雙容水箱串級控制系統(tǒng)設(shè)計

1、雙容水箱串級控制系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計總說明 液位控制問題是工業(yè)生產(chǎn)過程中的一類常見問題 , 例如在飲料、食品加工、 溶液過 濾，化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過程都需要對液位進行適當?shù)目刂?。雙容水箱串級控制在工業(yè)過程控制中應(yīng)用非常廣泛。在水箱水位的控制中，液體首先 進人第一個水箱，然后通過第二個水箱流出，與一個水箱相比，由于增加了一個水箱，使 得被控量的響應(yīng)在時間上更落后一步，即存在容積延遲，從而導(dǎo)致該過程的難以控制。本次設(shè)計采用串級控制，可以有效調(diào)節(jié)過程動態(tài)性能，大大克服系統(tǒng)的容積延遲。采 用 PID 控制器對模型進行整定以達到理想的控制效果。 選用 PLC 作為現(xiàn)場的控制設(shè)備 , 用于 數(shù)據(jù)采集和控

2、制，通過組態(tài)軟件對整定過程及曲線進行實時監(jiān)控，直至達到主、副回路的 最佳整定參數(shù)。關(guān)鍵詞： 雙容水箱， PID, 串級控制，組態(tài)王， PLC5Ouble Let Tank Cascade Control System DesignDesign DescriptionLiquid level control problem is a kind of common industrial production process, For example in beverage, food processing, chemical production, the solution of the prod

3、uction process were industry needs to properly control level.Cascade double-capacity water tank in industrial process control is used widely. In the control of water tank, the advanced water tank, who first and then through the second tank, compared with a tank, due to the increased a tank, is the r

4、esponse time is more backward step, that is, causing the delay in volume of the process is difficult to control.This design uses cascade control, can regulate the process effectively, greatly overcome system dynamic performance of volume. Adopts PID controllerin order to achieve the ideal ofsetting

5、control effect to model. Choose a scene of PLC control device for data acquisition and control, Through the kingview software for setting process and the curve of the real-time monitoring, until it reaches the main circuitd and the vice loop optimal setting parameters.Key words:Double-capacity Water

6、 Tank, PID, cascade control, kingview, PLC目錄1 緒論 11.1PLC 技術(shù) . 11.2 組態(tài)技術(shù) . 31.3 PID 算法 32 設(shè)計背景 52.1 設(shè)計內(nèi)容及原理 52.2 系統(tǒng)軟硬件組成 52.2.1 硬件組成 . 52.2.2 軟件組成 . 53 串級控制系統(tǒng)介紹 63.1 串級控制系統(tǒng)的定義及組成 63.2 串級控制系統(tǒng)的設(shè)計思路. 63.3 串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定. 73.4 串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用. 84西門子S7-200系列PLC介紹 104.1西門子S7-200系列PLC簡介 104.2西門子S7-200系列PLC的組成 105組

7、態(tài)軟件介紹 125.1 組態(tài)的基本概念 125.1.1 組態(tài)的含義 . 125.1.2 數(shù)據(jù)采集的方式 . 125.1.3 腳本的功能 . 125.1.4 組態(tài)軟件的開放性 . 135.1.5 組態(tài)軟件的可擴展性. 135.1.6 組態(tài)軟件的控制功能. 135.2. 組態(tài)軟件特點 135.3 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 146 系統(tǒng)設(shè)計 156.1 對象選擇及其工作原理 156.2 調(diào)節(jié)器的選擇及其正反作用的確定 156.3 傳感器、變送器、執(zhí)行器的選擇 166.4 系統(tǒng)的參數(shù)整定 166.5 S7-200 系列PLC的CPU模塊選擇 176.6 設(shè)備清單 177 PLC設(shè)計流程 197.1 系統(tǒng)設(shè)計基

8、本步驟 197.2 系統(tǒng)設(shè)計流程圖 198 組態(tài)王的設(shè)計 218.1 組態(tài)王的制作的基本過程 218.2 組態(tài)王畫面的制作 239 系統(tǒng)調(diào)試 279.1 組態(tài)軟件調(diào)試 . 279.2 整體調(diào)試 27總 結(jié) . 28致 謝. 29附錄 雙容水箱串級控制程序 . 311 緒論液位控制問題是工業(yè)生產(chǎn)過程中的一類常見問題， 例如在飲料、 食品加工， 溶液過濾、 工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過程當中都需要對液位進行適當?shù)目刂啤Ｒ何豢刂葡到y(tǒng)是由 執(zhí)行器、控制器和檢測機構(gòu)組成，而基于 plc 的液位控制具有 結(jié)構(gòu)靈活， 編程簡單、故障少、 噪音低、維修保養(yǎng)方便、節(jié)能省工，抗干擾能力強 ，效率高，范圍廣，成本低

9、等優(yōu)點。而組態(tài)王 是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)正以標準的工業(yè)計算機軟、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)，它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短 等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其 中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制， 且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。隨著工業(yè)自動化程度的日益提高，可編程控制器（PLC）的使用越來越普遍使用簡單方便, 故障率低 , 對現(xiàn)場環(huán)境要求不高 , 因而倍受青睞 .在目前的很多自控系統(tǒng)中 ,常常選用 PLC 作為現(xiàn)場級的控制設(shè)備 ， 用于數(shù)據(jù)采集和控制 ;而

10、在系統(tǒng)上位機 （通常為工控機 ）上利用工控 組態(tài)軟件來完成工業(yè)流程及控制參數(shù)的顯示 ， 實現(xiàn)生產(chǎn)監(jiān)控和管理等功能 . 本次的畢業(yè)設(shè)計 是基于PID算法下的軟件控制系統(tǒng)，通過對可編程計算器PLC的程序編寫，利用計算機進行控制與監(jiān)視。1.1PLC 技術(shù)PLC英文全稱（Programmable Logic Controller）,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是 : 一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)， 專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。 它采用一類可編程 的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算 , 順序控制，定時，計數(shù)與算術(shù)操作等面向 用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入 / 輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過

11、程。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、 輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。（1）開關(guān)量的邏輯控制這是PLC最基本、最廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順 序控制，既可用于單臺設(shè)備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷 機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。（ 2）模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都 是模擬量。 為了使可編程控制器處理模擬量， 必須實現(xiàn)模擬量 （ Analog ）和數(shù)字量（ Digital ）

12、之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLCT家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于 模擬量控制。（3）運動控制PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關(guān) 量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLCT家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。（4）過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。

13、大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般 是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的 應(yīng)用。（5）數(shù)據(jù)處理現(xiàn)代PLC具有數(shù)學(xué)運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、 排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在 存儲器中的參考值比較， 完成一定的控制操作， 也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置， 或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可 用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。（ 6）通信及聯(lián)網(wǎng)PLC通信

14、含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展， 工廠自動化網(wǎng)絡(luò)發(fā)展得很快，各PLCT商都十分重視PLC勺通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。21世紀，PLC會有更大的發(fā)展。從技術(shù)上看，計算機技術(shù)的新成果會更多地應(yīng)用于可 編程控制器的設(shè)計和制造上，會有運算速度更快、存儲容量更大、智能更強的品種出現(xiàn)； 從產(chǎn)品規(guī)模上看，會進一步向超小型及超大型方向發(fā)展；從產(chǎn)品的配套性上看，產(chǎn)品的品 種會更豐富、規(guī)格更齊全，完美的人機界面、完備的通信設(shè)備會更好地適應(yīng)各種工業(yè)控制 場合的需求； 從市場上看， 各國各自生產(chǎn)多品種產(chǎn)品的情況會隨著國際競爭的

15、加劇而打破， 會出現(xiàn)少數(shù)幾個品牌壟斷國際市場的局面，會出現(xiàn)國際通用的編程語言；從網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情 況來看，可編程控制器和其它工業(yè)控制計算機組網(wǎng)構(gòu)成大型的控制系統(tǒng)是可編程控制器技 術(shù)的發(fā)展方向。目前的計算機集散控制系統(tǒng)DCS（ DistributedControl System）中已有大量的可編程控制器應(yīng)用。伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，可編程控制器作為自動化控制網(wǎng)絡(luò)和 國際通用網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分，將在工業(yè)及工業(yè)以外的眾多領(lǐng)域發(fā)揮越來越大的作用。1.2 組態(tài)技術(shù)組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)正以標準的工業(yè)計算機軟、 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)，它具有適應(yīng)性強、開放性好、易

16、于擴展、經(jīng) 濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次 結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控 制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用 9 。尤其考慮三方面問題： 畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行 設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(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， 并以動畫方式顯示控制設(shè)備 的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備 驅(qū)動程序和靈

17、活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能?，F(xiàn)場總線技術(shù)的成熟更加促進了組態(tài)軟件的應(yīng)用。因為現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具備OSI協(xié)議，因此可以認為它與普通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)具有相同的屬性，這為組態(tài)軟件的發(fā)展提供了更多 機遇。組態(tài)軟件的發(fā)展方向之一是能夠兼容多操作系統(tǒng)平臺.隨著UNIX、LINIX操作系統(tǒng)越來越多的被公司采用作為主機操作系統(tǒng)，可移植性成為組態(tài)軟件的主要發(fā)展方向。1.3 PID 算法過程控制中，按偏差的比例（P）、積分（I ）和微分（D）進行控制的PID控制器（亦 稱PID調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器。它具有原理簡單，易于實現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點；而且在理論上可以證明，對

18、于過程控制 的典型對象一一“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對象，PID控制器是一種最優(yōu)控制。PID調(diào)節(jié)規(guī)律是連續(xù)系統(tǒng)動態(tài)品質(zhì)校正的一種有效方法，它的參數(shù)整定方式簡便，結(jié)構(gòu)改變靈活。對于PID參數(shù)的選擇：（1）比例系數(shù)P對系統(tǒng)性能的影響：比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減??；P偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時間加長；P太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定；P太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。P可以選負數(shù)，這主要是由執(zhí)行機構(gòu)、傳感器以及控制對象的特性決定的。如果P的符號選擇不當對象測量值就會離控制目標的設(shè)定值越來越遠，如果出現(xiàn)這樣的情況P的符號就一定要取反。同時要注意的是，力控的策略控制

19、器的PID控制塊的P參數(shù)是PID控制中的增益。（ 2）積分控制 I 對系統(tǒng)性能的影響：積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降， I ?。ǚe分作用強） 會使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。（3）微分控制D對系統(tǒng)性能的影響：微分作用可以改善動態(tài)特性，D偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短；D偏小時，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時間也較長；只有D合適，才能使超調(diào)量較小，減短調(diào)節(jié)時間。242設(shè)計背景2.1設(shè)計內(nèi)容及原理利用組態(tài)王對雙容水箱分布式控制系統(tǒng)進行監(jiān)測與控制。其中用串級控制來改善系統(tǒng)的容積延遲，利用PID算法進行工程設(shè)計，完成對下水箱液位的監(jiān)控。電機給上、下水槽供水，液位變送器將下水槽的液位變?yōu)殡娦盘?/p>

20、送PLC進行PID運算或送計算機進行其它運算后，其結(jié)果作為對上水槽進行控制的給定值，在PLC或計算機中對上水槽液位進行運算后，其結(jié)果用來控制固態(tài)繼電器，從而控制水泵的出水量，最終達到控 制下水槽液位的目的。2.2系統(tǒng)軟硬件組成圖2-1雙容水箱分布式串級控制系統(tǒng)原理圖221硬件組成被控對象:兩水槽液位，一電機轉(zhuǎn)速。檢測裝置：兩個液位變送器，兩個測速編碼器。執(zhí)行機構(gòu):一個固態(tài)繼電器及一臺直流電機?？刂葡到y(tǒng):西門子小型 PLC S7-200。監(jiān)控系統(tǒng)：微型計算機。222軟件組成PLC程 序軟件：STEP7-200監(jiān)控軟件：組態(tài)王6.5.13串級控制系統(tǒng)介紹3.1串級控制系統(tǒng)的定義及組成兩只調(diào)節(jié)器串聯(lián)

21、起來工作，其中一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的給定值的系 統(tǒng)，稱為串級控制系統(tǒng)。串級控制系統(tǒng)采用兩套檢測變送器和兩個調(diào)節(jié)器，前一個調(diào)節(jié)器的輸出作為后一個調(diào)節(jié)器的設(shè)定，后一個調(diào)節(jié)器的輸出送往調(diào)節(jié)閥。前一個調(diào)節(jié)器稱為主調(diào)節(jié)器，它所檢測和控制的變量稱主變量（主被控參數(shù)），即工 藝控制指標；后一個調(diào)節(jié)器稱為副調(diào)節(jié)器， 它所檢測和控制的變量稱副變量（副被控參數(shù)）是為了穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量。整個系統(tǒng)包括兩個控制回路，主回路和副回路。副回路由副變量檢測變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過程構(gòu)成；主回路由主變量檢測變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過程 和主過程構(gòu)成。串級控制系統(tǒng)方框圖如圖3.1上變送器-圖

22、3-1串級控制系統(tǒng)方框圖3.2串級控制系統(tǒng)的設(shè)計思路（1）主回路的設(shè)計串級控制系統(tǒng)的主回路是定值控制，其設(shè)計單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計類似，設(shè)計過程可 以按照簡單控制系統(tǒng)設(shè)計原則進行。這里主要解決串級控制系統(tǒng)中兩個回路的協(xié)調(diào)工作問 題。主要包括如何選取副被控參數(shù)、確定主、副回路的原則等問題。（2）副回路的設(shè)計由于副回路是隨動系統(tǒng)，對包含在其中的二次擾動具有很強的抑制能力和自適應(yīng)能力，二次擾動通過主、副回路的調(diào)節(jié)對主被控量的影響很小，因此在選擇副回路時應(yīng)盡可 能把被控過程中變化劇烈、頻繁、幅度大的主要擾動包括在副回路中，此外要盡可能包含較多的擾動。(3) 主、副回路的匹配1) 主、副回路中包含的擾動數(shù)

23、量、時間常數(shù)的匹配 設(shè)計中考慮使二次回路中應(yīng)盡可能包含較多的擾動，同時也要注意主、副回路擾動數(shù) 量的匹配問題。副回路中如果包括的擾動越多，其通道就越長，時間常數(shù)就越大，副回路 控制作用就不明顯了，其快速控制的效果就會降低。如果所有的擾動都包括在副回路中， 主調(diào)節(jié)器也就失去了控制作用。原則上，在設(shè)計中要保證主、副回路擾動數(shù)量、時間常數(shù) 之比值在310之間。比值過高，即副回路的時間常數(shù)較主回路的時間常數(shù)小得太多，副回路反應(yīng)靈敏，控制作用快，但副回路中包含的擾動數(shù)量過少，對于改善系統(tǒng)的控制性能不 利；比值過低，副回路的時間常數(shù)接近主回路的時間常數(shù)，甚至大于主回路的時間常數(shù)， 副回路雖然對改善被控過程

24、的動態(tài)特性有益，但是副回路的控制作用缺乏快速性，不能及 時有效地克服擾動對被控量的影響。嚴重時會出現(xiàn)主、副回路“共振”現(xiàn)象，系統(tǒng)不能正 常工作。2) 主、副調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律的匹配、選擇 在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器的作用是不同的。主調(diào)節(jié)器是定值控制，副調(diào)節(jié)器是隨動控制。系統(tǒng)對二個回路的要求有所不同。主回路一般要求無差，主調(diào)節(jié)器的控制規(guī) 律應(yīng)選取PI或PID控制規(guī)律；副回路要求起控制的快速性，可以有余差，一般情況選取P控制規(guī)律而不引入 I 或 D 控制。如果引入 I 控制， 會延長控制過程， 減弱副回路的快速控 制作用；也沒有必要引入 D控制，因為副回路采用 P控制已經(jīng)起到了快速控制作用，引入

25、 D 控制會使調(diào)節(jié)閥的動作過大，不利于整個系統(tǒng)的控制。3) 主、副調(diào)節(jié)器正反作用方式的確定 一個過程控制系統(tǒng)正常工作必須保證采用的反饋是負反饋。串級控制系統(tǒng)有兩個回路，主、副調(diào)節(jié)器作用方式的確定原則是要保證兩個回路均為負反饋。確定過程是首先判 定為保證內(nèi)環(huán)是負反饋副調(diào)節(jié)器應(yīng)選用那種作用方式，然后再確定主調(diào)節(jié)器的作用方式。3.3 串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定串級控制系統(tǒng)從整體是上看是定制控制系統(tǒng)，要求主參數(shù)有較高的控制精度。但副回 路是隨動控制系統(tǒng)，要求副參數(shù)能準確，快速的跟隨主調(diào)節(jié)器輸出的變化。串級控制系統(tǒng) 主，副回路原理不同，對主，副參數(shù)的要求也不同。通過正確的參數(shù)整定，可獲得理想的 控制效果。串

26、級控制系統(tǒng)主， 副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法有逐步逼近法， 兩步整定法和一步整定法。1. 逐步逼近法 逐步逼近法是一種依次整定主回路，副回路，然后循環(huán)進行，逐步接近主，副回路最 佳整定的一種方法，其步驟如下：1）整定副回路。此時斷開主回路，按單回路的整定方法，取得調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)， 得到第一次整定值 G12。2）整定主回路。把剛剛整定好的副回路作為主回路的一個環(huán)節(jié)，仍按照單回路的整 定方法，求取主調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)，記作G11。3） 再次整定副回路，此時副回路，主回路都已閉合。在主調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)為G11的條件下，按單回路的整定方法，重新求取調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)G22,至此已完成一個循環(huán)的整定。4） 重新

27、整定主回路，同樣是在兩個回路閉合，負調(diào)節(jié)器整定參數(shù)為G22的情況下，重 新整定主調(diào)節(jié)器得到 G21。5）如果調(diào)節(jié)過程仍未達到品質(zhì)要求，按 3， 4步驟繼續(xù)進行，知道控制效果滿意為止。2. 兩步整定法 所謂兩步整定法，就是讓系統(tǒng)處于串級工作狀態(tài)，第一步按單回路控制系統(tǒng)整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)，第二步把已經(jīng)整定好的副回路視為串級控制系統(tǒng)的一個環(huán)節(jié)，仍按單回路對主 調(diào)節(jié)器進行一次參數(shù)整定。3. 一步整定法兩步整定法隨能滿足主，副參數(shù)的要求，但要分兩步進行，需尋求兩個衰減比為4：1的衰減振蕩過程，比較瑣碎。為了簡化步驟，主，副調(diào)節(jié)器的參數(shù)也可以一步整定。所謂一步整定法，就是根據(jù)所有的經(jīng)驗，先將副調(diào)節(jié)器參數(shù)一次

28、調(diào)好，不需再變動， 然后，按照一般單回路控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法直接整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。經(jīng)驗證明，這種整定方法對于對主參數(shù)要求較高，而對副參數(shù)要求不嚴的串級控制系 統(tǒng)是一種有效的整定方法。3.4 串級控制系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用（1）用于克服被控過程較大的容量滯后 在過程控制系統(tǒng)中，被控過程的容量滯后較大，特別是一些被控量是溫度等參數(shù)時，控制要求較高，如果采用單回路控制系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)工藝的要求。利用串級控制系 統(tǒng)存在二次回路而改善過程動態(tài)特性，提高系統(tǒng)工作頻率，合理構(gòu)造二次回路，減小容量 滯后對過程的影響，加快響應(yīng)速度。在構(gòu)造二次回路時，應(yīng)該選擇一個滯后較小的副回路， 保證快速動作的副回路。（2

29、）用于克服被控過程的純滯后被控過程中存在純滯后會嚴重影響控制系統(tǒng)的動態(tài)特性，使控制系統(tǒng)不能滿足生產(chǎn)工 藝的要求。使用串級控制系統(tǒng)，在距離調(diào)節(jié)閥較近、純滯后較小的位置構(gòu)成副回路，把主 要擾動包含在副回路中，提高副回路對系統(tǒng)的控制能力，可以減小純滯后對主被控量的影 響。改善控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。（3）用于抑制變化劇烈幅度較大的擾動 串級控制系統(tǒng)的副回路對于回路內(nèi)的擾動具有很強的抑制能力。 只要在設(shè)計時把變化 劇烈幅度大的擾動包含在副回路中，即可以大大削弱其對主被控量的影響。（4）用于克服被控過程的非線性 在過程控制中，一般的被控過程都存在著一定的非線性。這會導(dǎo)致當負載變化時整個 系統(tǒng)的特性發(fā)生變化，

30、影響控制系統(tǒng)的動態(tài)特性。單回路系統(tǒng)往往不能滿足生產(chǎn)工藝的要 求，由于串級控制系統(tǒng)的副回路是隨動控制系統(tǒng)，具有一定的自適應(yīng)性，在一定程度上可 以補償非線性對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響。4西門子s7-200系列PLC介紹4.1西門子S7-200系列PLC簡介德國的西門子(SIEMENS公司是歐洲最大的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的SIMATIC可編程序控制器在歐洲處于領(lǐng)先地位。其第一代可編程序控制器是1975年投放市場的SIMATIC S3系列的控制系統(tǒng)。在1979年，微處理器技術(shù)被應(yīng)用到可編程序控制器中，產(chǎn)生了SIMATIC S5系列，取代了 S3系列，之后在20世紀末又推出了 S7系列產(chǎn)品。最新的SIM

31、ATIC產(chǎn)品為SIMATIC S7、M7和C7等幾大系列。S7-200系列是一種可編程序邏輯控制器( Micro PLC)，它能夠控制各種設(shè)備以滿足 自動化控制需求。S7-200的用戶程序中包括了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復(fù)雜數(shù)學(xué)運算以及與其它智 能模塊通訊等指令內(nèi)容，從而使它能夠監(jiān)視輸入狀態(tài)，改變輸出狀態(tài)以達到控制目的。緊 湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強大的指令集使S7-200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。S7-200 CPU各一個微處理器、一個集成電源和數(shù)字量I/O點集成在一個緊湊的封裝中， 從而形成了一個功能強大的微型PLC,參見圖4.1。在下載了程序之后，S7-200將保留所需的邏輯，用于監(jiān)

32、控應(yīng)用程序中的輸入輸出設(shè)備?；粝渝e段/讒斷SF/DIAGRUN洛斤|STOP I停止摘卡卡 卡話御池Ae時電ffif蓋：權(quán)式說操開充'ruwsttopi 戡擬電位器護展瑞口適用玄洱甘cpu 比堆瑞子排I CPU 224 CPU 224XP 和CPU 226上可林挨用于裝上標盛彳DIN T軌旳弋片圖 4-1 S700 微型 PLC4.2西門子S7-200系列PLC的組成SIMATIC S7-200系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分組成，如圖4.2所示。111TD200文本 顯示器TP系列觸摸屏計算機一工業(yè)軟件A圖4-2 S7-200 PLC 系統(tǒng)組成系統(tǒng)基本組成：硬件：（1）基本單元（2）擴展

33、單元（3）特殊功能模塊（4）相關(guān)設(shè)備工業(yè)軟件：工業(yè)軟件是為更好地管理和使用這些設(shè)備而開發(fā)的與之相配套的程序、文檔及其規(guī)則的總和，它主要由標準工具、工程工具、運行軟件和人機接口等幾大類構(gòu)成。5 組態(tài)軟件介紹5.1 組態(tài)的基本概念5.1.1 組態(tài)的含義“組態(tài)” 的概念是伴隨著集散式控制系統(tǒng)（Distributed control system , DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動化技術(shù)人員所熟悉的。組態(tài)軟件（有時也稱為監(jiān)控組 態(tài)軟件或工控組態(tài)軟件）為自動化工程技術(shù)人員提供了一種采用搭積木的方式制作現(xiàn)場控 制過程和控制界面的工具。組態(tài)的概念最早來自英文“ configuration ”，組態(tài)

34、軟件就是用應(yīng)用軟件中提供的工 具、方法來完成工程中某一具體任務(wù)的軟件。工控組態(tài)軟件是指在數(shù)據(jù)采集和過程控制中 使用的專用軟件，即在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境下，為用戶提供快 速構(gòu)建工業(yè)自動控制，系統(tǒng)監(jiān)控功能的一種軟件工具。組態(tài)軟件一般用于自動控制系統(tǒng)的監(jiān)控層，提供了監(jiān)控層的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，通 過靈活的組態(tài)方式，可使用戶快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能。組態(tài)軟件應(yīng)該能支持 各種工控設(shè)備和常見的通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。5.1.2 數(shù)據(jù)采集的方式大多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序，用戶可以根據(jù)需要進行相應(yīng)的配置。然而，在這種情況下，驅(qū)動程序只能由組態(tài)軟件

35、開發(fā)商提供，或者由用戶按照某種組態(tài)軟件的接口規(guī)范編寫，由 OPC（ OLE for Process Control）基金組織提出的 OP（規(guī)范基于Microsoft的OLE/DCO技術(shù)，提供了在分布式系統(tǒng)下，軟件組織交互和分享數(shù)據(jù)的完整的解決方案。在實際應(yīng)用中，作為服務(wù)器的數(shù)據(jù)采集程序往往由硬件設(shè)備制造商隨硬件提供，可以發(fā)揮硬件的全部效能，而作為客戶機的組態(tài)軟件可以通過OPCf各廠家的驅(qū)動程序無縫連接，故從根本上解決了以前采用專用格式驅(qū)動程序總是滯后于硬件更新的問題。同時，組 態(tài)軟件同樣可以作為服務(wù)器為其他應(yīng)用系統(tǒng)（如MIS等）提供數(shù)據(jù)。5.1.3 腳本的功能腳本語言是擴充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手

36、段。因此，大多數(shù)組態(tài)軟件都支持腳本語言。具體的實現(xiàn)方式可分為三種類型：一是內(nèi)置的類 C/Basic 語言，二是采用 Microsoft VBA 的 編程語言，三是有少數(shù)組態(tài)軟件采用面向?qū)ο蟮哪_本語言。類C/Basic語言要求用戶使用類似高級語言的語句書寫腳本， 使用系統(tǒng)提供的函數(shù)調(diào)用組合完成各種系統(tǒng)功能。 微軟的 VBA 是一種相對完備的開發(fā)環(huán)境，采用VBA的組態(tài)軟件通常使用微軟的 VBA環(huán)境和組件技術(shù)，把組態(tài)系統(tǒng)中的對象以組件方式實現(xiàn)，使用VBA勺程序?qū)@些對象進行訪問。猶豫Visual Basic是解釋執(zhí)行的，所以 VBA程序的一些語法錯誤可能到執(zhí)行時才能發(fā)現(xiàn)。而面向?qū)ο蟮?腳本語言提供了

37、對象訪問機制，對系統(tǒng)中的對象可以通過其屬性的方法進行訪問，比較容 易學(xué)習、掌握和擴展，但實現(xiàn)比較復(fù)雜。5.1.4 組態(tài)軟件的開放性隨著管理信息系統(tǒng)（MIS）和計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的普及和工業(yè)控制領(lǐng)域的 進一步要求，生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。在生產(chǎn)工程中，需 要對現(xiàn)場的大量數(shù)據(jù)進行流程分析和過程控制，已實現(xiàn)對生產(chǎn)流程的調(diào)整和優(yōu)化。目前， 現(xiàn)有的組態(tài)軟件對大部分這些方面的需求還只能以報表的形式提供，或者通過ODB將數(shù)據(jù)導(dǎo)出到外部數(shù)據(jù)庫，以供其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進行調(diào)用，在絕大多數(shù)情況下，仍然需要進行再開 發(fā)才能實現(xiàn)。隨著生產(chǎn)決策活動對信息需求的增加，可以預(yù)見，組態(tài)軟件與管

38、理信息系統(tǒng) 或領(lǐng)導(dǎo)信息系統(tǒng)（EIS）的集成必將更加緊密，實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與決策功能的模塊形式很可能 在組態(tài)軟件中相繼出現(xiàn)。5.1.5 組態(tài)軟件的可擴展性可擴展性為用戶提供了在不改變原有系統(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能可能來自于組態(tài)軟件開發(fā)商、第三方軟件提供商或用戶自身。增加功能最常 用的手段是 ActiveX 組件的應(yīng)用，組態(tài)軟件能提供完備的 ActiveX 組件引入功能及實現(xiàn)引入 對象在腳本語言中的訪問。5.1.6 組態(tài)軟件的控制功能隨著以工業(yè)計算機為核心的自動控制系統(tǒng)技術(shù)的日趨完善和工程技術(shù)人員使用組態(tài) 軟件水平的不斷提高，用戶對組態(tài)軟件的要求已不像過去那樣主要側(cè)重于畫面

39、，而是要考 慮一些實質(zhì)性的應(yīng)用功能，如軟 PLC何編程邏輯控制器）、先進過程控制策略等。軟PL（控制是基于計算機開放童心接口結(jié)構(gòu)的控制裝置，具有硬PLC在功能、可靠性、速度、故障查找等方面的特點，利用軟件技術(shù)可將標準的工業(yè)計算機轉(zhuǎn)換成全功能的PLC過程控制器。軟PLC綜合了計算機和PLC勺開關(guān)量控制、模擬量控制、數(shù)學(xué)運算、數(shù)值處理、 通信網(wǎng)絡(luò)等功能，通過一個多任務(wù)控制內(nèi)核，提供了強大的指令集，快速而準確的掃描周 期、可靠的操作和可連接各種 I/O系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)的開放式結(jié)構(gòu)?？梢赃@樣說，軟PLC提供了與硬PLC同樣的功能，而同時具備了計算機環(huán)境的各種優(yōu)點。5.2. 組態(tài)軟件特點組態(tài)軟件最突出的特點是

40、實時多任務(wù)。 例如， 數(shù)據(jù)采集與輸出、 數(shù)據(jù)處理與算法實現(xiàn)、 圖形顯示及人機對話、實時數(shù)據(jù)的存儲、檢索管理、實時通信等多個任務(wù)要在同一臺計算 機上同時運行等。組態(tài)軟件的使用者是自動化工程設(shè)計人員，使用組態(tài)軟件的主要目的是使使用者在生 成適合自己需要的應(yīng)用系統(tǒng)時不需要修改軟件程序的源代碼，因此，在設(shè)計組態(tài)軟件時應(yīng) 充分了解自動化工程設(shè)計人員的基本需求，并加以總結(jié)提煉，重點集中解決共性問題。自動化工程設(shè)計技術(shù)人員在使用組態(tài)軟件時只需填寫一些事先設(shè)計的表格，再利用圖 形功能把被控對象（如反應(yīng)罐、溫度計、鍋爐、趨勢曲線、報表等）形象地畫出來，通過 內(nèi)部數(shù)據(jù)連接把被控對象的屬性與設(shè)備的實時數(shù)據(jù)進行邏輯連

41、接。當由組態(tài)軟件生成的應(yīng) 用系統(tǒng)投入運行后，與被控對象相連的設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，會直接帶動被控對象的屬性 變化。若要對應(yīng)用系統(tǒng)進行修改，也十分方便，這就是組態(tài)軟件的方便性。從以上可以看 出，組態(tài)軟件具有實時多任務(wù)、接口開放、使用靈活、功能多樣、運行可靠等特點。5.3 系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)串聯(lián)雙容水箱在工業(yè)過程控制中應(yīng)用非常廣泛。在串聯(lián)雙容水箱水位的控制中，進水 首先進人第一個水箱， 然后通過第二個水箱流出， 與一個水箱相比， 由于增加了一個水箱， 使得被控量的響應(yīng)在時間上更落后一步，即存在容積延遲，從而導(dǎo)致該過程的難以控制。 串級控制是改善調(diào)節(jié)過程動態(tài)性能的有效方法，由于其超前的控制作用，可以大大

42、克服系 統(tǒng)的容積延遲。采用兩步整定法，通過組態(tài)軟件對整定過程及曲線進行實時監(jiān)控，直至達 到主、副回路的最佳整定參數(shù)。根據(jù)工藝要求，為了保證控制精度，系統(tǒng)以低位水箱液位為主調(diào)節(jié)參數(shù)，高位水箱液 位為副調(diào)節(jié)參數(shù)，構(gòu)成串聯(lián)雙容水箱串級控制系統(tǒng)。低位水箱的液位傳感器檢測的液位信 號與給定液位值進行比較后送人主調(diào)節(jié)器，經(jīng)PID運算后，其輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，與高位水箱的液位傳感器檢測到的液位信號進行比較后送人副調(diào)節(jié)器，經(jīng)PID運算后，其輸出控制電動調(diào)節(jié)閥的開度，控制進水流量的大小，從而控制水箱的液位圖。6系統(tǒng)設(shè)計6.1對象選擇及其工作原理主對象為下水箱液位（水槽 2），副對象為上水箱水位（水槽 1）

43、。電機1給水槽1、2供水，液位變送器2將水槽2的液位變?yōu)殡娦盘査?PLC進行PID運算或 送計算機進行其它運算后，其結(jié)果作為對水槽1進行控制的給定值，在 PLC或計算機中對液位1進行運算后，其結(jié)果用來控制固態(tài)繼電器，從而控制水泵1的出水量，最終達到控制液位2的目的，見圖6.1 o揍黎Lfm槎至LC02424VJ開體電卻21I丄 Il?LLI 鼻iL J? In I I L L l,+K L+*D£I i-ilt-R cU- J diJ- 出匚。LM2JIciD'lri-Kflfli I OJ!0iJO.4O«O6£iTN I« I I I ? I

44、 L | 4 | 1 .=552Y151電機2.PW2,25-A（iZIfrW展+丼山.球砧肥圖6-1電氣原理圖6.2調(diào)節(jié)器的選擇及其正反作用的確定在串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，主調(diào)節(jié)器和副調(diào)節(jié)器的任務(wù)不同，對他們的選型也有所不同的考 慮。畐鵬節(jié)器的任務(wù)是以快動作迅速落在副環(huán)內(nèi)的擾動，而中間變量并不要求無差，一般 都采用比例調(diào)節(jié)器。主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是準確保持被調(diào)量符合生產(chǎn)要求。凡是需要考慮采用 串級調(diào)節(jié)的場合，工藝上對調(diào)節(jié)品質(zhì)的要求總是很高，不允許被調(diào)量有偏差。因此，主調(diào) 節(jié)器必須具有積分作用，一般采用 PI 控制；如果副環(huán)外面的對象容積數(shù)目較多，同時有主 要擾動落在副環(huán)外面的情況，就可以考慮 PID調(diào)節(jié)器

45、。PID調(diào)節(jié)器是常規(guī)調(diào)節(jié)中最好的一種調(diào)節(jié)器，它綜合了各種調(diào)節(jié)規(guī)律的優(yōu)點，及改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又可以消除靜差。對于負荷變化大、容量滯后打、控制品質(zhì)要求高的控制 對象均能適應(yīng)。為了保證控制精度 , 系統(tǒng)以下水箱液位為主調(diào)節(jié)參數(shù)，上水箱液位為副調(diào)節(jié)參數(shù)，構(gòu) 成串聯(lián)雙容水箱串級控制系統(tǒng)。主環(huán)用 PID調(diào)節(jié)器，副環(huán)用P調(diào)節(jié)器。一個過程控制系統(tǒng)正常工作必須保證采用的反饋式負反饋。串級控制系統(tǒng)有兩個回 路，主副調(diào)節(jié)起作用方式的確定原則是要保證兩個回路均是負反饋。確定過程是首先判定 為保證內(nèi)環(huán)是負反饋負調(diào)節(jié)器應(yīng)選用那種作用方式，然后在確定主調(diào)節(jié)器的作用方式。6.3 傳感器、變送器、執(zhí)行器的選擇過程控制系統(tǒng)中用

46、于參數(shù)檢測的傳感器、變送器是系統(tǒng)中獲取信息的裝置。傳感器、 變送器完成對被控參數(shù)以及其他一些參數(shù)、變量的檢測，并將測量信號傳至控制器。測量 信號是調(diào)節(jié)器進行控制的基本依據(jù)，被控參數(shù)迅速、準確地實現(xiàn)高性能控制的重要條件。 測量不準確或不及時，會產(chǎn)生失調(diào)、誤調(diào)或調(diào)節(jié)不及時，影響之大不容忽視。因此，傳感 器、變送器的選擇是過程控制系統(tǒng)設(shè)計中的重要一環(huán)。本實驗裝置采用擴散硅變送器 . ，它具有工作可靠、性能穩(wěn)定、安裝使用方便、體積 小、重量輕、性能價格比高等特點。執(zhí)行器是自動控制系統(tǒng)中的操作環(huán)節(jié)， 其作用是根據(jù)控制器送來的控制信號改變所操 作介質(zhì)的大小，將被控變量維持在所要求的數(shù)值上。本實驗裝置的執(zhí)行

47、器由固態(tài)繼電器、直流電機和水泵組成。6.4 系統(tǒng)的參數(shù)整定串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)整體上是個定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，要求主參數(shù)有較高的調(diào)節(jié)精度。但副回路是個隨動系統(tǒng)，要求副參數(shù)能準確、快速地跟隨主調(diào)節(jié)器輸出的變化而變化。只有明確了 主、副回路的作用及主、 副參數(shù)的要求后， 才能正確地通過參數(shù)整定改善調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特性， 獲取最佳的調(diào)節(jié)過程。串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)主、 副調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法主要有兩部整定法和一步整定法。這里選擇用一步整定法。一次整定法就是根據(jù)經(jīng)驗先將副調(diào)節(jié)器參數(shù)一次放好，不再變動，然后按一般單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)的整定方法直接整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。一步整定法的依據(jù)是：在串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，主參數(shù)是工藝的主要操作指標，直接關(guān)系到產(chǎn)

48、 品的質(zhì)量，對它要求比較嚴格。而副參數(shù)的設(shè)立主要是為了提高主參數(shù)的調(diào)節(jié)質(zhì)量，對副參數(shù)本身沒有很高的要求，允許它在一定范圍內(nèi)變化。因此，在整定時不必把過多的精力花在副環(huán)上。只要把副調(diào)節(jié)器的參數(shù)置于一定數(shù)值后，集中精力整定主環(huán)，使主參數(shù)達到 規(guī)定的質(zhì)量指標就行了。雖然按照經(jīng)驗一次放上的副調(diào)節(jié)器參數(shù)不一定合適，但是，這沒 有關(guān)系， 因為副調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)不合適， 可以通過調(diào)整主調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)來進行補償， 結(jié)果仍然可以使主參數(shù)呈現(xiàn) 4： 1衰減振蕩過程。一次整定法的整定步驟如下： （1）在生產(chǎn)正常，系統(tǒng)為純比例運行的條件下，把副調(diào)節(jié)器比例度調(diào)到某一適當?shù)臄?shù) 值。（2）利用簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)任一種參數(shù)整定方

49、法整定主調(diào)節(jié)器的參數(shù)。（ 3）如果出現(xiàn)“共振”現(xiàn)象， 可加大主調(diào)節(jié)器或減小副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值，一般即 能消除。6.5 S7-200 系列PLC的CPU模塊選擇本實驗裝置的控制系統(tǒng)具有 6個 I/O 端子，包括 2個開關(guān)量輸入（編碼器 1、編碼器 2）， 2個開關(guān)量輸出（繼電器 1、繼電器 2）， 2個模擬量輸入（上水箱液位、下水箱液位），所 以選擇CPU224因為：它集成14輸入/10輸出共24個數(shù)字量I/O點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至 168路數(shù) 字量I/O點或35路模擬量I/O點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。 6個獨立的30kHz高速計數(shù) 器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具

50、有 PID控制器。1個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊 協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。I/O端子排可很容易地整體拆卸。是具有較強控制能力的控制器。本機 I/O ：14點輸入/10點輸出擴展模塊數(shù)量：7 個模塊數(shù)字量 I/0映像區(qū)：256點（128點輸入/128點輸出）數(shù)字量 I/0物理區(qū)：168點（94點輸入/74點輸出）模擬量 I/0映像區(qū)：32路輸入 /32 路輸出模擬量 I/0物理區(qū)：35路（28路輸入/7路輸出）或 14路輸出6.6 設(shè)備清單表 6-1 設(shè)備清單配件廠家型號規(guī)格數(shù)量電機博山微電機廠55ZYT51轉(zhuǎn)矩（mN,m： 92，3轉(zhuǎn)速（r/min ）: 3000功

51、率（V）29電壓（V）:24電流（A）:2.25允許順逆速差（r/min ）:2002編碼器Omron （歐姆龍）E6A2-CW5C轉(zhuǎn)速：200P/R電壓：12-24VDC2變送器沈陽儀器儀表工藝研究所HB26S量程：400mm精度：0.5%FS輸出：1-20mA電源：21VDC2固態(tài)繼電器上海超誠電子技術(shù)研究所GZ10-W輸入電壓范圍：3-24VDC保證接通電壓:3VDC 輸出電壓降（VDC）:0.7 輸出漏電流（mADC）:0.52PLCSiemens （西門子）S7-200CPU 224 （系統(tǒng) I/O）: 本機I/O : 14點輸入/10點輸 出擴展模塊數(shù)量：7個模塊1組態(tài)王Ki ng

52、view 6.51數(shù)據(jù)線PC通信線n7 PLC設(shè)計流程7.1系統(tǒng)設(shè)計基本步驟程序設(shè)計前準備工作：了解系統(tǒng)概況，形成整體概念，熟悉被控對象、編制出高質(zhì)量 的程序，充分利用手頭的硬件和軟件工具。程序框圖設(shè)計：這步的主要工作是根據(jù)軟件設(shè)計規(guī)格書的總體要求和控制系統(tǒng)具體要 求，確定應(yīng)用程序的基本結(jié)構(gòu)、按程序設(shè)計標準繪制出程序結(jié)構(gòu)框圖，然后在根據(jù)工藝要 求，繪制出各功能單元的詳細功能框圖。編寫程序：編寫程序就是根據(jù)設(shè)計出的框圖逐條地編寫控制程序，這是整個程序設(shè)計 工作的核心部分。程序測試和調(diào)試：程序測試和調(diào)試不同，軟件測試的目的是盡可能多地發(fā)現(xiàn)軟件中的 錯誤，軟件調(diào)試的任務(wù)是進一步診斷和改正軟件中的錯誤

53、。編寫程序說明書：程序說明書是對程序的綜合說明，是整個程序設(shè)計工作的總結(jié)。7.2系統(tǒng)設(shè)計流程圖系統(tǒng)設(shè)計流程圖見圖7-1。程序語句表見附錄。/ （開始調(diào)用子程序結(jié)束圖7-1主程序流程圖開始圖7-2初始化子程序流程圖返回圖7-3中斷程序流程圖8 組態(tài)王的設(shè)計8.1 組態(tài)王的制作的基本過程1設(shè)計圖形界面（定義畫面） 使用工程管理器新建一個組態(tài)王工程后，進入組態(tài)王工程瀏覽器，新建組態(tài)王畫面。 在"系統(tǒng)"標簽頁的 "畫面 "選項下新建畫面。 單擊工程瀏覽器左邊 "工程目錄顯示區(qū) "中 " 畫面 " 項，右面 " 目

54、錄內(nèi)容顯示區(qū) " 中顯示 " 新建 " 圖標，鼠標雙擊該圖標，彈出 " 新畫面 " 對 話框，如下圖新畫面所示?；蛘哂益I單擊 "新建"畫面圖標， 在顯示的快捷菜單中選擇 " 新建 畫面"命令，如下圖新建畫面快捷菜單所示，彈出 "新畫面 "對話框。組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)中的圖形對象又稱圖素， "組態(tài)王 "系統(tǒng)提供了矩形（圓角矩形）、直 線、折線、橢圓（圓）、扇形（弧形）、點位圖、多邊形（多邊線）、立體管道、文本等 簡單圖素對象。利用這些簡單圖素對象可以構(gòu)造復(fù)雜的圖形畫面。2定

55、義設(shè)備組態(tài)王的設(shè)備管理結(jié)構(gòu)列出已配置的與組態(tài)王通訊的各種 I/O 設(shè)備名，每個設(shè)備名實 際上是具體設(shè)備的邏輯名稱 （簡稱邏輯設(shè)備名， 以此區(qū)別 I/O 設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的實際設(shè)備 名），每一個邏輯設(shè)備名對應(yīng)一個相應(yīng)的驅(qū)動程序 , 以此與實際設(shè)備相對應(yīng)。組態(tài)王的設(shè) 備管理增加了驅(qū)動設(shè)備的配置向?qū)?，工程人員只要按照配置向?qū)У奶崾具M行相應(yīng)的參數(shù)設(shè) 置，選擇 I/O 設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式，指定設(shè)備的邏輯名稱和通訊地址，則 組態(tài)王自動完成驅(qū)動程序的啟動和通信，不再需要工程人員人工進行。組態(tài)王采用工程瀏 覽器界面來管理硬件設(shè)備，已配置好的設(shè)備統(tǒng)一列在工程瀏覽器界面下的設(shè)備分支。3構(gòu)造數(shù)據(jù)庫（

56、定義變量）內(nèi)存離散、內(nèi)存實型、內(nèi)存長整數(shù)、內(nèi)存字符串、 I/O 離散、 I/O 實型、 I/O 長整數(shù)、 I/O 字符串，這八種基本類型的變量是通過 “變量屬性”對話框定義的，同時在“變量屬 性”對話框的屬性卡片中設(shè)置它們的部分屬性。組態(tài)王的設(shè)備管理結(jié)構(gòu)列出已配置的與組態(tài)王通訊的各種 I/O 設(shè)備名，每個設(shè)備名實 際上是具體設(shè)備的邏輯名稱 （簡稱邏輯設(shè)備名， 以此區(qū)別 I/O 設(shè)備生產(chǎn)廠家提供的實際設(shè)備 名），每一個邏輯設(shè)備名對應(yīng)一個相應(yīng)的驅(qū)動程序 , 以此與實際設(shè)備相對應(yīng)。組態(tài)王的設(shè) 備管理增加了驅(qū)動設(shè)備的配置向?qū)?，工程人員只要按照配置向?qū)У奶崾具M行相應(yīng)的參數(shù)設(shè) 置，選擇 I/O 設(shè)備的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式，指定設(shè)備的邏輯名稱和通訊地址，則 組態(tài)王自動完成驅(qū)動程序的啟動和通信，不再需要工程人