由于常规PID控制器结构简单、鲁棒性强，被广泛用于过程控制中，但常规PID在系统参数、工作环境发生变化时往往不能获得较好的控制效果。基于知识和不依赖精确数学模型的模糊控制给这类难控问题带来了新思路。本文首先通过实验法建立液位控制系统水箱的数学模型，设计出液位串级控制系统，主调节器用模糊控制，副调节器采用比例控制。然后针对液位控制系统特征，选取合适的模糊控制规则和隶属度函数，设计模糊控制器，并计算出模糊控制表。最后设计的串级系统方案在Simulink中进行了仿真，在被控对象模型参数变化的情况下，比较了常规PID与模糊控制的控制效果。本文在仿真的基础上，将设计好的控制系统在THJ-2控制装置进行实际的液位控制实验。通过西门子SIMATIC S7-300 PLC系统及其组态软件STEP7V5.2，设计出了S7-300 PLC常规PID和模糊控制算法：组态WinCC5.0监控软件实时监控。实验结果表明，模糊控制具有良好的动静态性能。