水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施——畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目名稱 水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施 系 （部） 動(dòng) 力 工 程 系 專 業(yè) 檢測技術(shù)及應(yīng)用 班 級 1 1 1 5 學(xué) 號 109111540 姓 名 謝 城 鑌 指導(dǎo)教師 梁 云 岳 廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院教務(wù)科研處編制摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電器控制技術(shù)在各領(lǐng)域，特別是在自動(dòng)控制領(lǐng)域取得了長足的發(fā)展，有了越來越多的應(yīng)用。PLC以可靠性高、靈活性強(qiáng)、易于擴(kuò)展、通用性強(qiáng)、使用方便等優(yōu)點(diǎn)不斷發(fā)展，在處理速度、控制功能、通訊能力及控制領(lǐng)域等方面都有新的突破，成為工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域最重要、應(yīng)用最廣的控制設(shè)備之一，對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有突出的貢獻(xiàn)。

2、近年來由于PLC與其他科學(xué)技術(shù)結(jié)合，使其在各個(gè)控制領(lǐng)域顯示了較強(qiáng)的應(yīng)用潛力和良好的應(yīng)用前景。本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用PLC與繼電器來實(shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)控制以及采用熱電偶與壓力變送器對溫度、壓力的監(jiān)控，系統(tǒng)通過手自動(dòng)控制，現(xiàn)場內(nèi)控制與遠(yuǎn)程控制使其直觀地表現(xiàn)出水箱水位自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能化與優(yōu)良性。關(guān)鍵字： PLC 水位 自動(dòng)控制 熱電偶 壓力變送器 目 錄一 前言.3二 設(shè)計(jì)方案.4 （一） 系統(tǒng)說明.4 （二） 工作原理及原理圖.6 （三） 設(shè)備清單及I/O分配表.7 1 設(shè)備清單.7 2 I/O分配表. .8 （四） 主要設(shè)備及編程軟件介紹.9 1 西門子PLC簡介.9 2 V4.0 STEP 7 Micr

3、o SP7編程軟件簡介.10 3 組態(tài)王軟件簡介.12三 實(shí)施過程.14 （一） 水箱制作.14 （二） 管路連接.14 （三） 控制設(shè)備接線.14 （四） 控制組態(tài)界面設(shè)計(jì).15 （五） PLC程序設(shè)計(jì).16 （六） 系統(tǒng)調(diào)試.22 （七） 存在問題及解決方法.22四 結(jié)論. 25五 心得體會.26致謝參考文獻(xiàn)與附錄前 言可編程控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC。它是20世紀(jì)70年代以來，在集成電路，計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設(shè)備。由于其具有功能強(qiáng)，可靠性高，配置靈活，使用方便以及體積小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，國外已廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化控制的

4、各個(gè)領(lǐng)域，并已成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的支柱產(chǎn)品。近年來，國內(nèi)在PLC技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用方面發(fā)展很快，除了許多從國外引進(jìn)的設(shè)備，自動(dòng)化生產(chǎn)線外，國內(nèi)越來越多的設(shè)備采用PLC控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的繼電-接觸器控制系統(tǒng)。與繼電-接觸器系統(tǒng)相比PLC控制系統(tǒng)更加可靠；占位空間比繼電-接觸器控制系統(tǒng)?。粌r(jià)格上能與繼電接觸器控制系統(tǒng)競爭；易于現(xiàn)場變更程序；便于使用，維護(hù)，維修；能直接推動(dòng)電磁閥，接觸器與之相當(dāng)?shù)膱?zhí)行機(jī)構(gòu)；能向中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)直接傳輸數(shù)據(jù)等。 本控制系統(tǒng)模擬一般生產(chǎn)性企業(yè)生產(chǎn)用水以及居民用水系統(tǒng)，鑒于實(shí)際情況，我們選擇了更加有挑戰(zhàn)性的居民用水系統(tǒng)來設(shè)計(jì)該系統(tǒng)方案，根據(jù)居民生活的需要將水位分為多段來設(shè)

5、定，即電解點(diǎn)接觸通斷，并分段顯示，當(dāng)水位為最低限時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)水泵加水，水位到達(dá)設(shè)定值時(shí)自動(dòng)停止進(jìn)水，并停泵；開始啟動(dòng)出水泵，對高水位的水箱進(jìn)行排水，操作人員可以通過組態(tài)王界面控制各水泵的運(yùn)行與停止，系統(tǒng)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式。還可以根據(jù)環(huán)境和情況的不同選取不同的控制系統(tǒng)。這次設(shè)計(jì)中，我們必須解決好運(yùn)行方案的制定、設(shè)備的設(shè)計(jì)與連接、組態(tài)王軟件的設(shè)計(jì)等問題。二 設(shè)計(jì)方案（一） 系統(tǒng)說明我們的水箱設(shè)計(jì)分為兩個(gè)系統(tǒng)，一個(gè)是進(jìn)水系統(tǒng)（用水箱），一個(gè)是出水系統(tǒng)（儲水箱）。在我們這個(gè)設(shè)計(jì)中，高立體型為用水箱，長立體型為儲水箱。假定環(huán)境為一家用戶的日常用水，我們可以將自來水管和家里的用水管道接入水箱中。根據(jù)

6、用戶的不同用水情況，我們的自動(dòng)控制水箱會通過它的電接點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制水位，當(dāng)用戶的用水過多時(shí)，用水箱的水位會不斷下降，當(dāng)下降到我們預(yù)定的水位點(diǎn)時(shí)，由我們原本所設(shè)定的編程指令，儲水箱的水會自動(dòng)加到用水箱里面去，直到水位達(dá)到我們預(yù)設(shè)的水位點(diǎn)才會自動(dòng)停止進(jìn)水，這樣可以保證用戶的用水需要。我們還通過用熱電偶測溫和壓力變送器來監(jiān)控水的壓力和溫度等數(shù)據(jù)，以便更好地采集水資料。因?yàn)楸敬萎厴I(yè)設(shè)計(jì)的條件限制，我們的設(shè)計(jì)只限制于水箱內(nèi)部的自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制。我們的長遠(yuǎn)設(shè)計(jì)理想是，水箱在普通用戶家庭、居民小區(qū)和校舍區(qū)等領(lǐng)域的運(yùn)用，通過與自來水管道和用戶用水管道的連接?？梢员ＷC在特定停水時(shí)期或外部自來水管道故障時(shí)期，用戶

7、不必因?yàn)闆]有用水而憂慮。我們的儲水箱是由外部自來水直接輸送，長期處于滿載狀態(tài)的，在緊急時(shí)候會有充足的水來補(bǔ)充用水箱，以保證用戶的用水需求。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過PLC226、繼電器、按鈕、水泵、模擬量模塊、電腦、熱電偶、壓力變送器、24V直流電源和PLC編程軟件、組態(tài)王軟件來實(shí)現(xiàn)水箱的自動(dòng)控制，以及手自動(dòng)的運(yùn)行工作。組態(tài)王軟件即可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)界面控制和方案的換取控制，通過組態(tài)畫面可以形象的觀看水箱的運(yùn)行，起到監(jiān)控的作用，若水箱出現(xiàn)故障，從組態(tài)界面或PLC編輯程序中都可以尋找得出具體的故障點(diǎn)，這也是我們在該領(lǐng)域工作不必事必躬親的懶人做法，不必逐個(gè)排查原因，從編程上或組態(tài)界面即可快速準(zhǔn)確地尋找原因，有

8、效并迅速地將故障處理。在電腦系統(tǒng)崩潰或出現(xiàn)故障的情況下，我們有外部的手動(dòng)控制按鈕，通過軟件外的硬件控制按鈕，我們可以輕松的控制每臺泵的運(yùn)行。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我們設(shè)計(jì)了四個(gè)自動(dòng)控制方案，第一個(gè)是根據(jù)用水量的不同，實(shí)現(xiàn)水量控制；第二個(gè)是展示進(jìn)水量情況；第三個(gè)是PID控制；第四個(gè)是水位的自動(dòng)控制。下面我們來描述一下我們的四個(gè)方案。方案一：根據(jù)用水量不同，實(shí)現(xiàn)水量控制。這個(gè)方案的進(jìn)水泵是采用“低水位多進(jìn)，高水位少進(jìn)”的循環(huán)進(jìn)出水方法，當(dāng)水位達(dá)到我們預(yù)設(shè)的最高點(diǎn)時(shí)，其進(jìn)水泵會自動(dòng)停止運(yùn)行，兩個(gè)出水泵便會自動(dòng)開啟運(yùn)行。方案二：展示進(jìn)水情況，恒定水位。該方案是自動(dòng)控制系統(tǒng)。屬于水位恒定的運(yùn)行方式。當(dāng)水位低

9、到我們預(yù)設(shè)的最低點(diǎn)時(shí)，五個(gè)進(jìn)水泵會自動(dòng)啟動(dòng)進(jìn)水，直到水位達(dá)到預(yù)設(shè)的最高點(diǎn)時(shí)，水泵停止運(yùn)行，保持該最高水位，此時(shí)我們校驗(yàn)其運(yùn)行方式，我們手動(dòng)打開出水泵，其進(jìn)水泵也會自動(dòng)運(yùn)行，始終保持該水位值。方案三：PID控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過PID程序來實(shí)現(xiàn)的，假定我們給定系統(tǒng)一個(gè)水位值，系統(tǒng)會自動(dòng)檢測到該水位值與水箱實(shí)際水位值的差距，自動(dòng)啟停水泵來達(dá)到系統(tǒng)預(yù)設(shè)的效果。該系統(tǒng)的出水泵是通過手動(dòng)控制來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的。方案四：水位自動(dòng)控制。該水位的進(jìn)水模式是“低水位少進(jìn)，高水位多進(jìn)”，是模擬用戶用水需求，多用多儲，少用少儲。其進(jìn)出水泵也是自動(dòng)控制的，是隨著水位增高而啟動(dòng)出水泵的，水位高，兩個(gè)出水泵就同時(shí)運(yùn)行，水位低，

10、就只有一個(gè)出水泵運(yùn)行。當(dāng)水位達(dá)到我們預(yù)設(shè)的最高水位點(diǎn)時(shí)，進(jìn)水泵也會自動(dòng)停止運(yùn)行。（二） 工作原理及原理圖工作原理由上圖我們可以很直觀地了解到水箱的大概設(shè)計(jì)和原理。我們的自動(dòng)化水箱，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)體中是一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)，“低進(jìn)高，高出低”的一個(gè)不斷循環(huán)的過程，初步模擬了真實(shí)的一個(gè)重視的自動(dòng)控制系統(tǒng)?？紤]到了各種環(huán)境下的方案以及應(yīng)急預(yù)案，不論是從溫度還是壓力，用水量的多與少，都充分滿足了系統(tǒng)控制的要求。我們在供水箱上截取了14個(gè)電接點(diǎn)，最為S7-200系列PLC226的I口輸入， 其O口輸出到繼電器的線圈，繼電器的常開連接到水泵的電源線另一端與電源的一端，水泵的另一端直接接入電源，當(dāng)線圈接收到O口的

11、輸出信號時(shí)，常開閉合，水泵通電運(yùn)行。在通過不同的方案，輸入不同的信號來控制水泵的啟停，這便是我們的系統(tǒng)控制原理。（三） 設(shè)備清單及I/O分配表1. 設(shè)備清單設(shè)備名稱數(shù)量1 電腦1臺2 空氣開關(guān)1個(gè)3 24V直流電源1個(gè)4 接線端子排2個(gè)5 電源排插1個(gè)6 PLC S7-200系列2261個(gè)7 PLC 模擬量模塊2個(gè)8 潛水泵7臺9 繼電器（帶座）7個(gè)10 PVC管3.5米11 PVC管閥7個(gè)12 PVC彎頭20個(gè)13 PVC管夾14個(gè)14 不銹鋼螺栓15個(gè)15 卡條1條16 有機(jī)玻璃1.5平方米17 熱電偶測溫1個(gè)18 壓力變送器1個(gè)2. I/O分配表IOI0.3Q0.0 #1泵進(jìn)I0.4Q0

12、.1 #2泵進(jìn)I0.5Q0.2 #3泵進(jìn)I0.6Q0.3 #4泵進(jìn)I0.7Q0.4 #5泵進(jìn)I1.0Q0.5 #1泵出I1.1Q0.6 #2泵出I1.2I1.3I1.4I1.5I1.6I1.7（四） 主要設(shè)備及編程軟件介紹1. 西門子PLC簡介德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力好，功能更強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC

13、（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。1.1詳細(xì)介紹1.1.1 SIMATIC S7-200 PLC S7-200 PLC是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場合中的自動(dòng)檢測、監(jiān)測及控制等。S7-200 PLC的強(qiáng)大功能使其無論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。 S7-200PLC可提供4個(gè)不同的基本型號與8種CPU可供選擇使用。1.1.2 SIMATIC S7-300 PLC S7-300是模塊化小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應(yīng)用。各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。與S7-200 PL

14、C比較，S7-300 PLC采用模塊化結(jié)構(gòu)，具備高速（0.60.1s）的指令運(yùn)算速度；用浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算比較有效地實(shí)現(xiàn)了更為復(fù)雜的算術(shù)運(yùn)算；一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶接口的軟件工具方便用戶給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值；方便的人機(jī)界面服務(wù)已經(jīng)集成在S7-300操作系統(tǒng)內(nèi)，人機(jī)對話的編程要求大大減少。SIMATIC人機(jī)界面（HMI）從S7-300中取得數(shù)據(jù)，S7-300按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。S7-300操作系統(tǒng)自動(dòng)地處理數(shù)據(jù)的傳送；CPU的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能是否正常、記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（例如：超時(shí)，模塊更換，等等）；多級口令保護(hù)可以使用戶高度、有效地保護(hù)其技術(shù)機(jī)密，防止未經(jīng)允許的復(fù)制和修改

15、；S7-300 PLC設(shè)有操作方式選擇開關(guān)，操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)，就不能改變操作方式，這樣就可防止非法刪除或改寫用戶程序。具備強(qiáng)大的通信功能，S7-300 PLC可通過編程軟件Step 7的用戶界面提供通信組態(tài)功能，這使得組態(tài)非常容易、簡單。S7-300 PLC具有多種不同的通信接口，并通過多種通信處理器來連接AS-I總線接口和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)；串行通信處理器用來連接點(diǎn)到點(diǎn)的通信系統(tǒng)；多點(diǎn)接口（MPI）集成在CPU中，用于同時(shí)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)界面系統(tǒng)及其他SIMATIC S7/M7/C7等自動(dòng)化控制系統(tǒng)。1.1.3 SIMATIC S7-400 PLC S

16、7-400 PLC是用于中、高檔性能范圍的可編程序控制器。 S7-400 PLC采用模塊化無風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，可靠耐用，同時(shí)可以選用多種級別（功能逐步升級）的CPU，并配有多種通用功能的模板，這使用戶能根據(jù)需要組合成不同的專用系統(tǒng)。當(dāng)控制系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大或升級時(shí)，只要適當(dāng)?shù)卦黾右恍┠０?，便能使系統(tǒng)升級和充分滿足需要。1.2 優(yōu)點(diǎn)：1.2.1可靠性：PLC不需要大量的活動(dòng)元件和連線電子元件。它的連線大大減少。與此同時(shí)，系統(tǒng)的維修簡單，維修時(shí)間短。Plc采用了一系列可靠性設(shè)計(jì)的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如：冗余的設(shè)計(jì)。斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)。PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計(jì)的控制裝置，它具有比通用計(jì)算

17、機(jī)控制更簡單的編程語言和更可靠的硬件。采用了精簡化的編程語言。編程出錯(cuò)率大大降低。1.2.2 易操作性：PLC有較高的易操作性。它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點(diǎn)，一般不容易發(fā)生操作的錯(cuò)誤。對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。程序的輸入直接可接顯示，更改程序的操作也可以直接根據(jù)所需要的地址編號或接點(diǎn)號進(jìn)行搜索或程序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。PLC有多種程序設(shè)計(jì)語言可供使用。用于梯形圖與電氣原理圖較為接近。容易掌握和理解。PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快找到故障的部位。1.2.3 靈活性：PLC采用的編程語言有

18、梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程簡單、應(yīng)用而拓展。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變量十分容易。2. V4.0 STEP 7 Micro SP7編程軟件簡介STEP 7-Micro/WIN編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境。 2.1 基本功能： STEP 7-Micro/WIN是在Windows平臺上運(yùn)行的SIMATIC S7-200 PLC編程軟件，簡單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。適用于所有SIMATIC S7-200 PLC機(jī)型軟件編程。 支持IL、LAD、FBD三種編程語言，可以在三者之間隨時(shí)切換。 具有密碼

19、保護(hù)功能。 STEP 7-Micro/WIN提供軟件工具幫助您調(diào)試和測試您的程序。這些特征包括：監(jiān)視S7-200正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)，為S7-200指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)，強(qiáng)制變量值等。 指令向?qū)Чδ埽篜ID自整定界面；PLC內(nèi)置脈沖串輸出(PTO)和脈寬調(diào)制(PWM)指令向?qū)?；?shù)據(jù)記錄向?qū)?；配方向?qū)А?支持TD 200和TD 200C 文本顯示界面 (TD 200向?qū)?。 2.2 其他功能： （1）運(yùn)動(dòng)控制 S7-200提供有開環(huán)運(yùn)動(dòng)控制的三種方式： 脈寬調(diào)制（PWM）-內(nèi)置于S7-200，用于速度、位置或占空比控制。 脈沖串輸出（PTO）-內(nèi)置于S7-200，用于速度和位置控制。 EM2

20、53位控模塊-用于速度和位置控制的附加模塊。 為了簡化您應(yīng)用程序中位控功能的使用，STEP7-Micro/WIN提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成PWM、PTO或位控模塊的組態(tài)。該向?qū)Э梢陨晌豢刂噶?，您可以用這些指令在您的應(yīng)用程序中對速度和位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。對于位控模塊，STEP 7-Micro/WIN還提供了一個(gè)控制面板，可以控制、監(jiān)視和測試您的運(yùn)動(dòng)操作。（2）創(chuàng)建調(diào)制解調(diào)模塊程序使用EM241調(diào)制解調(diào)模塊可以將S7-200直接連到一個(gè)模擬電話線上，并且支持S7-200與STEP 7-Micro/WIN的通訊。該調(diào)制解調(diào)模塊還支持Modbus從站RTU協(xié)議，該模塊與S7-200之間

21、的通訊通過擴(kuò)展I/O總線實(shí)現(xiàn)。STEP 7-Micro/WIN提供一個(gè)調(diào)制解調(diào)擴(kuò)展向?qū)?，它可以幫助您設(shè)置一個(gè)遠(yuǎn)端的調(diào)制解調(diào)器，或者設(shè)置將S7-200連向遠(yuǎn)端設(shè)備的調(diào)制解調(diào)模塊。（3）USS協(xié)議庫STEP 7-Micro/WIN指令庫，該指令庫包括預(yù)先組態(tài)好的子程序和中斷程序，這些子程序和中斷程序都是專門為通過USS協(xié)議與驅(qū)動(dòng)通訊而設(shè)計(jì)的。通過USS指令，您可以控制這個(gè)物理驅(qū)動(dòng)，并讀/寫驅(qū)動(dòng)參數(shù)?？梢栽赟TEP 7-Micro/WIN指令樹的庫文件夾中找到這些指令。當(dāng)您選擇一個(gè)USS指令時(shí)，系統(tǒng)會自動(dòng)增加一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的子程序（USS1到USS7）。（4）Modbus從站協(xié)議指令STEP 7-M

22、icro/WIN指令庫包含有專門為Modbus通訊設(shè)計(jì)的預(yù)先定義的子程序和中斷服務(wù)程序，使得與Modbus主站的通訊簡單易行。使用Modbus從站協(xié)議指令，您可以將S7-200組態(tài)作為Modbus RTU從站，與Modbus主站通訊。可以在STEP 7-Micro/WIN指令樹的庫文件夾中找到這些指令。通過這些新指令，可以將S7-200作為Modbus從站。當(dāng)選擇一個(gè)Modbus從站指令時(shí)，會有一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的子程序自動(dòng)添加到您的項(xiàng)目中。（5）使用配方STEP 7-Micro/Win軟件中提供了配方向?qū)С绦騺韼椭M織配方和定義配方。配方存在存儲卡中，而不是PLC中。 STEP 7-Micro

23、/WIN軟件和S7-200 PLC已經(jīng)支持配方功能。STEP 7-Micro/Win軟件中提供了配方向?qū)С绦騺韼椭M織配方和定義配方。所有配方存在存儲卡中。因此，為了使用配方功能，必須要在PLC中插入一塊64K或者256K的存儲卡。要查閱關(guān)于存儲卡的更多信息。（6）使用數(shù)據(jù)歸檔STEP 7-Micro/Win提供數(shù)據(jù)歸檔向?qū)В瑢⑦^程測量數(shù)據(jù)存入存儲卡中。將過程數(shù)據(jù)移入存儲卡可以節(jié)省V存儲區(qū)的地址空間，否則這些數(shù)據(jù)將儲存在V存儲區(qū)中。 （7）PID自整定和PID整定控制面板S7-200PLC已經(jīng)支持PID自整定功能，STEP 7-Micro/WIN中也添加了PID整定控制面板。這就大大增強(qiáng)了S

24、7-200PLC的功能，并且使這一功能的使用變得更加容易?？梢允褂貌僮鲉T面板中的用戶程序或者PID整定控制面板來啟動(dòng)自整定功能。在同一時(shí)間，不僅僅只有一個(gè)PID回路可以進(jìn)行自整定，如果需要的話，所有8個(gè)PID回路可以同時(shí)進(jìn)行自整定。PID自整定算法向您推薦增益值、積分時(shí)間值和微分時(shí)間值。您也可以為您的調(diào)節(jié)回路選擇快速響應(yīng)、中速響應(yīng)、慢速響應(yīng)或者極慢速響應(yīng)等調(diào)節(jié)類型。用PID整定控制面板，您可以啟動(dòng)自整定過程，取消自整定過程和在圖表中監(jiān)視結(jié)果?？刂泼姘鍟@示所有可能發(fā)生的錯(cuò)誤和警告信息。它也允許您將自整定后得到的增益值、積分時(shí)間值和微分時(shí)間值應(yīng)用到實(shí)際控制中去。2.3 組態(tài)王軟件簡介組態(tài)王開發(fā)監(jiān)

25、控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。組態(tài)王kingview6.55是亞控科技根據(jù)當(dāng)前的自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢，面向低端自動(dòng)化市場及應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套產(chǎn)品。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺為目標(biāo)，集成了對亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫（KingHistorian）的支持，可以為企業(yè)提供一個(gè)對整個(gè)生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時(shí)有效地獲取信息，及時(shí)地做出反應(yīng)，以獲得最優(yōu)化的結(jié)果。組態(tài)王保持了其早期版本功能強(qiáng)大、運(yùn)行穩(wěn)定且使用方便的特點(diǎn)，并根據(jù)國內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對一些功能進(jìn)行

26、了完善和擴(kuò)充。組態(tài)王kingview6.55提供了豐富的、簡捷易用的配置界面，提供了大量的圖形元素和圖庫精靈，同時(shí)也為用戶創(chuàng)建圖庫精靈提供了簡單易用的接口；該款產(chǎn)品的歷史曲線、報(bào)表及web發(fā)布功能進(jìn)行了大幅提升與改進(jìn)，軟件的功能性和可用性有了很大的提高。組態(tài)王在保留了原報(bào)表所有功能的基礎(chǔ)上新增了報(bào)表向?qū)Чδ?，能夠以組態(tài)王的歷史庫或KingHistorian為數(shù)據(jù)源，快速建立所需的班報(bào)表、日報(bào)表、周報(bào)表、月報(bào)表、季報(bào)表和年報(bào)表。此外，還可以實(shí)現(xiàn)值的行列統(tǒng)計(jì)功能。組態(tài)王在web發(fā)布方面取得新的突破，全新版的Web發(fā)布可以實(shí)現(xiàn)畫面發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布和OCX控件發(fā)布，同時(shí)保留了組態(tài)王Web的所有功能：IE

27、瀏覽客戶端可以獲得與組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)相同的監(jiān)控畫面，IE客戶端與Web服務(wù)器保持高效的數(shù)據(jù)同步，通過網(wǎng)絡(luò)您可以在任何地方獲得與Web服務(wù)器上相同的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表顯示、報(bào)警顯示等，同時(shí)可以方便快捷的向工業(yè)現(xiàn)場發(fā)布控制命令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的功能。組態(tài)王集成了對KingHistorian的支持，且支持?jǐn)?shù)據(jù)同時(shí)存儲到組態(tài)王歷史庫和工業(yè)庫，極大地提高了組態(tài)王的數(shù)據(jù)存儲能力，能夠更好地滿足大點(diǎn)數(shù)用戶對存儲容量和存儲速度的要求。KingHistorian是亞控新近推出的獨(dú)立開發(fā)的工業(yè)數(shù)據(jù)庫。具有單個(gè)服務(wù)器支持高達(dá)100萬點(diǎn)、256個(gè)并發(fā)客戶同時(shí)存儲和檢索數(shù)據(jù)、每秒檢索單個(gè)變量超過20,000 條記錄的強(qiáng)大

28、功能。能夠更好地滿足高端客戶對存儲速度和存儲容量的要求，完全滿足了客戶實(shí)時(shí)查看和檢索歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的要求。它具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)測與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動(dòng)畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。組態(tài)軟件也為試驗(yàn)者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗(yàn)者實(shí)時(shí)現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫

29、方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。三 實(shí)施過程（一） 水箱制作 水箱的主體材料是由1.5平方米的有機(jī)玻璃、3.5米的PVC管、7個(gè)PVC管閥、20個(gè)PVC彎頭、14個(gè)PVC管夾以及有機(jī)玻璃膠、玻璃膠、AB膠等材料粘合而成。制作成了一個(gè)高水箱與一個(gè)低水箱的水箱主體。通過打孔、降壓等方法避免了壓力過大給水箱帶來的損害，也方便了管道的連接。（二） 管路連接從3.1水箱制作的內(nèi)容中，我們知道了水箱制作的材料。在管路的連接上，我們充分考慮到壓力給水箱帶來的影響，還有管道出水時(shí)防飛濺、防阻擋等因素，在開關(guān)管

30、閥時(shí)的用力程度與方便性都作了很多的綜合分析，才決定以接近“橫平豎直”的方法來連接管路，盡量使用彎頭來達(dá)到便捷的手動(dòng)控制和外觀上的美感。（三） 控制設(shè)備連線（四） 控制組態(tài)界面設(shè)計(jì)（五） PLC程序設(shè)計(jì)主程序總停：泵的關(guān)聯(lián)（相互對應(yīng)）：方案一： 方案二：方案三：方案四：壓力變送器測壓力、熱電偶測溫:（六） 系統(tǒng)調(diào)試在3.5 PLC程序設(shè)計(jì)的章節(jié)中，我們可以很直觀地看到我們的程序設(shè)計(jì)。從PPI線的故障開始，我們學(xué)會了IO口的連線，繼電器的使用，水泵的關(guān)聯(lián)。我們通過邊調(diào)試邊修改的方式，當(dāng)場調(diào)試，不合理就當(dāng)場修改程序。七個(gè)水泵不同方式的運(yùn)轉(zhuǎn)，PLC的IO口間歇地閃動(dòng)，不同想法的闡述，兩臺電腦一起工作，

31、一起編程，在經(jīng)過多個(gè)版本的驗(yàn)證和修改后，我們調(diào)試好了令我們滿意的程序。最后的調(diào)試方案就是我們的方案三，我們的方案三是PID的控制，通過預(yù)先封存好的PID模塊，我們需要在組態(tài)界面上輸入一定的數(shù)值，使其能完成我們預(yù)定達(dá)到的的水位高度。這也是在四個(gè)方案中，難度最大，功能最多的一個(gè)方案，監(jiān)控界面更清晰的一個(gè)方案。系統(tǒng)調(diào)試過程，我們先確定其I/O口的設(shè)備連接，24V水位電接點(diǎn)與220V的水泵是否已經(jīng)構(gòu)成回路，按照我們的設(shè)備接線圖，現(xiàn)場開關(guān)按鈕的公共端必須接入24V-，繼電器的常閉一端也需要連到其對應(yīng)的220V公共端。壓力模擬量模塊、溫度模擬量模塊的通過PLC226對其L+和M進(jìn)行連接供電。在調(diào)試中，我們

32、對其組態(tài)王界面的手自動(dòng)控制，PID方案的測試與曲線圖的輸出進(jìn)行校對，對水箱中的壓力與溫度進(jìn)行監(jiān)控對比。通過對PLC編寫程序的運(yùn)行監(jiān)控，采集一定的對比數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)和找出其可能出現(xiàn)的故障。（七） 存在問題及解決方法 1.控制方案有想法不能實(shí)現(xiàn)在水箱的控制方案的問題上，我們的想法智能化和人性化，但遇到了第一個(gè)棘手的問題，那就是，會說不會做，有想法不能實(shí)現(xiàn)，歸咎問題于PLC的編程的不熟練，隊(duì)組態(tài)界面關(guān)聯(lián)的不熟悉等問題，就這樣，對于能力不能的我們，很多的想法都成了天馬行空，不能付諸于現(xiàn)實(shí)，這給了我們很大的打擊，所以在最后，我們決定選取一個(gè)模擬生產(chǎn)用水及居民用水的系統(tǒng)，在短期內(nèi)多學(xué)習(xí)多積累，盡我們的能力將控

33、制方案做到最好。至于那些天馬行空的想法，就要我們通過長期的學(xué)習(xí)在往后的工作中實(shí)現(xiàn)了。2.頂住壓力完成畢業(yè)設(shè)計(jì)在畢業(yè)設(shè)計(jì)與畢業(yè)論文的選擇中，有不少同學(xué)義無反顧地選擇了畢業(yè)論文，走上了頂崗實(shí)習(xí)的道路。眼看做畢業(yè)設(shè)計(jì)的人越來越少，這給我們內(nèi)心無疑也增加了一種壓力，是頂崗實(shí)習(xí)寫論文呢，還是繼續(xù)留校做畢業(yè)設(shè)計(jì)呢，有那么一個(gè)時(shí)候成了我們心中的糾結(jié)。在我們組員“不做完畢業(yè)設(shè)計(jì)絕不實(shí)習(xí)”的共同口號下。我們開始專注于畢業(yè)設(shè)計(jì)的方案，從日程安排到組員分工，我們都制定了高要求、高密度的日程。在我落筆本說明書時(shí)，自己也倍感欣慰。3.PLC編程問題在我們的專業(yè)上，接觸到PLC的機(jī)會不是很多，只有過兩門關(guān)于PLC的技術(shù)應(yīng)

34、用課程，由于不常使用，相關(guān)的知識記憶并不算清晰。我們通過上網(wǎng)查資料，看視頻教程等途徑，逐步編寫好了我們的系統(tǒng)程序。在程序運(yùn)行過程中，各種的不執(zhí)行和程序沖突，使我們又一次受挫。但這并不能磨滅我們的決心與前進(jìn)的動(dòng)力，我們經(jīng)過小組研究探討，不斷地改善，從不執(zhí)行到可執(zhí)行，從不合理到合理，從簡單到復(fù)雜的進(jìn)化，我們的第九個(gè)版本程序即現(xiàn)用程序終于敲定執(zhí)行，并應(yīng)用于畢業(yè)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)上。4.水箱漏水問題對于水箱的漏水問題，我相信這是每個(gè)小組都會存在的問題，在我即將完成本說明的時(shí)候，其他小組還是存在著漏水的現(xiàn)象。漏水問題不僅僅是一個(gè)水箱不能完全黏合的問題，更重要的是考慮水壓與出水量大小對水箱的影響，我們用了三天的

35、時(shí)間檢查并補(bǔ)漏，用AB膠對水箱進(jìn)行了大范圍的處理，并通過用軟管引流降低進(jìn)水對水箱箱壁造成的沖壓的辦法。最后將此問題完美解決。5.組態(tài)王軟件的使用在水箱的編程完成后，組態(tài)王的設(shè)計(jì)與實(shí)施便成了我們的頭號問題，幾乎沒有接觸過的組態(tài)王軟件，我們該如何去使用。打開組態(tài)王軟件，各種功能和菜單，使得我們再次心涼一截。我們開始慢慢琢磨起說明書來，開始學(xué)會用組態(tài)網(wǎng)軟件繪圖。不久，梁老師便開設(shè)了組態(tài)王的專項(xiàng)培訓(xùn)課程，指導(dǎo)我們了解和使用組態(tài)王，如何通過組態(tài)王的各種功能來遠(yuǎn)程控制我們的水箱，更為形象直觀地讓現(xiàn)場的數(shù)據(jù)展示到電腦的屏幕中來。在梁老師的精心指導(dǎo)下，我們開始對組態(tài)王有了新的認(rèn)識，很快，我們組員分工協(xié)作，在短

36、短的四天時(shí)間里，將組態(tài)王的設(shè)計(jì)與實(shí)施完成了。6.PID控制方案的設(shè)計(jì)實(shí)施我們對PID并不算陌生，但如何將PID引入PLC中，并使其通過組態(tài)界面的監(jiān)控作用于水箱，這又成了我們不得不去面對的難題。通過對PID模塊的封存，我們在組態(tài)數(shù)據(jù)詞典中，嘗試了各種數(shù)據(jù)類型，最后用了FLOAT類型的線性轉(zhuǎn)換方式來實(shí)行，對其分別以V212，V220，V224寫入寄存器中。在兩天的對比試驗(yàn)中，我們終于將該難題突破，使我們的自動(dòng)控制系統(tǒng)與組態(tài)界面多了一些專業(yè)因素。7.壓力變送器與熱電偶測溫線的使用壓力變送器中只有一紙使用說明書，而熱電偶測溫線并沒有任何的使用說明。面對這個(gè)極其揪心的設(shè)備，我們才是通過自己的理解連接。壓

37、力模擬量模塊中RA A+ A-的不斷試驗(yàn)，溫度模擬量模塊中A+ A- a+ a-的各個(gè)接線端，我們通過上網(wǎng)找程序，初步完成了我們認(rèn)為正確的接線。直到在與梁老師交流這個(gè)問題的時(shí)候，我們才知道我們走錯(cuò)了路，在與梁老師一起試驗(yàn)和討論，我們將其設(shè)備連接方式，供電方式解決了。并能夠在PLC程序中提取數(shù)據(jù)。四 結(jié)論在經(jīng)過四周的畢業(yè)設(shè)計(jì)課程中，我們自主完成了很多個(gè)項(xiàng)目，從網(wǎng)上、書本上搜尋來的資料，不斷的試驗(yàn)和改進(jìn)，也在梁老師的教導(dǎo)和交流中我們獲取了不少的經(jīng)驗(yàn)和知識，不斷完善連接線路與及PLC的編程，從而達(dá)到更接近我們預(yù)想的效果。最終做成了四個(gè)遠(yuǎn)程自動(dòng)控制方案，一個(gè)遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方案，一個(gè)現(xiàn)場手動(dòng)控制方案，并通

38、過組態(tài)王實(shí)時(shí)監(jiān)控水箱的各個(gè)泵的進(jìn)出水情況、水量情況、溫度與壓力信息。在四個(gè)方案中，我們?nèi)轿坏啬M了真實(shí)的現(xiàn)場居民用水的效果，通過不同的方案，不同的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，我們可以更好的控制住居民用水的水量，不會出現(xiàn)斷水的情況，也不會出現(xiàn)滿載溢漏現(xiàn)象，其控制系統(tǒng)穩(wěn)定、快捷，控制方便，還加上了系統(tǒng)崩潰時(shí)的手動(dòng)控制應(yīng)急設(shè)施，給用水戶提供了可靠安全的保障。在我們的系統(tǒng)中，存在的問題是，由于設(shè)備的限制，我們不能很真實(shí)地模擬用水戶各種不同用水方式給我們系統(tǒng)帶來的各類影響以及更好地制定我們的應(yīng)急方案和系統(tǒng)的改良。對于一般性生產(chǎn)性企業(yè)，我們的這個(gè)供水系統(tǒng)已經(jīng)可以滿足他們的生產(chǎn)需求了。我們今后需要改進(jìn)的方向，便是要收集各個(gè)

39、小區(qū)的不同用水?dāng)?shù)據(jù)，不斷更新和改良我們的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使其更加全面、更加多功能、更加實(shí)際地為用水戶服務(wù)。在我們的設(shè)計(jì)中，在外面的美觀上有一定的欠缺，由于考慮到大范圍的修改會嚴(yán)重影響的質(zhì)量問題，而且會出現(xiàn)材料的嚴(yán)重不足，所以我們在原有的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些小改良，使其符合我們的初步預(yù)想。制作過程中，最難解決的就是編程和壓力變送器的傳輸問題。在我們經(jīng)過七個(gè)版本的編寫程序之后，我們才能最終完善和敲定我們的程序。在與梁老師的交流與幫助中，我們也解決了壓力變送器的監(jiān)控問題。五 心得體會畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識、發(fā)現(xiàn)、提出、分析和解決實(shí)際問題，鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié)，是對學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和

40、考察過程。隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，可編程控制器（PLC）已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。因此作為二十一世紀(jì)理工類的大學(xué)生來說掌握可編程控制器（PLC）的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。經(jīng)過一個(gè)多月的努力終于把畢業(yè)設(shè)計(jì)順利完成了。通過這一個(gè)多月的學(xué)習(xí)，我們發(fā)現(xiàn)自己還有很多不足的地方。然而這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我進(jìn)一步獲得了獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)、摸索、思考、動(dòng)手等多種能力。 指導(dǎo)老師剛開始分配任務(wù)時(shí)，我們便是一片迷惘，如何把我們得到的設(shè)備連接并運(yùn)行起來，這成了我們面前最大的難題。即使后來將設(shè)備連接好了，面對編程和組態(tài)王，還是束手無策！然而在老師的指點(diǎn)和培訓(xùn)下，我們有了清晰的思路。于是開始了對其運(yùn)行要求進(jìn)行解讀，并著手開始繪制原理圖，同時(shí)也積極查詢相關(guān)資料。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中只知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，同時(shí)要有自己的想法和見解，這是成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次設(shè)計(jì)中也恰好鍛煉了我們的這一點(diǎn)。 時(shí)刻保持奮進(jìn)的頭腦，不斷接受新事物，挑戰(zhàn)新的問題。千萬記住