摘 要温度、液位在供液系统中是两个非常重要的物理量。在日常生活和工业生产中，无论是实时准确地获取这两者的数值还是目的性地控制其大小，都是非常关键的应用技术。传统的温度控制精度不够高，速度不够快。如接触器温度控制仪表配合使用控制接触器，它的主要工作原理是通过通断时间的调整改变加热功率，但考虑到器件的误差和寿命等因素影响效果不佳。而在传统的液位控制中，水泵的运行是固定的，这意味着能耗很大。在工业蓬勃发展的当今，高精准、高效节能成为评判一个产品的重要指标。利用PLC配合PID算法搭建需要的系统可以满足这些要求。本文介绍用西门子S7-200PLC、触摸屏、温度传感器、液位传感器、模拟量控制模块、周波控制器和固态继电器、电加热器、变频器、水泵等控制储水箱液体温度、液位的电气控制系统的设计，实现温度、液位在触摸屏上的显示以及恒温、恒液位控制功能。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的意义 1
1.3课题研究重要技术介绍 1
1.3.1传感器与检测技术 1
1.3.2 可编程逻辑控制PLC 2
1.3.3组态 2
第二章 硬件设计 3
2.1系统总体设计 3
2.1.1各模块包含器件及具体应用简要说明 3
2.2硬件接线图 4
2.3硬件配置 5
2.3.1西门子S7200 CPU226 5
2.2.2传感器 5
2.2.3模拟量控制模块 7
2.2.4周波控制器 10
2.2.5固态继电器 11
2.2.6 MM440变频器 12
第三章 软件设计 15
3.1 PID控制程序设计 15
3.1.1 PID控制算法 15
3.1.2 PID回路指令 16
3.1.3回路输入输出变量的数值转换方法 17
3.1.4 PID参数整定 18
3.2程序设计流程图及基本组件 19
3.3 符号表 20
3.4程序设计梯形图 20
3.4.1主程序 2
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3.4.2子程序0 22
3.4.3子程序1 23
3.4.4子程序2 24
3.4.5中断程序0 24
3.4.6中断程序1 26
第四章 人机界面组态 29
4.1概述 29
4.2组态过程 29
4.2.1创建项目工程文件 29
4.2.2与PLC的连接 30
4.2.3变量 30
4.2.4画面设计 31
4.2.5项目工程文件传送 33
第五章 系统组建调试 34
5.1注意事项 34
5.2遇到的问题及解决过程 34
5.3系统调试 34
结束语 36
致 谢 37
参考文献 38
附录一 实物图 39
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
日常生活和工业生产常常需要用到水或者其他液体。在实际使用中，液体的温度、液位也成了最终影响使用效果的密不可分的因素，为了达到令人满意的效果，需要方便准确地获知这些物理量并且进行控制。在生产现场，温度、液位是连续变化的数值，传统的控制效果比较低，精度比较小。如接触器温度控制仪表配合使用控制接触器，它的主要工作原理是通过通断时间的调整改变加热功率，但考虑到器件的误差和寿命等因素影响效果不佳。而在传统的液位控制中，水泵的运行是固定的，这意味着能耗很大。
1.2课题研究的意义
应对这些温度、液位等模拟量，PLC可以作为高可靠性的控制器，通过模拟量控制模块对经检测装置传递后进行接收、处理，将其转化为标准的电流或者电压信号，并将它们转化成PLC能够处理的数据使用PID控制功能，最终将处理好的数据再转化成模拟信号，执行器件接收模拟信号作为输入信号进行动作，最终实现控制物理量。西门子的SIMATIC S7200PLC虽然只是小型的PLC，但是可靠性还是相当令人满意的，指令很丰富再加上其他强大功能足以完成各种复杂的控制要求,适合用于检测、监测及控制过程的自动化系统。S7200性价比特别高，在学校关于PLC的学习主要就是S7200PLC，相关属性，编程指令比较熟悉更容易上手，再结合本次毕业设计的工程量，最佳选择就是S7200PLC。
在供液系统中，保持温度恒定可以提高供液系统的质量。水箱液位过低，不能符合我们的正常标准值，不能进行正常工作；水箱液位太高，则有液体溢出的风险，造成浪费和危险。设计一种理想的恒温恒液位控制系统非常有价值。使用S7200PLC设计恒温恒液位控制系统，可以即时精确的反应水箱内的液体温度和液位的变化。可以根据需要设定温度、液位，适时加热液体改变液位从而实现液体在环境温度以上的恒温恒液位控制。这不但使控制变得简单，而且保证了一些衡量生产品质的重要指标，降低了生产成本。这符合国内外工业发展的必然趋势。
1.3课题研究重要技术介绍
1.3.1传感器与检测技术
在当今，能否有效把握信息决定着每个领域的运作、发展状况。寻找一种好的方法来获取信息也越发显得重要。传感器与检测技术在这样的背景下产生发展着。检测技术和装置如同是人体中的“感觉器官”，通过它们可以知道具体的状况，确定理想的参数为实现自动化控制打下基础，对于本次毕业设计课题恒温恒液位控制系统来说，也是一样的。需要获取控制的温度及液位信息不是电量，控制系统无法直接利用，需要通过传感器转换为电流类型的信号，传感器输出的信号经过模拟量模块处理后再送往控制器接收。执行器在受到经控制器对信号数据处理后变成的控制信号控制后进行工作。可以看出，选择合适的传感器，模拟量处理模块是确保整个系统性能优良的基础。
1.3.2 可编程逻辑控制PLC
可编程逻辑控制器是缩写PLC的中文名称，从名称中就可以看出它具有一定的灵活性和程序控制功能，和一般的控制装置不同。过去的生产线上常常只是大批量生产单一类型的产品，生产线设备不常调整，不用考虑通用性。由于市场竞争，应该根据反复变化的市场需要快速调整生产。传统的生产系统已经该被淘汰了。就是在这样的环境下，最先在汽车制造业的影响下，PLC被研究出来作为控制装置，使计算机科学技术进入工业生产控制领域应用。PLC凭借着可编程的存储器以及扩充性，很好地融入各类控制系统之中。发展至今,PLC已经成为了普及的控制装置，除了这次用到的西门子PLC还有不少优质的其他品牌。
1.3.3组态
组态可以看成利用相关软件自带的功能根据需求特地进行设置。PLC是工业控制器，其控制作用就是根据输入信号，决定输出信号。这个过程就是控制的过程。控制器的控制作用是由PLC内部的用户程序和组态参数决定的，组态参数和用户程序是由用户定义的。用户确定组态参数和用户程序的工作是在上位机（编程计算机）里完成的。通过组态软件，完成组态参数的设定和用户程序的编写。PLC中用户程序的编写可以使用图形化的语言，编程的过程形象简便，类似于功能块的组装，不需要编写底层代码。这种编程称为程序的组态。

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