综合自动化实验报告书
题目：基于S7-200PLC的液位控制系统设计学生姓名：何丰丰
学号：2225
专业班级：06电2班
指导教师：刘振东
计算机与自动控制学院
2010年01月14日
综合自动化实验
——基于S7-200 PLC的液位控制系统设计
实验目的：
1．学习西门子S7-200可编程控制器中模拟量、PID指令；
2．掌握组态王软件的编程调试方法；
3．掌握PLC可编程控制器和组态王软件结合通讯方法。
实验要求：
1. 利用西门子S7-200可编程控制器实现液位PID控制系统,通过调节电动调节阀的开度，改变水箱的进水流量，从而使水箱内的液位维持于恒定值。
2. 在上位机编制工艺画面，能够显示系统的实时状态、通过对现场数据的采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式,向用户提供检验液位PLC控制系统的动态运行情况，显示SP（设定值）、PV（液位高度检测值）、OP（阀开度）、P（比例）、I（积分时间）、D（微分时间），并且在画面上能够实现手自动切换、历史数据查询、报表、报警信息、历史曲线等功能。
实验步骤：
1.掌握各设备的主要功能及工作情况
硬件设备主要包括：上水箱、液位变送器LT1、电动调节阀1，变频器，水泵。
各个设备的连接情况如图1所示：
S
S
S
S
M M
PT 1
LT 3
LT 1
LT 2
S
S TE 1
TT 1
TE 2
TT 2
TE 3
TT 3TE 5
TT 5S
S
S
变频器
FIT 1FIT 2TT 4
TE 4
220 AC
TIC 储水箱
下水箱
上水箱
电磁流量计2电磁流量计1
电动调节阀1
电动调节阀2
水泵
图1 过程控制系统结构图
2. 设备之间安装与连接
按照图2所示，将实验所需的设备如液位变送器、PLC 、调节阀等安装并接线。
PC/PPI 通信电缆
M
LT 1
上水箱
电动调节阀1
液位变送器
进水
出水
图2 控制系统示意图
图3 控制系统框图
3．系统控制电气连接图
PLC选型
1)CPU 选择的型号是西门子的CPU-226，它是200系列中一款高档次
的CPU，其主要应用于具有较高要求的控制系统中。
和其它型号的
CPU相比，其具有更多的I/O点，更强的模块扩展能力，更快的运
行速度和更强的内部集成的特殊功能。
主要特性如下：
●可携带7个模块
●集成24个输入、16个输入共40个数字量I/O点，最大可扩展至
248路数字量I/O点或35路模拟量I/O点
●13K字节的程序和数据存储空间
●6个独立的30KHz的高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲
输出，并具有PID控制器
●2个RS485通讯/编程接口，具有PPI通信协议、MPI通讯协议
和自由方式通讯能力
●I/O端子排可很容易的整体拆卸
2)模拟输入模块采用EM 231，其输入信号是4~20mA信号，本实验即要求输入
量为该数，满足要求，因此选用该型号。
3)模拟量输出模块采用EM232。
电气连接图如下所示：
4．在STEP7-MicroWin环境中编写、调试、下载PLC的梯形图程序。
在编写PLC程序时，查阅了STEP7关于模拟量输入处理、模拟量输出处理、定时中断、PID指令等内容。
程序的流程图如下图所示：
5．系统梯形图如下图所示（1）主程序：
M0.0为1时，进行PID自动调节；M0.0为0时，进行手动控制（2）子程序Ai_in（将32位整数转换为0到1的实数）
（3）子程序Ao_out（将0到1的实数转化为32位整数）（4）子程序PID_control
注释：符号表
.6.偏移地址说明
偏移地址域格式类型说明
0 过程值PV 双字/格式输入0~1.0范围4 VD204 SV设定双字/格式输入0.0~1.1范围8 VD208 输出OP 双字/格式输入/输出0~1.0 12 VD212 增益K 双字/格式输入正数或负数16 VD216 采样时间Ts 双字/格式输入秒
20 VD220 积分时间Ti 双字/格式输入分钟
24 VD224 微分时间Td 双字/格式输入分钟
28 积分前项双字/格式入/出不占用
32 过程变量前
项
双字/格式入/出不占用
7.在计算机中，参照图7-9，编制实时动态显示画面。
最后系统联调时，在画面上可显示和修改相关参数，在完成PID参数整定后，控制精度在2%以内。
1）手动调试动态显示画面
2）自动调试动态显示画面
3）PID调节曲线
图7
9．实验收获
利用西门子S7-200可编程控制器实现液位PID控制系统来完成本次实验，通过在实践中运用PLC的相关知识，使我进一步掌握了S7-200PLC程序的编写与调试，S7-200PLC中处理模拟量的方法及PID算法；对我今后学习和拓展PLC知识起到了促进作用，通过实际应用使我进一步体会到了理论联系实际在学习中的重要性，并为以后工作中培养实践能力奠定了基础。
熟悉并掌握了利用组态软件调试程序的方法以及PLC和组态软件之间的通信方法。
.实践证明,PLC可编程控制器和组态软件结合有利于PLC控制系统的设计、检测,具有良好的应用价值.。