自動(dòng)化課程設(shè)計(jì)-運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)等3篇

1、灘坊巻浣專業(yè)課綜合課程設(shè)計(jì)說明書系部：信息與控制工程學(xué)院專業(yè)：自動(dòng)化班級：2012級3班學(xué)生姓名：涂壅學(xué) 號(hào)： 120311400762015 年 12 月 261設(shè)計(jì)項(xiàng)目一運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)11.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求11.1.1設(shè)計(jì)任務(wù)11.1.2設(shè)計(jì)要求11.2設(shè)計(jì)方案21.2.1運(yùn)料小車流程圖21.3硬件設(shè)計(jì)21.3.1外部接線圖21.4軟件設(shè)計(jì)31.4.1編程軟件選型31.4.2 i/o地址分配地址表31.4.3運(yùn)料小車控制系統(tǒng)梯形圖41.5 小結(jié)7參考文獻(xiàn)82設(shè)計(jì)項(xiàng)目二異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真92. 1引言92. 2 異步電機(jī)矢量控制變頻原理92. 3異步電動(dòng)機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的

2、仿真模型102. 3.1電流變換和磁鏈觀測模塊102.3.2 dq-abc模塊122.3.3 電流調(diào)節(jié)器模塊122.4 仿真結(jié)果及分析122. 5 小結(jié)16參考文獻(xiàn)：163設(shè)計(jì)項(xiàng)目三 基于組態(tài)王的雙容液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)173.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：173. 2總體設(shè)計(jì)方案173. 3現(xiàn)場控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)173.4±位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)183. 5遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端的設(shè)計(jì)213. 6聯(lián)機(jī)調(diào)試233. 7小結(jié)23參考文獻(xiàn)23設(shè)計(jì)項(xiàng)目四 工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)244.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求244. 2總體設(shè)計(jì)244. 2. 1重復(fù)接地的原因和作用244. 2.2同一低壓配電系統(tǒng)不能同時(shí)采取保護(hù)接地、接零的原因254. 2

3、.3接地保護(hù)和接零保護(hù)注意事項(xiàng)264. 3 小結(jié)263/311設(shè)計(jì)項(xiàng)目一運(yùn)料小車自動(dòng)控制系統(tǒng)1.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1-1-1設(shè)計(jì)任務(wù)某自動(dòng)生產(chǎn)線上運(yùn)料小車的運(yùn)動(dòng)如圖1所示：運(yùn)料運(yùn)料小車1號(hào)站 2號(hào)站 3號(hào)站 4號(hào)站5號(hào)站口動(dòng)化生產(chǎn)圖1運(yùn)料小午示意圖運(yùn)料小車由一臺(tái)三和界步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)止轉(zhuǎn)，小車向右行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小向左行。電動(dòng)機(jī)止反轉(zhuǎn)圖如圖2所示:圖2三相異步電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路圖km1km2在生產(chǎn)線上有5個(gè)編號(hào)為15的站點(diǎn)供小車停靠，在每一個(gè)停靠站安裝一個(gè)行 程開關(guān)以監(jiān)測小車是否到達(dá)該站點(diǎn)。設(shè)有5個(gè)呼叫按鈕開關(guān)（sb1sb5）分別與5 個(gè)停靠站點(diǎn)相對應(yīng)。1.1.2設(shè)計(jì)要求（1）按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)

4、開始工作，按下停止按鈕，系統(tǒng)停止工作；（2）當(dāng)小車當(dāng)前所處停靠站的編碼小于呼叫按鈕sb的編碼時(shí)，小車向右運(yùn)行， 運(yùn)行到呼叫按鈕sb所對應(yīng)的停靠站時(shí)停止；（3）當(dāng)小車當(dāng)前所處停靠站的編碼大于呼叫按鈕sb的編碼吋，小車向左行，運(yùn) 行到呼叫按鈕sb所對應(yīng)的?？空緯r(shí)停止；1.2設(shè)計(jì)方案1.2.1運(yùn)料小車流程圖1.3硬件設(shè)計(jì)1.3.1外部接線圖運(yùn)料小車由一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，小車向右行，電機(jī)反轉(zhuǎn)，小 車向左行。小車控制系統(tǒng)的輸入，輸入設(shè)備與plc的i/o端對應(yīng)的外部接線圖如圖 5所示：45s s6 7 8s s se e e e e ei 0ui 011 02i 03i 04i 0510.6

5、11.211.311.411.7i 2. 0km3qo2quuqo.3kmi fr1圖5 plc小車運(yùn)料外部接線圖1.4軟件設(shè)計(jì)1.4.1編程軟件選型編程軟件選用西門了公司的編程軟件s7-200型號(hào)。s7-200是一種小型的可編程 控制器，具右極高的性能、極豐富的指令集、易于掌握、實(shí)時(shí)特性等特點(diǎn)。1.4. 2 i/o地址分配地址表小車運(yùn)料控制系統(tǒng)的輸入有啟動(dòng)按鈕開關(guān)、停止按鈕開關(guān)、一個(gè)故障恢復(fù)按鈕 開關(guān)、5個(gè)呼叫按鈕開關(guān)、5個(gè)行程開關(guān)共13個(gè)輸入點(diǎn)。這個(gè)控制系統(tǒng)需要控制的 外部設(shè)備冇控制小車運(yùn)動(dòng)的三相電動(dòng)機(jī)一個(gè)，兩個(gè)指示燈，其屮 qo. 2(km3), qo. 3(km4)接通兩個(gè)指示燈前位綠

6、，后為紅。對應(yīng)的i/o地址分配表如表1所示:輸入信號(hào)功能啟動(dòng)停止故障恢復(fù)位置開關(guān)1位置開關(guān)2位置開關(guān)3位宜開關(guān)4位置開關(guān)5呼叫按鈕1呼叫按鈕2呼叫按鈕3呼叫按鈕4呼叫按鈕5輸出信號(hào)電機(jī)正傳電機(jī)反轉(zhuǎn)空閑指示燈故障指示燈按鈕對應(yīng)i/o 口sbo11.0sb812.0sb711.7sq110.1sq210.2sq310.3sq410.4sq510.5sb111.1sb211.2sb311.3sb411.4sb511.5km1q0.1km2q0.2km3q0.3km4q0.4表1小車運(yùn)料i/o地址分配表1.4.3運(yùn)料小車控制系統(tǒng)梯形圖根據(jù)小車運(yùn)動(dòng)的控制要求，畫岀小車控制系統(tǒng)的梯形圖如圖6所示:netw

7、ork 2m0.010.2mov_beneno2-inout-vb1network 3mo.oi0.3mov.beneno3-inout-vb1letwork 4m0.0mdv-benen0 4- inout -vb1network 5mo.oi0.5mov.b-eneno 5- inout -vb1network 6m0.1m0.2m0.3m0.4mov.b-eneno 1 - inout -vb2network 7m0.2m0.3m0.4m0.5mov.b一 eneno 2- inout -vb2network 8m0.3m0.1m0.2m0.4m0.5m0v_b-eneno 3- ino

8、ut -vb2network 10m0.5m0.1m0.2m0.31m0v_benom1tn5-inoutvb2m0.4network 12vb2<bq0.1()vb1etwork 13qo.ot ! q0.110.1i0.2i0.3i0.5m0.7)m0.7t iletwork 14101t ?i0.2i0.3i0.4i0.5m1.0m0.7q0.1()jet work 15i0.0mov.beneno vb1 - inout -vb2letwork 16i2.0m0.1)m0.2letwork 17letwoik 1810.012.0圖6運(yùn)料小車梯形圖1.5小結(jié)本設(shè)計(jì)運(yùn)用的可編程控制

9、器實(shí)現(xiàn)的運(yùn)料小車口動(dòng)控制，避開了以往繼電器接觸 不良、開關(guān)易損壞等缺點(diǎn)，可靠性和穩(wěn)定性都冇所提高。在檢測小車是否到達(dá)裝料、 卸料點(diǎn)的時(shí)候，運(yùn)用了行程開關(guān)，這樣的檢驗(yàn)系統(tǒng)讓小車的?？课恢酶訙?zhǔn)確。在 這次課程設(shè)計(jì)的撰寫過程中，我得到了許多人的幫助。我要感謝安宏偉老師在課程 設(shè)計(jì)上給予我的指導(dǎo)、提供給我的支持和幫助，這是我能順利完成這次設(shè)計(jì)的主要 原因，更重耍的是老師幫我解決了許多技術(shù)上的難題，讓我能把系統(tǒng)做得更加完善。參考文獻(xiàn)1 plc在運(yùn)料小車自動(dòng)化系統(tǒng)中的運(yùn)用主編 戴冠英工礦自動(dòng)化-2005 年，6 期:57-592 機(jī)床控制技術(shù)第四版主編 齊占慶機(jī)械工業(yè)出版社2010年3 可編程控制器常用

10、控制電路主編 何友華 冶金工業(yè)出版社2008年4 工廠電氣控制技術(shù)主編 熊幸明 清華大學(xué)出版社2005年5 可編程控制器應(yīng)用技術(shù)主編 胡學(xué)林 高等教育出版社 2003年2設(shè)計(jì)項(xiàng)目二異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真2.1引言交流異步電動(dòng)機(jī)是-個(gè)高階、強(qiáng)耦合、非線性的多變量系統(tǒng)。該系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型 比較復(fù)雜，將其簡化成單變量線性系統(tǒng)進(jìn)行 控制，動(dòng)態(tài)性能不夠理想，調(diào)節(jié)器參數(shù)很 難準(zhǔn)確設(shè)計(jì)1。為了實(shí)現(xiàn) 高動(dòng)態(tài)性能，20世紀(jì)70年代初徳國西門子公司f. blaschke等提出了矢量控制的方法。所謂矢量控制就是以轉(zhuǎn)了磁場定向，用矢量變 換的方法,實(shí)現(xiàn)對交流屯動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和磁鏈控制的完全解耦，達(dá)到與直流電動(dòng)機(jī)一樣 的調(diào)速

11、性能4 o利用matlab/simulink中的電氣系統(tǒng)模塊(powersystem blocksets )構(gòu)建異步電機(jī)矢量控制仿真模型，并對其動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。2. 2 異步電機(jī)矢量控制變頻原理在同步旋轉(zhuǎn)的mt坐標(biāo)系中，將m軸方向固定在轉(zhuǎn)子磁場方向，因此矢量控制 又稱為磁場定向控制。在沿轉(zhuǎn)子磁場定向的m、t同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系屮，對于籠型轉(zhuǎn) 子異步電機(jī)，由于傳子短路，冇ms = 0,則電壓方程矩陣可簡化為：厶 slmputl0-0 -+厶sp3皿0 r2 + lrp 0a)slr式中:心，尺2為定子和傳子電阻；為定子和轉(zhuǎn)子繞組的自感；ml為定轉(zhuǎn)子繞組間的互感 異步電機(jī)矢量控制中, 被控的是定子

12、電流因此,需要推導(dǎo)岀定子電流分量和其他物理量的關(guān)系。心二一兒(2)mt當(dāng)轉(zhuǎn)子磁鏈達(dá)到穩(wěn)態(tài)并保持不變時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩只曲4決定，此時(shí)磁鏈與轉(zhuǎn)矩分 別由im和4獨(dú)立控制，磁鏈與傳矩實(shí)現(xiàn)了解耦。2.3異步電動(dòng)機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型在 matlab6. 5 環(huán)境卜，利用 simulink 和 power sys-tem blocksets,可以構(gòu)建異步電動(dòng)機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型2。speed controller是速度調(diào)節(jié)器，速度調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)是轉(zhuǎn)矩給定c t*。 在iqs* calculation模塊中，根據(jù)轉(zhuǎn)矩給定c t*和轉(zhuǎn)了磁通2來計(jì)算得出定了 電流的轉(zhuǎn)矩分量iq*,顯然是給

13、定值。teta calculation模塊的作用是計(jì)算q角， 也就是d軸的位置。abc-dq環(huán)節(jié)的作用是根據(jù)角q,將實(shí)際的電動(dòng)機(jī)定了電流ieibc 變換得到d、q坐標(biāo)系中的分量id和iqo id*calculation模塊的作用。2. 3.1電流變換和磁鏈觀測模塊在同步旋轉(zhuǎn)m、t坐標(biāo)系屮構(gòu)造的電流模型磁鏈觀測器。電機(jī)定子三相電流ai、 b i > c i經(jīng)3/2變換變成二相靜止坐標(biāo)系電流di > a i，再經(jīng)同步旋轉(zhuǎn)變換并 按轉(zhuǎn)子磁場定向，得到m、t坐標(biāo)上的電流m i、t i。由m i、t i即可以得 到2 y和s w ,由s w與電機(jī)轉(zhuǎn)速的反饋信號(hào)w相加得到定了頻率信號(hào)，再經(jīng) 積

14、分，即口j得到轉(zhuǎn) 子磁鏈的相位信號(hào)。在matlab/simul ink中圭寸裝的電流變換和磁 鏈觀測模塊如圖2所示。圖2封裝的電流變換和磁鏈觀測模塊(1)電流變換abc-dq模塊abc-dq模塊完成從abc三相定子坐標(biāo)系到dq坐標(biāo)系的變換，在這個(gè)模塊中, 根據(jù)定子電流在abc三相定子處標(biāo)系下的分量,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換，得出電動(dòng)機(jī)定子電 流在dq坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)矩分量iqs和勵(lì)磁分量ids。模塊的構(gòu)造圖如圖3所示轉(zhuǎn)子磁鏈幅值的計(jì)算采用式(2),仿真模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖4所示:(3)轉(zhuǎn)了磁鏈角計(jì)算模塊轉(zhuǎn)子磁鏈角通過計(jì)算q=j( + ),其中轉(zhuǎn)差頻率"有下式計(jì)算該仿真模塊的結(jié)構(gòu)如圖5所示圖5傳子磁鏈角計(jì)

15、算模塊2.3.2 dq-abc 模塊dq-abc模塊的作用是根據(jù)定了電流在dq坐標(biāo)系卜的分量，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)變換得 出電動(dòng)機(jī)定了的三相繞組電流的給定值t*abc,其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖6所示，根據(jù)旋轉(zhuǎn)變 換的公式得出ab兩相 電流,c相電流由ic=-ia-ib得到。2. 3. 3電流調(diào)節(jié)器模塊電流滯環(huán)pwm控制用一個(gè)正弦波電流信號(hào)作為電流給定信號(hào),將實(shí)際檢測到的屯動(dòng)機(jī)屯流作為反饋信號(hào)，兩者比較后作為滯 環(huán)比較器的輸入，滯環(huán)比較器電流 調(diào)節(jié)器仿真模塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖7所示，由三個(gè)滯環(huán)控制器和三個(gè)邏輯非運(yùn)算器組成。1 oh*not-'kidpukesijbc9nor-»pi_>圖7電流調(diào)節(jié)

16、器模塊2.4仿真結(jié)果及分析利用圖2所示的仿真模烈，對三相異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的原理進(jìn)行仿真研究。在電動(dòng)機(jī)的測量模塊demux中選擇電動(dòng)機(jī)的定了三相電流、電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 以及轉(zhuǎn)了角速度作為測量對象，轉(zhuǎn)子漏感0. 8mh;定轉(zhuǎn)子漏感34. 7mh;極對數(shù)為2。速 度調(diào)節(jié)器的參數(shù)如下:積分增益ki二26,比例增益kp二13;電流調(diào)節(jié)器采用滯環(huán)型的 pw控制器，滯環(huán)寬度為20ao仿真的波形如圖8、圖9所示。dme（3）圖8空載時(shí)的速度仿真曲線t)rne(s)圖9空載時(shí)的轉(zhuǎn)矩仿真曲線圖10空載時(shí)的電流仿真曲線圖11加負(fù)載時(shí)的速度仿真曲線圖12加負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)矩仿真曲線圖13加負(fù)載時(shí)的電流仿真曲線從圖8空

17、載運(yùn)行的曲線可以看出在開始啟動(dòng)的瞬間，恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)階段的大約時(shí) 間為0.3so在恒轉(zhuǎn)矩段，轉(zhuǎn)矩 保持在極限值300n. m,這個(gè)極限值是在速度調(diào)節(jié)器參 數(shù)表中設(shè)定的。速度約在0.4s時(shí)上升到最大值，在約13s時(shí)達(dá)到穩(wěn)態(tài)值，穩(wěn) 態(tài)轉(zhuǎn) 子角速度為120rad/so從圖9是負(fù)載運(yùn)行的仿真曲線，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到穩(wěn)定值120rad/s后,在1. 5s時(shí),給 電機(jī)突加nm t1 = 100的負(fù)載，此時(shí)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩從零迅速跳變?yōu)轭~定負(fù)載值，轉(zhuǎn) 速恢復(fù)時(shí)間為0. 5s,系統(tǒng)具冇良好的抗負(fù)載擾動(dòng)的能力。2.5小結(jié)用mat l ab/si mu link中的電氣系統(tǒng)模塊(power system blocksct )構(gòu)建

18、動(dòng)態(tài)矢 量仿真系統(tǒng)，說明matlab非常適合電機(jī)控制領(lǐng)域內(nèi)的仿真及研究,在某些問題的 研究'i1 matlab/simulink能帶來極大的方便并使效率極大提高。實(shí)驗(yàn)證明，用 simulink進(jìn)行交流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)仿真，具有方便、直觀、靈活、精確的優(yōu)點(diǎn)，是比 較理想的仿真方法。參考文獻(xiàn)：1 陳伯時(shí)電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，北京:機(jī)械工業(yè)岀版社,20002 張志涌，徐彥琴,matlab教程，北京:北京航空航天大學(xué)出版社,20043 b. k. bose,姜建國等譯，電力電子學(xué)與變頻傳動(dòng)技術(shù)和應(yīng)用，北京：中國礦業(yè)大學(xué) 岀版社,19994 紀(jì)志成，薛花，沈艷霞，基于matlab交流界步電機(jī)矢量控

19、制系統(tǒng)的仿真建模， 系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),20043設(shè)計(jì)項(xiàng)目三基于組態(tài)王的雙容液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)3. 1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：任務(wù)：以雙容下水箱液位為被控參數(shù)，以智能儀表為控制器，以電動(dòng)調(diào)節(jié)閥為 執(zhí)行器構(gòu)成雙容液位單回路控制系統(tǒng)，以pc機(jī)為上位機(jī)（組態(tài)王為監(jiān)控軟）對現(xiàn)場 參數(shù)監(jiān)控，通過網(wǎng)絡(luò)連接客戶端，在客戶端能對現(xiàn)場參數(shù)監(jiān)控。要求：完成方案設(shè)計(jì)（包括設(shè)計(jì)思路、設(shè)計(jì)原理、實(shí)現(xiàn)功能等）完成現(xiàn)場控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括各功能電路接線圖、框圖和說明等）完成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端的設(shè)計(jì)32總體設(shè)計(jì)方案圖1總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案如圖1所示:系統(tǒng)由現(xiàn)場控制系統(tǒng)、上位機(jī)、遠(yuǎn)程客戶端構(gòu)成?，F(xiàn)場控制系統(tǒng)：現(xiàn)場參數(shù)

20、控制；監(jiān)控系統(tǒng)：采用pc機(jī)，預(yù)裝組態(tài)王軟件，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場控制系統(tǒng)監(jiān)控。同時(shí)服務(wù) 器做上位機(jī)，百特智能儀表做卜位機(jī)構(gòu)成上卜位機(jī)監(jiān)控邏輯結(jié)構(gòu)?？蛻舳耍哼h(yuǎn)程客戶端pc機(jī)通過opc技術(shù)連接到服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。3. 3現(xiàn)場控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)場控制系統(tǒng)：雙容水箱、液位傳感器、智能控制儀表、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥構(gòu)成，原理圖如圖2所示，控制規(guī)律采用pid控制規(guī)律。圖2現(xiàn)場控制系統(tǒng)原理圖1. 百特智能儀表1）適用范圍：適用于溫度控制、壓力控制、流量控制、液位控制等各種現(xiàn)場 和設(shè)備配套。2）萬能輸入信號(hào)：只需做相應(yīng)的按鍵設(shè)置和硬件跳線設(shè)置，即可在以下所有 輸入信號(hào)之（4）3）多種給定方式可選：木機(jī)給定方式（lsp）；吋間程

21、序給定；外部模擬給定 （遠(yuǎn)程給定）。4）多種控制輸出方式：10ma、4-20ma、0-5v、1-5v控制輸岀。5）專家白整定算法：獨(dú)特的pii）參數(shù)專家門整定算法，將先進(jìn)的控制理論和 豐富的工程經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合。6）可帶rs485 /rs232/modem隔離通訊接口或串行標(biāo)準(zhǔn)打印接口。7）零點(diǎn)、滿度自動(dòng)跟蹤，t期運(yùn)行無漂移，全部參數(shù)按鍵可設(shè)定。2電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：單座閥，螺紋連接，線性流量。3液位變送器：420madc3. 4上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)1. 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成硬件:pc機(jī)軟件：組態(tài)王（1）組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過程控制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場操作以 及工廠資源管理于一體，將一個(gè)企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)

22、系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集 在i起，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化管理。(2) 組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對己有工程進(jìn) 行搜索、添加、備份、恢復(fù)以及實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入和導(dǎo)出等功能。工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個(gè)工程開發(fā)設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫面、監(jiān)控 的設(shè)備及相關(guān)量、動(dòng)畫鏈接、命令語言以及設(shè)定運(yùn)行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。運(yùn)行系統(tǒng)：工程運(yùn)行界面，從采集設(shè)備屮獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)工程瀏覽器 的動(dòng)畫設(shè)計(jì)顯示動(dòng)態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作。(3) 組態(tài)王與1/0設(shè)備通信組態(tài)王軟件作為一個(gè)開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國內(nèi)外常

23、見的plc、 智能模 塊、智能儀表、變頻器、數(shù)據(jù)采集板卡等(如：西門子plc、莫迪康plc、 歐姆龍plc、三菱plc、研華模塊等等)通過常規(guī)通訊接口(如串口方式、usb接 口方式、以太網(wǎng)、總 線、gprs等)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。(4) 組態(tài)王的開放性組態(tài)王支持通過opc、dde等標(biāo)準(zhǔn)傳輸機(jī)制和其他監(jiān)控軟件(如：intouch, fix、wince等)或其他應(yīng)用程序(如：vb、vc等)進(jìn)行本機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)交 互。2. 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)(1) 建立組態(tài)王新工程：啟動(dòng)組態(tài)王，進(jìn)入工程管理器，點(diǎn)擊新建，選擇存儲(chǔ)路徑，將工程名定為基于 組態(tài)王的雙容液位控制系統(tǒng)系統(tǒng)，將工程設(shè)為當(dāng)前工程(2) 創(chuàng)建組態(tài)i

24、mi面進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，依次建立監(jiān)控總圖、液位現(xiàn)場控制系統(tǒng)、報(bào)警窗口、 丿力史趨勢曲線窗口和數(shù)據(jù)報(bào)表窗口等人機(jī)接口。英屮將監(jiān)控總圖設(shè)為啟動(dòng)窗口，各 窗口 z間可口由切換。(3) 定義10設(shè)備定義io設(shè)備包括指定設(shè)備驅(qū)動(dòng)，地址，邏輯名等關(guān)鍵參數(shù)。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備com1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵 雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?，擇“百特儀表，xm類儀表，審口， 外部設(shè)備名稱百特儀表，為設(shè)備選擇連接串口為c0m1,填寫設(shè)備地址1:0-3:0。通 訊參數(shù)為：采用串口通迅，端口號(hào)com1,波特率為9600bps,數(shù)據(jù)位8,無校驗(yàn)位， 停止位1:0,通訊超時(shí)3000ms,釆

25、集頻率1000mso（4）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況耍以動(dòng)畫的形式反 映在屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送往生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都 是以實(shí)吋數(shù)據(jù)庫為屮介環(huán)節(jié)。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo) 左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈岀“變量屈性”對話框，依次建立數(shù)據(jù)字典“測量值”、“輸出值”、“設(shè)定值”、“比例度”丨“積分時(shí)間”、“微分時(shí)間”、“手動(dòng)自動(dòng)切換”等。（5）動(dòng)畫連接定義動(dòng)虺連接是指在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系, 當(dāng)變量的值改變時(shí)，在畫面上以圖形對彖的動(dòng)畫效果表現(xiàn)出來。1）水箱的動(dòng)畫連接水箱鏈接：

26、雙擊下水箱，在彈出的屬性設(shè)置框中選擇填充，在彈出的設(shè)置框中 連接pv值2）按鈕鏈接：雙擊按鈕，在彈出的屬性設(shè)置框屮選擇模擬量輸入，在彈出的 設(shè)置框中分別連接連接“輸出值”、“設(shè)定值”、“比例度”“積分時(shí)間”、“微分時(shí)間”、“手動(dòng)自動(dòng)切換”，保存。3）輸出連接雙擊xxxx,在彈出的屬性設(shè)置框中選擇模擬量輸出，在彈出的設(shè)置框中分別 連接連接“測量值”、“輸出值”、“設(shè)定值”、“比例度”“積分吋間”、“微分吋間”、“手動(dòng)自動(dòng)切換”4）管道連接：雙擊管道，在彈出的屈性設(shè)置框屮選擇流動(dòng)，在彈出的設(shè)置框 中連接“輸出值/10”5）保存畫面（6）啟動(dòng)配置選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“系統(tǒng)配置設(shè)置運(yùn)行系統(tǒng)”，雙擊

27、打開,在彈出對話框中選擇啟動(dòng)時(shí)，畫面最大化，啟動(dòng)畫面為監(jiān)控總圖3. 5遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶端的設(shè)計(jì)與上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相似1建立組態(tài)王新工程：啟動(dòng)組態(tài)王，進(jìn)入工程管理器，點(diǎn)擊新建，選擇存儲(chǔ)路徑，將工程名定為基于 組態(tài)王的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，將工程設(shè)為當(dāng)前工程2. 創(chuàng)建組態(tài)畫面進(jìn)入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，依次建立監(jiān)控總圖、液位控制系統(tǒng)、報(bào)警窗口、歷史 趨勢曲線窗口和數(shù)據(jù)報(bào)表窗i i等人機(jī)接口。其中將監(jiān)控總圖設(shè)為啟動(dòng)窗】i,齊窗口 之間可自曲切換。3. 定義10設(shè)備選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備0pc服務(wù)器”,在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo) 左鍵雙擊“opc服務(wù)器新建”圖標(biāo)，在彈岀“查看opc服務(wù)器”對

28、話框屮， “網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)名”編輯框中輸入“scrvxl,然后單擊“查找”按鈕，選中 “kingview. view. 1",確定。如圖 12 所示m8bixj叫譏'amtlxj一 一 timytlm j理開議爲(wèi)鶴釁橡蠱孟竄壽黑崽t算p 湊 占 j l b發(fā)境發(fā) 文 設(shè) 說回璉&劉®elcr?倉 q/w«ha'arah邑 0 l ®.el.處.etl更1.珂二：廠言袤： 點(diǎn)幻ns疥3豎譽(yù)建« a 霜kss蠶器需翼 £於配末斛結(jié)數(shù)報(bào)岳8 8dd飯op網(wǎng)煙設(shè)沒報(bào)歷網(wǎng)用打筋杰記opcopcopcs«rverls

29、«rv«r2s«rv«r3査 sopckse3網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)名(jo ccoput or 1)opcffil務(wù)器當(dāng)出腕信瞬時(shí)，設(shè)定恢復(fù)策昭蘭曲歡間甌30秒最長仮矣時(shí)14網(wǎng)小時(shí)訂閱施 looos»p侵用動(dòng)態(tài)優(yōu)化査找|二解二取消|圖12定義遠(yuǎn)程客戶端設(shè)備4. 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo) 左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屈性”對話框，依次建立數(shù)據(jù)字典“測量值”、“輸出值”、“設(shè)定值”、“比例度”丨“積分時(shí)間”、“微分時(shí)間”、“手動(dòng)口動(dòng)切換”。序號(hào)參數(shù)名設(shè)備寄存器數(shù)據(jù)類型讀寫屬性最大值最大原 時(shí)值1pv1se

30、rverlpv1. valuefloat只讀1001002mv1servcrlmv1. valuefloat讀寫1001003sp1serverlsp1. valuefloat讀寫1001004p1serverlpl. valuefloat讀寫100100511serverltl. valuefloat讀寫10010061)1serverldi. valuefloat讀寫1001007am1servcrlami. valuefloat讀寫1001008kdtz1serverl內(nèi)存整形9jlbfb1serverl內(nèi)存整形5.動(dòng)畫連接以液位控制系統(tǒng)為例說明動(dòng)虺鏈接，(1) 水箱的動(dòng)畫連接雙擊下水箱

31、，在彈出的屈性設(shè)置框屮選擇填充，在彈出的設(shè)置框屮連接本地pv 按鈕鏈接雙擊按鈕，在彈出的屬性設(shè)置框中選擇模擬量輸入，在彈出的設(shè)置框中分 別連接連接“輸出值”、“設(shè)定值”、“比例度”“積分時(shí)間”、“微分時(shí)間”、“手動(dòng)自動(dòng) 切換”，保存。(3)輸出連接雙擊xxxx,在彈出的屬性設(shè)置框中選擇模擬量輸出，在彈出的設(shè)置框中分別 連接連接“測量值”、“輸出值”、“設(shè)定值”、“比例度” “積分時(shí)間”、“微分時(shí)間”、 “手動(dòng)自動(dòng)切換”管道連接雙擊管道，在彈岀的屬性設(shè)置框中選擇流動(dòng)，在彈出的設(shè)置框中連接“輸出值(5) 保存畫面6啟動(dòng)配置選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“系統(tǒng)配置設(shè)置運(yùn)行系統(tǒng)”，雙擊打開,在彈出對話框中選

32、擇啟動(dòng)時(shí)，畫面最大化，啟動(dòng)畫面為監(jiān)控總圖3. 6聯(lián)機(jī)調(diào)試1）由工程開發(fā)系統(tǒng)啟動(dòng)到運(yùn)行系統(tǒng)2）設(shè)置sp為15, am為0, p為10, i為20, d為0,觀察液位變化情況.3）液位變化情況用震蕩衰減法調(diào)整pid參數(shù).4）系統(tǒng)穩(wěn)定后，改變sp為25,觀察液位變化情況.調(diào)整pid參數(shù).3.7小結(jié)通過木次實(shí)驗(yàn)，完成了基于液位控制系統(tǒng)的pid串級控制算法的研究與應(yīng)用， 在驗(yàn)證理論與算法的同時(shí)拓展了原有的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使得原有的實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 得到了豐富與充實(shí)。參考文獻(xiàn)1王再英，劉淮霞，陳毅靜，過程控制系統(tǒng)與儀表m.北京機(jī)械工業(yè)出版社.2王志新，谷云東，王加銀等，雙容水箱上的集屮液位控制實(shí)驗(yàn)及被控對象的

33、數(shù)學(xué) 模型，j北京師范大學(xué)學(xué)報(bào).3姜秀英，過程控制系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)m,化學(xué)工業(yè)出版社.4設(shè)計(jì)項(xiàng)目四工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)任務(wù)及要求我國380/220v低圧配電系統(tǒng)中，廣泛采用中性點(diǎn)直接接地的運(yùn)行方式，而tn 系統(tǒng)應(yīng)用最為普遍。如圖所示，試分析如下問題：(1) 分析說明重復(fù)接地的原因和作用。(2) 同一低壓配電系統(tǒng)中，不能自的設(shè)備釆取保護(hù)接地而有的設(shè)備釆取保護(hù)接 零，分析其中的原因。4.2總體設(shè)計(jì)4. 2.1重復(fù)接地的原因和作用在tn系統(tǒng)中，為確保公共pe線或pen線安全可靠，除在電源中性點(diǎn)進(jìn)行工作接地外，述應(yīng)在pe線或pen線的下列地點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)接地。(1)在架空線路終端及沿線每隔1km處;(2)屯纜和架空線引入車間和其他建筑物處。v斷線pen/e o oq o iooo/ n/m/(b"j蟲父接地圖1重復(fù)接地的作用說明(a)沒有重復(fù)接地中，pe線或pen線斷線時(shí)(b)采用重復(fù)接地中，pe線或pen線斷線時(shí)如果不進(jìn)行重復(fù)接地，則在pe線或pen線斷線且有設(shè)備發(fā)生單相接殼短路時(shí),接在斷線后面的所冇設(shè)備的外霜口j導(dǎo)電部分(外殼)都將呈現(xiàn)接近于相屯壓的對地電壓，即圖1 (a)線路與地形成回路，4兀二220v,這是很危險(xiǎn)的。如果進(jìn)行重復(fù)接地，