摘     要

本次设计的课题是基于PLC的液位控制系统的设计。在设计中，笔者主要负责的是控制算法的设计，因此在论文中设计用到的PID算法提到得较多。

本文的主要内容包括：水箱的特性确定与实验曲线分析， S7-300可编程控制器的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和应用PLC语句编程来控制水箱水位。

关键词：S7-300西门子PLC、控制对象特性、PID控制算法、扩充临界比例法、压力变送器、电动调节阀、PID指令。

Abstract

This graduation project topic is based on the PLC fluid position control system design. In the design, I am control the algorithm which the author primary cognizance the design, therefore designs in the paper with to the PID algorithm mentions many.

The this article main content includes: water tank characteristic determination and experimental curve analysis，the S7-300 programmable controller hardware grasps，PID parameter installation and each parameter control performance comparison，experimental curve analysis obtains which using the PID control algorithm and overall system each part of introduction and programs using the PLC sentence controls the water tank water level.

Key words: SIMATIC S7-300 PLC, the controlled member characteristic, the PID control algorithm, the expansion critical ratio method, the pressure change delivering, the electrically operated regulating valve.

目    录

摘     要 I

Abstract I

第1章 绪论 1

1.1 PLC的产生、定义及现状 1

1.2 过程工业控制算法的应用现状 2

1.3 PID控制的历史和发展现状 3

1.4 论文的研究内容 5

第2章 S7-300中小型PLC和控制对象介绍 6

2.1 西门子PLC控制系统 6

2.1.1 CPU模块 7

2.1.2 模拟量输入模块 8

2.1.3 模拟量输出模块 9

2.1.4 电源模块 10

2.2 控制对象特性 11

2.2.1 一阶单容上水箱特性 11

2.2.2 二阶双容下水箱对象特性 14

第3章 PID控制算法介绍 18

3.1 PID控制算法 18

3.2 PID调节的各个环节及其调节过程 20

3.2.1 比例控制与其调节过程 21

3.2.2 比例积分调节 21

3.2.3 比例积分微分调节 22

3.3 串级控制 22

3.4 扩充临界比例法 24

3.5在PLC中的PID控制的编程 25

3.5.1 回路的输入输出变量的转换和标准化 26

3.5.2 变量的范围 28

3.5.3 控制方式与出错处理 29

第4章 控制方案设计 31

4.1 系统设计 31

4.1.1 上水箱液位的自动调节 31

4.1.2上水箱下水箱液位串级控制系统 32

4.2 硬件设计 33

4.2.1 检测单元 33

4.2.2 执行单元 34

4.2.3 控制单元 36

4.3 软件设计 36

第5章  实验情况介绍 39

5.1 上水箱液位比例调节 39

5.2 上水箱液位比例积分调节 40

5.3 上水箱液位比例积分微分调节 41

第6章 结论 43

参考文献 44

致谢 46