毕业设计论文 液位控制系统

天津职业技术师范大学TianjinUniversityofTechnologyandEducation毕业设计专业：自动化班级学号：自0x0x班—xx号学生姓名：xxx指导教师：xxx副教授二〇一〇年六月天津职业技术师范大学本科生毕业设计基于S7-300的单容水箱液位控制系统设计DesignofLiquid-LevelControlSystemBasedonS7-300专业班级：自动化0x0x班学生姓名：xxx指导教师：xxx副教授学院：自动化与电气工程学院2010年6月摘要可编程逻辑控制器（PLC）作为现代工业自动化的三大支柱之一，以其可靠性、灵活性在工业控制领域得到了迅猛的发展。PLC是微电子技术和自动控制技术相结合的产物，并受到计算机技术、通信技术的影响。我国近年来工业自动化水平逐渐提高，PLC在许多行业得到了越来越广泛的应用。西门子公司的S7-300系列PLC以结构紧凑，扩展能力强，高性价比的特点在许多行业受到青睐。在本次设计中，就以S7-300作为控制器，设计一个运行稳定、安全可靠又经济的液位控制系统。控制核心以S7-300系列的CPU313C-2DP为主，以电磁阀、压力变送器、水泵、上位机、分隔式水槽等为辅构成了单容水箱液位控制系统，对整个液位控制系统进行了硬件设计和软件设计。在设计过程中，首先，进行硬件的选择、设计。其次，针对S7-300PLC的进行模块化编程，实现数据的归一化等功能。最后，利用组态王软件设计人机对话界面，通过上位机控制实现液位的自动控制，上下限参数的在线设置，及液位测量值的在线监控；达到液位控制系统的技术要求。关键词：S7-300；组态王；液位控制ABSTRACTProgrammableLogicController(PLC),oneofthethreepillarsofmodernindustryautomation,hasgainedrapidlydevelopmentattheindustrycontrolfieldforitshighreliabilityandflexibility.PLCistheproductofthecombinationofmicroelectronictechnologyandautomaticcontroltechnology,anditcanbeinfluencedbycomputertechnologyandcommunicationtechnology.Recentyears,astheleveloftheindustryautomationincreasedinourcountry,PLChasbeenwidelyusedinmoreandmorefields.SiemensPLCofthes7-300serieshasbeenthefavorofmanyindustries,withthecharactersofcompactedstructure,strongextensibleability,andhighfunction/priceratio.Thisdesignisgoingtofulfillaliquidlevelcontrolsystem,whichisstable,safe,andaffordable,usings7-300asthecontroller.ThecoreisCPU313C-2DPofS7-300seriesandtheauxiliarypartscontainasolenoidvalve,apressuretransmitter,amotor,PC,aseparated-typetankandsoon.Inthedesign,softwaresystemandhardwaresystemcanbedesignedcompletely.Duringthedesigningprocess,firstofall,hardwiresarechosenanddesigned.Second,moduleprogrammingcanbedonetogetnormalizeddataandPositionControl.Third,HMIcanbefinishedusingKingsoftware,whichisusedtocontroltheliquidlevel,adjustthetopandbottomlimitationparameterson-line,monitormeasuredvalueoftheliquidlevel,andmeetthetechnicalneedsofcontrollingliquidlevel.KeyWord:S7-300；Kingview；Liquidlevel目录1引言.................................................................11.1课题的提出......................................................11.2PLC及过程控制技术的概述及发展..................................11.3本课题研究的内容与目的..........................................42液位控制系统硬件设计.................................................52.1液位控制系统的系统设计..........................................52.2PLC的选型......................................................52.2.1CPU型号的选择.............................................62.2.2模拟量模块（SM）的确定....................................62.2.3电源模块的选用............................................82.3变频器的选型....................................................82.4变送器的确定....................................................92.5水位检测开关的选定..............................................93液位控制系统的软件设计..............................................113.1液位控制系统结构设计...........................................113.1.1液位控制系统的控制方案....................................113.2PLC程序设计...................................................123.2.1固定频率的设定...........................................123.2.2PLC控制要求和策略........................................123.2.3PLC程序控制流程..........................................123.2.4STEP7编程过程...........................................133.3上位机组态软件设计.............................................163.3.1“组态王”软件界面.......................................173.3.2上位机组态画面的创建.....................................173.3.3上位机组态软件数据词典的创建.............................183.3.4设置上位机通讯连接设备...................................194系统调试............................................................21结论..................................................................22参考文献...............................................错误!未定义书签。附录..................................................................23致谢..................................................................32天津职业技术师范大学2010届本科生毕业设计11引言1.1课题的提出过程控制通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一。其应用范围覆盖石油、化工、制药、生物、医疗、水利、电力、冶金、轻工、纺织、建材、核能、环境等许多领域，在国民经济中占有极其重要的地位。近几十年来，自动控制系统已被广泛使用，在其研究与发展上也已趋于完备，而控制的概念更是应用在许多生活周围的事物。在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题，液位控制系统已是一般工业界所不可缺少，例如居民生活用水的供应,饮料、食品加工,溶液过滤,化工生产等多种行业的生产加工过程,通常需要使用蓄液池,蓄液池中的液位需要维持合适的高度,既不能太满溢出造成浪费,也不能过少而无法满足需求。假若我们能使用此系统来自动维持液位的高度，那么工作人员便可轻易的在操作室获知整个设备的储水状况，因此，液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，不仅能收到很好的效果，而且提升了工作效率。随着我国科学技术和经济的不断发展，社会高度信息化，新的高科技技术不断应用到各个方面中，使得智能化已成为一种发展的必然趋势。智能化也往往是从设备自动控制系统开始。可编程控制器（ProgrammableLogicController,PLC）是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术而发展起来的一种通用工业自动控制装置。因此，基于PLC的液位控制系统在现代工业控制系统中具有重要的意义。1.2PLC及过程控制技术的概述及发展可编程控制器是计算机家族中的一员，是在继电器控制和计算机控制的基础上开发的产品，是为工业控制应用而设计制造的以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术和通讯技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController），简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，还可以进行算术运算和模拟量控制等，因此，美国电器制造协会（NEMA）于1980年正式将这种装置命名为可编程控制器（ProgrammableController），简称PC。但是为了避免与个人计算机（PersonalComputer）的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。PLC实质是一种专门用于工业控制的计算机，所以其硬件结构基本上与微型计算天津职业技术师范大学2010届本科生毕业设计2机相同，主要由中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出器件（I/O接口）、电源及编程设备几大部分组成。PLC的硬件结构框图如图1-1所示。图1-1PLC硬件结构框图