文档介绍：精品设计
目录
1 课程设计任务书 2
2 总体设计方案 4
3 PLC的设计 6
外部接线 6
程序编写 6
4 组态王 9
新建工程 9
创建组态画面 10
定义IO设备 10
构造数据库 11
动画连接 12
实时趋势曲线 14
历史趋势曲线 15
报警窗口 17
6 调试运行及其结果 19
调试步骤 19
调试结果 19
收获体会 21
参考文献 22
1课程设计任务书
《控制系统分析与综合》任务书
题目:液位控制系统设计
一、工程训练任务
本实训综合运用自动化原理、PLC技术以及组态软件等相关课程,通过本实训的锻炼,使学生掌握自动化系统的基础理论、技术与方法,巩固和加深对理论知识的理解。本课题针对液位控制系统作初步设计和基本研究,该系统能对水箱液位信号进行采集,以PLC为下位机,以工控组态软件组态王设计上位机监控画面,运用PID控制算法对水箱液位进行控制。
二、工程训练目的
通过本次工程训练使学生掌握运用组态王软件及PLC构建工业控制系统的能力,增强学生对PLC控制系统以及组态王软件的应用能力,培养学生解决实际问题的能力,为今后从事工程技术工作、科学研究打下坚实的基础。
三、工程训练内容
确定PLC的I/O分配表;
根据PID控制算法理论,运用PLC程序实现PID控制算法;
编写整个液位控制系统实训项目的PLC控制程序;
在组态王中定义输入输出设备;
在组态王中定义变量;
设计上位机监控画面;
进行系统调试。
四、工程训练报告要求
报告中提供如下内容:
目录
任务书
正文
收获、体会
参考文献
五、工程训练进度安排
周次
工作日
工作内容
第
一
周
1
布置课程设计任务,查找相关资料
完成总体设计方案
2
3
完成PLC程序设计
完成监控画面设计
4
5
第
二
周
1
调试
2
3
准备训练报告
4
完成训练报告并于下午两点之前上交
5
答辩
六、工程训练考核办法
本工程训练满分为100分,从工程训练平时表现、工程训练报告及工程训练答辩三个方面进行评分,其所占比例分别为20%、40%、40%。
2 总体设计方案
根据本工程训练任务,在这决定采用A3000过程控制实验系统作为实验平台进行研究。该系统是一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境,包括了测试对象单元、供电系统、传感器、执行器(包括变频器及移相调压器)。A3000测试平台总体物理系统如图1所示。
图1 A3000测试平台物理系统
为达到项目要求,设计系统对中水箱右液位信号进行采集,以PLC为下位机,以工控组态软件组态王设计上位机监控画面,运用PID控制算法对水箱液位进行控制。系统逻辑结构如图2所示。
图2 系统逻辑结构
在这使用西门子S7-200PLC进行研究,西门子PLC产品在国内市场推广较早,是国内应用最广泛的PLC产品之一,S7-200PLC是一种小型PLC,其结构紧凑,功能强大,适用于各行各业,各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中,或者连成网络皆能实现复杂控制功能。
S7-200PLC控制器硬件系统由四部分组成:CPU模块、扩展模块及PC/PPI电缆,还有计算机。系统连接如图3所示。
图3 系统连接图
系统工作时,水由泵P102从水箱V104中加压获得压头,经由管路系统进入水箱V102a,通过手阀QV-118、水箱V102b、手阀QV-117、水箱V103、手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环;其中,水箱V102b的液位由LT-104测得,用手阀QV-118调节水箱V102a流入V102b的水量。
图4 现场系统示意图
3 PLC的设计
PLC模拟量闭环控制系统如图5所示,点划线部分在PLC内。在模拟量闭环控制系统中,被控量c(t)(液位)是连续变化的模拟量,某些执行机构(变频器)要求PLC输出模拟信号
M(t),而PLC的CPU只能处理数字量。c(t)首先被测量元件(传感器)和变送器转换为标准量程的直流电流信号或直流电压信号pv(t),PLC的模拟量输入模块用A/D转换器将它们转换为数字量pv(n)。
PLC按照一定的时间间隔采集反馈量,并进行PID控制的计算。这个时间间隔为采样周期。图中的sp(n)、pv(n)、e(n)、M(n)均为第n次采样时的数字量,pv(n)、M(t)、c(t)为连续变化的模拟量。
图5 PLC模拟量闭环控制系统框图
在中水箱右液位闭环控制系统中,用压力传感器检测水箱液位,液位变送器将