基于PLC、变频器、触摸屏的水位控制

南京航空航天大学金城学院毕业设计（论文）开题报告题 目基于PLC、变频器、触摸屏的水位控制系 部自动化系专 业自动化学生姓名韩聪学号指导教师田莉职称讲师毕设地点南京航空航天大学金城学院实验室2013年 3 月 8 日1.1 毕设的背景人们生活以及工业生产经常会涉及到水箱液位控制的问题，例如锅炉，食品加工，居民生活用水，污水处理等，在这个过程中仅仅靠人工来调节是远远不够的。为了解决人工控制的控制准度低、控制速度慢、灵敏度低等一系列问题。从而我们现在就引入了工业生产的自动化控制。在自动化控制的工业生产过程中，一个很重要的控制参数就是液位。一个系统的液位是否稳定，直接影响到了工业生产的安全与否、生产效率的高低、能源是否能够得到合理的利用等一系列重要的问题。随着工业控制的要求越来越高，一般的自动化控制已经也不能够满足工业生产控制的需求，所以我们就又引入了可编程逻辑控制既PLC，但因其本身不具有友好的人机界面交互功能,在生产过程中的一些过程值需要被现场人员监视和操作的情况下使用不方便。而使用触摸屏能很大程度上完善监控系统。触摸屏( HMI) 是新一代可编程人机界面产品,适于在恶劣的工业环境中应用,在某些控制中可代替工控机作为人机界面,具有交互性好、可靠性高、编程简单、与PLC 连接简便等优点。1.2 PLC关于液位控制的发展趋势人们的生活的提高，同时对生活的要求也越来越高，同样对液位控制的及时性、精准性也要求越来越苛刻！基于PLC的液位控制有着，第一，可靠性高、抗干扰能力强，平均故障时间为几十万小时。而且PLC采用了许多硬件和软件抗干扰措施。第二，编程简单、使用方便目前大多数PLC采用继电器控制形式的梯形图编程方式，很容易被操作人员接受。一些PLC还根据具体问题设计了如步进梯形指令等，进一步简化了编程。第三，设计安装容易，维护工作量少。第四，适用于恶劣的工业环境，采用封装的方式，适合于各种震动、腐蚀、有毒气体等的应用场合。第五，与外部设备连接方便，采用统一接线方式的可拆装的活动端子排，提供不同的端子功能适合于多种电气规格。第六，功能完善、通用性强、体积小、能耗低、性能价格比高。所以基于PLC的液位控制系统的发展前景还是非常宽广！1.3 实验初步方案控制装置的PLC选用西门子的s7-300系列产品，CPU型号为315-2 PN/DP,S7-200系列PLC,CPU型号为224,200PLC的通讯模块EM-277以及模拟量模块EM235，触摸屏选用西门子公司的触摸屏，型号为TP177 B,连接协议为profibus-dp。（1）PLC的I/O分配 启动按钮，I0.0；停止按钮，I0.1； Q0.0，控制水泵电机运行。（2）电路图（3）EM235端子与连线因为液位高度与水箱底部的水压成正比，故可用一个压力传感器来检测水箱底部压力，从而确定液位高度。要控制水位恒定，需用PID算法对水位进行自动调节。把压力传感器检测到的水位信号送入至PLC中，在PLC中对设定值与检测值的偏差进行PID运算，运算结果输出去调节水泵电机的转速，从而调节进水量。在触摸屏上组态画面，做变量连接，并编制脚本程序，可以实时动态反应实物的运行情况并能控制设备的运行。参考文献1马勇，程铁栋等.触摸屏在井下水泵控制装置中的应用J.工矿自动化，2009,（11）:84-862西门子（中国）有限公司.深入浅出西门子人机界面M.北京：北京航空航天大学出版社，20093廖常初.西门子人机界面（触摸屏）组态与应用技术M.北京：机械工业出版社，20064 廖常初.S7-300/400 PLC应用技术M.北京：机械工业出版社，20085阳宪惠.现场总线技术及其应用（第2版）M，北京：清华大学出版社. 20086薛迎成.PLC与触摸屏控制M.北京：中国电力出版社，20087李方园.人机界面设计与应用M.北京：化学工业出版社，20082. 毕业设计任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：（1）毕业设计任务要研究或解决的问题1.学习s7-200，s7-300和profibus总线的硬件结构和编程知识2.进行软硬件的联合调试3.在触摸屏上做组态画面，做变量连接，并编制脚本程序，实现和实物的通讯和联动（2）预期成果1.水位系统能在PLC上实现控制 2.触摸屏的人机界面要求能实时动态反应实物的运行情况3.在触摸屏上可以控制设备的运行。（3）拟采用的研究方法因为液位高度与水箱底部的水压成正比，故可用一个压力传感器来检测水箱底部压力，从而确定液位高度。要控制水位恒定，需用PID算法对水位进行自动调节。把压力传感器检测到的水位信号送入至PLC中，在PLC中对设定值与检测值的偏差进行PID