基于PLC的液位过程控制系统的开发与设计-开题报告
毕业设计题目 基于 PLC 的液位过程控制系统的开发与设计
一、选题的依据和意义
过程控制是自动技术的重要应用领域，它是指对液位、温度、流量等过
程变量进行控制，在冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。尤其
是液位控制技术在现实生活、生产中发挥了重要作用，比如，民用水塔的供
水，如果水位太低，则会影响居民的生活用水:工矿企业的排水与进水，如果
排水或进水控制得当与否，关系到车间的生产状况:锅炉汽包液位的控制，如
果锅炉内液位过低,会使锅炉过热，可能发生事故:精流塔液位控制，控制精
度与工艺的高低会影响产品的质量与成本等。可见，在实际生产中，液位控
制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备的
安全系数。所以，为了保证安全条件、方便操作，就必须研究开发先进的液
位控制方法和策略。本次设计是基于组态王与 PLC 的单容水箱液位控制系
统，该系统以实现水箱液位的自动控制。通过计算机控制水箱，从计算机上
给定 PID 参数从而进行水箱液位控制，本次设计主要以单容水箱作为研究对
象，运用组态王仿真 PLC 进行单容水箱对象特性的测试，并利用 MATLAB 软件
进行了控制系统的仿真及分析，并确定出一组合适的 PID 参数对其进行控
制。其次，采用组态王进行系统监控，通过对调节器 PID 参数的整定，实现
了水箱液位的闭环控制，使水箱液位稳定在设定值，满足设计要求。
该设计以基于计算机与 PLC 控制的单回路液位控制系统，通过安装在水
箱底部的压力变送器测量液位，PLC 接收来自压力变送器的测量信号，以电动
调节阀为执行器，来改变阀门的开度，同时采用组态王进行系统监控，通过
对调节器 PID 参数的整定，实现了水箱液位的闭环控制，使水箱液位稳定在
设定值。在国内生产生活的应用十分广泛，但是国内的液位控制器的发展水
平仍然不高，同先进国家的差距仍然很大。国内液位控制器仍以常规的 PID
控制器为主，无法适用于滞后、复杂、时变的液位系统控制。
二、选题的国内外现状与个人见解
随着现代化技术的发展我国在自动液位控制技术方面已经取得了较大突
破。由我国自主研发设计的现代化工业设备在实际的使用中基本上可以满足
我国工业的需要。但是基本满足需要并不代表就没有问题，在实际使用中就
出现了以下几个方面的问题。第一个问题是控制系统控制变量的单一性，在
水压、温度、液位、等环境因素的综合应用控制很缺乏。第二个问题是我国
设计研发的的智能液位系统主要是在控制对象超出设定范围后通过电气设备
进行控制，这样就会出现控制滞后的情况。整体缺少在智能算法方面的使
用，不能提前根据采集的数据再通过计算机计算后根据计算出来的发展趋势
进行提前控制，导致控制效率低下。在国内生产生活的应用十分广泛，但是
国内的液位控制器的发展水平仍然不高，同先进国家的差距仍然很大。国内
液位控制器仍以常规的 PID 控制器为主，无法适用于滞后、复杂、时变的液
位系统控制。智能化、自适应的控制系统，国内还没有相关的成熟技术。我
国相关控制器大量依靠国外的成熟技术，这些都是必须正视的现实。所以，
发展先进的液位控制技术是我们必须重视的趋势。
国外液位控制系统发展迅速，美国、德国、日本等技术领先国家，生产
开发出一系列性能优异、实用性强的液位控制器以及和应的仪器仪表，并广
泛应用于生产生活的各个领域。这些先进的控制器不仅能实现各种复杂环境
下的液位控制系统的控制，而且运用先进的算法，采用自适应控制、自校正
控制、模糊控制、人工智能及计算机技术，使液位控制器的适用范围更加广
泛。国外的液位控制器正朝着高精度、智能化等力一向快速发展
三、选题的主要内容和拟解决关键问题
主要内容
本课题是基于 PLC 的液位控制系统的设计，控制的是过程控制中最常见
的液位控制，在实际的生产应用中非常广泛。设计前要熟悉 PLC 的基本结构
和设计语言，能够进行梯形图的设计，并能根据梯形图写出语言，在实验装
置中实行，使其能确实的实现液位控制的功能。本项目要用西门子PLC（S7-
200 系列）控制系统等。S7-200 系列是中小型的 PLC，能够实现液位的控制，
是个适合的机型。本项目以 PLC 为核心，整定液位系统的 PID 控制参数，并
摘要：
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毕业设计题目基于PLC的液位过程控制系统的开发与设计一、选题的依据和意义过程控制是自动技术的重要应用领域，它是指对液位、温度、流量等过程变量进行控制，在冶金、机械、化工、电力等方面得到了广泛应用。尤其是液位控制技术在现实生活、生产中发挥了重要作用，比如，民用水塔的供水，如果水位太低，则会影响居民的生活用水:工矿企业的排水与进水，如果排水或进水控制得当与否，关系到车间的生产状况:锅炉汽包液位的控制，如果锅炉内液位过低,会使锅炉过热，可能发生事故:精流塔液位控制，控制精度与工艺的高低会影响产品的质量与成本等。可见，在实际生产中，液位控制的准确程度和控制效果直接影响到工厂的生产成本、经济效益甚至设备...
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作者：闻远设计
分类：课程设计课件资料
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