下载文档第一篇：单容水槽液位控制系统
摘要 ：
组态”的概念是伴随着集散型控制系统的出现而被广大的生产过程自动化技术人员所认识的。在工业控制技术的不断发展和应用过程中，PC（包括工控机）相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：PC技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已臻成熟；由PC构建的工业控制系统具有相对较低的运行成本；PC的软件资源和硬件资源丰富，软件之间的互操作性强；基于PC的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在PC技术向工业控制领域的渗透中，组态软件将占据非常特殊而且重要的地位。组态软件提供了自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能和数据采集与过程控制。组态软件能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应用在过程控制，自动控制的领域内，在液位控制中应用很广。
关键词：组态王，液位控制，PID算法，过程控制
目录：
一、设计任务.............................................................1
二、实验目的.............................................................1
三、实验过程及讲解.......................................................1
3.1工程管理器介绍........................................................1
3.2如何建立新工程........................................................2
3.3定义外部设备和数据变量.......................................4
3.4建立组态画面................................................8
3.5命令语言....................................................11
四、实习心德...................................................12
参考文献.................................................13
实习成果.................................................13
过程控制课设报告
一、设计任务：
液位监控：完成一个液位监控系统，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。
二、实验目的：
1.熟悉组态王软件。
2.学会完成组态王的设计步骤。3.锻炼动手动脑能力。
三、实验过程及讲解： 3.1：工程管理器
• 在组态王中，我们所建立的每一个组态称为一个工程。每个工程反映到操作系统中是一个包括多个文件的文件夹。工程的建立则通过工程管理器。
• 点击“开始”---〉“程序”---〉“组态王6.5*”---〉“组态王6.5*”（或直接双击桌面上组态王的快捷方式），启动后的工程管理窗口 • 工程管理器界面友好，简单易学。下面详细介绍。
• 搜索：单击此快捷键，在弹出的“浏览文件夹”对话框中选择某一驱动器或某一文件夹，系统将搜索指定目录下的组态王工程，并将搜索完毕的工程显示在工程列表区中。• 删除 ：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键删除选中的工程。• 属性： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键弹出工程属性对话框，可在工程属性窗口中查看并修改工程属性。备份工程备份是在需要保留工程文件的时候，把组态王工程压缩成组态王自己的“.cmp”文件。
• 恢复： 单击此快捷键可将备份的工程文件恢复到工程列表区中。
• DB 导出： 利用此快捷键可将某一个选中的组态王工程数据词典中的变量导出到EXCEL 表格中，用户可在EXCEL 表格中查看或修改变量的属性。
• DB 导入：利用此快捷键可将EXCEL 表格中编辑好的数据或利用“DB 导出”命令导出的变量导入到组态王某一工程的数据词典中。EXCEL 表格中的数据导入到组态王工程的数据词典中。开发： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的开发环境——工程浏览器。
3.2如何建立新工程
• 运行： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键进入工程的运行环境。该功能也可以在相应的工程通过点击右键—“切换到开发系统”来实现。2
第一步：创建新工程
• 第二步：定义硬件设备并添加工程变量 • 添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量.包括内存变量和I/O 变量 • 第三步：制作图形画面并定义动画连接 • 按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。• 第四步：编写命令语言 • 通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。•第五步：进行运行系统的配置 • 对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等
进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。• 第六步：保存工程并运行完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了
3.3、定义外部设备和数据变量
• 新建工程的方法已经介绍，下面讲解如何定义外部设备和数据变量。
• 组态王把那些需要与之交换数据的硬件设备或软件程序都作为外部设备使用。外部硬件设备通常包括PLC、仪表、模块、变频器、板卡等；外部软件程序通常指包括DDE、OPC等服务程序。按照计算机和外部设备的通讯连接方式，则分为:串行通信（232/422/485）、以太网、专用通信（如CP5611）等 • 在实际的工程中组态王连接现场的实际采集设备，采集现场的数据。下面以仿真PLC为例，讲解如何定义设备和 连接变量。
1、在组态王工程浏览器树型目录中，选择设备，在右边的工作区中出现了“新建”图标,双击，弹出“设备配置向导”对话框。
• “设备”下的子项中默认列出的项目表示组态王和外部设备几种常用的通讯方式，如COM1、COM2、DDE、板卡、OPC 服务器、网络站点，其中COM1、COM2 表示组态王支持串口的通讯方式，DDE 表示支持通过DDE 数据传输标准进行数据通讯
• COM口用户通过设备定义向导选择实际设备所连接的PC 串口。定义外部设备变量 • 数据库 “组态王软件”最核心的部分。在TouchVew 运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为核心，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。• 数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。数据词典中变量的类型
• 变量可以分为基本类型和特殊类型两大类，基本类型的变量又分为内存变量和I/O 变量两种。
• “I/O 变量”指的是组态王与外部设备或其它应用程序交换的变量。这种数据交换是双向的、动态的。
• 所以，那些从下位机采集来的数据、发送给下位机的指令，比如反应罐液位、电源开关等变量，都需要设置成“I/O 变量”。那些不需要和外部设备或其它应用程序交换，只在组态王内使用的变量，比如计算过程的中间变量，就可以设置成“内存变量”。变量的分类
• 基本类型的变量也可以按照数据类型分为离散型、实型、整型和字符串型。
1、内存离散变量、I/O 离散变量（BOOL）•
2、内存实型变量、I/O 实型变量（浮点数）
3、内存整数变量、I/O 整数变量（类似于有符号长整数）•
4、内存字符串型变量、I/O 字符串型变量
5、特殊变量类型有报警窗口变量、历史趋势曲线 变量、系统变量三种变量定义 演示工程奖解
• 根据上面的视图，直观的看，我们需要定义以下的变量：反应罐1、2、3的液位。阀门1、2、3的对应的开关。
• 由于需要液体的流动，还需要定义相应控制流动的流动变量。
• 液位数据是通过驱动程序采集来的，所以液位变量的类型都 I/O 实型变量，变量定义方法如下图1：
• 阀门对应的变量是离散型内存变量，如图2 变量的定义
递增寄存器 INCREA100 变化范围 ~100，表示该寄存器的值周而复始的由0 递加到100。递减寄存器 DECREA100 变化范围 ~100，表示该寄存器的值周而复始的由100 递减为0。随机寄存器 RADOM100 变化范围 0~100，表示该寄存器的值在0 到100 之间随机的变动 变量属性说明
• 变化灵敏度 数据类型为实数型或整数型时此项有效，只有当该数据变量的值变化幅度超过设置的“变化灵敏度”时，组态王才更新与之相连接的图素。
• 保存参数：在系统运行时，如果您修改了此变量的域值（可读可写型），系统将自动保存修改后的域值
• 最小原始值：针对I/O 整型、实型变量，为组态王直接从外部设备中读取到的最小值（实际最小值）
• 最大原始值：针对I/O 整型、实型变量，为组态王直接从 外部设备中读取到的最大值（实际最大值）
• 最小值/最大值：用于在组态王中将读取到的原始值转化为 具有实际工程意义的工程值，并在画面中显示，与最小/最 大值原始值对应。、常用数据类型 : Bit :1位：0或者1 • Byte 8位:一个字节
• Short 16位：两个字节（一个字）• Ushort 16位：两个字节（一个字）• BCD 16位：两个字节（一个字）• Float 32位：两个字（4个字节）• String 128个字符长度。• Long 32位：两个字（4个字节）
3.4、建立组态画面
• 建立新画面，使用工具箱 画面的设计
• 加入各个反应罐，并用文字标识。画面的设计• 连接管道。• 加入动画。动画的连接
• 所谓“动画连接”就是建立画面的图素与数据库变量的对应关系
• 反应罐的动画设置和阀门的动画设置。液体流动动画设置
• 数据词典中定义一个内存整型变量，变量名：液体流动；变量类型：内存整型；初始值：0；最小值：0；最大值：100；
• 选择工具箱中的“立体管道”工具，在画面上画一管道：在画面上双击管道弹出动画连接对话框。其他动画
3.5、命令语言
• 组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式，还允许用户编写命令语言来扩展应用程序的功能，极大地增强了应用程序的可用性。
• 命令语言的句法和Ｃ语言非常类似，可以说是Ｃ的一个简化子集，具有完备的词法语法查错功能和丰富的运算符、数学函数、字符串函数、控件函数、SQL 函数和系统函数。命令语言分类
• 应用程序命令语言：可以在程序启动时、关闭时或在程序运行期间周期执行。如果希望周期执行，还需要指定时间间隔。
• 热键命令语言：被链接到设计者指定的热键上，软件运行期间，操作者随时按下热键都可以启动这段命令语言程序。
• 事件命令语言：规定在事件发生、存在、消失时分别执行的程序。
• 数据改变命令语言：只链接到变量或变量的域。在变量或变量的域值变化到超出数据字典中所定 义的变化灵敏度时，它们就被触发执行一次。
• 还有自定义函数命令语言，画面、按钮命令语言 实现画面切换功能
• 利用系统提供的“菜单”工具和ShowPicture()函数能够实现在主画面中切换到其他任一画面的功能• ShowPicture(“3实时曲线”);趋势曲线 • 趋势曲线用来反应变量随时间的变化情况.趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。
• 实时曲线 • 历史曲线 •
报表分实时报表和历史报表。
可根据需要，自定义表功能。恒压力的实现方法 • PID算法 • 给定值SP，反馈值（检测值）PV，控制输出值Uk；偏差值ek0=SP-PV •
比例系数Kp，积分系数Ki，微分系数Td • a01=Kp（1+1/Ki+Td）；a11=KP（1+2*Td）• a21=Kp*Td • Uk=Uk01+a01*ek0-a11*ek01+a21*ek02;• Uk01=Uk;ek02=ek01;ek01=ek0 • if(uk>1000)Uk=1000, if(Uk<0)Uk=0
四、实验总结
在操作组态王的过程中，由于是第一次操作，之前都没有接触，所以操作起来很是陌生出现很多错误，在查找元器件的时候更是耽误了很多的时间，第一天画图的时候很纠结，好在通过同学之间的帮助，对组态王软件熟悉了，使得之后的操作变得顺手。在之后调试编程的时候老师也帮助一起解决并提出了一些建议，对本次实验有很大的帮助。通过此次试验透露出的问题有很多，面临着马上毕业工作的压力不得不得泼自己去
学习更多软件知识，来完善自己。希望在最后一个假期能有好的跃进。
参考文献：
[1] 邵裕森.过程控制工程.北京：机械工业出版社，2000.139~261 [2] 俞全寿.过程自动化仪表.北京：化学工业出版社，2000.125~247 13
第二篇：水槽液位控制系统课程设计报告
摘要
本文根据液位系统过程机理，建立了单容水箱的数学模型。在设计中用到的PID算法提到得较多，PLC方面的知识较少。并根据算法的比较选择了增量式PID算法。建立了PID液位控制模拟界面和算法程序，进行了系统仿真，并通过整定PID参数，同时得出了整定后的仿真曲线和实际曲线。主要内容包括：PLC的产生和定义、过程控制的发展、水箱的特性确定与实验曲线分析，FX2系列可编程控制器的硬件掌握，PID参数的整定及各个参数的控制性能的比较，应用PID控制算法所得到的实验曲线分析，整个系统各个部分的介绍和讲解PLC的过程控制指令PID指令来控制水箱水位。PLC在工业自动化中应用的十分广泛。PID控制经过很长时间的发展，已经成为工业中重要的控制手段。本设计就是基于PLC的PID算法对液位进行控制。PLC经传感电路进行液位高度的采集，然后经过自动调节方式来确定完PID参数后，通过控制直流泵的工作时间来实现液位的控制。PID处理一般是运行专用的PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。本次设计主要内容是利用提供的被控对象单容水槽和相关仪器仪表，设计液位控制系统，利用组态王软件编写控制算法实现控制系统的上位机监控。
关键词：组态王，液位控制，PID算法，过程控制
一、设计任务...............................................................................3
二、实验目的...............................................................................3
三、实验方案...............................................................................3
四、实验过程...............................................................................4 实验总结......................................................................................17 参考文献......................................................................................18 附录..............................................................................................19
一、设计任务：
（1）液位监控：完成一个液位监控系统，要有流程图画面，报警画面，历史曲线、实时曲线、报表等个画面键可以灵活切换。
（2）通过组态软件，结合实验已有设备，按照定值系统的控制要求，根据较快较稳的性能要求，采用但闭环控制结构和PID控制规律，设计一个具有美观组态画面和较完善组态控制程序的液位单回路过程控制系统。
设计要求
(1)根据液位单回路过程控制系统的具体对象和控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。
(2)运用组态软件，正确设计液位但回路过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。
二、实验目的：
（1）能根据具体对象及控制要求，独立设计控制方案，正确选用过程仪表。（2）能够根据过程控制系统A/D、D/A和开关I/O的需要，正确选用模块。（3）能根据与计算机串行通讯的需要，正确选用RS485/RS232转换与通讯模块。（4）能运用组态软件，正确设计过程控制系统的组态图、组态画面和组态控制程序。（5）控制要求超调量小于等于4%，峰值时间不超过30s。调节时间越短越好。
三、实验方案：
整个过程控制系统由控制器、调节器、测量变送、被控对象组成。在本次控制系统中控制器为计算机，采用算法为PID控制规律,调节器为电磁阀，测量变送为HB、FT两个组成，被控对象为流量PV。结构组成如下图2.2所示。
当系统启动后，水泵开始抽水，通过管道将水送到上水箱，由HB返回信号，是否还需要抽水到水箱。若还需要（即水位过低），则通过电磁阀控制 流量的大小，加大流量，从而使下水箱水位达到合适位置；若不需要（即水位过高或刚好合适），则通过电磁阀使流量保持或减小。其整个流程图如图2.1所示。
图2.1 液位单回路控制系统图
过程控制系统由四大部分组成，分别为控制器、调节器、被控对象、测量变送。本次设计为流量回路控制，即为闭环控制系统，如下图2.2.SP_PV1计算机控制器电动调节阀PV管道流量检测传感器
图2.2 液位单回路控制系统框图
四、实验过程：
• 在组态王中，我们所建立的每一个组态称为一个工程。每个工程反映到操作系统中 是一个包括多个文件的文件夹。工程的建立则通过工程管理器。
• 点击“开始”---〉“程序”---〉“组态王6.5*”---〉“组态王6.5*”（或直接双击桌面上组态王的快捷方式），启动后的工程管理窗口
• 搜索：单击此快捷键，在弹出的“浏览文件夹”对话框中选择某一驱动器或某一文件夹，系统将搜索指定目录下的组态王工程，并将搜索完毕的工程显示在工程列表区中。• 删除 ：在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键删除选中的工程。• 属性： 在工程列表区中选择任一工程后，单击此快捷键弹出工程属性对话框，可在工程属性窗口中查看并修改工程属性。备份工程备份是在需要保留工程文件的时候，把组态王工程压缩成组态王自己的“.cmp”文件。• 第一步：创建新工程
• 第二步：定义硬件设备并添加工程变量。添加工程中需要的硬件设备和工程中使用的变量.包括内存变量和I/O 变量 • 第三步：制作图形画面并定义动画连接
• 按照实际工程的要求绘制监控画面并使静态画面随着过程控制对象产生动态效果。• 第四步：编写命令语言。通过脚本程序的编写以完成较复杂的操作上位控制。• 第五步：进行运行系统的配置。对运行系统、报警、历史数据记录、网络、用户等进行设置，是系统完成用于现场前的必备工作。
• 第六步：保存工程并运行完成以上步骤后，一个可以拿到现场运行的工程就制作完成了。
1水泵的动画连接及其程序编写
2水管的动画连
3启动按键的定义
4停止按键的定义
5历史曲线的按键定义
6实时曲线的定义
7报警按键定义 命令语言
• 组态王除了在定义动画连接时支持连接表达式，还允许用户编写命令语言来扩展应用程序的功能，极大地增强了应用程序的可用性。
• 命令语言的句法和Ｃ语言非常类似，可以说是Ｃ的一个简化子集，具有完备的词法语法查错功能和丰富的运算符、数学函数、字符串函数、控件函数、SQL 函数和系统函数。命令语言分类
• 应用程序命令语言：可以在程序启动时、关闭时或在程序运行期间周期执行。如果希望周期执行，还需要指定时间间隔。
• 热键命令语言：被链接到设计者指定的热键上，软件运行期间，操作者随时按下热键都可以启动这段命令语言程序。
• 事件命令语言：规定在事件发生、存在、消失时分别执行的程序。
• 数据改变命令语言：只链接到变量或变量的域。在变量或变量的域值变化到超出数据字典中所定 义的变化灵敏度时，它们就被触发执行一次。
• 还有自定义函数命令语言，画面、按钮命令语言 实现画面切换功能
• 利用系统提供的“菜单”工具和ShowPicture()函数能够实现在主画面中切换到其他任一画面的功能• ShowPicture(“3实时曲线”);趋势曲线 • 趋势曲线用来反应变量随时间的变化情况.趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。
应用程序
if(本站点开关转换==1){本站点Ti=8;本站点Kp=15;本站点Td=10;if(本站点电机==1 &&本站点开关==0){本站点ek0=本站点Sp-本站点水箱液位;本站点微分液位差=本站点ek0+本站点ek2-2*本站点ek1;本站点Uk=(本站点Ti*(本站点ek0-本站点ek1)+本站点Kp*本站点 ek0+本站点Td*本站点微分液位差)/500;本站点水箱液位=本站点水箱液位+本站点Uk;本站点液位传递值=本站点ek1;本站点ek1=本站点ek0;本站点ek2=本站点液位传递值;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;} if(本站点电机==1 &&本站点开关==1){本站点ek0=本站点Sp-本站点水箱液位;本站点微分液位差=本站点ek0+本站点ek2-2*本站点ek1;本站点Uk=(本站点Ti*(本站点ek0-本站点ek1)+本站点Kp*本站点ek0+本站点Td*本站点微分液位差)/500+本站点水流;本站点水箱液位=本站点水箱液位+本站点Uk-本站点水流;本站点液位传递值=本站点ek1;本站点ek1=本站点ek0;本站点ek2=本站点液位传递值;本站点水流=本站点水箱液位/100;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;} if(本站点电机==0 &&本站点开关==1){本站点水流=本站点水箱液位/100;本站点水箱液位=本站点水箱液位-本站点水流;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;if(本站点水箱液位<1)本站点水流=0;}} if(本站点开关转换==0){if(本站点电机==1 &&本站点开关==0){本站点ek0=本站点Sp-本站点水箱液位;本站点微分液位差=本站点ek0+本站点ek2-2*本站点ek1;本站点Uk=(本站点Ti*(本站点ek0-本站点ek1)+本站点Kp*本站点ek0+本站点Td*本站点微分液位差)/500;本站点水箱液位=本站点水箱液位+本站点Uk;本站点液位传递值=本站点ek1;本站点ek1=本站点ek0;本站点ek2=本站点液位传递值;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;} if(本站点电机==1 &&本站点开关==1){本站点ek0=本站点Sp-本站点水箱液位;本站点微分液位差=本站点ek0+本站点ek2-2*本站点ek1;本站点Uk=(本站点Ti*(本站点ek0-本站点ek1)+本站点Kp*本站点ek0+本站点Td*本站点微分液位差)/500+本站点水流;本站点水箱液位=本站点水箱液位+本站点Uk-本站点水流;本站点液位传递值=本站点ek1;本站点ek1=本站点ek0;本站点ek2=本站点液位传递值;本站点水流=本站点水箱液位/100;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;} if(本站点电机==0 &&本站点开关==1){本站点水流=本站点水箱液位/100;本站点水箱液位=本站点水箱液位-本站点水流;本站点储水箱液位=300-本站点水箱液位;if(本站点水箱液位<1)本站点水流=0;}} if(本站点Uk<=1)本站点uk=本站点Uk*100;else 本站点uk=100;if(本站点电机==0)本站点Uk=0;if(本站点水箱液位>本站点Sp)本站点水箱液位=本站点水箱液位-本站点水流;实验总结
通过此次设计，我掌握了流量单回路控制系统的构成。知道它最基本的部分有控制器、调节器、被控对象和测量变松组成。
并且学会了如何去设计一个过程控制系统，掌握了基本的设计步骤。了解到，一般情况下，它都要经过一下几个步骤：认知被控对象、设计控制方案、选择控制规律、选择过程仪表、选择过程模块、设计系统流程图和组态图、设计组态画面、设计数据词典等，直到最后的动画链接成功，并达到控制要求。经过以上步骤，我对整个过程控制系统的设计有了很深的体会，也学会了很多与设计相关的知识。
对组态王软件也有了很大的了解，学会了初步的应用。认识到了组态王的一些应用情况，组态王软件的组成与功能，其应用程序项目如何建立，数据词典如何建立，动画如何进行链接，命令语言程序如何编写，趋势曲线如何建立，还有I/O设备的配置和组态网络的建立等等一系列与组态王软件应用相关的知识。
在这次课程设计中也遇到了不少麻烦，不过经过老师的辅导大部分问题都得到了解决，总的来说，这次设计是一次收获很大的设计，学到了很多教学中学不到的东西，对我的动手能力有了很大的帮助。同时也要感谢老师对我们这次课程设计的指导，让我们获益匪浅！
参考文献：
[1]邵裕森,戴先中.过程控制工程(第2版).北京:机械工业出版社.2003 [2]崔亚嵩.过程控制实验指导书（校内）
[3]廖常初.PLC编程及应用(第2版).北京:机械工业出版社.2007 [4]吴作明.工业组态软件与PLC应用技术.北京:北京航空航天大学出版社.20077.[5]求是教仪.过程控制实验装置实验指导书.杭州：浙江求是科教设备有限公司，2004 [6]邵裕森.过程控制工程.北京：机械工业出版社，2000 [7]俞全寿.过程自动化仪表.北京：化学工业出版社，2000
附录
第三篇：基于组态王的水箱液位控制系统a
水箱液位控制系统
１.引言
自动化软件在自动化产品的研发过程中有着举足重轻的地位，尤其在科学技术飞速发展的今天，自动化软件的应用越来越受到人们的重视。本文采用的自动化软件是北京亚控公司出品的组态王6.51，本文利用组态王强大的组态功能和友好的人机界面实现了对供水系统中水塔和储水箱的实时监控，并且具有一定的工程应用价值。
２.系统需求分析及其方法论证
2.1系统需求分析
为了保证系统所需用水的供给，供水系统必须能够及时的对各种用水对象进行供水。这就要求水塔和储水箱的水位不能低于一定的下限以免断水对人们的正常生活所带来的影响，同时水塔和储水箱的水位又不能高于一定的上限，从而使得水资源可以合理的分配利用。如果使用组态王来实现软硬结合的控制，将会给系统的各性能带来良好的提升。
2.2系统方案论证
整个供水系统可以抽象为水塔和主水箱两个容器的液位控制。水塔的水来自地下水，主水箱的液位由水塔的水泵和主水箱的出水阀门综合决定。各种工业用水和生活用水可以用其对应的储水箱的出水管道代替。这样系统就组态好了。
系统通过智能模块将液位的检测量采集到组态王对应变量中,由组态王统一管理给出系统各部分运行趋势、报表及报警事件,并通过与给定的液位设定比较来控制入水量，从而使液位保持在一定的范围之内。
本系统假定主水箱满液位为100，而水塔容量相对于主水箱来说应该大很多，为了明显起见，我们选水塔容量为500.当水塔液位低于100时水塔进水，主水箱液位低于20时水塔自动供水，高于90时供水关闭。由于工业用水和生活用水的需求相差比较大，所以给他们设定了不同的流速，并且它们的使用时随机的，顾没有对两储水罐的出水阀进行自动控制。应运程序代码如下: if(本站点泵==1){本站点控制水流=8;
本站点水塔=本站点水塔-8;本站点主水箱= 本站点主水箱+8;} else
{本站点控制水流=0;本站点水塔=本站点水塔;本站点主水箱= 本站点主水箱;}
if(本站点阀门1==1){本站点控制水流1=5;
本站点主水箱= 本站点主水箱-5;} else
本站点控制水流1=0;if(本站点主水箱>90)
本站点泵=0;if(本站点主水箱<20){本站点泵=1;本站点控制水流=8;
本站点水塔=本站点水塔-8;本站点主水箱= 本站点主水箱+8;}
if(本站点水塔<100){本站点水泵1=1;本站点控制水流2=10;本站点水塔=本站点水塔+50;}
if(本站点水泵1==1){本站点控制水流2=10;本站点水塔=本站点水塔+50;}
if(本站点水塔>450){本站点水泵1=0;本站点控制水流2=0;本站点水塔=本站点水塔;} 3.系统监控界面设计
3.1监控中心画面
监控画面包括了供水系统各功能块的组态和一些相关仪表的显示以及操作相关的按钮等。操作人员通过主控按钮可以很方便的对系统进行查看和管理。
图1.监控中心画面 3.2报警系统画面的建立
水塔和主水箱都设置了报警，其中主水箱低报警值是20，高报警值是90，高高报警值是100。水塔只有一个低液位150报警。在系统运行过程中，可以随时查看报警记录。报警窗口如图2所示：
图2.报警系统画面
3.3趋势曲线的建立
趋势曲线用来反映数据变量随时间的变化情况，趋势曲线有两种：实时趋势曲线和历史趋势曲线。在画面程序运行时，实时趋势曲线随时间变化自动卷动，以快速反应变量的新变化。时间轴不能回卷，不能查阅变量的历史数据。历史曲线可以完成历史数据的查看工作，但它不会自动卷动，而需要通过带有命令语言的功能按钮来辅助实现查阅功能。本系统的实时曲线和历史曲线分别如下所示：
3.4数据报表及其打印保存
在报表画面中可以实时查看各参数变化情况，操作人员可以通过打印预览和打印按钮来打印报表，同时报表具有实时保存数据的功能，保存文件的名称为保存数据时的时间值，本系统的数据文件保存在当前工程目录下，文件格式为Excel。所用到的代码为：
string filename;
filename=InfoAppDir()+“实时数据文件”+
StrFromReal(本站点$年, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$月, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$日, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$时, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$分, 0, “f”)+ StrFromReal(本站点$秒, 0, “f”)+
“.xls”;
ReportSaveAs(“数据报表”,FileName);
数据报表界面如图5所示：
3.5数据词典设计
在数据词典中可以定义变量，以便与画面相关联。这些变量包括I/O变量和内存变量等。本系统的数据词典部分变量如图7所示
图７.数据词典
4.心得体会
经过事先对组态王的一些书面和视频资料的学习和了解，我对组态王的设计方法有了初步的认识，这对我以后的系统设计中起了很大的作用。刚开始设计系统时遇到了一些问题，比如水管流动，液位控制，程序的修改以及按钮的设计等，但在我的学习和修改中这些问题都被一一解决了，有些部分还得到了很好的改进，我想这个水箱液位控制系统应该完善了很多。从组态王软件设计中我学到了很多，学到了图形的建立，程序的设计，模块化的修改和定义语言，我相信这次实训会给我以后的学习中带来很大的收获。
第四篇：PLC控制的水塔液位控制系统
PLC控制的水塔液位控制系统
摘要
本文主要是对一水塔液位控制系统的设计过程，涉及到液位的动态控制、控制系统的建模、PLC控制、PID算法、传感器和调节阀等一系列的知识。作为单容水塔液位的控制系统，其模型为一阶惯性函数，控制方式采用了PID算法，控制核心为S7-200系列的CPU222以及A/D、D/A转换模块，传感器为扩散硅式压力传感器，调节阀为电动调节阀。选用以上的器件设备、控制方案和算法等，是为了能最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。在人们生活以及工业生产等诸多领域经常涉及到液位和流量的控制问题, 例如居民生活用水的供应, 饮料、食品加工, 溶液过滤, 化工生产等多种行业的生产加工过程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要维持合适的高度, 既不能太满溢出造成浪费, 也不能过少而无法满足需求。由于液体本身的属性及控制机构的摩擦、噪声等的影响，控制对具有一定的纯滞后和容量滞后的特点，液位上升的过程缓慢，呈非线性。因此液位控制装置的可靠性与控制方案的准确性是影响整个系统性能的关键，因此液面高度是工业控制过程中一个重要的参数，特别是在动态的状态下，采用适合的方法对液位进行检测、控制，能收到很好的效果。可编程控制器（PLC）是计算机家族中的一员，是为工业控制应用而设计制造的，主要用来代替继电器实现逻辑控制。PID控制（比例、积分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。
Abstract
This paper is mainly the design process of a water tower level control system, relates to the dynamic control, liquid level control system modeling, PLC control,PID algorithm, the sensor and the control valve and a series of knowledge.As a single capacity water tower level control system, the model is a one order inertialfunction, control method using the PID algorithm, the control core is S7-200series CPU222 and A/D, D/A conversion module, sensor for diffusion siliconpressure sensor, control valve for the electric control valve.Choose abovedevices, control scheme and algorithm, is in order to maximize meet systemsuch as control precision, time and quantity of regulation and control the quality requirements.In people's daily life and industrial production and other fieldsoften relates to the control problems of liquid level and flow, such as residents living water supply, beverage, food processing, solution filter, chemical production and many other industries in the production process, typically requires the use of a liquid storage tank, storage liquid pool in the the need to maintain the appropriate height, neither too overflow caused by waste, also cannot too little and cannot meet the demand of.Because of the influence ofproperty and the control mechanism of the liquid itself friction, noise, control with a certain pure lag and lag characteristics of capacity, process level is risingslowly, non-linear.The accuracy and reliability of control scheme so liquid level control device is the key to influence the performance of the whole system, sothe liquid level height is an important parameter in the process of industrial control, especially in the dynamic condition, adopting suitable methods for detection, control of the liquid level, can get good effect.Programmable logic controller(PLC)is a member of the family computer, is designed for industrial control applications in manufacturing, is mainly used to replace relay logic control to achieve.PID control(proportional, integral and differential control)is currently the most used control method.（二）目的与意义
可编程控制器PLC因为抗干扰能力强，可靠性好，控制系统结构简单，通用性强，编程方便，易于使用，设计、施工、调试、的周期短，体积小，维护操作方便，易于实现网络化，可实现三电一体化等优势已经成为应用面最广，最广泛的通用工业控制装置，成为当代工业自动化的主要支柱之一。通过PLC对程序设计，提高液位系统的控制水平。因此PLC在液位控制系统中应用非常广泛，具有很高的应用价值。
从控制方式上比较：用继电接触器控制完成一项控制工程，必须首先按工艺要求画出电气原理图，然后画出继电器屏的布置和接线图等，进行安装调试，以后修改起来十分不便。而采用PLC控制，由于其硬软件齐全，为模块化积木式结构，且已商品化，故仅需按性能、控制要求设计控制程序，而且在以后的修改中只需改变控制程序就可轻易改变逻辑或增加功能。
从工作方式上比较：电器控制并行工作，而PLC串行工作，不受制约，I/O系统设计有完善的通道保护与信号调理电路；在结构上对耐热、防潮、防尘、抗震等都有周到的考虑。
从控制速度上比较：电器控制速度慢，触点易抖动；而PLC通过通过半导体来控制，速度很快，无触点，故无抖动一说。
从定时，计数上比较：电器控制定时精度不高，易受环境温度变化的影响，且无计数功能；而PLC时钟脉冲由晶振产生，精度高，定时范围宽；有计数功能。
从可靠性，可维护性上比较：电器控制接触点多，会产生机械磨损和电弧烧伤，接线较多，可靠性，维护性差；而PLC无触点，采用密封、防尘、抗震的外壳封装结构，能适应工作现场的恶劣环境，使用寿命长，且有自我诊断功能，对程序执行的监控功能，现场调试和维护方便。
（三）设计步骤
3.1系统分析与I/O分配
3.1.1水塔水位的工作流程：
当水池液体位于下限液位开关S1，S1此时为ON，电磁阀打开，开始往水池里注水，当4S以后，若水池液位没有超过水池下限液位开关时，则系统发出报警，若系统正常，此时水池下限位开关S4为OFF，表示水位高于下限水位。当水位液面高于上限水位，则S2为ON，电磁阀关闭。当水塔水位低于水塔下限水位时，则水塔下限水位开关S3为ON，水泵开始工作，向水塔供水，当S3为OFF时，则水塔上限水位S4为OFF，水泵停止。当水塔水位低于下限水位，同时水池水位也低于下限水位时，水泵不能启动。如图3.1.1
3.1.2 PLC的基本结构
PLC是以微处理器为核心的计算机控制系统。如图3.1.2所示
1、中央处理单元（CPU）
PLC的中央处理器与一般的计算机系统一样，是PLC的控制中枢，其性能决定了PLC的性能。它按PLC中程序赋予的功能有条不紊地进行工作。
2、存储器（RM/ROM）
存储器是具有记忆功能的半导体电路，主要用来存放系统程序、用户程序和工作数据等。PLC中使用的存储器由只读存储器(ROM)、只读存储器(ROM)及可擦除只读存储器（EPROM）组成。存储器是衡量PLC性能的一个重要指标。
3、I/O接口
输入接口一般由数据输入寄存器、选通电路和中断请求逻辑电路构成，负责微处理器及外部设备交换信息。它接受来自现场检测不见（如限位开关、操作按钮、选择开关、行程开关）以及其他一些传感器输出的开关量或模拟量（要通过模数变换进入机内）等各种状态控制信号，并存入输入映像寄存器。
输入接口采用光电耦合电路将PLC与现场设备隔离起来，以提高PLC的抗干扰能力。输入接口电路通常有两类：一类为直流输入型，另一类是交流输入型。输出接口模块是PLC与现场设备之间的连接部件，用来将输出信号送给控制对象。其作用是将中央处理单元送出的弱电控制信号转换成现场需要的强电信号并输出，以驱动电磁阀、接触器、电动机等被控设备的执行元件。
4、I/O扩展接口
小型的PLC输入输出接口都是与中央处理单元CPU制造在一起的。为了满足被控设备输入输出点数较多的要求，常需要扩展数字量输入输出模块；为了满足模拟量控制的需要，常需要扩展模拟量输入输出模块，如A/D、D/A转换模块等。I/O扩展接口就是为连接各种扩展模块而设计的。
5、通讯接口 通讯接口用于PLC与编程器、计算机、变频器、触摸屏以及其他PLC等智能设备之间的连接，以实现PLC与智能设备之间的数据传送。
6、编程器
编程器主要有两种。一种是PLC专用编程器，有手持式和台式等。另一种是基于个人计算机系统的PLC编程器。
7、电源
电源部件将交流电源转换成供PLC内部需要的直流电源。它的好坏 直接影响PLC的功能和可靠性，因此目前大部分PLC均采用开关式稳 压电源供电，同时还向各种扩展模块提供24V直流电源。3.1.3 I/O接口分配 I/O分配表:
表3.1.3 水塔水位系统PLC的输入/输出接口分配表 水塔水位控制系统的I/O设备
图3.1.3系统I/O接线图
3.2 系统电路设计
图3.2 水塔水位控制系统主电路图
3.3软件程序设计
3.3.1水塔水位控制系统的PLC控制流程图
3.3.2梯形图
根据控制要求，设计的梯形图程序如图3.3.2所示
水塔水位控制系统梯形图对应的指令表清单
3.3.3
（四）总结
这次课程设计对课本上的一些知识点其应用有了进一步的理解，增强了我的动手能力，为以后的毕业设计跟工作后的各种工程设计打下了坚实的基础，而且在一定程度上了解了一些常用元件的使用方法及其特性，而且使我更深刻的明白了理论一定要和实践结合起来，现在所学知识就是为了实践，如果只懂得理论知识，学习效果就会大打折扣。另外还培养了我的思维能力，在设计电路时一定要全盘考虑到各种可能出现的问题，并进行解决。
这次课程设计还让我看到了自己平时学习时的很多不足与缺点，以后还要加以改正。另外这次设计还充分体现了团队合作的重要性，能大量的节省时间，群众的力量就是大，在以后的学习中我会注意和同学的探讨和交流，达到事半功倍的效果。
（五）参考文献
[1]王兆义.小型可编程控制器实用技术.北京：机械工业出版社，2002 [2] 钟肇新.可编程控制器原理及应用.广州：华南理工大学出版社，2002 [3] 刘迎春.传感器原理设计与应用.国防科技大学出版社，2002:14-211 [4]付家才.《电子工程实践技术》 2009.10 [5]刘新宇.S7-300/400PLC入门和用户应用分析.北京:中国电力出版社，2008 [6]肖峰.PLC编程100例.北京:中国电力出版社2009 [7]周美兰.PLC电气控制与组态设计.北京:科学出版社，2003 [8]康华光 ,《电子技术基础》数字部分（第五版）高等教育出版社，2006.01 [9]毕满清 《电子技术实验与课程设计》（第3版）机械工业出版社，2005.07 [10]张宪、何宇斌．电子电路制作指导[M] ．北京：化学工业出版社，2006.317－319 [11]毛期俭.《数字电路与逻辑设计实验及应用》人民邮电出版社，2005.12 [12]刘福太．蓝版电子电路495例[M]．北京：科学出版社，2007.123－124 [13]陈日耀．金属切削原理[M]．北京：机械工业出版社，1985.33－36
第五篇：加油站液位仪
加油站液位仪—青岛海工智能科技
有限公司
青岛海工智能科技有限公司是专业的加油站液位仪供应商,其自主开发的海工加油站智能管理系统,由液位探针、终端控制台、网络等组成,经管理软件,实现加油站油罐的液位安全监控和计量,是一种安全环保的智能管理系统.探针特点: 安全：该产品采用本安型设计，已通过国家PCEC认证中心EXia II BT4级防爆认证； 精确：产品采用磁致伸缩原理进行高速数字化设计，通过国际高精度的自动标定系统进行标定，使液位测量精度达到±0.5mm；
稳定：采用数字化数据采集，通过EIA-485协议与控制台进行数据交换，抗干扰能力更强，数据采集量更精准、更快捷；
环境温度（-40℃-70℃）影响测量误差＜0.2mm，高速：单罐巡检速度1.5秒钟；
耐用：采用无缝不锈钢管全封闭设计，耐油、耐老化，寿命更长。
控制台:
一、产品简介
1.1 概述：
MC-10触摸式控制台是为加油站、油库油罐液位自动计量系统而专门设计的自动化产品。可24小时实时监控1～8个油罐的油高、水高、温度、体积等基础参数，用图形和比例的方式动态显示油位和水位的动态变化；自动实现高低液位报警、温度高低报警；支持人工卸油、交接班、容积表导入导出、各种记录查询；协议开放，数据上传至中控系统，支持数据网络上传至管理中心；真正做到油品的进销存自动化管理，成为用户油品精细化管理的好帮手！
MC-10触摸控制台实现人机界面人性化操作，采用全中文的操作界面，界面操作灵活简捷，按照使用说明手册的操作步骤轻松实现油品的自动化管理。
1.2主要指标：
◇外形尺寸(长×宽×高)：280×230×120（mm）◇供电电压：交流 120V～260V 50Hz ◇工作环境温度：-20℃～+60℃ ◇液晶屏尺寸：5英寸 ◇显示方式：中文+图形 ◇监控油罐数量：1～8个 ◇数据传输：RS-232 ◇报警灯：红色为电源指示灯，上电后常亮；蓝色为报警指示灯，只有报警时才点亮。1.3环境要求: ◇安装场所必须为办公安全区内；
◇室内壁挂式安装，远离火源、气源等危险隐患； ◇保证电源接地良好。
二、软件操作
2.1软件功能: MC-10触摸式控制台实现人机中文界面操作，管理功能更加人性化、合理化，其主要功能如下：
◇探针的通讯线缆直接连接到控制台，可实时巡检1-8个油罐的基础测量参数； ◇中文界面、动态图文显示，实时监测油罐的油高、水高、温度和体积；
◇当液位、温度达到设定的报警参数时，控制台发出声光报警，为用户及时提供报警数据； ◇预设卸油高度预警，防止溢油，预设水高预警，防止带水付油。
◇权限管理：加油站值班人员可查看动态罐存信息；管理人员可设置油罐管理参数，查看各种信息和数据管理；维护人员可进行系统参数设置和维护。◇参数设置：设置油罐参数、进油参数和其它管理参数。
◇多罐自动监测：可同时监测1—8个油罐的参数并实时读取；
◇自动计量功能：实时显示油罐的油位、水位、温度，罐存量，实现人工卸油。用图形和比例的方式动态的显示油位和水位的变化；
◇容积表编辑：计算机编辑的容积表可自动导入，具有罐容表导入、导出、备份功能； ◇报警功能：油位高低报警，油位高低预警，水位高报警，油温高低报警。
查询各种报警。
◇记录和查询：库存记录，进油记录，各种报警记录，交接班记录 ◇板载1个RS-232串行通讯端口，数据上传至中控系统或电脑系统； ◇预留网络接口，具备网络上传功能，实现油品进、销、存数据上传；
◇网络上传功能，通过宽带、电话方式直接进入网络系统，实现数据上传。为加油站和石油公司的进、销、存管理提供方便条件。◇软件升级方便，通过联网升级或U盘升级。
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