本科生毕业论文（设计）题目：基于智能仪表和PLC的液位控制系统设计院系：专业：学生姓名：学号：指导教师：（职称）摘要微电子技术和计算机技术的不断发展，引起了仪表结构的根本性变革，以微型计算机（单片机）为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成新一代“智能化仪表”，在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。
智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。
可编程控制器(Programmable Logic Controller---PLC)是一种应用广泛非常的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合液位控制的要求。
本文介绍了基于智能仪表、西门子S7-300型可编程控制器（PLC）、组态软件的液位控制系统的设计方案。
系统采用PID算法，实现液位的自动控制。
利用组态软件设计人机界面，通过串行口和可编程控制器通信，实现控制系统的实时监控、现场数据的采集与处理。
实验证明，控制系统效果比较令人满意，具有较大的工程实用价值。
关键词：液位控制；智能仪表；可编程控制器；PID；人机界面AbstractNowadays intelligent measuring appliance is improving more and more quickly.It has been used in more an more place of our life.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient. Microelectronics and computer technology continues to develop, led to fundamental changes in the structure of instruments to micro-computer (single chip) as the main body, the computer technology and the organic integration of detection technology to form a new generation of "smart meters" in Measurement of process automation, measurement data processing and functional diversification of the traditional instrument, compared to conventional measuring circuit, tremendous progress has been made.PLC is a very useful control installment . It is widely used in a lot of control system in ourlives. It is the product of the computer,control,communication technology.It can make Electric circuit much easier than before.And the control can be realized much more precise and convenient.It very suits the control of water level. It will relay the traditional control technology, computer and communication technologies together with the control, and operation of flexible convenient, high reliability, suitable for continuous long-term characteristics of the work, very suitable for liquid level control requirements.This thesis mainly introduces a design of water level control system with intelligent measuring appliance,SIMATIC programmable logic controller (PLC) and configuration soft. This system adopts increment type Proportional-Integral-Differential arithmetic to realize the water level automation. For convenience to monitor the system and process data in actual time, we have designed Human Machine Interface（HMI）with configuration soft. The result of experimentation indicates that this system could run quickly, accurately and stably which accords with our aim perfectly.This system has been used widely in the temperature control system field for its low cost and high stabilization advantages.Experiment proved that the control system more satisfactory results, with more practical engineering value.Keywords: Water Level Control；Intelligent measuring appliance；PLC；PID；HMI目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章前言 (1)1.1课题研究背景、意义和目的 (1)1.2液位控制系统的发展状况 (1)1.3论文研究内容 (2)第二章智能仪表与可编程控制器基础 (4)2.1智能仪表基础 (4)2.1.1 智能仪表的定义及发展现状 (4)2.1.2 智能仪表的功能 (4)2.1.3 智能仪表的基本组成 (4)2.2可编程控制器基础 (5)2.2.1 PLC的历史和发展趋势 (6)2.2.2 PLC的分类 (6)2.2.3 PLC的基本结构 (7)2.2.4 PLC的编程 (8)2.2.5 S7-300型PLC的特性 (8)第三章PID控制器设计 (10)3.1 PID控制器 (10)3.1.1 PID控制器的基本结构 (10)3.1.2 PID控制器各参数的作用 (11)3.1.3过程控制中常见PID参数整定方法 (12)3.1.4PID参数整定公式 (14)3.2 数学模型 (15)第四章控制系统设计 (18)4.1 硬件配置 (18)4.1.1 智能仪表 (18)4.1.2 PLC (19)4.1.3 检测装置 (20)4.1.4 执行机构 (20)4.2 控制流程 (21)4.2.1智能仪表控制 (21)4.2.2S7-300PLC控制 (22)4.3 PLC程序设计简介 (23)4.3.1 PID功能 (23)4.3.2 控制程序设计 (26)4.3.3程序总体结构 (27)4.4 STEP7编程界面简介 (28)4.5 MATLAB系统仿真 (30)第五章人机界面设计 (32)5.1组态软件简介 (32)5.2组态王人机界面开发 (33)5.2.1 组态王简介 (33)5.2.2 组态王特点 (33)5.2.3 组态王开发 (34)第六章系统运行结果 (43)第七章结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)第一章前言1.1课题研究背景、意义和目的在工业生产过程中，液位变量是最常见、最广泛的过程参数之一。
在石油工业、化工生产、电力工程、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类流体的液位高度进行检测和控制.由于其具有工况复杂、参数多变、运行惯性大、控制滞后等特点，它对控制调节器要求极高。
在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制。
PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为液位控制的主要技术之一。
微电子技术和计算机技术的不断发展，引起了仪表结构的根本性变革，以微型计算机（单片机）为主体，将计算机技术和检测技术有机结合，组成新一代“智能化仪表”，在测量过程自动化、测量数据处理及功能多样化方面与传统仪表的常规测量电路相比较，取得了巨大进展。
智能仪表不仅能解决传统仪表不易或不能解决的问题，还能简化仪表电路，提高仪表的可靠性，更容易实现高精度、高性能、多功能的目的。
随着科学技术的进一步发展，仪表的智能化程度将越来越高，不但能完成多种物理量的精确显示，同时可以带变送输出、继电器控制输出、通讯、数据保持等多种功能。
可编程控制器(Programmable Logic Controller---PLC)是一种应用广泛非常的自动控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制能力强、操作灵活方便、可靠性高、适宜长期连续工作的特点，非常适合液位控制的要求。
目前常用的可编程控制器中，西门子公司的S7-300PLC以其编程软件STEP7的简洁易用和通信网络的功能强大得到业内人士的普遍认可。
1.2液位控制系统的发展状况近几十年来，控制系统已被广泛使用，在起研究和发展上也已趋于完备，控制的概念更是应用在许多生活周遭的事物。
液位控制系统已是一般工业界所不可缺少的，举凡蓄水槽、污水处理厂等都需要液位元的控制。
使用液位控制系统来自动维持液位。