1、等級:課 程 設 計2016年6月17日 電氣信息學院課程設計任務書課題名稱液位自動控制系統設計與調試姓 名專業班級學號指導老師沈細群課程設計時間2016年6月6日2016年6月17日（第1516周）教研室意見同意開題。 審核人：汪超 林國漢一. 課程設計的性質與目的 本課程設計是自動化專業教學計劃中不可缺少的一個綜合性教學環節，是實現理論與實踐相結合的重要手段。它的主要目的是培養學生綜合運用本課程所學知識和技能去分析和解決本課程范圍內的一般工程技術問題，建立正確的設計思想，掌握工程設計的一般程序和方法。通過課程設計使學生得到工程知識和工程技能的綜合訓練，獲得應用本課程的知識和技術去解決工程實

2、際問題的能力。二. 課程設計的內容 1.根據控制對象的用途、基本結構、運動形式、工藝過程、工作環境和控制要求，確定控制方案。2.繪制水箱液位系統的PLC I/O接線圖和梯形圖，寫出指令程序清單。 3.選擇電器元件，列出電器元件明細表。4.上機調試程序。5.編寫設計說明書。三. 課程設計的要求 1.所選控制方案應合理，所設計的控制系統應能夠滿足控制對象的工藝要求，并且技術先進，安全可靠，操作方便。 2.所繪制的設計圖紙符合國家標準局頒布的GB472884電氣圖用圖形符號、GB698887電氣制圖和GB715987電氣技術中的文字符號制定通則的有關規定。 3.所編寫的設計說明書應語句通順，用詞準確

3、，層次清楚，條理分明，重點突出，篇幅不少于7000字。四.進度安排1.第一周星期一：布置課程設計任務，講解設計思路和要求，查閱設計資料。2.第一周星期二星期四：詳細了解搬運機械手的基本組成結構、工藝過程和控制要求。確定控制方案。配置電器元件，選擇PLC型號。繪制傳送帶A、B的拖動電機的控制線路原理圖和搬運機械手控制系統的PLC I/O接線圖。設計PLC梯形圖程序，列出指令程序清單。3.第一周星期五：上機調試程序。4.第二周星期一：指導編寫設計說明書。5.第二周星期二星期四：編寫設計說明書。6.第二周星期五：答辯。附錄：課題簡介及控制要求（1）課題簡介某化工廠水箱的排水量根據工業生產的需要而不斷

4、地變化，為了保持水箱壓力恒定，就要保持水位恒定，因此就必須自動調整進水量。本系統要求有手動和自動兩種工作方式。手動控制方式用于水泵的調試，即當按下按鈕時水泵運轉，松開按鈕時水泵停止，目的是為了調試水泵是否能正常工作；當系統切換為自動控制方式并啟動后，控制系統自動調整水泵的進水量達到給定水位恒定。水位設定高限和低限，當水位超過設定的限位時要進行超限報警。（2）控制要求控制系統技術參數表變量名稱技術參數備注水位范圍0-3.0m水位設定值2.0 m水位誤差±0.5m水位低限1.0m超限報警水位高限2.6m超限報警 目 錄第一章、液位自動控制系統的特點和發展11.1摘要11.2、液位自動控制

5、系統的發展11.3、液位自動控制系統的特點1第二章：控制要求和系統設計22.1、液位自動控制系統的控制要求22.2、液位自動控制系統的控制方法22.3、系統的控制流程圖2第三章、控制系統具體設計33.1、液位自動控制系統的操作設計說明33.2、梯形圖3第四章、心得體會8附錄90第一章、液位自動控制系統的特點和發展1.1摘要 隨著現代社會生產的發展和技術進步，現代工業自動化生產水平的提高，以及在現實生活中暴露的一些問題，在工農業生產中經常對水位進行測量和控制水位控制在日常生活中也相當應用廣泛。1.2、液位自動控制系統的發展 近幾十年來，控制系統已被廣泛采用，在研究和發展已趨于完美。除了傳統的PI

6、D控制系統之外，隨著PLC技術的發展，加入智能型控制的系統也得以應用。出現了許多新興的液位控制儀，如超聲波液位計、雷達液位計等，這些控制器的出現大大的提高了控制系統的精度，實現了控制系統的多樣性。隨著科學技術的不斷發展，人們對液位控制系統的要求不斷提高，高精度、人性化的液位控制系統是國內外液位控制系統發展的必然趨勢。1.3、液位自動控制系統的特點通過閉環控制系統對水位進行控制，使水位盡量保持在給定水位，當水位超出設計要求的最大值時報警，從而實現水位從注水到放水，直至保持在給定水位過程中的實時監控。第二章：控制要求和系統設計2.1、液位自動控制系統的控制要求 系統要求有手動和自動兩種工作方式。手

7、動控制方式用于水泵的調試，即當按下按鈕時水泵運轉，松開按鈕時水泵停止，目的是為了調試水泵是否能正常工作；當系統切換為自動控制方式并啟動后，控制系統自動調整水泵的進水量達到給定水位恒定。水位設定高限和低限，當水位超過設定的限位時要進行超限報警。2.2、液位自動控制系統的控制方法 S7-200 CPU提供了8個回路的PID功能，用以實現需要按照PID控制規律進行自動調節的控制任務，比如溫度、壓力和流量控制等。因為PID回路沒有設置控制方式，只有當PID指令盒接通時才能執行PID運算。所以說，從這個角度來說，PID運算可以算是一種“自動”的運行方式，當PID不被執行時，就可以稱之為“手動” PID運

8、算的任務就是根據反饋與給定的相對差值，按照PID運算規律計算出結果，輸出到固態開關元件（控制加熱棒），或者變頻器（驅動水泵）等執行機構進行調節，以達到自動維持被控制的量跟隨給定變化的目的。2.3、系統的控制流程圖 開始 水位檢測高于報警高限？低于報警下限？ 報警并放水 報警并注水Q0.1動作 Q0.0動作第三章、控制系統具體設計 3.1、液位自動控制系統的操作設計說明 本系統要具備手動和自動功能。當開始時水泵持續供水，達到給定上限水位時，停止供水。并報警。同時，因為需要水位保持在給定值左右，因而當實際水位超過給定水位上限或者低于給定水位下限時，需要報警提示并控制水泵執行相應的放水和注水功能。

9、3.2、梯形圖 液位自動控制系統的梯形圖分為中斷程序、給定值、檢測值值轉換、PID指令、控制量輸出轉換，報警程序。圖2 中斷程序圖3 給定數值圖4 檢測值轉換圖5 PID指令圖6 控制量輸出轉換圖7 報警程序圖8 正常階段圖9 報警 圖10 系統運行程序截圖第四章、心得體會通過這次課程設計，讓我更加深刻了解書本的知識，和以往對知識的疏忽部分得已補充。在這次課程設計中我們是拿到的是最難得幾個課程設計之一。在一開始我們一點思路都沒是沈老師一步步的教我們怎么去做、怎么去思考把這個設計做出來，最后在調試時候因為數據處理的原因總是沒變換，后來在數據方面進行仔細的研究之后，終于解決了這個問題。圓滿完成了此

10、次課程設計。通過課程設計不僅可以鞏固專業知識，為以后的工作做準備打下了堅實的基礎，而其還可以培養和熟練使用資料，運用工具書的能力，把我們的課本知識和實踐結合起來，起到溫故而知新的作用。課程設計不光是一門專業課，給我許多專業知識以及專業技能上的提升，同時又是一門設計課，給了許多的思路，給我莫大的空間。同時設計讓我感觸很深。讓我對抽象的理論有很深的認識。回顧此次課程設計至今我還感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里。可以說是苦多于甜，但是可以學到很多很多的東西把理論和實踐結合起來，從理論中得出結論，才能真正為社會服務，從而提高自己的動手和獨立思考能力。在實驗過程中，也對團隊精神進行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會喜悅的心情。團結就是力量只有互相之間的默契融合的配合才能換來最終完美的結果。附錄參考資料1 劉星平.PLC原理及工程應用M.北京：中國電力出版社，2014年。2 廖常初.S7-200 PLC編程及應用M.北京：機械工業出版社，2014年。3 王阿根.西門子S7-200 PLC 編程實例精解M.北京：電子工業出版社，2013年。4 賴指南.PLC原理與應用補充教材（內部使用），本校自編教材，2010年。程序圖電氣信息學院課程設計評分表環 節項 目評 價優良中及格差實踐環節（70%）1.設計方案合