的背景与意义-1

1.2国内外研究现状及发展趋势-1

1.3本文研究目标和主要内容-2

1.3.1研究目标-2

1.3.2研究内容与步骤-3

图1.1水箱液位精确控制实验界面-3

图1.2液位波动曲线-4

1.4章节安排-5

2液位仿真控制系统的设计-6

2.1系统总体构思-6

图2.1 系统结构图-6

2.2拟解决问题-7

3西门子step7软件的介绍-7

3.1step7软件基本功能-7

图3.01 PLC结构图-8

图3.02 组织模块-8

3.2 step7软件关于水箱液位精确控制界面运行操作-9

图3.03 S7-300图标-9

图3.04水箱液位控制软件模块界面-9

图3.05 CUP状态-9

图3.06 WINCC图标-10

3.3 水箱液位精确控制程序介绍-10

图3.07 Block模块OB1主程序介绍：-10

图3.08 程序段1-11

图3.09 程序段2-11

图3.10 程序段3-11

图3.11程序段4-12

图3.12程序段5-12

图3.13复位程序-13

图 3.14报警程序-14

图3.15模块功能调用-15

图3.16数据传递-15

图3.17阀门开度模块-16

图3.18 PID控制程序-17

3.3 程序模块类型以及功能介绍-17

图3.19信息运输模块-17

图3.20 模拟量处理模块-18

图3.21液位调节模块-18

图3.22 SCALE功能模块-19

4.1 WINCC简述-19

图4.1 winCC最主要的功能-20

图4.2 wincc的功能与任务-21

4.2 水箱液位精确控制系统下的组态监控设计-22

图4.3项目管理器-22

图4.4组态界面-22

图4.5设定曲线-23

图4.6实时曲线-23

4.3 水箱液位精确控制调试流程图-24

是-24

否-24

是-24

图4.7 流程图-24

4.4 水箱液位精确控制组态操纵明细-25

1.1 PID基本概念-26

1.2 PID控制规律-26

1.比例(P)控制规律（Proportion）：所给数据偏差与常数相乘-26

图5.1比例公式-26

2.比例-积分（PI）控制规律（Integral）：对输入偏差进行积分运算-26

图5.2积分公式-27

1. 比例-微分（PD）控制规律（Derivative）：对输入偏差进行微分运算-27

图5.3微分公式-27

参 考 文 献-29

致 谢-30