基于PLC的储罐液位控制系统研究

摘要

本文设计了一种基于PLC的储罐液位控制系统。它以一台S7-200系列的CPU224和一个模拟量扩展模块EM235进行液位检测和电动阀门开度调节。系统主要实现的功能是恒液位PID控制和高低限报警。

本文的主要研究内容：控制系统方案的选择，系统硬件配置，PID算法介绍，系统建模及仿真和PLC编程实现。本设计用PLC实现液位的控制,、、维方便。PLC

Abstract

This article is designed based on PLC, tank level control system. It takes a series s7-200 CPU224 and an analog quantities of EM235 expansion module to level detection and electric valve opening regulation. System main function is to achieve constant low level PID control and limiting alarm. The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, PID algorithm introduced, system modeling and simulation, and PLC programming. PLC programming with the design of the tank level control have the advantage of simple wiring, easy programming, easy to modify, easy maintenance and so on.

Key word: tank ; level ;control ;simulation ;plc

目录

摘要I

AbstractII

1 绪论1

1.1 盐酸储罐恒液位控制任务1

1.2 本文研究的意义2

1.3 本文研究的主要内容2

2 控制系统方案设计3

2.1 储罐液位控制的发展及现状3

2.2 系统功能分析3

2.3 系统方案设计4

3 系统硬件配置5

3.1 电动控制阀的选择5

3.1.1 控制阀的选择原则5

3.1.2 ZAJP 精小型电动单座调节阀性能和技术参数介绍9

3.2 液位测量变送仪表的选择12

3.2.1 液位仪表的现状及发展趋势12

3.2.2 差压变送器的测量原理12

3.2.3 差压式液位变送器的选型原则13

3.2.4 DP系列LT型智能液位变送器产品介绍14

3.3 PLC机型选择15

3.3.1 PLC历史及发展现状15

3.3.2 PLC机型的选择17

3.3.3 S7-200系列CPU224和EM235介绍18

4 PID算法原理及指令介绍20

4.1 PID算法介绍20

4.2 PID回路指令22

5 系统建模及仿真26

5.1 系统建模26

5.2 系统仿真28

5.2,1 MATLAB语言中Simulink交互式仿真环境简介28

5.2.2 系统仿真29

第6章 系统编程实现31

6.1 硬件设计31

6.1.1 绘制控制接线示意图31

6,1.2 I/O资源分配31

6.2 软件设计32

6.2.1 STEP 7 Micro/Win V4.0 SP6编程软件介绍32

6.2.2 恒液位PID控制系统的PLC控制流程33

6.2.3 编写控制程序34

6.2.4 程序清单37

结束语38

参考文献39

致谢40

1 绪论

1.1 盐酸储罐恒液位控制任务

如图1.1所示为某化工厂稀盐酸储罐，该罐为钢衬聚四氟乙烯储罐，罐体高6米，容量为50立方米，重500千克。钢衬四氟乙烯储罐的介质工作温度为-100°C～250°C，耐腐蚀性强，对卤素、卤代烃、强氧化剂、沸酸、碱、多种有机溶剂都有良好的耐蚀性。其工艺流程为，稀盐酸从储罐顶部流入，罐体下部装有一电子开关阀， AC220V供电，由一个DC24V继电器控制，根据生产需要随时打开或关闭阀门。由于工艺要求，必须将储罐内液体保持在4.5米，即要求罐体内液位恒定不变。同时要求设置高低限报警，当液面高于5.4米时，高限报警，红灯亮；当液面低于3.0米时，底限报警，黄灯亮；正常运行时绿灯亮。要求用一台PLC实现这些控制要求，试设计合适的控制系统，并且选用相应的设备，实现该系统