流量的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、-作者xxxx-日期xxxx流量的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)【精品文檔】 電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)課程實(shí)踐題 目：流量的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化101班學(xué) 號(hào)：20101757學(xué)生姓名：艾文鵬指導(dǎo)老師：朱俊林日 期：2013年6月25日摘 要流量控制是過程控制系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵。采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī), 根據(jù)專家系統(tǒng)確定最優(yōu)工況的各試驗(yàn)流量, 通過AD采集模塊接收流量計(jì)傳感器的數(shù)據(jù), 對(duì)采集的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析并向PLC發(fā)出指令, PLC采用PI控制方法, 通過PI控制的參數(shù)設(shè)定及自整定。根據(jù)PI調(diào)節(jié)的輸出與輸入的偏差成正比, 還與偏差對(duì)時(shí)間的積分成正比, 消除了控制過程中產(chǎn)生的靜差, 實(shí)

2、現(xiàn)了流量閉環(huán)調(diào)節(jié)的精確控制。設(shè)計(jì)了監(jiān)控軟件、PLC軟件、PLC與工控計(jì)算機(jī)的通信軟件, 實(shí)現(xiàn)了流量的控制、數(shù)據(jù)采集和處理。試驗(yàn)表明, PI控制方法對(duì)流量的調(diào)節(jié)具有較好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性。討論計(jì)算機(jī)水流量PLC 監(jiān)控系統(tǒng)。選用電磁流量計(jì)和經(jīng)典文丘里管流量計(jì)系統(tǒng)。結(jié)合杰控組態(tài)軟件制作出人機(jī)界面，把組態(tài)與PLC 進(jìn)行連接，組態(tài)與PLC 間不斷進(jìn)行交換數(shù)據(jù)，通過組態(tài)畫面實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)流量的實(shí)時(shí)變化情況，然后定義與組態(tài)王實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中變量相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備，通過PLC 采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，并通過通信接口把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。 關(guān)鍵詞：流量計(jì)；PLC ；人機(jī)界面；控制系統(tǒng); 流量調(diào)節(jié); PI控制目 錄摘 要2

3、第一章 引言41.1 設(shè)計(jì)目的41.2 設(shè)計(jì)主要過程41.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容51.3.1 硬件模塊設(shè)計(jì)51.3.2 組態(tài)軟件的應(yīng)用設(shè)計(jì)51.3.3 基于STEP-7的程序設(shè)計(jì)51.3.4 綜合設(shè)計(jì)6第二章 系統(tǒng)的硬件選型72.1 硬件選型72.2 選型的步驟82.3 選型的結(jié)果82.4 選型技術(shù)參數(shù)8第三章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103.2 硬件連接圖103.3 系統(tǒng)I/O分配表113.4 硬件組態(tài)和變頻器參數(shù)123.4.1 硬件組態(tài)配置123.4.2 變頻器參數(shù)設(shè)定12第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)144.1 軟件設(shè)計(jì)整體構(gòu)架144.1.1 杰控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)144.1.2 組態(tài)設(shè)計(jì)1

4、54.1.3 PLC程序設(shè)計(jì)流程圖204.1.4 程序設(shè)計(jì)梯形圖214.2 問題及其解決方法234.3 調(diào)試過程及方法234.4 軟件調(diào)試結(jié)果24第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)26參考文獻(xiàn)28第一章 引言1.1 設(shè)計(jì)目的本次課程設(shè)計(jì)的目的是采用西門子S7-300系列PLC來實(shí)現(xiàn)過程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)使用變頻器，并對(duì)其內(nèi)控與外控模式運(yùn)用自如；掌握PLC控制單元的使用，對(duì)西門子S7-300編程進(jìn)而對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行控制；學(xué)會(huì)使用AD、DA轉(zhuǎn)換模塊，了解其工作機(jī)制，熟知模數(shù)、數(shù)模換換的接口地址通過模擬量I/O模塊，并對(duì)其進(jìn)行編程采集與控制；與此同時(shí)，學(xué)會(huì)使用不同的傳感器件流量計(jì)、電磁閥等的控制欲使用。熟悉杰控組態(tài)軟

5、件的使用方法，根據(jù)所給資料自己獨(dú)立繪出一個(gè)上位機(jī)，設(shè)置相應(yīng)的變量，使整個(gè)上位機(jī)與我們的硬件設(shè)備連接起來，并對(duì)模擬量進(jìn)行閉環(huán)PID控制，達(dá)到PLC編程-上位機(jī)控制-實(shí)現(xiàn)整個(gè)流量的PLC過程控制系統(tǒng)的要求。通過杰控組態(tài)軟件進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，其顯示的內(nèi)容包括啟動(dòng)、停止按鈕、PID參數(shù)給定窗口、給定流量、實(shí)際流量、相應(yīng)的實(shí)時(shí)曲線顯示窗口等功能，從而形成一個(gè)完整的過程控制系統(tǒng)。當(dāng)今，PLC的使用范圍越來越廣，從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用于所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等?？芍F(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)和各領(lǐng)域的機(jī)械控制都

6、是與此密切相關(guān)的，對(duì)其學(xué)習(xí)研究具有重大意義。1.2 設(shè)計(jì)主要過程考慮到這次是對(duì)過程控制系統(tǒng)的初次整體設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)分為四個(gè)步驟進(jìn)行，分別為：第一步，過程控制柜模塊選取，所選取的流量傳感器、電磁閥等硬件的連接和變頻器的控制方式設(shè)置；第二步，基于杰控組態(tài)軟件的上位機(jī)設(shè)計(jì)，我們需要根據(jù)資料學(xué)習(xí)的東西包括項(xiàng)目管理、設(shè)備通信、運(yùn)行數(shù)據(jù)庫、畫面制作、畫面顯示、變量報(bào)警等，通過這些木塊的學(xué)習(xí)進(jìn)而組合形成一個(gè)我們需要的界面控制臺(tái)；第三步，基于STEP-7的S7-300PLC程序的設(shè)計(jì)，使用FB41背景數(shù)據(jù)塊和FC105、FC106模塊實(shí)現(xiàn)整個(gè)環(huán)節(jié)的A/D、D/A、PID閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第四步，所有部分的綜合

7、控制設(shè)計(jì)，將前期設(shè)計(jì)的所有模塊進(jìn)行所有的整合一體設(shè)計(jì)調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)我們的設(shè)計(jì)要求。1.3 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 1.3.1 硬件模塊設(shè)計(jì)我們需要的物理設(shè)備有主要有，一個(gè)儲(chǔ)水箱、一個(gè)裝水箱、流量計(jì)一個(gè)、電動(dòng)閥一個(gè)、變頻器一個(gè)，水泵一個(gè)和若干開關(guān)水管等材料構(gòu)成。1.3.2 組態(tài)軟件的應(yīng)用設(shè)計(jì)組態(tài)軟件系統(tǒng)是集多年 PLC 工程應(yīng)用、開發(fā)和服務(wù)經(jīng)驗(yàn),基于 Windows NT 、Windows 2000/XP 操作平臺(tái),獨(dú)立研制開發(fā)的純 32 位、高檔次的軟件,其運(yùn)行穩(wěn)定、速度快、簡單易用、功能強(qiáng)大、擴(kuò)展性好,能為用戶提供經(jīng)濟(jì)完善的工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控解決方案。本次組態(tài)軟件需要使用的功能有，首先，學(xué)會(huì)如何使用項(xiàng)目管

8、理包括備份和調(diào)入等；完成設(shè)備通訊的設(shè)計(jì)，主要包括S7TCP驅(qū)動(dòng)安裝、啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)、定義設(shè)備數(shù)據(jù)表、監(jiān)視設(shè)備數(shù)據(jù)表，設(shè)備數(shù)據(jù)表的定義至關(guān)重要，它是直接和我們的程序控制連接起來的紐帶；緊接著就是畫面制作了，按照設(shè)計(jì)的需求繪制一個(gè)相對(duì)美觀的界面，然后添加一些靜態(tài)文本、按鍵、文本框、曲線圖、柱狀圖等，從而構(gòu)成一個(gè)完整的控制界面；選擇相應(yīng)的畫面，啟動(dòng)畫面顯示。1.3.3 基于STEP-7的程序設(shè)計(jì)本次程序設(shè)計(jì)主要采用梯形圖的方式，設(shè)計(jì)的過程首先使用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊FC105對(duì)流量計(jì)的數(shù)值進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，SCALE功能接受一個(gè)整型值(IN)，并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之

9、間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT。FC105轉(zhuǎn)換得到的數(shù)值再作為FB41模塊進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，然后將調(diào)節(jié)得出的結(jié)果送給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊FC106進(jìn)行轉(zhuǎn)換，SCALE功能接受一個(gè)整型值(IN)，并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT。輸出的結(jié)果再送給變頻器，從而實(shí)現(xiàn)變頻器的外控模式調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)流量的控制。1.3.4 綜合設(shè)計(jì)完成了上述各個(gè)模塊之后，再進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，整個(gè)過程控制系統(tǒng)就是由硬件外圍電路和設(shè)備加軟件控制部分控制的。我們通過PLC編程，再與組態(tài)軟件進(jìn)行鏈接，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制界面，繼而控制物理設(shè)備的完整控制系統(tǒng)。第二章 系統(tǒng)的硬件選型2.

10、1 硬件選型 本設(shè)計(jì)硬件主要包括，過程控制系統(tǒng)設(shè)備一套（包括三個(gè)流動(dòng)水箱、一個(gè)儲(chǔ)水水箱、若干水管、開關(guān)若干、抽水泵一個(gè)等）、流量計(jì)一個(gè)、電動(dòng)閥一個(gè)、變頻器一套等?？紤]到流量的精度和準(zhǔn)確度，本設(shè)計(jì)采用上海艾特自動(dòng)化儀表有限公司的MLF-1流量計(jì)，基本參數(shù)有：流量精度為0.5級(jí)，輸出信號(hào)為4-20毫安，量程范圍為0.3立方米，口徑10毫米等變頻器采用西門子全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器MicroMaster420,它是全新一代模塊化設(shè)計(jì)的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它友好的用戶界面，讓你的安裝、操作和控制象玩游戲一樣靈活方便。全新的IGBT技術(shù)、強(qiáng)大的通訊能力、精確的控制性能、和高可靠性都讓控制變成一種樂趣。水泵電動(dòng)機(jī)

11、采用浙江松久電機(jī)有限公司的A02-7112系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，功率為370W，額定電壓380伏，額定電流1.0A，額定頻率50HZ，轉(zhuǎn)速2780r/min，絕緣等級(jí)B，噪聲65dB 硬件組態(tài)采用可編程控制器CPU 314C-2 PN/DP，CPU 314C-2 DP 是緊湊型 CPU，適合安裝在分布式結(jié)構(gòu)中。通過其擴(kuò)展工作存儲(chǔ)器，該緊湊型CPU也適用于中等規(guī)模的應(yīng)用。集成的數(shù)字量和模擬量輸入和輸出可與過程信號(hào)直接連接。集成的 的PROFIBUS DP 主站/從站以及 PROFINET IO 控制器/I-設(shè)備接口，用于 PROFIBUS 和 PROFINET 的分布式連接。這使得 CPU 314

12、C-2 PN/DP 可作為進(jìn)行快速處理的分布式單元使用，也可作為 PROFIBUS 和 PROFINET 系統(tǒng)中具有低端現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的上位控制器。采用西門子電源模塊PS307/5A，6ES7307-1EA01-0AA0西門子PS307/5A/10A電源模塊單元為S7-300/ET 200M提供電源，將120/230伏交流電壓轉(zhuǎn)變到所需要的24伏直流工作電壓輸出電流2安、5安或10安 。S7-300需要24伏直流電源。PS 307負(fù)載電源模塊將120 或230伏交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?4伏直流工作電壓。24伏直流電源用來為SIMATIC S7-300和傳感器及執(zhí)行元件供電模擬量輸入采用SM331,命令地

13、址為6ES7 331-7KF02-OABO，標(biāo)稱型號(hào)是AI8*12Bit，光電隔離，U/I/熱電偶/電阻中斷，診斷；分辨率9、12、14位，八位模擬量輸入。模擬量輸出采用SM332，命令地址為6ES7 332-5HD01-OABO，標(biāo)稱型號(hào)是AO4*12Bit，光電隔離，U/I診斷；分辨率11、12位，四位模擬量輸出。數(shù)字量模塊 SM 323 數(shù)字量輸入/ 輸出模塊,8 輸入，8輸出。24VDC；8出，24VDC，0.5A，晶體管輸出，光電隔離，擴(kuò)展溫度范圍PS 307 5AAI8*12Bit 6ES7 331-7KF02-OABOAO4*12Bit 6ES7 332-5HD01-OABODI

14、8/DO8*DC24V/0,5A 6ES7 323-1BH01-0AA02.2 選型的步驟硬件的選型是從本設(shè)計(jì)的核心去實(shí)現(xiàn)的，硬件方面要符合標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓、電流、頻率等。因此選型的步驟可以分為如下幾步來進(jìn)行：1、 了解設(shè)計(jì)所提供的硬件資源，根據(jù)所有的設(shè)備進(jìn)行實(shí)踐選型；2、 確定流量最大時(shí)流量計(jì)的最大值，以確定所選AD采集設(shè)備符合要求；3、 確定電源模塊是否符合設(shè)備的規(guī)格；4、 確定變頻器所能設(shè)置的最大頻率值；5、 確定DA采集到的數(shù)據(jù)值是否符合設(shè)備要求；2.3 選型的結(jié)果最終確定采用的硬件設(shè)備主要有，上海艾特自動(dòng)化儀表有限公司的MLF-1流量計(jì)，變頻器采用西門子全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器MicroMas

15、ter420，水泵電動(dòng)機(jī)采用浙江松久電機(jī)有限公司的A02-7112系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，硬件組態(tài)采用可編程控制器CPU 314C-2 PN/DP。2.4 選型技術(shù)參數(shù)一、MLF-1流量計(jì)基本參數(shù)有：流量精度為0.5級(jí)，輸出信號(hào)為4-20毫安，量程范圍為0.3立方米，口徑10毫米等。二、變頻器MicroMaster420200V-240V ±10%，單相/三相，交流，0.12kW-5.5kW； 380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW； 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具有最多的靈活性； 標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)訪問結(jié)構(gòu)，操作方便。三、可編程控制器西門子可編

16、程控制器6ES7314-6EH04-0AB0SIMATIC S7-300, CPU 314C-2PN/DP COMPACT CPU WITH 192 KBYTE WORKING MEMORY, 24 DI/16 DO, 4AI, 2AO, 1 PT100, 4 FAST COUNTERS (60 KHZ), 1. INTERFACE MPI/DP 12MBIT/S, 2. INTERFACE ETHERNET PROFINET, WITH 2 PORT SWITCH, INTEGRATED 24V DC POWER SUPPLY, FRONT CONNECTOR (2 X 40PIN) AND

17、 MICRO MEMORY CARD REQUIRED，四、電源模塊PS 307電源模塊是西門子公司為S7-300專配的DC24V電源，PS 307系列模塊除輸出額定電流不同外(有2、5、10A)，其工作原理和參數(shù)都一樣。系統(tǒng)選用5A的電源模塊。PS 307 5A模塊基本電路如圖2-1所示。PS 307 5A模塊的輸入接單相交流系統(tǒng)，輸入電壓120/230V，50/60HZ，在輸入和輸出之間有可靠的隔離。輸出電壓允許范圍20()V，最大上升時(shí)間2.5s，最大殘留紋波150mV，PS 307可安裝在導(dǎo)軌上，除了給S7-300供電，也可給I/O模塊提供負(fù)載電源。圖2.1 PS 307電源模塊(10

18、A)基本電路圖第三章 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)可以用圖.1所示:，其主要組成模塊下圖已經(jīng)標(biāo)識(shí)清楚。圖3.1.1 硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.2 硬件連接圖圖3.2.1 過程控制設(shè)備連接圖主要控制部分硬件連接圖可見圖3.2.2所示：圖3.2.2 設(shè)備硬件連接圖3.3 系統(tǒng)I/O分配表控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)如下表所示：符號(hào)地址備注FC105_INPIW262模擬量輸入FC105_OUTMD102模擬量輸出BIPOLAR啟動(dòng)轉(zhuǎn)換模式SP_INTMD200初始給定值PV_INMD102反饋輸入GAIN比例值TIMD160積分時(shí)間LMNMD150PID調(diào)節(jié)輸

19、出FC106_INMD150數(shù)字量輸入FC106_OUTMW250數(shù)字量輸出PQW276MW250變頻器給定值PQW27827648電動(dòng)閥給定值3.4 硬件組態(tài)和變頻器參數(shù)3.4.1 硬件組態(tài)配置在硬件組態(tài)完畢后，進(jìn)行程序裝載時(shí)，發(fā)現(xiàn)無法建立連接，此時(shí)說明PLC 的IP地址與主機(jī)地址不在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，需要進(jìn)行修改，修改方法，在組態(tài)中雙擊PN-IO點(diǎn)擊屬性進(jìn)行修改，如下圖3.3.1所示。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中，會(huì)出現(xiàn)SF燈亮現(xiàn)象，說明硬件組態(tài)與實(shí)際儀器的型號(hào)不符，此時(shí)需要進(jìn)行硬件組態(tài)檢查)圖3.3.1 PLC硬件組態(tài)配置3.4.2 變頻器參數(shù)設(shè)定 電壓380V 轉(zhuǎn)速2780r/min快速調(diào)試：步驟參數(shù)名

20、設(shè)定值參數(shù)說明備注1P00101進(jìn)入快速調(diào)試2P01000電網(wǎng)頻率3P0304380額定電壓4P0305額定電流5P0307額定頻率6P031050額定頻率7P03112780額定轉(zhuǎn)速8P07002內(nèi)控1；外控2內(nèi)控/外控選擇9P10001內(nèi)控1；外控210P10800最小頻率11P108250最大頻率12P112010斜坡上升時(shí)間13P112110斜坡下降時(shí)間14P39001結(jié)束快速調(diào)試電機(jī)類型修改為異步電機(jī)步驟：步驟參數(shù)名設(shè)定值參數(shù)說明備注1P00101進(jìn)入快速調(diào)試2P00032設(shè)置訪問級(jí)別3P03001異步，2同步異步/同步選擇異步4P13000線性，2拋物線控制方式選擇線性5P0003

21、1設(shè)置訪問級(jí)別6P39001結(jié)束快速調(diào)試（注意： 必須選擇外控選項(xiàng)）第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1 軟件設(shè)計(jì)整體構(gòu)架流量的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)其軟件設(shè)計(jì)部分包含兩個(gè)部分，分別為控制界面組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)和基于STEP7的PLC程序設(shè)計(jì)。大概設(shè)計(jì)構(gòu)架如下圖4.1.1所示：流量PLC控制軟件設(shè)計(jì)杰控組態(tài)界面設(shè)計(jì)STEP7控制程序設(shè)計(jì)4.1.1 杰控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)FameView組態(tài)軟件系統(tǒng)是北京杰控公司集多年P(guān)LC工程應(yīng)用、開發(fā)和服務(wù)經(jīng)驗(yàn),基于Windows NT 、Windows 2000/XP操作平臺(tái),獨(dú)立研制開發(fā)的純32位、高檔次的軟件,其運(yùn)行穩(wěn)定、速度快、簡單易用、功能強(qiáng)大、擴(kuò)展性好,能為用戶提供經(jīng)濟(jì)

22、完善的工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控解決方案;已經(jīng)被成功應(yīng)用于冶金、機(jī)場(chǎng)、化工、電力、配電、環(huán)保、筑路、核輻照、煙草、啤酒、鐵路、煤炭、樓宇、水處理、鍋爐、碼頭輸送等各個(gè)行業(yè),經(jīng)實(shí)踐證實(shí)適合所有的大中小型自動(dòng)化項(xiàng)目應(yīng)用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要用的功能主要有，項(xiàng)目管理、設(shè)備通訊、畫面制作、畫面顯示杰控組態(tài)界面設(shè)計(jì)畫面制作設(shè)備通訊項(xiàng)目管理安裝驅(qū)動(dòng)添加驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)定義數(shù)據(jù)表啟動(dòng)畫面制作程序畫面制作平臺(tái)畫面屬性參數(shù)運(yùn)行項(xiàng)目項(xiàng)目調(diào)入項(xiàng)目備份新建項(xiàng)目杰控組態(tài)界面設(shè)計(jì)4.1.2 組態(tài)設(shè)計(jì)一、項(xiàng)目管理1、新建項(xiàng)目點(diǎn)擊新建項(xiàng)目圖標(biāo),出現(xiàn)下面圖4.1.3所示對(duì)話框: 項(xiàng)目內(nèi)容缺省在組態(tài)軟件系統(tǒng)目錄及相應(yīng)子目錄下,新建項(xiàng)目就是清除或更新系

23、統(tǒng)目錄下有關(guān)內(nèi)容;所以在創(chuàng)建新項(xiàng)目時(shí),應(yīng)先備份當(dāng)前項(xiàng)目到其他目錄下(缺省為“我的項(xiàng)目備份”子目錄);如果當(dāng)前項(xiàng)目還沒有備份保存,建議先進(jìn)行備份,否則當(dāng)前的項(xiàng)目會(huì)丟失; 按下<確定>按鈕,會(huì)兩次出現(xiàn)確定清除當(dāng)前項(xiàng)目的提示。之后便開始創(chuàng)建新的項(xiàng)目。圖4.1.3 新建項(xiàng)目2、項(xiàng)目備份備份項(xiàng)目就是將當(dāng)前項(xiàng)目形成副本,要養(yǎng)成經(jīng)常備份項(xiàng)目的習(xí)慣,避免項(xiàng)目內(nèi)容丟失。使用菜單中“項(xiàng)目->備份”命令保存項(xiàng)目內(nèi)容到指定目錄下,項(xiàng)目備份的界面如下。圖4.1.4 項(xiàng)目備份3、項(xiàng)目調(diào)入沒有打開項(xiàng)目的概念,因?yàn)轫?xiàng)目管理器運(yùn)行后,所管理和使用的項(xiàng)目就是當(dāng)前系統(tǒng)目錄下的內(nèi)容; 若需管理和運(yùn)行另外的項(xiàng)目,就需

24、要清除當(dāng)前項(xiàng)目,調(diào)入另外一個(gè)項(xiàng)目(調(diào)入的目的是將備份的數(shù)據(jù)庫和畫面等文件拷貝到系統(tǒng)的當(dāng)前目錄下); 調(diào)入項(xiàng)目之前,要先去備份項(xiàng)目,避免當(dāng)前項(xiàng)目丟失; 調(diào)入某項(xiàng)目,請(qǐng)執(zhí)行“項(xiàng)目->調(diào)入”命令,界面如下4.1.5所示:圖4.1.5 調(diào)入項(xiàng)目4、運(yùn)行項(xiàng)目可以在兩種方式下運(yùn)行:組態(tài)方式和運(yùn)行方式; 項(xiàng)目管理器被單獨(dú)啟動(dòng)后,進(jìn)入組態(tài)方式,通訊驅(qū)動(dòng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫不被啟動(dòng),只能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和組態(tài); 通過“項(xiàng)目->啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)”菜單命令或單擊工具條運(yùn)行按鈕,可以使系統(tǒng)工作在“運(yùn)行方式”下,在運(yùn)行方式下的某些內(nèi)容被修改后,必須退出監(jiān)控系統(tǒng)重新啟動(dòng),通過“項(xiàng)目->退出監(jiān)控系統(tǒng)”的菜單命令可實(shí)現(xiàn)。

25、二、設(shè)備通訊1、安裝驅(qū)動(dòng)要使用某個(gè)驅(qū)動(dòng)程序,首先進(jìn)行選擇安裝,才能在項(xiàng)目中使用; 可以同時(shí)最多安裝 32 種驅(qū)動(dòng)程序; 安裝驅(qū)動(dòng)程序的步驟如下:1.選擇<設(shè)備通訊>功能;2.執(zhí)行<1.安裝驅(qū)動(dòng)>任務(wù),出現(xiàn)下面對(duì)話框:3.從驅(qū)動(dòng)列表中選擇要使用的通訊驅(qū)動(dòng)程序;4.選擇列表中包含常用驅(qū)動(dòng)程序,如果其中沒有包含要使用的驅(qū)動(dòng)程序,可以手動(dòng)添加;5.驅(qū)動(dòng)程序版本或參數(shù)常有更新,通過執(zhí)行<更新驅(qū)動(dòng)>按鈕進(jìn)行更新6.選擇列表右邊顯示此驅(qū)動(dòng)程序提供的數(shù)據(jù)類型,不同設(shè)備驅(qū)動(dòng)有不同數(shù)據(jù)類型,只有被選擇的數(shù)據(jù)類型才能真正被訪問,根據(jù)具體需求進(jìn)行選擇,最多可以支持 24 種數(shù)據(jù)類型

26、;7.雙擊選擇的驅(qū)動(dòng)程序名稱,或執(zhí)行<安裝>按鈕,可以把當(dāng)前選擇的驅(qū)動(dòng)程序安裝到系統(tǒng)中;8.安裝完所需驅(qū)動(dòng)后,執(zhí)行<關(guān)閉>按鈕結(jié)束安裝;9.已被安裝的驅(qū)動(dòng)程序,如要修改,重新進(jìn)行安裝即可;2、添加驅(qū)動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程序界面選擇列表中只列出了最常用的主流驅(qū)動(dòng)程序,可以被直接安裝使用; 手動(dòng)添加驅(qū)動(dòng)程序的步驟如下:1.需要添加的驅(qū)動(dòng)程序多由開發(fā)商提供,也可由高級(jí)用戶根據(jù)公布的驅(qū)動(dòng)模板自行編寫;2.串口驅(qū)動(dòng)模板的內(nèi)容參考用戶編程章節(jié);3.驅(qū)動(dòng)程序由兩個(gè)文件組成,即配置文件(*.ini)和程序執(zhí)行文件(*.exe);3.得到這兩個(gè)文件,并拷貝到系統(tǒng)安裝根目錄下;4.選擇<設(shè)備通

27、訊>功能;5.執(zhí)行<1.安裝驅(qū)動(dòng)>任務(wù)；6.從選擇列表中找到并選擇<其他->添加雙擊>,并鼠標(biāo)雙擊；7.列出了允許添加的驅(qū)動(dòng)程序,選擇其中的某個(gè)驅(qū)動(dòng)程序,執(zhí)行<添加>按鈕;8.添加完成后,新的驅(qū)動(dòng)程序會(huì)出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)列表中;3、啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)如果某驅(qū)動(dòng)程序被安裝后且被選擇,則在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中,自動(dòng)啟動(dòng)此驅(qū)動(dòng)程序;1.如果驅(qū)動(dòng)程序被安裝但沒有被選擇,則在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中,不能啟動(dòng)此驅(qū)動(dòng)程序,但在這種情況下,通過設(shè)備數(shù)據(jù)表,可以進(jìn)行仿真調(diào)試;2.選擇<設(shè)備通訊>功能,執(zhí)行<3.啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)>任務(wù)；3.顯示在列表框中的驅(qū)動(dòng)程序,是被安裝過的驅(qū)動(dòng)

28、程序; 4.如果沒有被選擇(),則在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中,不被啟動(dòng); 5.只有被選擇以后(),才能在系統(tǒng)啟動(dòng)過程中被啟動(dòng);4、定義設(shè)備數(shù)據(jù)表選擇<設(shè)備通訊>功能,執(zhí)行<4.定義設(shè)備數(shù)據(jù)表>任務(wù),出現(xiàn)設(shè)備表對(duì)話框:4.1.7 定義設(shè)備數(shù)據(jù)表選中設(shè)備數(shù)據(jù)表的某個(gè)設(shè)備號(hào),用鼠標(biāo)雙擊,會(huì)出現(xiàn)下面的設(shè)置對(duì)話框:4.1.8 定義設(shè)備號(hào)三、畫面制作1、啟動(dòng)畫面制作程序有 3 種方法可以啟動(dòng)畫面制作程序: 1.選擇<顯示畫面>功能,執(zhí)行<3.畫面制作>,啟動(dòng)畫面制作程序;2.通過工具欄中的圖標(biāo), 啟動(dòng)畫面制作程序;3.選擇<顯示畫面>功能,執(zhí)行<1.

29、文件管理>任務(wù),出現(xiàn)畫面文件管理窗口,可以啟動(dòng)畫面制作程序,新建或修改某畫面;2、畫面制作平臺(tái)畫面制作程序啟動(dòng)之后,提供的制作界面如下圖4.1.9所示:畫面制作平臺(tái)畫面制作窗口主要由 7 部分組成，可以同時(shí)制作多幅畫面,并通過窗口進(jìn)行切換。1.制作窗口,是畫面制作的臺(tái)面,在上面可以放置所需要的任何圖形組件;2.菜單,提供了所有畫面制作與操作的命令; 3.滾動(dòng)條,尺寸可以無限大,畫面尺寸超出屏幕顯示范圍時(shí),通過滾動(dòng)條漫游畫面; 4.狀態(tài)條,屏幕最下方是狀態(tài)條,它顯示狀態(tài)提示,鍵盤狀態(tài)及當(dāng)前圖形對(duì)象位置; 5.工具箱,由多個(gè)操作按鈕組成,實(shí)現(xiàn)了常用的菜單操作,是為了方便對(duì)畫面進(jìn)行操作;當(dāng)鼠標(biāo)

30、指向工具條上的按鈕時(shí),會(huì)在其下方顯示對(duì)應(yīng)的功能提示; 6.組件,以分欄列表的方式提供所有可用組件;3、畫面屬性/參數(shù)在畫面窗口的空白區(qū), 鼠標(biāo)雙擊, 出現(xiàn)對(duì)話框設(shè)置畫面屬性如圖4.1.10所示:畫面屬性/參數(shù)設(shè)置可以定義如下參數(shù)：畫面標(biāo)題、畫面顏色、高度、寬度、刷新間隔、編輯口令、動(dòng)態(tài)只讀、打開任務(wù)、關(guān)閉任務(wù)、初始腳本、關(guān)閉腳本、循環(huán)腳本、自定義腳本、自適應(yīng)分辨率、無級(jí)縮放。4.1.3 PLC程序設(shè)計(jì)流程圖本次基于STEP7的程序設(shè)計(jì)主要包含了模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、PID調(diào)節(jié)模塊幾部分，其實(shí)現(xiàn)過程流程圖如下圖4.1.11所示：開始啟動(dòng) 否 是初始化FC105模數(shù)轉(zhuǎn)換FB41 PID調(diào)節(jié)FC106

31、數(shù)模轉(zhuǎn)換結(jié)束圖4.1.11 PLC程序設(shè)計(jì)流程圖4.1.4 程序設(shè)計(jì)梯形圖整個(gè)設(shè)計(jì)過程中PLC軟件部分主要包含三部分：A/D采集部分、PID調(diào)節(jié)輸出部分、D/A轉(zhuǎn)換部分。一、A/D轉(zhuǎn)換模塊FC105模數(shù)轉(zhuǎn)換部分由核心功能塊FC105組成其梯形圖模塊如圖4.1.12所示。圖4.1.12 FC105功能塊圖模擬量輸入值為當(dāng)前流量計(jì)所測(cè)得的電流值，PIW262對(duì)應(yīng)的地址為流量計(jì)I的電流值。之后，經(jīng)過FC105轉(zhuǎn)換得出一個(gè)以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT即MD102中。二、PID調(diào)節(jié)模塊FB41FB41稱為連續(xù)控制的PID用于控制連續(xù)變化的模擬

32、量，與FB42的差別在于后者是離散型的，用于控制開關(guān)量，其他二者的使用方法和許多參數(shù)都相同或相似。PID的初始化可以通過在OB100中調(diào)用一次，將參數(shù)COM-RST置位，當(dāng)然也可在別的地方初始化它，關(guān)鍵的是要控制COM-RST；PID的調(diào)用可以在OB35中完成，一般設(shè)置時(shí)間為200MS，由于此設(shè)計(jì)采用的PID控制方式為連續(xù)控制方式，故用FB41來實(shí)現(xiàn)。程序中通過SP_INT： PID的給定值；PV_IN ： PID的反饋值（也稱過程變量）和GAIN比例增益；TI積分時(shí)間；TD微分時(shí)間；進(jìn)行整個(gè)過程控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。其梯形圖塊如下圖4.1.13所示。圖4.1.13 PID調(diào)節(jié)模塊FB41三、D/A

33、轉(zhuǎn)換模塊FC106本設(shè)計(jì)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的核心為FC106模塊，PID輸出的值作為其輸入值，以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT。進(jìn)行轉(zhuǎn)換之后送給變頻器，變頻器的地址為PQW276，之后邊通過變頻器的輸入電壓控制流量的大小。FC106的梯形圖如圖4.1.14所示。圖4.1.14 D/A轉(zhuǎn)換模塊FC1064.2 問題及其解決方法設(shè)計(jì)的初期，大部分功能都能如期完成，主要問題出在上位機(jī)與PLC程序的連接環(huán)節(jié)。主要出現(xiàn)組態(tài)設(shè)置變量時(shí)定義變量數(shù)據(jù)表設(shè)置有問題，其網(wǎng)絡(luò)IP地址有問題，數(shù)據(jù)類型有問題，還有數(shù)據(jù)地址有問題等。經(jīng)過朱老師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)們之間的交

34、流，最終這些問題都得以解決。首先，定義設(shè)備數(shù)據(jù)表時(shí)，其IP地址要與主機(jī)IP地址和組態(tài)IP地址相對(duì)應(yīng)；其次，數(shù)據(jù)的讀寫類型和起始地址也與STEP7中的變量地址相對(duì)應(yīng)，變量名也必須一一對(duì)應(yīng)。4.3 調(diào)試過程及方法調(diào)試過程主要包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試部分，硬件調(diào)試主要通過電流表觀察電流值是否與采集道德數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，前提是變頻器已經(jīng)設(shè)置好為外控模式，各部分的線已經(jīng)連接好。流量計(jì)與模擬量輸入模塊短接，電磁閥與相應(yīng)的模擬量輸出相對(duì)應(yīng)，變頻器的輸入借口與模擬量輸出的變頻器接口連接。通過改變對(duì)應(yīng)器件的輸入電流值，調(diào)試觀察線路是否有問題。軟件調(diào)試包括組態(tài)軟件上位機(jī)調(diào)試和STEP7程序調(diào)試，組態(tài)軟件調(diào)試主要是測(cè)試運(yùn)行

35、狀態(tài)下變量窗口是否異常，以及柱形圖和曲線圖變量設(shè)置是否正確。PLC編程調(diào)試分兩步進(jìn)行。第一、直接與硬件上設(shè)備之間聯(lián)機(jī)調(diào)試，觀察模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換是否正確，PID調(diào)節(jié)是否有作用等。第二、通過上位機(jī)和硬件設(shè)備一起調(diào)試，通過上位機(jī)設(shè)置窗口設(shè)置PID參數(shù)，觀察PID調(diào)節(jié)之后的曲線得出理想的PID參數(shù)。最終完成整個(gè)過程控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4.4 軟件調(diào)試結(jié)果硬件調(diào)試基本沒什么問題，調(diào)試過程也相對(duì)簡單，再次不做詳細(xì)介紹。組態(tài)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)調(diào)試結(jié)果如下圖4.4.1所示：圖4.4.1 組態(tài)軟件設(shè)計(jì)完成圖梯形圖程序與上位機(jī)和硬件設(shè)備聯(lián)合調(diào)試，觀察輸出響應(yīng)曲線的變化，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性好不好，最終確定一個(gè)穩(wěn)定的PID參數(shù)值。其最終的結(jié)果如下圖所示。圖4.4.2 給定值為30時(shí)調(diào)節(jié)曲線圖4.4.3 給定值為50時(shí)調(diào)節(jié)曲線第五章 設(shè)計(jì)總結(jié)在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，特別是工科類學(xué)校，課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是我們步入社會(huì)參與實(shí)際項(xiàng)目的規(guī)劃建設(shè)的一次極好的演示.學(xué)期末的課程設(shè)計(jì)是對(duì)整個(gè)學(xué)期的總結(jié)和提高。課程設(shè)計(jì)也有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，它能反映出設(shè)計(jì)者所具有的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)和分析解決問題的能力。此次課程設(shè)計(jì)是我們自動(dòng)化專業(yè)最高水平的一次考核，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的過程控制系統(tǒng)是我們自動(dòng)化專業(yè)的核心所在。從最初的選題，開