100060233吴娜娜.doc

信息与电气工程学院
课程设计说明书
(2011 /2012 学年第2学期)
课程名称: 可编程序控制器课程设计
题目: 上下两个水箱液位串级控制
PLC系统设计
专业班级: 电气1002
学生姓名: 吴娜娜
学号: 100060233
指导教师: 刘增环、岑毅南、李兵等
设计时间: ~
设计成绩:

目录
1、课程设计目的 2
2、课程设计正文 2
2
方案设计 3
I/O口分配表 3
内存变量分配表 3
4
4
程序流程图 5
PLC程序 6
3、课程设计总结 11
4、参考文献 12
附录 1 13
1、课程设计目的
通过本次课程设计,加深对PLC知识的理解;了解力基于PLC的过程控制工程设计流程及方法;重点掌握PLC的I/O地址分配、信号采集、PID控制算法、程序编辑以及调试运行方法。结合课程设计的内容,熟悉过程控制工程中需要编写的技术文档;加强对PLC编程能力;培养全面、周到的考虑实际问题的习惯;学会查阅有关专业技术资料及设计手册,提高进行独立设计的能力并完成课程设计相关任务。
(1)了解两个水箱液位串级控制系统的物理结构、闭环调节系统的数学结构和PID控制算法。
(2)逐一明确各路检测信号到PLC的输入通道,包括传感器的原理、连接方法、信号种类、信号调节电路、引入PLC的接线以及PLC中的编址。
(3)逐一明确PLC到各执行机构的输入通道,包括各执行机构的种类和工作原理,驱动电路的构成,PLC输出信号的种类和地址。
(4)绘制水箱液位控制系统的电路原理图,编制I/O口地址分配表。
(5)编制PLC的程序,结合实验室现有设备进行调试,要求尽可能多地在实验设备上演示控制过程。
2、课程设计正文

上下两个水箱的液位串级控制系统主要由上下两个水箱、管道、水泵、异步电动机、电机控制电器、水压力传感器、涡轮流量计、电动调节阀、可编程控制器及其输入输出通道电路等构成。其中电动机和水泵是动力系统;下水箱水位作为主调节量,上水箱水位作为辅助调节量。动力系统通过管道把水送到上水箱,上水箱通过底部的阀门把水漏到下水箱。
系统中由电位器设置下水箱液位给定值,下水箱压力传感器检测下水箱液位,采用PID算法得出上水箱液位给定值,实现下水箱液位的控制。上水箱压力传感器检测上水箱液位,电动调节阀控制进水速度,采用PID算法得出电动调节阀开度控制值,从而控制上水箱的液位。上水箱液位控制是内环(副调节器),下水箱液位控制是外环(主调节器)。
方案设计
控制原理:上水箱液位作为副调节器调节对象,下水箱液位做为主调节器调节对象。控制框图
I/O口分配表
I/O口
作用
AIW0
主压力传感器输入信号
AIW2
副压力传感器输入信号
AQW0
电动调节阀控制量
内存变量分配表
序号
名称
地址
说明
1
主压力传感器输入信号
AIW0
16位
2
副压力传感器输入信号
AIW2
16位
3
电动调节阀
AQW0
16位
4
PID表地址
VB100/VB200
8位
5
过程变量PV
VD100/VD200
32位
6
设定值SP
VD104/VD204
32位
7
输出M
VD108/VD208
32位
8
增益K
VD112/VD212
32位,
9
采样时间Ts
VD116/VD216
32位,
10
积分时间Ti
VD120/VD220
32位,
11
微分时间Td
VD124/VD224
32位,设定为0分
12
定时中断0时间间隔
SMB34
8位,设定为200毫秒

启动系统,由电位器控制给定液位,注水管注水,下水箱水箱压力传感器把检测信号输入到AIW0口与电位器给定信号相比较,PID算法得出上水箱液位给定值,实现下水箱液位的控制。上水箱压力传感器把检测信号输入到AIW2口与电位器计算值比较,把信号传递给AQW0电动调节阀控制进水速度,从而控制上水箱的液位,作为副调节器,由AQW0口输出控制信号调节电动调节阀开度,控制注水流量,从而保持液位维持给定液位不变。

程序流程图
设置电位器给定值
主调节器(外环PID控制回路)
主调节器输出值
副调节器(内环PID控制回路)输入值
副调节器(内环PID控制回路)
电动调节阀
上水箱水位
下水箱水位
扰动
扰动
上水箱