電氣工程、電氣自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)課綜合課程設(shè)計(jì)

1、濰 坊 學(xué) 院專(zhuān)業(yè)課綜合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 系 部： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué)生姓名: 學(xué) 號(hào) 2015年 12 月 19 日專(zhuān)業(yè)課綜合課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄1 PLC傳送帶控制設(shè)計(jì)11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求11.2 PLC傳送帶控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)11.3 PLC傳送帶控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)31.4 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計(jì)51.5 PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試51.6 設(shè)計(jì)小結(jié)61.7 參考文獻(xiàn)62 PWM變頻器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)72.1設(shè)計(jì)任務(wù)要求72.2 PWM變頻器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工作原理72.3 PWM變頻器-異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的仿真72.4 設(shè)計(jì)小結(jié)112.5參考文獻(xiàn)123基于組態(tài)王的雙容液位控制系統(tǒng)

2、設(shè)計(jì)133.1設(shè)計(jì)任務(wù)與要求133.2總體設(shè)計(jì)方案133.3現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)143.4上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)153.5遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶(hù)端的設(shè)計(jì)173.6 聯(lián)機(jī)調(diào)試193.7小結(jié)193.8 參考文獻(xiàn)204工廠供電應(yīng)用設(shè)計(jì)214.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求214.2 問(wèn)題分析214.3 小結(jié)244.4 參考文獻(xiàn)251 PLC傳送帶控制設(shè)計(jì)1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求1、控制要求：（1）逆物流方向順序啟動(dòng)按下啟動(dòng)按鈕SB1后，振鈴10s，傳送帶3起動(dòng)，經(jīng)過(guò)6秒，傳送帶2起動(dòng)，再經(jīng)過(guò)6秒，傳送帶1起動(dòng)，同時(shí)開(kāi)啟了漏斗閘門(mén)（Y=ON),啟動(dòng)完畢。(2). 順物流方向順序停車(chē)按下停止按鈕SB2后，關(guān)閉漏斗閘門(mén)，經(jīng)過(guò)10秒，傳送帶

3、1停止，再經(jīng)過(guò)10秒，傳送帶2停止，再經(jīng)過(guò)10秒，傳送帶3停止，停車(chē)完畢。(3).在啟動(dòng)過(guò)程中，按下停止按鈕SB2，將已啟動(dòng)的皮帶仍按后啟動(dòng)先停車(chē)的原則停車(chē)。（4).緊急狀態(tài)時(shí)，按下急停按鈕SB3，立即關(guān)閉漏斗和三條皮帶，并停車(chē)。2、傳送帶工作示意圖：如圖1.1傳送帶工作示意圖所示：其中1號(hào)、2號(hào)、三號(hào)為三條皮帶，分別由電動(dòng)機(jī)M1、M2、M3控制；漏斗閘門(mén)由電磁閥Y控制。1.2 PLC傳送帶控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)1、PLC機(jī)型的選擇PLC機(jī)型的選擇應(yīng)是在滿足控制要求的前提下，保證可靠、維護(hù)使用方便以及最佳的性能價(jià)格比。由于控制比較簡(jiǎn)單，輸入/輸出都是開(kāi)關(guān)量，數(shù)量有很少，實(shí)際上可以選用任意型號(hào)的PL

4、C，在本次設(shè)計(jì)中采用S7-200系列PLC。2、PLC容量估算（1） I/O點(diǎn)數(shù)的確定；（2） 存儲(chǔ)器容量的確定。3、I/O模塊的選擇在PLC控制系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制，要將對(duì)象的各種測(cè)量參數(shù)，按要求的方式送入PLC。PLC經(jīng)過(guò)運(yùn)算、處理后，再將結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，此時(shí)也要把該輸出變換為適合于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制的量。（1）數(shù)字量輸入信號(hào)（2）數(shù)字量輸出信號(hào)（3）模擬量輸入信號(hào)（4）模擬量輸出信號(hào)4、 分配輸入/輸出點(diǎn)PLC機(jī)型及輸入/輸出（I/O）模塊選擇完畢后，首先，設(shè)計(jì)出PLC系統(tǒng)總體配置圖。然后依據(jù)工藝布置圖，參照具體的PLC相關(guān)說(shuō)明書(shū)或手冊(cè)將輸入信號(hào)與輸入點(diǎn)、輸出控制信號(hào)

5、與輸出點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)畫(huà)出I/O接線圖即PLC輸入/輸出電氣原理圖。傳送帶控制設(shè)計(jì)I/Q分布圖，如圖1.2所示：輸入輸出啟動(dòng)SB1I0.0振鈴Q0.0停止SB2I0.1傳送帶M1Q0.1急停SB3I0.2傳送帶M2Q0.2傳送帶M3Q0.3電磁閥YQ0.7圖1.2 傳送帶控制I/Q分布圖5、安全回路設(shè)計(jì)（1）短路保護(hù)；（2）互鎖與聯(lián)鎖措施；（3）失壓保護(hù)與緊急停車(chē)措施 PLC外部負(fù)載的供電線路應(yīng)具有失壓保護(hù)措施；（4）極限保護(hù)；1.3 PLC傳送帶控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心。要設(shè)計(jì)好PLC的應(yīng)用軟件，必須充分了解被控對(duì)象的生產(chǎn)工藝、技術(shù)特性、控制要求等。通過(guò)PLC的應(yīng)用軟件

6、完成系統(tǒng)的各項(xiàng)控制功能。1、傳送帶軟件設(shè)計(jì)由圖1.2傳送帶控制I/Q分布圖得圖1.3傳送帶控制PLC梯形圖。網(wǎng)絡(luò)3網(wǎng)絡(luò)4網(wǎng)絡(luò)5網(wǎng)絡(luò)6網(wǎng)絡(luò)7 圖1.3 傳送帶控制PLC梯形圖2、程序調(diào)試如圖1.3梯形圖，用STEP7-Micro/WIN軟件調(diào)試，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕SB1（I0.0）后，振鈴（Q0.0）10s，傳送帶3(Q0.3)起動(dòng)，經(jīng)過(guò)6秒，傳送帶2(Q0.2)起動(dòng)，再經(jīng)過(guò)6秒，傳送帶1(Q0.1)起動(dòng)，同時(shí)開(kāi)啟了漏斗閘門(mén)（Q0.7),啟動(dòng)完畢。按下停止按鈕SB2（I0.1）后，關(guān)閉漏斗閘門(mén)(Q0.7短)，經(jīng)過(guò)10秒，傳送帶1（Q.1）停止，再經(jīng)過(guò)10秒，傳送帶2(Q.2)停止，再經(jīng)過(guò)10秒，傳送

7、帶3(Q0.3)停止，停車(chē)完畢。在啟動(dòng)過(guò)程中，按下停止按鈕SB2(I0.1)，將已啟動(dòng)的皮帶仍按后啟動(dòng)先停車(chē)的原則停車(chē)。緊急狀態(tài)時(shí)，按下急停按鈕SB3(I0.3)，立即關(guān)閉漏斗和三條皮帶，并停車(chē)。1.4 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾性設(shè)計(jì)1、 抗電源干擾的措施（1）采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾（2）硬件濾波措施 在干擾較強(qiáng)或可靠性要求較高的場(chǎng)合，應(yīng)該使用帶屏蔽層的隔離變壓器對(duì)PLC系統(tǒng)供電。還可以。在隔離變壓器一次側(cè)串接濾波器，如圖1.4所示。(3)正確選擇接地點(diǎn)，完善接地系統(tǒng)。 圖1.4 濾波器和隔離變壓器同時(shí)使用 2、控制系統(tǒng)的接地設(shè)計(jì)良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免

8、偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個(gè)，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。接地系統(tǒng)的接地方式一般可分為3種方式：串聯(lián)式單點(diǎn)接地、并聯(lián)式單點(diǎn)接地、多分支單點(diǎn)接地即第3種接地方式。PLC采用第3種接地方式即單獨(dú)接地。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護(hù)地等。3、防I/O干擾的措施由信號(hào)引入干擾會(huì)引起I/O信號(hào)工作異常和測(cè)量精度大大降低，嚴(yán)重時(shí)將引起元器件損傷。對(duì)于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導(dǎo)致信號(hào)間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動(dòng)作或死機(jī)。可采取以下措施以減小I/O干擾對(duì)PLC系統(tǒng)的影響。1.5 PLC

9、控制系統(tǒng)的調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試是系統(tǒng)在正式投入使用之前的必經(jīng)步驟。與繼電器控制系統(tǒng)不同，PLC控制系統(tǒng)既有硬件部分的調(diào)試還有軟件的調(diào)試，與繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)的硬件調(diào)試要相對(duì)簡(jiǎn)單，主要是PLC程序的編制和調(diào)試。一般可按以下幾個(gè)步驟進(jìn)行：應(yīng)用程序的編制和離線調(diào)試、控制系統(tǒng)硬件檢查、應(yīng)用程序在線調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、總結(jié)整理相關(guān)資料、系統(tǒng)正式投入使用。1.6 設(shè)計(jì)小結(jié)在本次設(shè)計(jì)中，雖然遇到了很多難題，但也收獲了很多，這次實(shí)踐充分將平時(shí)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合，在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)一步穩(wěn)固和提高自己理論知識(shí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際中去，在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，提高分析和

10、解決問(wèn)題能力。目前我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型期并且隨著科技的不斷發(fā)展，未來(lái)工廠的生產(chǎn)過(guò)程必定會(huì)越來(lái)越智能化。傳送帶是一種物料傳輸設(shè)備，因其高效、連續(xù)、快速的特性，被廣泛的應(yīng)用于礦業(yè)、化工、機(jī)械、電力、建材、輕工業(yè)以及港口碼頭等重要的工業(yè)領(lǐng)域。也正因?yàn)閭魉蛶У膽?yīng)用十分的廣泛，對(duì)傳送帶的制造和自動(dòng)化改進(jìn)對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的意義日趨重大。PLC自誕生起便廣受業(yè)界的關(guān)注，如今PLC依然是自動(dòng)控制領(lǐng)域的一大支柱。傳送帶和PLC的結(jié)合為大勢(shì)所趨，未來(lái)必將大放異彩。1.7 參考文獻(xiàn)1李長(zhǎng)久.PLC原理及應(yīng)用M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20062史國(guó)生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.&#

11、160;3汪明.網(wǎng)絡(luò)化控制變頻調(diào)速系統(tǒng)M.北京：中國(guó)電力出版社，2006.4范永勝 王岷.電氣控制與PLC應(yīng)用M.北京：中國(guó)電力出版社，2004. 5汪志峰.可編程序控制器原理與應(yīng)用M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2004.2 PWM變頻器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)仿真設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)任務(wù)要求 在實(shí)現(xiàn)異步電機(jī)矢量控制調(diào)速的要求時(shí),往往需借助仿真,通過(guò)仿真可使調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試更方便,并能更快的實(shí)現(xiàn)控制。交流異步電動(dòng)機(jī)矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真。利用MATLAB/SIMULINK 中的電氣系統(tǒng)模塊(Power System Blocksets )構(gòu)建異步電機(jī)矢量控制仿真模型,并對(duì)其動(dòng)態(tài)性能

12、進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。 2.2 PWM變頻器-電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工作原理PWM 變頻器-異步電動(dòng)機(jī)電路主要由PWM變頻電路和異步電動(dòng)機(jī)組成。圖2.1所示的電路為PWM變頻電路，它主要的作用是產(chǎn)生三相交流電供異步電動(dòng)機(jī)使用。其中圖2.1所示的 PWM變頻電路由二極管整流橋，濾波電容和逆變器組成。逆變器的輸入為直流電壓，通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器 的脈沖寬度和輸出交流電壓的頻率，既實(shí)現(xiàn)調(diào)壓 又實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。PWM 變頻電路簡(jiǎn)單，而且還有以下優(yōu)點(diǎn)：第一簡(jiǎn)化了主電路和控制電路的結(jié)構(gòu)。由二極管整流器對(duì)逆變器提供恒定的直流電壓。在 PWM 逆變器內(nèi)，在變頻的同時(shí)控制其輸出電壓。系統(tǒng)只有一個(gè)控制功率級(jí)，從而使裝置的體壓。系統(tǒng)只有一個(gè)控制

13、功率級(jí)，從而使裝置的體善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。PWM 逆變器的輸出功率和電壓，都在逆變器內(nèi)控制和調(diào)節(jié)。因此，調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)過(guò)程中頻率和電壓配合好，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能好。 2.3 PWM變頻器-異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的仿真1、PWM 變頻器-異步電動(dòng)機(jī)的仿真模型PWM 變頻器-異步電動(dòng)機(jī)電路在MATLAB/Simulink中的仿真模型如圖2.2所示。為了方便仿真，在模型中將圖2.1所示的三相交流整流直接用一個(gè) 550V的直流電源代替，整流電路直接用直流電源代替不影響其工作原理。因此圖2.3所示的仿真模型實(shí)際上主要直流電源 DC、逆變器 Universal Bridge、調(diào)制器 PWM Generator、異步

14、電動(dòng)機(jī)模塊及測(cè)量模塊組成。其中 PWM 調(diào)制參數(shù)設(shè)置采用內(nèi)部產(chǎn)生正弦波調(diào)制波方式，調(diào)制度0.9,頻率為50 HZ。電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置為電動(dòng)機(jī)電壓為380 V，頻率為50 Hz,定子繞組 Rs 為0.68 ，定子繞組漏感為0.0042 H，轉(zhuǎn)子繞組電阻0.45 ，轉(zhuǎn)子繞組漏感為0.0042 H，互感為0.1486 H，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J為0.05 kg/m2，摩擦系數(shù)F為0.0081，極對(duì)數(shù)為2。 圖2.3 逆變器三相線電壓輸出仿真波形2、仿真結(jié)果及其分析PWM 變頻器-異步電動(dòng)機(jī)電路的仿真結(jié)果如圖所示。其中圖2.3為逆變器輸出電壓的線電壓仿真波形，從圖 2.3(a)、(b)和(c)可以看出550V的直流電

15、經(jīng)過(guò)三相逆變器后變成了三相交流電，如果通過(guò)改變逆變器的6個(gè)開(kāi)關(guān)管可以改變其頻率和電壓波形，從而方便實(shí)現(xiàn)變頻和變壓。圖2.4為異步電動(dòng)機(jī)定子電流的仿真波形，從圖2.4(a)、(b)和(c)可以看出定子電路在剛啟動(dòng)時(shí)，電流接近100V，在0.2s后電流達(dá)到穩(wěn)定，這與異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)電流比較大相符合。圖2.5為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流的仿真波形，從圖2.5(a)、(b)和(c)可以看出轉(zhuǎn)子電流在剛起動(dòng)時(shí)，電流比較大也 接近 100 V，但是在0.2s后轉(zhuǎn)子平穩(wěn)運(yùn)行后，轉(zhuǎn)子電流為零，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子為空載運(yùn)行，轉(zhuǎn)速接 近定子三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速，因此轉(zhuǎn)子沒(méi)有電流。圖2.6為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的仿真波形，從圖2.6可以

16、看出電流波形在0.2 s后達(dá)到 1500 r/m 的轉(zhuǎn)速，其輸出波形有點(diǎn)超調(diào)，不過(guò)很快達(dá)到穩(wěn)定，說(shuō)明PWM變頻器-異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能比較好。圖2.7為異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的仿真波形，從圖 2.7可以看出輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)比較大，造成轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的原因是由于調(diào)制頻率和輸出頻率之比固定的情況下，特別是在低頻時(shí)，高次諧波影響較大，因而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和噪聲都較大，這是PWM變頻器-異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)采取措施消除或者減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。圖2.4 異步電動(dòng)機(jī)定子電流仿真波形 圖2.5 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電流仿真波形圖2.6 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仿真波形 圖2.7 異步電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩仿真波形2.4

17、 設(shè)計(jì)小結(jié)本文詳細(xì)分析PWM變頻器-異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理，然后在 Matlab/Simulink 進(jìn)行對(duì)其進(jìn)行了建模和仿真，最后對(duì)其仿真結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)地分析，通過(guò)仿真結(jié)果得出 PWM 變頻器-異步電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定及 動(dòng)態(tài)性能比較好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也指出其具有轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)過(guò)大的缺點(diǎn)。2.5參考文獻(xiàn)1 唐介.電機(jī)與拖動(dòng)M.高等教育出版社,2007. 2 彭鴻才.電機(jī)原理及拖動(dòng)M.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001. 3 劉永順.基于雙PWM技術(shù)的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20114 吳慰.三相交流異步電機(jī)控制系統(tǒng)仿真 M. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,20113基于組態(tài)

18、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1、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(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)監(jiān)控，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接客戶(hù)端，在客戶(hù)端能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)監(jiān)控。2、要求：（1）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）（2）完成現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（包括各功能電路接線圖、框圖和說(shuō)明等）（3）完成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)（4）遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶(hù)端的設(shè)計(jì)3.2總體設(shè)計(jì)方案客戶(hù)端1客戶(hù)端1客戶(hù)端1服務(wù)器（上位機(jī)）智能儀表現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)（液位） 圖3.1 總體設(shè)計(jì)方案總體設(shè)計(jì)方案如圖3.1所示:系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、

19、上位機(jī)、遠(yuǎn)程客戶(hù)端構(gòu)成。（1）現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)：現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)控制；（2）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(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)監(jiān)控。同時(shí)服務(wù)器做上位機(jī)，百特智能儀表做下位機(jī)構(gòu)成上下位機(jī)監(jiān)控邏輯結(jié)構(gòu)。（3）客戶(hù)端：遠(yuǎn)程客戶(hù)端PC機(jī)通過(guò)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(chǎng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)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3.2所示，控制規(guī)律采用PID控制規(guī)律。 圖3.2 現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)和設(shè)備配套。2）萬(wàn)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

20、入信號(hào)之（4）3）多種給定方式可選：本機(jī)給定方式（LSP）；時(shí)間程序給定；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 控制輸出。5）專(zhuān)家自整定算法：獨(dú)特的PID 參數(shù)專(zhuān)家自整定算法，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，長(zhǎng)期運(yùn)行無(wú)漂移，全部參數(shù)按鍵可設(shè)定。2.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：?jiǎn)巫y，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(guò)程控

21、制設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)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)系統(tǒng)和應(yīng)用以及信息交流匯集在一起，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(duì)已有工程進(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(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫(huà)面、監(jiān)控的設(shè)備及相關(guān)量、動(dòng)畫(huà)鏈接、命令語(yǔ)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)備中獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)工程瀏覽器的動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)顯示動(dòng)態(tài)畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)人與控制設(shè)備的交互操作

22、。(3)組態(tài)王與I/O設(shè)備通信 組態(tài)王軟件作為一個(gè)開(kāi)放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國(guó)內(nèi)外常見(jiàn)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(mén)子PLC、莫迪康PLC、歐姆龍PLC、 三菱PLC、研華模塊等等）通過(guò)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(kāi)放性 組態(tài)王支持通過(guò) OPC、DDE 等標(biāo)準(zhǔn)傳輸機(jī)制和其他監(jiān)控軟件（如：Intouch、Ifix、Wincc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）

23、建立組態(tài)王新工程：?jiǎn)?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)畫(huà)面進(jìn)入組態(tài)王開(kāi)發(fā)系統(tǒng)后，依次建立監(jiān)控總圖、液位現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)、報(bào)警窗口、歷史趨勢(shì)曲線窗口和數(shù)據(jù)報(bào)表窗口等人機(jī)接口。其中將監(jiān)控總圖設(shè)為啟動(dòng)窗口，各窗口之間可自由切換。（3）定義IO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(lèi)儀表，串口，外部設(shè)備名稱(chēng)百特儀表，為設(shè)備選擇連接串口為COM1，填寫(xiě)設(shè)備地址1:0-

24、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(wú)校驗(yàn)位，停止位1:0，通訊超時(shí)3000ms，采集頻率1000ms。 （4）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫(huà)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(chǎng)，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為中介環(huán)節(jié)。 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù)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“變量屬性”對(duì)話框，依次建立數(shù)據(jù)字典“測(cè)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”等。（5）動(dòng)畫(huà)連接 定

25、義動(dòng)畫(huà)連接是指在畫(huà)面的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)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(huà)面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫(huà)效果表現(xiàn)出來(lái)。1)水箱的動(dòng)畫(huà)連接水箱鏈接：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(cè)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”4）管道連接：雙擊管道，在

26、彈出的屬性設(shè)置框中選擇流動(dòng)，在彈出的設(shè)置框中連接“輸出值/10”5）保存畫(huà)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(kāi),在彈出對(duì)話框中選擇啟動(dòng)時(shí),畫(huà)面最大化,啟動(dòng)畫(huà)面為監(jiān)控總圖。3.5遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶(hù)端的設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程監(jiān)控客戶(hù)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：?jiǎn)?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(huà)面進(jìn)入組態(tài)王開(kāi)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(shì)曲線窗口和數(shù)據(jù)報(bào)表窗口等人機(jī)接口。其中將監(jiān)控總圖設(shè)為啟動(dòng)窗口，各窗口之間可自由切換。3.定義IO設(shè)

27、備選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備OPC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)，在彈出“查看OPC服務(wù)器”對(duì)話框中，“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)名”編輯框中輸入“server1，然后單擊“查找”按鈕，選中“KingView.View.1”，確定。如圖3.3所示：圖3.3 義遠(yuǎn)程客戶(hù)端設(shè)備4.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù)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“變量屬性”對(duì)話框，依次建立數(shù)據(jù)字典“測(cè)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”。序號(hào)參數(shù)名設(shè)備寄存器數(shù)據(jù)類(lèi)型讀寫(xiě)屬性最大值最大原時(shí)值1PV1Serve

28、r1PV1.ValueFLOAT只讀1001002MV1Server1MV1.ValueFLOAT讀寫(xiě)1001003SP1Server1SP1.ValueFLOAT讀寫(xiě)1001004P1Server1P1.ValueFLOAT讀寫(xiě)1001005I1Server1I1.ValueFLOAT讀寫(xiě)1001006D1Server1D1.ValueFLOAT讀寫(xiě)1001007AM1Server1AM1.ValueFLOAT讀寫(xiě)1001008KDTZ1Server1內(nèi)存整形9JLBFB1Server1內(nèi)存整形 5.動(dòng)畫(huà)連接 以液位控制系統(tǒng)為例說(shuō)明動(dòng)畫(huà)鏈接，1)水箱的動(dòng)畫(huà)連接雙擊下水箱，在彈出的屬

29、性設(shè)置框中選擇填充，在彈出的設(shè)置框中連接本地PV2）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(cè)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”4）管道連接雙擊管道，在彈出的屬性設(shè)置框中選擇流動(dòng)，在彈出的設(shè)置框中連接“輸出值/10”5）保存畫(huà)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(kāi),在彈出對(duì)話框中選擇啟動(dòng)時(shí)

30、,畫(huà)面最大化,啟動(dòng)畫(huà)面為監(jiān)控總圖。3.6 聯(lián)機(jī)調(diào)試1）由工程開(kāi)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(guò)本次課程設(shè)計(jì)，充分將平時(shí)學(xué)習(xí)的理論知識(shí)與實(shí)踐操作相結(jié)合，在理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)一步穩(wěn)固和提高自己理論知識(shí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際中去，在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，提高分析和解決問(wèn)題能力。此次課程設(shè)計(jì)使我對(duì)組態(tài)王軟件的認(rèn)識(shí)與了解及應(yīng)用,深入地了解到科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，自己從中受益匪淺，不但擴(kuò)大了我的視野，

31、提高了我的認(rèn)識(shí)和認(rèn)知能力，同時(shí)，我也讓我深刻的認(rèn)識(shí)到，在此次課程設(shè)計(jì)中暴露出來(lái)不少問(wèn)題：我們所掌握的相關(guān)知識(shí)很少，很多需要用到的知識(shí)都是我們平常都沒(méi)學(xué)過(guò)或是我們沒(méi)見(jiàn)過(guò)的，這就要求我們必須學(xué)會(huì)很好的查資料，并且很快將資料轉(zhuǎn)化成可用的東西，會(huì)用的人不是很多，參考資料也很少，設(shè)計(jì)過(guò)程中難免有些困難；但是，我們作為一個(gè)學(xué)生，但我想這些問(wèn)題都是暫時(shí)的，只要我們努力，問(wèn)題一定會(huì)解決的。通過(guò)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程我們鍛煉了自己的實(shí)踐能力，并從中總結(jié)規(guī)律，為以后我們?cè)趯?shí)踐工作中打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。3.8 參考文獻(xiàn)1朱玉璽.崔如春.鄺小磊.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)M.電子工業(yè)出版社,2010.2陳夕松.過(guò)程控制系統(tǒng)M.科學(xué)

32、出版社,2011.3金以慧.過(guò)程控制M.北京:清華大學(xué)出版社,2003.4劉紫剛.賈永盛.淺議水箱液位控制系統(tǒng)研究.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)。2011.4工廠供電應(yīng)用設(shè)計(jì)4.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求某工廠供電系統(tǒng)如圖4.1所示，已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN1010型。全廠用電設(shè)備總?cè)萘繛?6000KW，需要系數(shù)為0.45，補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.9，高壓配電所進(jìn)線側(cè)選用ZN1212型高壓戶(hù)內(nèi)真空斷路器，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1.1S，斷路器短路時(shí)間為0.1S，試分析如下問(wèn)題：（1）計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流。（2）計(jì)算變電所高壓10kV母線上K1點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量。S91000（DYn11）S91000（

33、DYn11） l = 3.2Km（3）選擇高壓戶(hù)內(nèi)真空斷路器的型號(hào)和規(guī)格。 圖4.1 工廠供電系統(tǒng)電路圖4.2 問(wèn)題分析1.計(jì)算全廠的計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算電流通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的、用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個(gè)元件的負(fù)荷值，稱(chēng)為計(jì)算負(fù)荷。用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷，是指用電設(shè)備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時(shí)最大負(fù)荷P30，用電設(shè)備組的設(shè)備容量Pe，是指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用設(shè)備）的額定容量PN之和。Kd稱(chēng)為需要系數(shù)。實(shí)際上，Kd不僅與用電設(shè)備組的工作性質(zhì)、設(shè)備臺(tái)數(shù)、設(shè)備效率和線路損耗等因素有關(guān)，而且與操作人員的技能和生產(chǎn)組織等多種因素有關(guān)。全廠有功計(jì)算負(fù)荷：P30=KdPe=0.45 X 2600

34、0KW=11700KW全廠視在計(jì)算負(fù)荷：= 15600KV·A 計(jì)算電流： = 23.7A2.計(jì)算變電所高壓10kV母線上K1點(diǎn)短路的三相短路電流和短路容量進(jìn)行短路電流計(jì)算，首選要繪出計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算的方法，常有歐姆法和幺制法。UC為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓（或稱(chēng)平均額定電壓）由于線路首端短路時(shí)其短路最為嚴(yán)重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計(jì)算電壓取為比線路額定電壓UN高5%。電力系統(tǒng)的電阻相對(duì)于電抗來(lái)說(shuō)很小，一般不予考慮。電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系統(tǒng)變電站饋電線出口斷路器的斷電流，容量SOC來(lái)估算，這SOC就看作詩(shī)電力系統(tǒng)的極