【《基于西门子S7-300PLC的液位控制系统设计》10000字】

基于西门子S7-300PLC的液位控制系统设计摘要本文以西门子S7-300中型可编程控制器为核心，以MCGS组态软件为上位机，然后设计一个PLC的水箱液位控制系统。采用液位传感器检测储水箱和水箱液位，使用流量传感器检测入水流量，通过水泵供水，使用调节阀调节入水流量。该系统使用液位传感器实时检测水箱液位，由PLC进行处理，进行PID调节，PID输出，用于PID控制环路的设置，并对流量进行PID调整，流量PID调节输出控制电调节阀开度，实现液位控制。分析了系统的控制要求、总体设计、软硬件设计、组态设计和最终测试结果，以实现设计目标。关键词PLC；液位控制；水箱液位目录TOC\o"1-3"\h\z321101绪论 HMI设计5.1通讯设定在MCGS组态软体中，开启“设备管理器”视窗，见图5-1。在设备工具包中，将父级设备S7-300/400MPI添加到其母级，再将西门子S7-300/400MPI加到其下。图5-1添加MPI设备双击父机，开启设备属性设定窗口，点选基本属性，使用预先设定，最少收集时间为1000毫秒，初始工作状态选择1-启动。图5-2设定MPI父设备属性双击“MPI设备”子部件，打开“设备特性设置-设备1”、“基本点特性”、“初始工作状态选择1-启动”、“最小获取时间1000毫秒”、“PLC站地址2”、“PLC段id0”、“PLC插槽号2”和“PLC机架号0”。图5-3设定MPI子设备参数5.2实时数据库MPI装置1的基础属性中，点设定了装备的属性，开启了频道的属性，提升了频道的频道，进行通道增加。图5-4打开通道设置因为没有使用很多输入，可以删除I0.4到I0.7的预设通道图5-5删除部分输入通道因为必须用MCGS来控制，增加点，打开增加通道窗口，选择m通道类型中间寄存器，通道地址为0，数据位数选择通道位置0，连续通道数为3，操作模式选择读写，点决定，增加。图5-6增加M寄存器同样，增加输出通道，点增加通道，选择通道类型的q输出寄存器，通道地址为0，数据位数选择通道位置0，连续通道数为5，操作模式选择读写，点确定，增加q输出寄存器通道。图5-7增加Q输出寄存器同样，数据读取通道，如液位、点增大通道、选择v型数据存储器、通道地址为0、数据块号为1、选择数据位数、浮点位数、连续通道数为3、工作模式选择只读。图5-8增加读取DB数据同样，数据读写通道，如设置参数，点增大通道，选择v型数据存储器，通道地址为0，数据块号为2，选择数据位数，浮点位数为32位，连续通道数操作模式选择读写，确定点，增加设置读取和写入数据库数据的参数。图5-9增加读写DB参数数据点确定，完成的通道如下图5-10增加通道完成了信道的添加、点信道的链接、信道变量与地址的链接，如下所示图5-11通道连接当通道建立完毕，确定节点，向实时数据库中添加变量，完成后的实时数据库如下。图5-12建立实时数据库5.3组态画面配置监控屏幕，配置水箱控制模型，水箱插入，控制阀插入，手动阀插入，液位传感器插入，流量传感器插入，管道连接等。设有启动按钮，关闭按钮，紧急关闭开关，自动运行指示灯，故障指示灯，高水位警告灯，低水位警告灯。建立一个高水位和一个低水位的设定。设置实时警告和曲线控制.创建一个屏幕切换按钮以在图片间进行切换。图5-13监控画面设置参数设置屏幕，设置用于参数的输入框。图5-14参数设定画面实时绘制曲线图象、插图控制、调节尺寸、液位、流速等实时曲线的显示。图5-15实时曲线画面建立一个历史曲线画面，插入一个历史曲线控制项，调节尺寸，点击，选取显示资料来源，选取显示变量，以显示曲线储存的历史资料。图5-16历史曲线画面建立报警画面，插入报警控件，调整报警控件大小，双击选择报警组，顶部建立报警测试按钮，用于报警测试。图5-17报警画面5.4命令语言对于动画，必须将更新图像的时间更改为100毫秒，方法是在点监控屏幕的空白区域单击鼠标右键，然后显示关联菜单、点屏幕特性和点循环脚本。在编辑窗口中创建循环命令的步骤。详细的命令见下。图5-18循环脚本5.5调试如果没有PLC，可以使用模拟自动化系统和WINCC来执行联合模拟测试。在SIMATICManagerStep7编程软件中启动仿真自动化系统，参见图5-19。插入要监视的变量。例如，IB0是位显示，QB0是位显示。db0显示为LT1的实数，db1.dbd24显示为LT2的实数，db1.dbd88显示为FT1的实数。其他PIW288、PIW290、PIW292、PQW288等。下载的PLC程序，运行点-P，启动PLC。图5-19S7-300仿真PLC画面编程软件梯形图编辑画面，工具图标上点击监控，监控PLC程序。监控程序看是否符合设计要求，不符合，随时更改，直到满足要求。图5-20S7-300PLC程序监控画面MCGS配置软件主要包括：开启主窗口，点系统属性，开启主窗口属性配置窗口，点启动属性页面，向自动操作窗口添加水位控制，水位控制为初始操作界面。图5-21选择开机运行初始画面打开MCGS的屏幕，点击文件菜单，点击Run，开始MCGS的运行环境。图5-22启动MCGS运行MCGS启动后，初始画面如下，预设为选择仿真。图5-23MCGS启动初始画面按启动键、启动系统，自动操作指示灯点亮，水泵起动、阀门调整，水位自动改变。图5-24启动系统监视参数设置屏幕，设置参数图5-25参数设定画面实时监测曲线的变化。图5-26实时曲线画面对历史曲线进行监测，并观测历史曲线的改变。图5-27历史曲线画面切换至报警屏幕，点击上方的报警测试按键，进行报警试验，红色显示报警，蓝色显示报警结束。图5-28报警画面6总结本课题是液位控制系统的设计，其中水箱液位为主要控制参数，流量为二级控制参数，调节阀开度为控制参数，MCGSPID软件装置为控制器，形成采用MCGS集成PID软件设备，通过液位PID控制和流量PID控制实现水箱液位自动控制。液位PID控制输出直接控制调节阀的开度。通过运用PLC的组件设计和仿真完成了基于PLC的液位控制系统的设计。本课程的整体设计由随机系统建模、传递函数求解、校正装置的设计和性能分析四大部分组成。每个环节的完成，都要花点时间。尤其是在跟随系统建模方面，进行了详细的讨论、分析和模拟。最后得出了一个与我们的需求相符的跟踪系统模型。在此基础上，我们还发现了一些关于参数的选取、传递函数的计算。只要建立了模型，选取了适当的参数，就可以进行传递函数的求解。通过这次毕业设计，我可以把课堂上的理论应用到实践中去。并结合所学知识，进行必要的分析和对比。这也让我对自己的理论有了更深的了解。同时，这次毕业设计也为我们以后的学习打下了坚实的基础。教导着我们在以后的学习中多动脑的同时也要动动手。养成善于自己去发现并解决问题的观念。通过毕业设计，加深了我对所学传感器技术、转换技术、电子技术和自动控制原理以及过程控制的基本原理、基本知识的理解和应用的能力，掌握串级控制系统的设计步骤和方法和工程整定参数方法，培养创新意识，增强动手能力,为今后工作打下一定的理论和实践基础。参考文献[1]高明,周东华,张森,盛立.三容水箱液位控制系统的间歇故障检测实验教学设计[J].实验技术与管理,2022,39(09):186-190.[2]毛永康,王雪晶,董文琦,曹玉波.锅炉汽包液位控制系统设计[J].吉林化工学院学报,2022,39(07):62-66.[3]王宇.一种基于单片机的液位控制系统设计[J].中国科技信息,2022(13):118-120.[4]范然然,苏磊,蓝伟铭.基于组态王与S7-PLCSIM的水箱液位控制系统虚拟调试[J].仪器仪表用户,2022,29(06):27-30.[5]李艳钰.基于位置式增量PID控制的缓冲罐液位控制系统设计与应用[J].电子测试,2022,36(06):42-44.[6]郑立斌,唐海辉.基于PLC的液位控制系统设计[J].现代机械,2022(01):91-94.[7]王荣华,秦勇,唐勇.基于PLC的锅炉多水箱液位控制系统设计研究[J].中国设备工程,2022(01):135-136.[8]李达哲,李慧玲,申海.水箱液位控制系统研究及设计[J].信息系统工程,2021(11):61-64