基于PLC的液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(共28頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題目： 基于PLC控制的高精度液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 姓 名： 濮孝金 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 年 月專心-專注-專業(yè)摘要在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量與控制，而日常生活中應(yīng)用到的水位控制也相當(dāng)廣泛。在以往水塔液位控制系統(tǒng)中，常規(guī)繼電器的頻繁操作容易導(dǎo)致機(jī)械磨損，不方便更新和維護(hù)，不能滿足人們的實(shí)際需求；另外，隨著人口的遞增和生活條件的提高，人們用水的需求量也日益增加。為了提高液位控制系統(tǒng)的質(zhì)量和效率，節(jié)約能源，本次模擬水塔液位控制系統(tǒng)的裝置考慮結(jié)合可編程邏輯控制器，繼電器和傳感器等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)液位控制系統(tǒng)的自動(dòng)控制。本設(shè)計(jì)使用西門子

2、S7-300 PLC可編程控制器作為液位控制系統(tǒng)的核心，配合硬件與軟件實(shí)現(xiàn)液位控制池液位動(dòng)態(tài)平衡，過高、過低水位報(bào)警等功能。主要的實(shí)驗(yàn)方法是在水箱上安裝一個(gè)自動(dòng)水位測(cè)量裝置，通過水位變送器檢測(cè)水箱實(shí)際液位并將該液位反饋到PLC控制器，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，所得數(shù)據(jù)與PLC內(nèi)部設(shè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，控制器處理數(shù)據(jù)并發(fā)送相應(yīng)指令改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂瞥樗俾剩淖冞M(jìn)水量，使水位穩(wěn)定地保持在設(shè)定值附近。此外，通過液位標(biāo)定計(jì)算出控制器輸出PIW數(shù)值與實(shí)際水位的關(guān)系，就可以在觸摸屏上直觀顯示實(shí)時(shí)水位情況。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本設(shè)計(jì)能較好地完成自動(dòng)液位控制的功能。關(guān)鍵詞：水塔液位控制，水位控制，繼電器，PLC Abstra

3、ctIn the course of routine industrial and agricultural production we the need to measure the water level and control it. Furthermore everyday level control applications are quite extensive , such as hydropower , water towers and other water control . According to the water supply system in the past,

4、 frequent operation towers will produce mechanical wear of conventional relay convenient maintenance and updates, that means it can not meet the actual needs of the people, and with Gradual growth of population and living conditions, the demand for water is also increasing .In order to improve the q

5、uality of the water supply system, energy conservation, so I considered use a programmable logic controller, relay and sensor technology, with hardware and software to achieve low water level alarm, warning switch between work and procedures manual / automatic to design practical level control tower

6、 scheme. I completed the set up of this simulation using the tank water tower , based on Siemens S7-300 PLC programmable controller tank water level control system as the core .I completed a water tank to complete the performance capability aiming at doing a needs analysis. The main experimental met

7、hod used is to install an automatic water level measuring device on the tank. The level sensor detecting the water tank to measure the actual water level and the control module to send information to the PLC, via A / D conversion, the data obtained is compared with the set level, the controller proc

8、esses the data and sends the appropriate commands to control the motor speed change pumping rate, the water level maintained in the proper position. Than Touch screen completes the level display, fault alarm information display, real-time and historical curve curves show. If the water level is lower

9、 or higher than the set value, the hazard warning signal will be issued In this paper , PLC automatic water supply system based on good execution process level control .Keywords: tower water; water level control; relays; PLC目 錄第一章 緒論§ 1.1研究背景 目前，城市液位控制系統(tǒng)主要為水廠、生活區(qū)、高層建筑液位控制系統(tǒng)等仍使用較傳統(tǒng)的方法液位控制。給水工作人員

10、基于歷史數(shù)據(jù)和工作經(jīng)驗(yàn)人工調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的開停來實(shí)現(xiàn)水位的控制。當(dāng)用水量增加時(shí)， 水壓降低，此時(shí)手動(dòng)增大水泵功率；當(dāng)用水量減少時(shí)，水壓變大，此時(shí)把水泵電機(jī)功率降低或讓水泵停機(jī)。由于水泵是液位控制工程的通用機(jī)械，消耗大量能源。在我國(guó) ，每年在水泵上的能源消耗占總用電量的21。為了節(jié)約能源，必須采取措施改良泵站，以適應(yīng)負(fù)載的變化來運(yùn)行。 傳統(tǒng)的液位控制方式有很多不足之處，尤其是對(duì)多臺(tái)泵水系統(tǒng)。首先，由于水泵電機(jī)額定運(yùn)行和停車兩種工作狀態(tài)，并且系統(tǒng)完全依賴于人工操作進(jìn)行控制，如此以來就不能提供一個(gè)穩(wěn)定的液位控制壓力，而且斷水、水管崩裂、管道共振等現(xiàn)象經(jīng)常出現(xiàn)。其次，由于水泵電機(jī)只能工作在，長(zhǎng)期高速運(yùn)行

11、，電能浪費(fèi)較大，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在目前水方式中，電費(fèi)在水費(fèi)成本中的 以上。再次，由于對(duì)電機(jī)的人為控制很難保證切換秩序準(zhǔn)確性，加大了電機(jī)運(yùn)行故障的可能性，容易造成電機(jī)在長(zhǎng)遠(yuǎn)運(yùn)作過程中不均勻磨損，機(jī)械磨損大就會(huì)縮短設(shè)備壽命且維護(hù)量大，設(shè)備和勞動(dòng)力成本較高。最后，目前的城市生活區(qū)高層液位控制系統(tǒng)，基本都采用高位水箱或水塔液位控制，這種方式的建設(shè)既增加基礎(chǔ)設(shè)施投資，也造成水資源二次污染。使用新型基于PLC的控制塔與過去水塔液位控制方式相比，無論在設(shè)備投資方面，還是運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、可靠性、自動(dòng)化程度方面都有著不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，再者還具有顯著的節(jié)能效果。恒壓液位控制系統(tǒng)，引起了國(guó)內(nèi)幾乎所有設(shè)備制造商的重視并不斷

12、投資研發(fā)，旨在生產(chǎn)高科技產(chǎn)品。目前， 產(chǎn)品正向著高可靠性，機(jī)控制，多品種系列發(fā)展。追求高度自動(dòng)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化是未來液位控制系統(tǒng)著眼于開發(fā)城市建設(shè)智能樓宇、和液位控制管網(wǎng)的必然趨勢(shì)。本文重點(diǎn)介紹基于PID控制的自動(dòng)液位控制裝置的相關(guān)內(nèi)容及設(shè)計(jì)，使模擬水塔的水箱液位保持動(dòng)態(tài)平衡。通過軟件調(diào)整PLC控制器內(nèi)的參數(shù)，結(jié)合液位變送器反饋的實(shí)時(shí)液位信號(hào)再經(jīng)PID計(jì)算輸出控制量控制水泵功率調(diào)節(jié)進(jìn)水，如此構(gòu)成單閉環(huán)系統(tǒng)。 水箱水位控制系統(tǒng)集、控制技術(shù)，電力技術(shù)，微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和技術(shù)于一體，該液位控制裝置可以提高液位控制的穩(wěn)定性和可靠性，具有良好的控制水位動(dòng)態(tài)平衡的效果。§ 1.2 PLC

13、的產(chǎn)生與發(fā)展1.2.1 PLC的產(chǎn)生 1960年隨著小型計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和大型規(guī)模開發(fā)生產(chǎn)，人們都試圖實(shí)現(xiàn)以計(jì)算機(jī)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器控制接觸器。然而，由于小型工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸入、輸出用且編程技術(shù)的復(fù)雜，因此并沒有得到推廣和應(yīng)用。 20世紀(jì)60年代后期美國(guó)汽車力日益激烈。為了滿足生產(chǎn)工藝的需要，在年，通用汽車公司第一次，對(duì)控制系統(tǒng)提出了具體要求：其基本的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期短，更換方便，簡(jiǎn)單且成本低；計(jì)算機(jī)的功能和和的控制系統(tǒng)可以結(jié)合在一起，并且要比計(jì)算機(jī)編程簡(jiǎn)單易學(xué)，易于使用；系統(tǒng)的通用性好。1969年設(shè)備公司按照上述要求，研制出世界上第一臺(tái)控制器，并在美國(guó)通用公司自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上首次成功應(yīng)用， 實(shí)

14、現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)控制。隨后，日本、德國(guó)等相繼出臺(tái)，迅速開發(fā)了可編程邏輯控制器。但是，這一次主要用于順序控制，雖然類似電腦設(shè)計(jì)的想法，但它仍然屬于邏輯運(yùn)算，因此它被稱為輯控制器，即PLC（ Programmablc邏輯控制器），后又為了區(qū)別改稱PLC。在20世紀(jì)70年代末，電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，具有更高計(jì)算功能的輯控制器也快速發(fā)展，不僅硬盤要更換，邏輯編程取代布線邏輯，還要具備運(yùn)算功能和數(shù)據(jù)傳輸功能，真正成為工業(yè)計(jì)算機(jī)控制設(shè)備。不僅如此，該邏輯控制器又具備小型型化的特點(diǎn)，且該功能采用微電腦技術(shù)，工業(yè)控制能力范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了制、順序控制局限，因此叫做可編程邏輯控制器，也稱為PC（ Progra

15、mmablc控制器） 。然而，由于PC機(jī)與PC （個(gè)人計(jì)算機(jī)）相混淆，人們都習(xí)慣于縮寫成PLC。1.2.2 PLC技術(shù)的發(fā)展世界上公認(rèn)的第一臺(tái)是1969年設(shè)備公司（）研制的。美國(guó)以用戶身份提出新一代應(yīng)具備十大條件，這十大條件是：1. ，可在現(xiàn)場(chǎng)修改程序；2. ，最好是插件式；3. 可靠性高于控制柜；4. 體積小于控制柜；5. 可將數(shù)據(jù)送入管理計(jì)算機(jī)；6. 在成本上可與控制競(jìng)爭(zhēng)；7. 可以是交流115V；8. 為交流115V/2A以上，能直接驅(qū)動(dòng)電磁閥；9. 在時(shí)，原有系統(tǒng)只要很小變更；10. 用戶程序至少能擴(kuò)展到4K字節(jié)。這10項(xiàng)指標(biāo)其實(shí)就是現(xiàn)在PLC的最基本功能，其核心要求可歸納為4點(diǎn)：1.

16、 計(jì)算機(jī)代替控制盤。2. 用程序代替硬接線。3. 輸入/輸出電平可與外部裝置直接相聯(lián)。4. 結(jié)構(gòu)易于擴(kuò)展。年設(shè)備公司成功研制世界第一臺(tái)序控制器，并在公司的汽車自動(dòng)裝配線上首次使用并獲得成功。它具有控制系統(tǒng)的外部特性，又有計(jì)算機(jī)的可、通用性和性，開創(chuàng)了的新紀(jì)元?？删幊炭刂破鲝漠a(chǎn)生到現(xiàn)在，經(jīng)歷了四次換代，總結(jié)如下表： 表1-1可編程控制器的發(fā)展代次代 次 器 件 功 能第一代1位微處理器邏輯控制功能第二代8位微處理器產(chǎn)品系列化第三代高性能8位微處理器以及位片式微處理器處理速度高，向多功能以及聯(lián)網(wǎng)通信發(fā)展第四代16位、32位微處理器以及高性能位片式微處理器邏輯、運(yùn)動(dòng)、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)功能的名副其實(shí)的多

17、功能§ 1.3設(shè)計(jì)任務(wù)基于PLC的自動(dòng)液位控制控制裝置，以西門子S7-300 PLC為控制器，現(xiàn)場(chǎng)總線(Profibus-PA)儀表為變送裝置，采用PID控制技術(shù)控制水泵的開關(guān)和轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)水塔的液位、流量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并保持水塔液位和流量的在液位控制中的動(dòng)態(tài)平衡。達(dá)到的指標(biāo)：（1）完成控制系統(tǒng)的硬件組態(tài)；（2）實(shí)現(xiàn)液位控制動(dòng)態(tài)平衡，即保證液位誤差<23mm，流量誤差<10mL；（3）結(jié)合S7-300 PLC的硬件組態(tài)完成PLC程序設(shè)計(jì)，達(dá)到液位和流量雙指標(biāo)。第二章 液位控制裝置硬件設(shè)計(jì)§ 2.1 自動(dòng)液位控制系統(tǒng)應(yīng)用簡(jiǎn)介在實(shí)際生活中，液位控制系統(tǒng)是由多臺(tái)水泵液位

18、控制，比如下圖所示的液位控制系統(tǒng)使用了5臺(tái)水泵，4臺(tái)工作在工頻，1臺(tái)用于變頻工作（備用）。在正常的液位控制情況下，通常是由一定數(shù)量（比如3臺(tái)）水泵輪流處于工頻工作狀態(tài)，這樣可以避免因一臺(tái)水泵, 導(dǎo)致整個(gè)液位控制系統(tǒng)的弊端。 另外未按變頻運(yùn)行的水泵也要輪流的處于工頻運(yùn)行, 使得各水泵的運(yùn)行時(shí)間接近, 延長(zhǎng)水泵和系統(tǒng)的使用壽命。液位控制系統(tǒng)實(shí)物圖如下所示： 圖2-1 5臺(tái)水泵液位控制 圖2-2 控制面板 圖2-3 液位控制池抽象出水塔液位控制的基本模型如下圖2-4所示：圖2-4 水塔液位控制基本模型§ 2.2 液位控制裝置硬件組成以上為生活中自動(dòng)液位控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，

19、結(jié)合實(shí)驗(yàn)室具備的實(shí)驗(yàn)條件，采用西門子S7-300系統(tǒng)和水箱來模擬水塔液位控制系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出基于PLC的自動(dòng)液位控制控制裝置，裝置的硬件組成如下：硬件？圖2-5 實(shí)驗(yàn)室硬件平臺(tái)其中基于模塊化設(shè)計(jì)的S7-300 PLC系統(tǒng)由導(dǎo)軌和各種模塊組成，需要一個(gè)主機(jī)架和一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展機(jī)架。圖2-6 單機(jī)架S7-300模塊硬件組態(tài)時(shí)，必須保證所組態(tài)的虛擬硬件系統(tǒng)與已安裝的實(shí)際硬件系統(tǒng)相匹配，包括：虛擬系統(tǒng)中模塊的組態(tài)順序與實(shí)際機(jī)架上模塊的安裝順序一致；虛擬系統(tǒng)中每個(gè)模塊的訂貨號(hào)應(yīng)與實(shí)際硬件模塊相匹配，同時(shí)應(yīng)注意有時(shí)訂貨號(hào)版本相近也可以兼容的情況。電路圖？§ 2.5水箱液位控制系統(tǒng)組成及工作原理傳感器？

20、2.5.1 液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：由水泵、比例閥、單容水箱、液位測(cè)量及放水開關(guān)，所組成的單回路液位控制系統(tǒng)如圖2-11所示。圖2-11 液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.5.2 液位控制系統(tǒng)工作原理在本畢設(shè)使用水箱中，水泵和比例閥共同作用來調(diào)節(jié)進(jìn)水速率；液位測(cè)量裝置包括一個(gè)壓力傳感器和變送器，將液位轉(zhuǎn)化為010V模擬電壓信號(hào)；放水開關(guān)用來調(diào)節(jié)放水速率。工作過程：首先調(diào)節(jié)手動(dòng)閥到一定開度并保持不變，使進(jìn)水速率只與水泵的工作狀態(tài)有關(guān)；然后將放水開關(guān)調(diào)節(jié)到一定開度，再按圖2-12的方式將液位系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)連接，如此便構(gòu)成進(jìn)水由水泵調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)單液位控制系統(tǒng)；再通過采集液位測(cè)量裝置的液位反饋信號(hào)，并將該信號(hào)作為PID

21、控制的反饋值，通過PLC內(nèi)部的PID控制計(jì)算；最后輸出一個(gè)控制信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)來調(diào)節(jié)水泵功率，使液位值迅速變化到設(shè)定值。圖2-12 水箱硬件連接圖示說明2.5.3液位控制系統(tǒng)工作過程：首先調(diào)節(jié)手動(dòng)閥到一定開度并保持不變，使進(jìn)水速率只與水泵的工作狀態(tài)有關(guān)；然后將放水開關(guān)調(diào)節(jié)到一定開度，再按上圖2-12的方式將液位系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)連接，如此便構(gòu)成進(jìn)水由水泵調(diào)節(jié)的簡(jiǎn)單液位控制系統(tǒng)；再通過采集液位測(cè)量裝置的液位反饋信號(hào)，并將該信號(hào)作為PID控制的反饋值，通過PLC內(nèi)部的PID控制計(jì)算；最后輸出一個(gè)控制信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)來調(diào)節(jié)水泵功率，使液位值迅速變化到設(shè)定值，具體流程圖如下2-1

22、3。圖2-13液位控制系統(tǒng)工作過程流程圖2.5.4水箱液位的標(biāo)定在水箱系統(tǒng)上，先用手動(dòng)閥屏蔽掉比例閥，并關(guān)閉放水開關(guān)。然后從PLC的AO通道送出一個(gè)模擬電壓到水泵信號(hào)輸入端，將水箱注滿足夠清水(約270mm液位)，停止進(jìn)水，將此時(shí)液位測(cè)量模塊的輸出值送入到PLC的AI通道，并在程序中通過模擬量輸入輸出地址PIW288讀出液位對(duì)應(yīng)的數(shù)字量的數(shù)值。接著，將放水開關(guān)打開一個(gè)小開度，液位下降后關(guān)閉放水開關(guān)，在程序中讀入更新后的PIW288值，按照這個(gè)步驟，連續(xù)、均勻的記錄一組數(shù)據(jù)，如下表2-1所示所示。表2-1 實(shí)際液位與PIW對(duì)應(yīng)數(shù)字量關(guān)系PIW數(shù)值3000500060007000800090001

23、000011000實(shí)際液位（mm）34.095.0126.5156.5182211.0239.5260.5 圖2-14 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)在excel中擬合出的曲線及公式將獲得的數(shù)據(jù)，在excel中擬合出曲線及公式，如圖2-14所示?？梢钥闯鰷y(cè)量裝置的線性度還比較好，計(jì)算出一次函數(shù)關(guān)系為 y=0.0286*x-48.436，近似為：y=0.029*x-48.4，那么得到：實(shí)際液位=0.029*PIW數(shù)值-48.4 ，整合對(duì)應(yīng)關(guān)系完畢。第三章 液位控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)§ 3.2程序設(shè)計(jì)流程圖 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室水箱的硬件組成，設(shè)計(jì)水箱水位控制系統(tǒng)的PLC控制流程圖如下圖3-1所示：圖3-1 液位控制系統(tǒng)液位

24、控制流程圖 其中， 出水口閥門可開大開小，但最大不能大于進(jìn)水量最大值，否則水箱的液位無法保持穩(wěn)定（一直下降），這種情況在實(shí)際水塔液位控制過程中表現(xiàn)在用戶用水量過大時(shí)水塔中的水量持續(xù)下降，此時(shí)會(huì)啟動(dòng)備用水泵加大液位控制力度，由于本閉合硬件有限，此處不做討論。 § 3.3 PLC中PID控制器的實(shí)現(xiàn)是工業(yè)控制常用的控制算法，無論在溫度、流量等慢變化過程，還是速度、位置等快速變化的過程，都可以得到很好的控制效果?？刂扑惴ㄒ话阌伞尽拷M成，它們的作用分別是：比例用于達(dá)到控制器設(shè)定值；積分項(xiàng)的作用是消除系統(tǒng)靜差；微分項(xiàng)則改善系統(tǒng)的速度。3.3.1 PID算法技術(shù)不斷增強(qiáng)，運(yùn)行提高;不但可以完成順

25、序控制的功能，還可以完成。如圖3-2是常見閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成。圖3-2 閉環(huán)控制系統(tǒng)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用來對(duì)、等處理的裝置稱為“調(diào)節(jié)器”，當(dāng)調(diào)節(jié)器具有功能時(shí)，即成為調(diào)節(jié)器。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的產(chǎn)品踐中，經(jīng)常采用控制器、軟件以及變來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能，三種方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選用算法的實(shí)現(xiàn)方法。3.3.2 PLC實(shí)現(xiàn)PID控制的方式用對(duì)進(jìn)行控制時(shí)，可以采用以下幾種方法：(1)使用過程控制模塊。這種模塊的控制程序是生產(chǎn)的，并存放在模塊中，用戶在使用時(shí)，使用起來非常方便，一塊甚至幾十路閉環(huán)回路，但是這種，一般在大型中使用。(2)使用功能指令?，F(xiàn)在很多都有供控制用的功能指令，如的指令。它們實(shí)際上是用于控

26、制的子程序，與模使用，可以得到類似于是用過程，但是價(jià)格便宜得多。(3)用自編的程序?qū)崿F(xiàn)閉環(huán)控制。有的沒有過程控制模塊和控制用的功能指令，以使用控制指令，但希進(jìn)的控制算法。在上述情況編制控制程序。3.3.3 連續(xù)調(diào)節(jié)器FB41的使用本設(shè)計(jì)采用西門子PLC的庫(kù)功能塊FB41作為系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)器。連續(xù)調(diào)節(jié)器FB41用于在SIMATIC S7可編程控制器上，控制帶有連續(xù)輸入和輸出變量的工藝過程。從“庫(kù)”或是“別的項(xiàng)目”中找到功能塊FB41，并將其復(fù)制到本項(xiàng)目的blocks文件夾下，如圖3-3和圖3-4所示為本次實(shí)驗(yàn)所需的各種塊。功能塊(FB)通常要配合背景數(shù)據(jù)塊(DB)使用，創(chuàng)建數(shù)據(jù)塊DB1并使其為

27、FB41的背景數(shù)據(jù)塊，即一個(gè)存儲(chǔ)FB41子程序中各種變量的地址空間。 圖3-3 背景數(shù)據(jù)塊DB1的創(chuàng)建 圖3-4本次實(shí)驗(yàn)所需“塊”從“庫(kù)”中找到FB41和SFB41兩個(gè)功能塊，并為其創(chuàng)建背景數(shù)據(jù)塊DB1和DB2，從OB1的調(diào)用中可以看出，這個(gè)SFB41是針對(duì)集成式CPU 314使用的，在本系統(tǒng)中調(diào)用它CPU會(huì)報(bào)錯(cuò)。所以本設(shè)計(jì)調(diào)用FB41并配合DB1使用。圖3-5 在OB1中調(diào)用FB41和SFB41比較功能塊FB41實(shí)質(zhì)為一個(gè)子程序，在組織塊(OB1或OB35)中調(diào)用，為實(shí)現(xiàn)內(nèi)部功能和外部信息交互，它必然包含一些變量，按圖3-6方式生成的背景數(shù)據(jù)塊便是這些變量的一個(gè)集合。圖3-6 FB41的背景

28、數(shù)據(jù)塊DB1中部分變量功能塊FB41為系統(tǒng)提供，一般不能打開來查看其程序結(jié)構(gòu)，但在使用手冊(cè)中給出了其內(nèi)部功能實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。圖3-7 FB41的內(nèi)部結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)中需要用到FB41的以下變量：控制位：COM_RST(置1功能塊重啟)、MAN_ON(置0)、PVPER_ON(置0)、P_SEL(比例作用選擇)、 I_SEL(積分作用選擇)、D_SEL(微分作用選擇)參數(shù)：GAIN(比例增益)、TI(積分時(shí)間)、TD(微分時(shí)間)、CYCLE(采樣周期與0B35周期一致)變量：控制量給定值、控制量反饋值、控制作用輸出。§ 3.4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)基于保持液位控制系統(tǒng)液位動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的目的，并結(jié)合PLC內(nèi)部設(shè)定

29、規(guī)則，設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的軟件對(duì)于液位控制，將PID控制周期設(shè)置為200ms，整個(gè)程序可以在OB1中寫，將FB41的“CYCLE”設(shè)置為200ms；或在OB35中寫，將FB41的“CYCLE”和OB35的中斷周期都設(shè)置為200ms，本設(shè)計(jì)采用第二種方式。圖3-8 中斷組織塊0B35中斷周期的修改將DB1、液位給定、液位反饋在“符號(hào)表”中用符號(hào)表示，如圖3-9所示。圖3-9符號(hào)表編輯程序結(jié)構(gòu)如圖3-10所示，包含四段。第一段，用來將反饋值(PIW288)變換為一個(gè)比值(01)，并送到PV_IN中；第二段，用來將給定值變換為一個(gè)比值(01)，并送到SP_INT中；第三段:用來調(diào)用FB41實(shí)現(xiàn)PID控制，并

30、將控制作用通過PQW288輸出；第四段：用來監(jiān)視反饋值。圖3-10 梯形圖程序設(shè)計(jì)創(chuàng)建一個(gè)變量表來調(diào)試程序，可以直接在變量表監(jiān)視、修改變量值。本設(shè)計(jì)所需要監(jiān)視和修改的變量如圖3-11所示。圖3-11 變量表變量表中的上述變量其作用如圖14所示。 圖3-12 變量表中變量作用說明其中，PID參數(shù)設(shè)定為：增益P=5500、積分時(shí)間常數(shù)Ti=30s.微分時(shí)間常數(shù)Td=5s，采樣周期Ts=200ms。以上是液位設(shè)定PIW數(shù)值為6000時(shí)液位的控制輸出、反饋值情況，由于放水閥持續(xù)放水，因此PID控制器保持一個(gè)持續(xù)輸出的狀態(tài)，液位基本達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，水泵工作在工頻狀態(tài)，如上圖3-11所示控制器輸出PIW數(shù)值為

31、368，反饋值為6001（設(shè)定值為6000）。第四章 裝置測(cè)試與結(jié)果分析系統(tǒng)的的,結(jié)合前面所述液位控制系統(tǒng)的控制要求,利用功能實(shí)現(xiàn)控制的定時(shí)采樣及,一臺(tái)水泵控制進(jìn)水。 圖4-1 液位控制系統(tǒng)正在工作在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所用水箱中，水箱（液位水平為30mm310mm）水位首先保持在290mm左右，經(jīng)反復(fù)調(diào)整，PID參數(shù)設(shè)定為:增益P=0.25、積分時(shí)間常數(shù)Ti=30s.微分時(shí)間常數(shù)Td=5s，采樣周期Ts=200ms。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：表4-1實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下P(s)I（s）D(s)給定液位值實(shí)際液位（mm）L反饋5500.030511000260.510940110305500.030510000239.5

32、9976100215500.03059000211.0897890475500.03058000182.0797380325500.03057000156.5695470185500.03056000126.5598760215500.03055000495.0497750135500.0305400064.0396340105500.0305300034.029893022其中，由于外部干擾、測(cè)量裝置精度等限制，反饋液位數(shù)值（PIW數(shù)值）在較小的范圍內(nèi)波動(dòng)，現(xiàn)跟別取波動(dòng)范圍最小值和最大值與液位設(shè)定值比較，情況如下：表4-2 設(shè)定值與最小反饋值關(guān)系X（設(shè)定值）50006000700080009

33、0001000011000Y49775987695479738978997610940對(duì)應(yīng)圖如下：X為設(shè)定液位值，Y為反饋值圖4-2表4-3 設(shè)定值與最大反饋值關(guān)系X（設(shè)定值）500060007000800090001000011000Z501360217018802390471002111030對(duì)應(yīng)圖如下：X為設(shè)定液位值，Y為反饋值圖4-3 由上圖4-2與圖4-3中最小反饋值與最大反饋值跟設(shè)定值基本重合可以看出，液位控制裝置基本達(dá)到了液位穩(wěn)定的要求。在出水閥開度變化的情況下，控制器也能根據(jù)液位的變化情況調(diào)整進(jìn)水量最后基本達(dá)到設(shè)定水位。致謝首先要感謝我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師張東，經(jīng)過這段時(shí)間的忙碌

34、和學(xué)習(xí)，本科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，而本人動(dòng)手能力并不強(qiáng)，由于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有指導(dǎo)老師張東的的督促和指導(dǎo)，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。因此在此非常感謝我的畢設(shè)導(dǎo)師張東老師。張東老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，中期畢設(shè)審核，后期論文內(nèi)容的篩選等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我及時(shí)的監(jiān)督與支持。除了敬佩張東老師的專業(yè)水平外，他兢兢業(yè)業(yè)的工作精神也是我學(xué)習(xí)的榜樣，并且將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。其次在設(shè)計(jì)的過程中我還得到了很多同學(xué)的幫助與意見。另外要感謝PLC實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人高放老師，高放極力為我們提供可靠的實(shí)驗(yàn)環(huán)境， 讓我們的畢設(shè)能夠爭(zhēng)取按時(shí)完成。 總得來說在完成畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，遇到了很多困難。我明白，在今后的學(xué)習(xí)和工作中還會(huì)遇到更多新的阻礙，這些東西會(huì)給我?guī)硇?/p>