文档介绍：基于PLC的液位控制系统设计
摘要
本次毕业设计的课题是基于PLC的液位控制系统的设计。在设计中,笔者主要负责的是数学模型的建立和控制算法的设计,因此在论文中设计用到的PID算法提到得较多,PLC方面的知识较少。
本文的主要内容包括:PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析, FX2系列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讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。
关键词:FX2系列PLC,控制对象特性,PID控制算法,扩充临界比例法,PID指令,实验。
目录
中文摘要 I
1 绪论 1
PLC的产生、定义及现状 1
、定义 1
1
2
、主要内容 3
、意义 3
3
2 FX2系列PLC和控制对象介绍 5
三菱PLC控制系统 5
CPU模块 5
I/O模块 6
6
过程建模 6
一阶单容上水箱对象特性 6
二阶双容下水箱对象特性 11
3 PID调节及串级控制系统 15
PID调节的各个环节及其调节过程 15
16
16
17
串级控制 18
18
19
19
扩充临界比例度法 21
三菱FX2系列PLC中PID指令的使用 22
23
23
25
4 控制方案设计 27
系统设计 27
27
29
硬件设计 29
29
30
31
5 运行 32
上水箱液位比例调节 32
上水箱液位比例积分调节 32
上水箱液位比例积分微分调节 32
参考文献 36
论文原创性声明
绪论
PLC的产生、定义及现状
、定义
一、可编程控制器的产生

2 FX2系列PLC和控制对象介绍 
三菱PLC控制系统
外存接口
其他接口
中央处理器CPU
ROM
RAM
编辑器
CPROM
EPROM
RAM
其他设备
计算机
A/D D/A
输入接口
光电耦合
输出接口
继电器或晶体管
PLC的原理图
CPU模块
CPU是PLC的核心组成部分,与通用微机的CPU一样,它在PLC系统中的作用类似于人体的神经中枢,故称为“电脑”。其功能是:
1、PLC中系统程序赋予的功能,接收并存储从编程器输入的用户程序和数据。
2、用扫描方式接受现场输入装置的状态,并存入映像寄存器。
3、诊断电源、PLC内部电路工作状态和编程过程中的语法错误。
在PLC进入运行状态后,从存储器中逐条读去用户程序,按指令规定的任务,产生相应的控制信号,去起闭有关控制电路。
I/O模块
I/O模块是CPU与现成I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。PLC提供了各种操作电平与驱动能力的I/O模块和各种用途I/O元件供用户选用。如输入/输出电平转换、电气隔离、串/并行转换、数据传送、误码校验、A/D或D/A变换以及其他功能模块等。I/O模块将外部输入信号变换成CPU能接受的信号,或将CPU的输出信号变换成需要的控制信号去驱动控制对象,以确保整个系统正常的工作。
其中输入信号要通过光电隔离,通过滤波进入CPU控制板,CPU发出输出信号至输出端。输出方式有三种:继电器方式、晶体管方式和晶闸管方式。

根据PLC的设计特点,它对电源并无特殊需求,它可使用一般工业电源。
过程建模
过程控制系统的品质,是由组成系统的过程和过程检测控制仪表各环节的特性和系统的结构所决定。在构成控制系统的分析和设计中,过程的数学模型是极其重要的基础资料。所以,建立过程的数学模型,对实现生产过程自动化有着十分重要的意义。可以这样说,一个过程控制系统的优劣,主要取决于对生产工艺过程的了解和建立过程的数学模型。