基于水箱液位控制系统的wincc与matlab的opc通讯系统设计.pdf

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1、毕业设计内容分析

1.1毕业设计主要任务

a.四容水箱与控制系统的接线

b.系统硬件及网络组态

c.PLC编程下载，

d.WinCC系统设计

e.Matlab系统设计

1.2四容水箱系统概述

四容水箱系统是一个完整的控制系统模型，通过管道的耦合实现了模

拟多输入多输出的过程控制系统。在学习和应用这套系统的过程中，使我对实际

生产中的过程控制有了更为深入的认识。

整个水箱控制系统的结构图如下图所示：

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2、系统的设计与说明

2.1PLC系统设计

本系统当中，PLC的作用是读取传感器产生实际液位的模拟信号，并通过自

己相应的AI模块将其转换为数字量，并由wincc采集以备使用。而由MATLAB

运算得到的控制量（驱动电机）也由PLC传给电机驱动器。所以本系统中，PLC

的作用在于数据的收发。

a.硬件清单

SITOP电源：西门子专用电源

24V稳压电源：为水位传感器、驱动器、电机提供电压

S7-300系列PLC:CPU315-2PN/DP

AISM3318*12BIT：模拟量输入，转换成0—27648的数字量送入CPU

订货号：6ES7331-7KF02-0AB0

AOSM3328*12BIT：模拟量输出

订货号：6ES7332-5HF00-0AB0

MH-C超声波物位变送器：液位传感器

电机驱动器：接收SM332输出信号，以此为控制电压驱动电机

b.接线说明

根据PLC所选的AI、AO模块的不同，测量量和控制量的不同，测量精度的

不同，所选择的接线方式也不相同。

具体到本系统，因为传感器（物位变送器）是将水位转换成4-20mA的电流

信号，所以AI模块采用4线制电流接法。而电机是通过1-5V的电压信号进行驱

动，所以AO模块采用2线制的电压接法。传感器与驱动器通过说明书完成对应

的接线。

SM331的电流测量接法原理图

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说明：根据管脚的标号进行对应的接线，采用4线制接法，即下半部分的

原理图，L+和M端为传感器信号的接线端，

SM332用于两线制电压接法原理图

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说明：根据管脚的标号进行对应的接线，采用2线制接法，即采用CH4的

接法，系统中使用的是CH2与CH3。图中的电阻相当于输出的负载，系统中电机

驱动器的相应输入端即为负载。

2.1.3STEP7硬件组态设计说明

STEP7对S7-300系列PLC的各种应用都是基于组态硬件的基础上的

a.打开simaticmanager软件，单击“新建”，输入相应的工程名称与路径，

单击“确定”。

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b.在新建的工程项目上右键，插入一个S7-300站，在新插入的工程站中单

击hardware，进入硬件组态画面

c.在硬件组态画面中，根据系统的实际硬件情况，插入相应的CPU,AI,AO

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模块(根据模块的订货号查找，模块详细信息在，组态完成后的画面如下图

至此，已经完成了PLC系统的硬件与通讯组态。西门子公司对每一个模块

的每一个点都设定有唯一的绝对地址，编程时可根据这个地址直接进行编程和访

问。

AI模块的设置；实际中使用的是通道0、1通道，所以勾选第一组，并选择

4线制（4DMU），并将区间设定为4—20mA。

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AO模块的设置：实际中使用的是2、3通道，所以勾选后两组，并规定Output

Range为1—5V的输出区间。

2.1.4STEP7程序编写与说明

根据本系统的要求，PLC中编写的程序应该能够实现数据的收发，因为数据

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的模数，数模转换已经由AI/AO模块实现，所以