1.3设计的主要内容

1

根据系统要求进行硬件选型，并列出所选型号的技术参数。

2 对PLC进行硬件组态，并进行I/O分配。 3按系统要求进行硬件连接

4 系统控制程序的编写与调试

5 组态界面的设计，主要实现通过WINCC Flexible Smart触摸屏组态界面控制系统的启动与停止，PID参数的输入与修改，给定液位和实际液位显示窗口，绘制系统阶跃响应曲线。

1.4设计的主要过程

考虑到初次接触本系统设计，将本次设计分为四个步骤进行，分别为：第一步，系统的硬件选型，包括控制器PLC型号，变频器，流量计，液位变送器的选择；第二步，基于STEP7 的控制程序的编写，主要使用到FB41背景数据块和FC105，FC106模块实现信号的A/D，D/A转换，PID闭环控制系统的设计：第三步：WINCC组态界面的设计；第四步：系统的综合调试。

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第二章 系统的硬件选型

2.1PLC的硬件选择

本次设计采用西门子300系列CPU314C-2PN/DP，其主要特点如下; 西门子CPU 314C-2 DP 是紧凑型 CPU，适合安装在分布式结构中。通过其扩展工作存储器，该紧凑型CPU也适用于中等规模的应用。集成的数字量和模拟量输入和输出可与过程信号直接连接。集成的 的PROFIBUS DP 主站/从站以及 PROFINET IO 控制器/I-设备接口，用于 PROFIBUS 和 PROFINET 的分布式连接。这使得 CPU 314C-2 PN/DP 可作为进行快速处理的分布式单元使用，也可作为 PROFIBUS 和 PROFINET 系统中具有低端现场总线系统的上位控制器。除此之外，该CPU还是带有集成的数字量和模拟量输入/输出的紧凑型 CPU， 对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力，这一点对于有较高精度要求的液位控制系统很重要。 工业网络接口方面通过 PROFIBUS 和 PROFINET 进行分布式 I/O 连接。 组合 MPI/PROFIBUS DP-主/从接口 用于 2 端口交换机的 PROFINET 接口 PROFINET I/O 控制器，用于在PROFINET上运行分布式I/O PROFINET I-Device，用于连接作为智能 PROFINET 设备、带

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SIMATIC 或第三方 PROFINET I/O 控制器的 CPU CPU 314C-2 DP 安装有： 微处理器;

每条二进制指令执行时间约60ns，每条浮点数运行指令约0.59μs. 扩展存储器;

与执行相关的程序段的 192 KB 高速 RAM（相当于约 64 K 指令）可以为用户程序提供足够的空间；

SIMATIC 微型存储卡（最大 8 MB）作为程序的装载存储器，还允许将项目（包括符号和注释）存储在 CPU 中。

灵活的扩展能力，多达 31 个模块，（4排结构），多点接口（MPI）； 集成的 MPI 接口最多可以同时建立与 S7-300/400 或编程设备、PC、OP 的 12 条连接。在这些连接中，总要分别为 PG 和 OP 各保留一个连接。通过“全局数据通讯”，MPI可以用来建立最多16个CPU组成的简单网络。 PROFIBUS DP 接口:

带有 PROFIBUS DP 主/从接口的 CPU 314C-2 DP 可以用来建立高速、易用的分布式自动化系统。 对用户来说,分布式I/O单元可作为一个集中式单元来处理(相同的组态、编址和编程). 以太网接口；

CPU 314C-2 PN/DP 的第 2 个内置接口是一个基于以太网 TCP/IP 的 PROFINET 接口，带有双端口交换机。 它支持下列协议：

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S7通讯用于在SIMATIC控制器间进行数据交换； 用于通过 STEP 7 编程、调试和诊断的编程器/OP通讯

与HMI和SCADA连接的PG/OP通讯;在后续的组态设计中将应用到Step7中的HMI集成功能

模拟量输入采用SM331,命令地址为6ES 331-7KF02-0AB0，标称型号AI8*12Bit,光电隔离，U/I/热电偶/电阻中断，诊断;分辨率9,12,14位，八位模拟量输入。

模拟量输出采用SM332,命令地址为6ES 332-5HD01-0AB0，标称型号AO4*12Bit,光电隔离，U/I诊断;分辨率11，12位，四位模拟量输出。

数字量输入输出模块SM323，8输入，8输出。24VDC；8出，24VDC，0.5A，晶体管输出，光电隔离，扩展温度范围

电源模块采用PS307型

2.2.1变频器MM420

变频调速技术已广泛应用于工业自动化领域，工业上经常采用变频器

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