1、精選優質文檔-傾情為你奉上畢業設計（論文）開題報告書課 題 名 稱 基因PLC的液位控制系統設計 學 生 姓 名 簡志華 學 號 系、年級專業 電氣系 10級測控技術與儀器 指 導 教 師 王躍球 副教授 2013年 12 月 20 日論文題目：基于PLC的液位控制一、選題的依據及課題的意義人們生活以及工業生產經常會涉及到水箱液位控制的問題，例如鍋爐，食品加工，居民生活用水，污水處理等，在這個過程中僅僅靠人工來調節是遠遠不夠的。為了解決人工控制的控制準度低、控制速度慢、靈敏度低等一系列問題。從而我們現在就引入了工業生產的自動化控制。在自動化控制的工業生產過程中，一個很重要的控制參數就是液位。一

2、個系統的液位是否穩定，直接影響到了工業生產的安全與否、生產效率的高低、能源是否能夠得到合理的利用等一系列重要的問題。隨著現在工業控制的要求越來越高，一般的自動化控制已經也不能夠滿足工業生產控制的需求，所以我們就又引入了可編程邏輯控制既PLC。引入PLC使控制方式更加的集中、有效、更加的及時。液位控制系統它使我們的生活、生產都帶來了不可想象的變化。它使在控制中更加的安全，節約了更多的勞動力，更多的時間。在我國隨著社會的發展，很早就實行了自動控制。而在我國液位控制系統也利用得相當的廣泛，特別在鍋爐液位控制，水箱液位控制。還在黃河治水中也的到了利用，通過液位控制系統檢測黃河的水位的高低，以免由于黃河

3、水位的過高而在不了解的情況下，給我們人民帶來生命危險和財產損失。傳統供水系統采用基于PLC的PID 控制原理，PID控制原理簡單，使用方便，適應性強，廣泛應用于各種工業過程控制領域 。但是傳統的控制方法是建立在被控對象的精確的數學模型之上的，隨著系統復雜程度的提高，將難以建立供水系統的精確數學模型和滿足實時控制的要求。在實際工業生產中，很多供水系統的影響因素很多，很多實際系統都是非線性的，建立精確的數學模型特別困難。而基于PLC的模糊控制器克服了PID控制器基于精確數學模型的缺點，將采樣時所獲得的誤差及誤差變化信號，根據其模糊化結果查詢模糊控制表，轉換為精確量后，直接作用于被控對象，解決了傳統

4、PID控制系統的缺點，使供水系統更加的安全可靠。 可編程邏輯控制器既保留了繼電器控制系統的簡單易懂、控制精度高、可靠性好、控制程序可隨工藝改變、易于與計算機通信和維修方便等諸多高品質性能，又采用一種可編程運算、順序控制、定時、計數和運算等操作的指令，通過數字式或模擬式的輸入輸出來控制各種類型的機械設備或生產過程。因此，現在PLC在液位控制領域得到了廣泛而深入的應用二、研究概況及發展趨勢綜述1）PLC關于液位控制的發展趨勢 人們的生活的提高，同時對生活的要求也越來越高，同樣對液位控制的及時性、精準性也要求越來越苛刻！基于PLC的液位控制有著，第一，可靠性高、抗干擾能力強，平均故障時間為幾十萬小時

5、。而且PLC采用了許多硬件和軟件抗干擾措施。第二，編程簡單、使用方便目前大多數PLC采用繼電器控制形式的梯形圖編程方式，很容易被操作人員接受。一些PLC還根據具體問題設計了如步進梯形指令等，進一步簡化了編程。第三，設計安裝容易，維護工作量少。第四，適用于惡劣的工業環境，采用封裝的方式，適合于各種震動、腐蝕、有毒氣體等的應用場合。第五，與外部設備連接方便，采用統一接線方式的可拆裝的活動端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規格。第六，功能完善、通用性強、體積小、能耗低、性能價格比高。 所以基于PLC的液位控制系統的發展前景還是非常寬廣！長期以來，PLC始終處于工業控制自動化領域的主戰場，為各種

6、各樣的自動化控制設備提供非常可靠的控制方案，與DCS和工業PC形成了三足鼎立之勢。同時，PLC也承受著來自其它技術產品的沖擊，尤其是工業PC所帶來的沖擊，如今PLC在向微型化、網絡化、PC化和開放性方向發展。PLC在工業和經濟上的發展前景 目前我國在大量引進進口PLC的同時，也在發展國產PLC的同時，主要面臨著三大問題：其一是技術問題，在國際上PLC迅速發展的形勢下，我國大多數PLC廠家還沒有擁有自主知識產權，能夠參與國際競爭的PLC產品，這其中主要的因素是研發實力不夠。雖然資金投入、生產和質量管理等因素也占有非常大的比重，但對產品的質量起著決定性作用的是研發投入、研發成果產品化以及生產工藝等

7、。其二是競爭問題，由于國內PLC市場大部分由外國的產品所占領，大、中型PLC產品中，幾乎全部由國外幾大公司壟斷，隨著我國使用PLC市場的不斷擴大，國外幾大公司幾乎每年都會針對市場推出新的產品，而我國沒有自己的自主知識產權的產品，在經濟競爭中就只能處于被動的地位。其三是市場銷售，國內PLC的產品宣傳、市場開拓，以及建立完善的售后服務體系方面應繼續加大力度。可以說PLC在我國尚未形成制造產業化。在PLC應用方面，我國是很活躍的，應用的行業也很廣。專家估計，2000年PLC的國內市場銷量為15(20萬套（其中進口占90%左右），約25(35億元人民幣，年增長率約為12%。預計到2005年全國PLC需

8、求量將達到25萬套左右，約35(45億元人民幣。 PLC市場也反映了全世界制造業的狀況，2000后大幅度下滑。但是，按照Automation Research Corp的預測，盡管全球經濟下滑，PLC市場將會復蘇，估計全球PLC市場在2000年為76億美元，到2005年底將回到76億美元，并繼續略微增長國內外PLC的生產廠家全世界PLC生產廠家約200家，生產300多種產品。國內PLC市場仍以國外產品為主，如Siemens、Modicon、A-B、OMRON、三菱、GE的產品。經過多年的發展，國內PLC生產廠家約有三十家，但都沒有形成頗具規模的生產能力和名牌產品，更多廠家見附件13、 研究內容

9、及實驗初步方案（一）、課題設計的目的：熟悉PLC控制系統的設計方法， 掌握PLC硬件及軟件設計的基本方法。同時，掌握電氣控制系統一般設計過程，培養科學的思維方式，正確的設計思想和解決實際問題的能力。 （二）、課題設計的主要內容：應用所學知識設計一款液位控制系統。（三）實驗初步方案目前采用的是水箱液位的PID調節，有兩級水箱，如果控制一個水箱是單回路反饋PID控制。單回路系統是指在一個調節對象上用一個PID調節來保持參數的很定，而調節器只接受一個測量信號，其輸出也只控制一個執行機構，兩個水箱的液位通過串級反饋回路來控制，系統具體裝置如下圖所示：需要注意的是，系統運行前需要控制液位水箱水路上的手動

10、閥全部打開，打開水箱的出水閥至適當的位置。系統通過PLC控制液位的高度，實現的方法是，通過液位傳感器把檢測到的信號變成相應的電信號傳到PLC模擬輸入通道中，由PLC經過PID算法計算得出的輸出信號，經過信號處理輸出到執行器電動調節閥中控制閥門的開度，使得液位達到指定的高度，這個過程需要一定的時間，輸出的信號和電動調節閥的開度成正比，反之控制器參數選擇不合適，則會使得控制質量變壞，達不到預期的效果，所以PID參數的選擇是很重要的，要很好的去整定，系統可以設定比例積分微分的參數，觀察積分的效果，使用比例控制、比例積分控制和比例積分微分控制進行試驗，將他們得到的結果進行對比，就可以知道3個環節分別的

11、作用。 系統的控制圖如圖2所示：其中SV給定信號，由用戶通過計算機設定，PV為控制變量，它們的差是PID調節器的輸入偏差信號，經過PLC的PID運算后輸出，調節器的輸出信號經過PLC的D/A轉換成4-20ma的模擬電信號后輸出到電動調節閥中調節閥的開度，以控制水的流量，使得水箱的液位保持設定值。水箱的液位經過壓力變送器檢測轉換為相應的電信號輸入到PLC的輸入接口，再經過A/D轉換成控制量PV，給定值SV與控制量PV經過PLC的CPU的檢查運算成了偏差信號e，又輸入到PID調節器中，又開始了新的調節，所以系統能實時調節水箱的液位。四、目標、主要特色及工作進度三、畢業設計(論文)工作內容及完成時間

12、：1、2013年11月15日2013年12月25日：搜集、閱讀和整理資料，交出開題報告2、2013年12月26日2014年1月25日：進行方案論證并初步確定總體方案3、2014年1月26日2014年3月27日：完成硬件電路設計4、2014年3月28日2014年4月28日：進行軟件設計與仿真，撰寫論文并提交初稿5、2014年4月29日2014年5月20日：修改論文，完成論文的撰寫6、2014年5月21日2014年6月5日：專家評審，準備論文答辯7、2014年6月6日2014年6月10日：進行論文答辯五、主要參考文獻（按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出）1、廖常初.可編程序控制器應用技術。重慶

13、：重慶大學出版社，20052、廖常初.可編程序控制器的編程方法與工業應用。重慶：重慶大學出版社，20013、廖常初. 可編程序控制器的原理與應用。電工技術，1990，（10）1991，（2）4、邵裕森，戴先中.過程控制原理。北京：機械工業出版社，20075、金以慧.過程控制。北京：清華大學出版社，19936、朱麟章.過程控制系統及設計。北京：機械工業出版社，19967、網上相關資料。 五、指導教師審閱意見 指導教師（簽名） 年 月 日 六、教研室審查意見 教研室主任（簽名） 年 月 日 七、系審查意見 主管系領導（簽名） 年 月 日 備 注 附件1：國外PLC生產廠家公司名稱PLC產品日本三菱

14、公司A系列、FX系列、Q系列日本東芝公司EX小型機及EX-PLUS小型機、EX日本松下公司FP-e/FP0/FP/FP1/FP-M/FP2/FP2SH/FP3/FP10SH/FP-x日本富士公司Flex NS/NJ/NB NWO系列、MICREX-SX SPB系列日本日立公司E系列PLC美國AB公司PLC-5系列、微型PLC等GE-FANAC公司中型機90-30系列，小型機90-20系列，914、781/782、771/772等日本OMRON公司CPMIA型，P型，H型，CVM、CV型，Ha型，F型德國西門子公司S7-200, S7-300 、S7-400 S7-1200系列歐姆龍集團CQM1

15、系列、C200H系列、CS1系列、CJ1系列 美國莫迪康公司（施耐德）M340、M218 M238、M258羅克韋爾自動化有限公司PLC-5、CompactLogix、 SLC 500韓國LG集團Master-k系列,X系列國內PLC生產廠家公司名稱PLC產品北京凱迪恩自動化技術有限公司KDN-K3系列小型一體化PLC浩納爾（天津）自動化科技有限公司 XLt系列、XLe系列石家莊德立科電子科技有限公司 KX1S系列、KX1N系列、KX2N系列PLC深圳三凌機電科技開發有限公司FX系列PLC北京安控科技發展有限公司PLCcore系列、DemoEC11系列北京和利時系統工程股份有限公司LK大型PL

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