基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计

2011届毕业设计（论文）

材 料

系 、 部： 电气与信息工程系 学生姓名： 指导教师： 职 称： 讲 师 专 业： 自动化 班 级： 0703 学 号： 410070321

2011年6月

湖南工学院2011届毕业设计（论文）课题任务书

系： 电气与信息工程系 专业：自动化 指导教师 学生姓名 课题名称 基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计 内容： 对串级控制系统进行建模和参数整定，第一步整定副调节器参数，第二步整定主调 节器参数。参数整定完成后运用STEP7编写水箱液位串级控制系统控制程序，在此基础内上，运用WINCC组态软件进行上位机的组态界面设计。 容及任务： 任1.了解水箱液位串级控制系统的结构组成与原理； 务 2.掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。 3.了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。 4.理解液位串级控制实验采用FCS控制方案实现的过程。 论文需要达到的要求： 1、 水箱液位串级控制系统建模及特点研究 分析串级控制系统的特点，并建立水箱液位串级控制系统的模型。 拟 达到 的 要 求 或 技 术 指标 上图中（a）图为水箱示意图，（b）图为串级控制系统框图。

2、控制系统下位机软件组态配置和程序编写 （1）组态配置 利用step7软件对对象系统进行正确配置。配置图如下： （2）程序编写 采用西门子提供的PLC编程语言编写控制程序，主要是对PID控制模块的调用。 3、 控制系统上位机软件和PLC的通信建立及界面组态 利用WINCC组态软件编写水箱液位串级控制系统的上位机监控程序，监控界面如下图所示：

起止日期 2011.3.20-2011.4.15 进度 安2011.5.01-2011.5.05 排 2011.5.06-2011.5.25 2011.6.01-2011.6.10 2011.4.16-2011.4.25 工作内容 学习和熟练掌握STEP7和WINCC软件 收集与课题相关的资料，并完成开题报告的书写 备注 分析、综合、整理相关的资料，为撰写论文做准备 论文写作，并熟悉相关知识，整理论文 进行后期的系统的整理，并为毕业答辩做准备 [1] 陈夕松.过程控制系统.北京：科学出版社，2005 [2] 汪志锋.可编程序控制器原理与应用.西安：电子科技大学出版社，2004 [3] 王曙光.S7-300/400PLC入门与开发实例.北京：人民邮电出版社，2009 [4] 徐科军.传感器与检测技术.北京：电子工业出版社，2009 V6[M].第二版.主[5] 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子WINCC 要北京：北京航空航天大学出版社，2004.1-100 参[6] 刘华波.组态软件WINCC及其应用[M].北京：机械工业出版社，2009.7-56 考资[7] 崔坚.西门子工业网络通信指南[M].北京：机械工业出版社，2005.1-103 料 [8] 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.深入浅出西门子人机界面[M].北京：北京航空航天大学出版社，2009.1-100 [9] 梁绵鑫.WINCC基础及应用开发指南[M].北京：机械工业出版社，2009.1-80 年 月 日

教研室 意见 系主管领导意见 年 月 日

湖南工学院毕业设计(论文)开题报告

题 目 学生姓名 基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计 班级学号 410070321 专业 1. 课题学术和实用意义，国内外现状综述 本次毕业设计课题“基于PLC和组态技术的水箱液位串级控制系统设计”是在THFCS-1现场总线过程控制系统平台上进行的。现场总线作为当今自动化领域技术发展热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现，标志着自动化系统步入一个新时代的开端，将对该领域产生前所未有的冲击和影响。有人把现场总线定义为应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行数字通信的系统，也有人把它称为开放式、数字化、多点通信技术，可被广泛应用于制造业、流程工程、楼宇、交通等处的自动化系统中。现场总线技术的出现使传统的控制系统结构产生了革命性的变化，使自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进，形成新型的网络集成式全分布式控制系统---现场总线控制系统FCS（Field bus Control System）。现场总线实现了微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信，因为其开放式、数字化、多站点通信、低带宽的特性。所以可以很方便地与因特网（Internet）、企业内部网（Internet）相连。随着近年来现场总线控制技术的日益成熟和完善，其在工业现场的应用已经非常普遍。 而PLC作为专用的工业控制计算机在现场总线过程控制系统中应用十分广泛。PLC的发展是提高生产力的要求推动的。最早的自动控制采用继电器板进行的，控制逻辑简单、体积大。维护不便升级换代困难。随着电子元器件的发展，1969年前后发明了PLC(ProgrammableLogicController)。最早的PLC主要作用是替代继电器。完全用于逻辑(顺序)控制内存小功能单一。但是，在回路调节时。仍然需要单回路仪表或者OCS。随着电子技术、控制技术的发展，PLC从单纯的数字量控制发展到简单的模拟量控制和数字量控制相结合，部分替代了单回路仪表的功能。PLC的网络能力从无到有，今天已经非常强大。通过网络，可以实现分散控制，降低安装成本，提高集成度。正是因为这种灵活性，用户可以很方便地建立自己的自动化控制系统。PLC在设计时就是面向工业环境的。因此，可靠性和抗干扰能力都很强。PLC在长期应用中，经受了考验，几乎成为高可靠性的代名词。几乎所有大型的顺序控制、重要的应用，都是PLC实现的。可以说，没有PLC就没有现代制造业。PLC进一步融合OCS技术，发展到PAC(ProgrammableAutomationController)。PAC可以方便的和企业网集成，实现信息化工厂。PLC网络中Profibus.Modbus应用也非常广泛。随着电子技术的发展，PLC体积越来越小。但小型化是有限度的，并不是越少越好。因为阻容元件等的体积很难缩小而抗干扰措施需要这些分立元件。同时，为了使用更加方便，功能更强，控制器的内存不断扩大，处理能力不断增强。PLC厂家积极向过程控制领域拓展。PLC保持了灵活、可靠和高性价比的优势。同时在标准化和开放性方面有了长足的进步得到很多用户的喜爱和使用。在功能方面只有某些在PLC基础之上发展起来的PAC系统才能够满足全厂控制的要求。因此PLC的根基依然牢固。目前自动化领域主要的发展方向是企业层和车间层的融合。在提高

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