过程控制系统课程设计---单容水箱PI控制系统设计

过程控制系统课程设计---单容水箱PI控制系统设计 过程控制系统课程设计 学院:__________________________ 班级:__________________________ 姓名:__________________________ 学号:__________________________ 指导教师:______________________ 单容水箱PI控制系统设计 一、设计 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 1、掌握液位传感器的零点和增益调整方法。 2、掌握西门子200PLC PI控制程序的编写方法。 3、掌握MCGS组态软件的使用方法。 二、设计内容 1、调整液位传感器参数，使其能够准确检测水箱液位。 2、设计基于西门子200PLC的水箱液位PI控制程序。 3、设计基于MCGS组态软件的上位机监控程序，完成PI参数的调整、手自 动控制、液位曲线的监控、数据归档、故障报警功能。 三、实验系统介绍及原理组成 1、概述 THKGK-1是过程控制的综合实习设备，在THKGK-1上可以做实习设备的基本调试与仪器整定;单容水箱对象特性测试，双容水箱对象特性测试，温度位式控制系统，智能仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 温度位式控制系统，温度PID控制系统，单容水箱液位PID控制系统，双容水箱液位PID控制系统，流量控制系统，单容水箱压力PID控制系统等过程控制的实习内容能够完全满足工业自动化专业过程控制方面的实习要求。 2、系统简介 被控对象包括上水箱、下水箱、复合加热水 箱以及管道。调节器主要有模拟调节器(含比例P 调节、比例积分PI调节、比例微分PD调节、比 例积分微分PID调节)、位式调节器、智能仪表调 节器、PLC控制器、单片机控制、计算机控制等。 执行器模块主要有固态继电器、磁力驱动泵、电 加热丝。 变送器模块主要有流量变送器(FT)、液位变 送器(LT1，LT2)、温度变送器(TT)、压力变送 器(PT)等。变送器的零位、增益可调， 图 1 系统的结构图 并均以 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 信号DC0-5V输出。另外，根据用户需要，配置微机通讯接口单 元(RS232)，以满足计算机实时控制实验的需要。 图2 单容水箱PI控制系统接线图 3、系统结构框图及其传函 给定值 输出值 水箱 变频 PI LT 图3 系统结构框图 K G(s), 系统传递函数: TS，1 4、转换关系 检测液位高度:0~5V电压值——> PLC: 0~32000 数值。 三、液位传感器校准 1、按照设计的要求接线，打开上水箱液位传感器后盖。 2、调节上水箱液位传感器调零旋钮，使之无水时LT1输出为0。 3、启动THKGK-1实验装置，打开进水阀3、阀9，出水阀6打在一定开度，观察LT1显示输出及上水箱液位变化。 4、观察上水箱液位高度值与LT1显示数值是否一致，若不一致，调节增益旋钮使之一致变化。 5、调节完毕，盖上液位传感器后盖，停止THKGK-1实验装置。 四、S7-200 PLC程序设计(程序见附录) 1、打开STEP 7软件，首先熟悉下界面，浏览菜单栏各项的内容，了解各项的功能。单击左侧工具栏中"Instructions"(指令)，可以插入各种梯形图指令，编程实现自己想要的功能。 2、通信配置(下载程序)。单击"CPU 224 CN REL 02.01",单击"Communications" (通信)，单击"Set PG/PC Interface"，选择"PC/PPI cable (PPI)"，单击"OK"，单 击"双击刷新"，找到链接地址，即通信成功，单击"下载"即可下载PLC程序。 3、编辑PID模块 1)、单击菜单栏"Tools"(工具)，单击"Instrution Wizard"(指令向导)，出现如下界面，选择PID，单击"下一步"。 2)、选择"New"。配置新回路，单击"下一步"。 3)、选择一个回路。默认0回路，单击"下一步"。 4)、回路的给定值设定和回路参数设定。根据临界比例度法配置增益和积分 时间，由于PI控制，微分时间为0，采样时间设定为1秒，单击"下一步"。 5)、回路输入选择。模式、输入类型默认，高低限范围设定默认即可，单击" 下一步"。 6)、回路报警选择。使能高低限报警，可设定。单击"下一步"。 7)、建议地址。可默认，单击"下一步"。 8)、添加手动控制PID，打挑，单击"下一步"。 9)、完成PID模块设置，单击"Finish"。 10)、出现一个PID控制模块，可参照指导 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf ，添加变量，模块的输入输出、 给定、手自动切换、手动输出、高低限报警、错误提示。 4、调节PID输出。单击"运行"，查看程序状态，打开"状态表"，单击"眼镜"，可在线修改各变量的状态值，插入"新值"，实时在线调节PID。图为增益为15，积分时间为3分钟时的输出，有振荡，需进一步调节。 5、调节PID参数使之输出理想曲线。 六、MCGS上位机监控软件设计 1、组态配置。打开MCGS组态环境，新建文件，单击"设备窗口"，打开"工具箱"，打开"设备管理"，添加"通用串口父设备"和"西门子S7-200PPI"，如下图。 2、单击"通用串口父设备"，查看属性，查看PLC对应的串口号，默认0-COM1，数据校验方式选择"偶校验"，确定。 3、查看 "西门子S7-200PPI"属性。基本属性内可以添加通道，选择通道类型，数据位数，操作方式等。 4、查看"通道连接"属性，可以添加数据对象，对应各通道地址，以便设置控件属性。 5、调试设备。单击"检查"，可以查看组态是否连接，若连接，可以查看各通道的状态。 6、打开"用户窗口"。可以新建窗口，单击"窗口属性"，可以更改窗口名，添加控件等操作。 7、打开窗口，点击"小斧头"(工具箱)，添加元件、控件。下面是已做好的组态窗口。 8、单击"水位设定值"对应的控件，添加黑框单击"查看"，在属性设置里可选择"显示输出"、"按钮输入"等操作，打对号即可。显示输出可设定表达式的值，见步骤3和4。 9、在工具箱里可以添加"实时曲线"，双击查看属性，在"画笔属性"里可添加要显示的曲线。 10、打开工具箱可以添加按钮，双击查看按钮属性，对操作属性进行设置，数据对象可以进行取反、置"1"，置"0"操作。 11、在用户窗口中可以添加"实时曲线"窗口，在界面中可以设置按钮，"打开用户窗口"，即可实现按钮与窗口之间的链接。 12、打开工具箱添加"指示灯"控件，添加数据对象为"水位监测值"，在STEP-7中设定水位限定程序，当水位高于或低于某值时报警，指示灯闪烁。 13、打开工具箱，添加"动画按钮"控件，设置数据对象，即可实现开关操作。 14、打开"历史曲线"窗口，添加历史曲线，双击"历史曲线"面板，单击"曲线标 识"，可以添加要记录的曲线。 15、打开"实时曲线"窗口，添加实时曲线，双击"实时曲线"面板，单击"画笔属性"，可以添加要实时显示的曲线。 16、打开"数据浏览"窗口，添加"存储数据浏览"，双击"存储数据浏览"面板，单击"数据来源"，事先在"实时数据库"中增加组对象，可以定义为"液位组"，增加要存盘的数据对象，然后在"数据来源"中添加"液位组"，在显示对象中添加"数据列名"。 17、建立报警窗口，打开窗口，添加"报警显示"，双击"实时数据库"中液位检测值"PV"，可以设置PV数据对象的属性，增加高低限报警，报警提示等。 18、进入运行环境，可按快捷键F5，可以进行水位测量，水位设定，实时数据检测的操作，基本功能可以实现。 19、设定用户权限。单击"主窗口"，单击"新增菜单项"，添加"操作0,1,2,3，"分别名为"登陆用户"，"退出登陆"，"用户管理"，"修改密码"。双击"登陆用户"，添加脚本程序为"!logOn()"，"退出登陆"脚本程序"!logOff"，"用户管理"脚本程序"!Editusers"，"修改密码"脚本程序"!ChangePassword"，单击"确认"。 20、右键单击"主控窗口"，选择"窗口属性"，查看"基本属性"，单击"权限设置"，在管理员组中画挑，确认，在"权限设置"下面的对话框改为"进入登陆，退出登陆"。 21、设置好权限后，重新进入运行环境，出现用户登陆界面，输入自己设定好的用户名和密码，登陆用户。 22、在运行环境中，单击"修改密码"，可以修改用户密码，还有许多操作，可以点击试试。 23、基本设置完毕。由于实验室系统MCGS软件的问题，界面背景及渐变色 没有显示出来，界面不够美观，有待进一步改善。 24、实际演示 七、总结 本学期的设计任务有6个，这是第一个任务:过程控制系统课程设计，要完成的课题是“单容水箱PI控制系统设计”，第一节课，张老师为我们讲述了设计原理:画了控制系统 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图，构成一个闭环回路。老师给我们介绍了THKGK-1型系统的原理及接线方式，又介绍了STEP-7和MCGS软件的使用方法。第一天的任务是完成水箱PI控制，实现上水箱液位控制。第二天上午完成了这个任务，在其中我学会了STEP-7软件的基本操作，指令的用法，PID指令模块生成，及PLC地址的定义等。之后的任务就是组态软件的设计，首先是通信，最初没有成功的原因是在设备窗口中的通用串口父设备属性中数据校验方式没有选择偶校验，之后检查连接成功。经过一周时间，我完成了整个设计，可以用组态实现系统启动、停止，自动、手动设置，实时曲线，历史曲线，数据归档，报警，操作权限设置等等。通过本次设计，我学会了S7-200 PLC 操作的工具，为进一步学习提供了良好的基础。