hasuploaded-基于西門子plc的液位水槽控制裝置

1、第1章 緒論第1.1節(jié)節(jié) 水槽裝置置的概述液位控制常常采用PIID控制，該該控制方法法具有響應(yīng)應(yīng)迅速、穩(wěn)穩(wěn)態(tài)誤差小小等優(yōu)點。但當(dāng)系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)數(shù)發(fā)生變化化或受到外外界干擾時時，參數(shù)整整定就比較較困難，給給學(xué)生實驗驗帶來很大大的不便。為了滿足足自動化、冶金、化化工等專業(yè)業(yè)的實驗室室水槽液位位控制的要要求,我們對其其進行了深深入研究，設(shè)設(shè)計了水槽槽裝置PLLC控制系系統(tǒng)，該系系統(tǒng)具有較較強的適應(yīng)應(yīng)內(nèi)部參數(shù)數(shù)變化和克克服外界干干擾的能力力，具有一一定的應(yīng)用用價值。第1.2節(jié)節(jié) 西門子PLLC簡介1.2.11 可編程程控制器概概述可編程控制制器（Prrograammabble CContrrollee

2、r）簡稱稱PC，個個人計算機機(Perrsonaal Coomputter)也也簡稱PCC，為了避避免混在一一起，人們們將最初用用于邏輯控控制的可編編程器叫做做PLC（PProgrrammaable Logiic Coontroollerr），通常常也稱為可可編程控制制器。它是是以微處理理器為基礎(chǔ)礎(chǔ)，綜合了了計算機技技術(shù)、自動動控制技術(shù)術(shù)而發(fā)展起起來的一種種通用的工工業(yè)自動控控制裝置；具有體積積小、功能能強、程序序設(shè)計簡單單、靈活通通用、維護護方便等優(yōu)優(yōu)點，本系系統(tǒng)采用在在工業(yè)領(lǐng)域域有著廣泛泛應(yīng)用的西西門子S77200系系列PLCC作為主控控制器，完完成一套過過程控制實實驗系統(tǒng)，涵涵蓋了可可編

3、程控制制器、信號和信信息處理、傳感感技術(shù)、工程檢檢測、模式識別別、控控制理論、自動動化技術(shù)、智能能控制、過程控控制、自動化儀儀表、計算機應(yīng)應(yīng)用和控制制、計計算機控制制系統(tǒng)等等課程的教教學(xué)實驗與與研究。國際電工委委員會（IIEC）曾曾于19882年111月頒發(fā)了了可編程控控制器標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)草案第一一搞，19985年11月發(fā)表了了第二稿，11987年年2月頒發(fā)發(fā)了第三稿稿。該草案案中對可編編程控制器器的定義是是：“可編程控控制器是一一種數(shù)字運運算操作的的電子系統(tǒng)統(tǒng)，專為工工業(yè)環(huán)境而而設(shè)計。它它采用了可可編程序的的存儲器，用用來在其內(nèi)內(nèi)部存儲器器執(zhí)行邏輯輯運算、順順序控制、定時、計計數(shù)和算術(shù)術(shù)運算等操操作

4、的指令令，并通過過數(shù)字式和和模擬式的的輸入和輸輸出，控制制各種類型型機械的生生產(chǎn)過程。而有關(guān)的的外圍設(shè)備備，都應(yīng)按按易于與工工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)聯(lián)成一個整整體，易于于擴充其功功能的原則則設(shè)計?！?.2.22 PLCC的指導(dǎo)思思想PLC是采采用“順序序掃描，不不斷循環(huán)”的方式進進行工作的的。即在PPLC運行行時，CPPU根據(jù)用用戶按控制制要求編制制好并存于于用戶存儲儲器中的程程序，按指指令步序號號（或地址址號）作周周期性循環(huán)環(huán)掃描，如如無跳轉(zhuǎn)指指令，則從從第一條指指令開始逐逐條順序執(zhí)執(zhí)行用戶程程序，直至至程序結(jié)束束。然后重重新返回第第一條指令令，開始下下一輪新的的掃描。在在每次掃描描過程中，還還要完成對對

5、輸入信號號的采樣和和對輸出狀狀態(tài)的刷新新等工作。PLC掃描描一個周期期必經(jīng)輸入入采樣、程程序執(zhí)行和和輸出刷新新三個階段段。PLC在輸輸入采樣階階段：首先先以掃描方方式按順序序?qū)⑺袝簳捍嬖谳斎肴腈i存器中中的輸入端端子的通斷斷狀態(tài)或輸輸入數(shù)據(jù)讀讀入，并將將其寫入各各對應(yīng)的輸輸入狀態(tài)寄寄存器中，即即刷新輸入入。隨即關(guān)關(guān)閉輸入端端口，進入入程序執(zhí)行行階段。PLC在程程序執(zhí)行階階段：按用用戶程序指指令存放的的先后順序序掃描執(zhí)行行每條指令令，經(jīng)相應(yīng)應(yīng)的運算和和處理后，其其結(jié)果再寫寫入輸出狀狀態(tài)寄存器器中，輸出出狀態(tài)寄存存器中所有有的內(nèi)容隨隨著程序的的執(zhí)行而改改變。輸出刷新階階段：當(dāng)所所有指令執(zhí)執(zhí)行完畢，

6、輸輸出狀態(tài)寄寄存器的通通斷狀態(tài)在在輸出刷新新階段送至至輸出鎖存存器中，并并通過一定定的方式（繼繼電器、晶晶體管或晶晶閘管）輸輸出，驅(qū)動動相應(yīng)輸出出設(shè)備工作作。1.2.33 PLCC的歷史和和發(fā)展過程程世界上公認(rèn)認(rèn)的第一臺臺PLC是19699年美國數(shù)數(shù)字設(shè)備公公司（DEEC)研制制的。限于于當(dāng)時的元元件條件及及計算機發(fā)發(fā)展水平，早早期的PLLC主要由由分立元件件和中小規(guī)規(guī)模集成電電路組成，可可以完成簡簡單的邏輯輯控制及定定時、計數(shù)數(shù)功能。220世紀(jì)70年代初初出現(xiàn)了微微處理器。人們很快快將其引入入可編程控控制器，使使PLC增加加了運算、數(shù)據(jù)傳送送及處理等等功能，成成為真正具具有計算機機特征的工工

7、業(yè)控制裝裝置。為了了方便熟悉悉繼電器、接觸器系系統(tǒng)的工程程技術(shù)人員員使用，可可編程控制制器采用和和繼電器電電路圖類似似的梯形圖圖作為主要要編程語言言，并將參參加運算及及處理的計計算機存儲儲單元都以以繼電器命命名。因而而人們稱可可編程控制制器為微機機技術(shù)和繼繼電器常規(guī)規(guī)控制概念念相結(jié)合的的產(chǎn)物。PLC的發(fā)發(fā)展與計算算機技術(shù)、半導(dǎo)體集集成技術(shù)、控制技術(shù)術(shù)、數(shù)字技技術(shù)、通訊訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)術(shù)等高新技技術(shù)的發(fā)展展是分不開開的，他們們推動了PPLC的發(fā)發(fā)展，而PPLC的發(fā)發(fā)展又對這這些高新技技術(shù)提出了了更高更新新的要求。 PLC的發(fā)發(fā)展經(jīng)歷了了以下四個個階段：（1）初始始階段：第第一臺PLLC的問世世到70年

8、代中中期。產(chǎn)品主要用用于邏輯運運算和計時時、計數(shù)運運算，CPPU由中小小規(guī)模的集集成電路組組成，控制制功能較簡簡單。因為為它能完成成邏輯運算算功能，又又被稱為可可編程序邏邏輯控制器器（PLCC）。典型的產(chǎn)品品：MODDICONN公司的0884 AALLENN-BADDLEY公公司的PDDQII DDEC公司司的PDPP14 日日本日立公公司的SCCY022（2）擴展展階段：770年代中中期到700年代末期期。產(chǎn)品主要在在控制功能能上得到較較大的發(fā)展展，來自兩兩個方面：從可編程程序控制器器發(fā)展的控控制器完完成的是邏邏輯運算及及擴展了其其它運算功功能，稱之之為可編程程序控制器器（Proogramm

9、mablle coontrool）即PC（PLC）；從模擬儀儀表發(fā)展的的控制器完成的是是模擬運算算及擴展其其它邏輯運運算功能，稱稱之為單回回路或多回回路控制器器（數(shù)字調(diào)調(diào)節(jié)儀表）。典型的產(chǎn)品品：MODDICONN公司的1884，284和384 西門子公公司的SIIMATIIC S33系列 日本立石石公司（OOMRONN）的SYSSMACC系列等 日本三菱菱公司的FFX1系列列和FX22系列等（3）通訊訊階段：770年代末末期到800年代中期期。與計算機通通訊的發(fā)展展相聯(lián)系，初初步形成了了分布式的的通訊網(wǎng)絡(luò)絡(luò)體系，但但各制造廠廠各自為政政，通訊系系統(tǒng)自成體體系，產(chǎn)品品的功能得得到發(fā)展，可可靠性也

10、大大大提高。典型的產(chǎn)品品：西門子子公司的SSIMATTIC SS6系列 GGOULDD公司的M884，884等（4）開放放階段：880年代中中期開始至至現(xiàn)在。開放系統(tǒng)的的提出，使使PLC得到到了較大的的發(fā)展，主主要表現(xiàn)在在通訊系統(tǒng)統(tǒng)的開放，通通訊協(xié)議的的標(biāo)準(zhǔn)化使使各廠家的的產(chǎn)品可以以通訊。這這期間產(chǎn)品品的規(guī)模增增大功能不不斷的完善善，大中型型產(chǎn)品多數(shù)數(shù)有CRTT顯示功能能，采用標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)軟件，增增加高級編編程語言等等。典型的產(chǎn)品品： 西門子公公司的SIIMATIIC S55系列 ALLEENBRADDLEY公公司的PLLC5等第1.3節(jié)節(jié) 主要任務(wù)務(wù)為使工科學(xué)學(xué)生在校期期間就受到到良好的工工程實踐

11、鍛鍛煉，建設(shè)設(shè)具有實際際工程環(huán)境境的實驗室室和實訓(xùn)基基地一直是是自動化實實驗室建設(shè)設(shè)的重要目目標(biāo)。工業(yè)業(yè)自動化可可分為機械械自動化和和過程自動動化，過程程控制系統(tǒng)統(tǒng)是指對連連續(xù)性工業(yè)業(yè)生產(chǎn)過程程如化工石石油石化冶冶金電站輕輕工等工業(yè)業(yè)生產(chǎn)過程程中以流體體為主的有有關(guān)的物理理量（溫度度、壓力、流量及液液位等四個個參數(shù)）的的自動調(diào)節(jié)節(jié)控制。過過程控制實實驗裝置是是根據(jù)自動動化專業(yè)及及相關(guān)專業(yè)業(yè)教學(xué)特點點，基于過過程控制基基礎(chǔ)上集PPLC技術(shù)術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技技術(shù)和計算算機監(jiān)控為為一體的先先進的實驗驗裝置。本本實驗裝置置建成后，可可以形成一一套獨特的的真實工業(yè)業(yè)對象過程程控制系統(tǒng)統(tǒng)全仿真工工業(yè)現(xiàn)場的的實驗裝

12、置置。成果形形式提供水水槽裝置可可編程控制制器控制系系統(tǒng)實驗裝裝置。. 本設(shè)計主要要基本要求求包括：（1）正確確理解系統(tǒng)統(tǒng)應(yīng)用的目目的和要求求、掌握工工程應(yīng)用的的一般程序序。（2）熟悉悉某一種類類型PLCC的特點、使用及程程序編制。（3）具有有使用儀表表使用手冊冊、查閱相相應(yīng)資料的的能力。（4）了解解計算機輔輔助設(shè)計軟軟件的基本本使用方法法。（5）具有有根據(jù)調(diào)研研、收集和和查閱到的的資料來分分析判斷確確定論文/設(shè)計方案案的能力。（6）初步步具備運用用自動化裝裝置選型的的能力。（7）具有有歸納、整整理技術(shù)資資料，撰寫寫技術(shù)論文文的能力。（8）具有有闡述論證證論文/設(shè)計成果果的能力，并并通過答辯辯

13、。第2章 基基本知識介介紹第2.1節(jié)節(jié)液位水槽槽裝置的基基本原理2.1.11 液位水水槽裝置簡簡單介紹在本設(shè)計中中，用水槽槽1和水槽槽2構(gòu)成液液位L1與與液位L22的串級控控制系統(tǒng)。水槽1的的液位L11為副變量量，水槽22的液位LL2為主變變量。其主主調(diào)節(jié)器22接受主參參數(shù)信號，它它的輸出作作為副調(diào)節(jié)節(jié)器1的外外給定信號號。而副調(diào)調(diào)節(jié)器1則則是根據(jù)副副參數(shù)與主主調(diào)節(jié)器來來的給定信信號去調(diào)節(jié)節(jié)閥，達到到控制的目目的。串級級控制系統(tǒng)統(tǒng)是比較常常見的一種種復(fù)雜控制制系統(tǒng)。由由于它具有有主、副兩兩臺調(diào)節(jié)器器，且有一一個副環(huán)，它它具有許多多簡單控制制系統(tǒng)所不不具有的優(yōu)優(yōu)點，一般般來說，串串級控制系系統(tǒng)的

14、調(diào)節(jié)節(jié)質(zhì)量要比比簡單調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)調(diào)節(jié)質(zhì)量高高。當(dāng)控制制精度要求求較高，簡簡單調(diào)節(jié)系系統(tǒng)不能滿滿足要求時時，串級調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)往往往會取得得比較滿意意的結(jié)果，調(diào)調(diào)節(jié)質(zhì)量會會大大提高高。但是，如如何更好地地發(fā)揮串級級調(diào)節(jié)系統(tǒng)統(tǒng)的特點，以以提高質(zhì)量量，這就與與副參數(shù)的的選擇，或或者說與副副回路的構(gòu)構(gòu)成有著密密切的關(guān)系系。由于串級控控制系統(tǒng)具具有主、副副兩臺調(diào)節(jié)節(jié)器，因此此它的投運運和整定比比簡單調(diào)節(jié)節(jié)系統(tǒng)要復(fù)復(fù)雜一些。 圖2-11水槽液位位串級控制制系統(tǒng)工藝藝流程圖2.1.22液位水槽槽裝置各設(shè)設(shè)備的選型型 表2-1 液位水槽槽裝置設(shè)備備選型名稱型號規(guī)格精度數(shù)量制造廠家中央處理器器模塊（CCPU）CP

15、U3112 IFFM內(nèi)存RAMM擴展到664K1模擬量輸入入模塊（AAI）SM3311處理2點輸輸入信號。2模擬量輸出出模塊（AAO）SM3322處理1點輸輸出信號1電源模塊PS-30075A，244V DCC1PC適配器器RS2332串行通通信接口6ES7 972-0CA223-0XXA01電容式差壓壓變送器1151DDP-5EE22M11B3D22量程：031.11kPa186.8kPaa工作電源：24V DC輸出電流：420mAA DC二二線制0.52北京市新大大云傳感技技術(shù)公司精制自吸泵泵25ZDBB-40-0.555電壓：2220V功率率：0.555KW流量：2.83m3/h口徑：2

16、5吸程：8.10 揚揚程：40045m 轉(zhuǎn)速：28860r/min1臺州噴龍機機電有限公公司單相自吸水水泵DBZ6550-4.6-500功率：6550W 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：2990轉(zhuǎn)/分揚程：500m 溫升升：75流量：4.6m3/h 吸程程：9m頻率50HHZ1中外合資臺臺州誼聚機機電有限公公司電氣轉(zhuǎn)換器器QZD-11000AA輸入信號：420mAA輸出壓力：0.022-0.11MPa氣氣源壓力：0.144MPa2江蘇常熟儀儀表廠氣動薄膜調(diào)調(diào)節(jié)閥ZMBP-100KK公稱直徑：8公稱壓力力10MPPa閥開關(guān)型式式：氣開式式 介質(zhì)溫度： 4025信號壓力：20-1100KPP行程：1002空氣過濾減減壓器

17、QFH-6611輸出：0.6kgff/cm流量：3MM/h 2上海自動化化儀表廠第2.2節(jié)節(jié) PLCC的結(jié)構(gòu)和和原理第2.2.1節(jié)PLC控制制組件S7-3000PLCC控制系統(tǒng)統(tǒng)：S7-300是是采用模塊塊化結(jié)構(gòu)的的中小型PPLC，包包括一個CCPU3115-2DDP主機模模塊、一個個SM3331模擬量量輸入模塊塊和一個SSM3322模擬量輸輸出模塊，以以及一塊西西門子CPP56111專用網(wǎng)卡卡和一根MMPI網(wǎng)線線。其中SSM3311為8路模擬擬量輸入模模塊， SSM3322為4路模擬量量輸出模塊塊。圖1-8所示為為S7-3300PLLC、控制制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖。第2.2.2節(jié)PLC的功功能、特點

18、點PLC是面面向用戶專專為在工作作環(huán)境下應(yīng)應(yīng)用而設(shè)計計的專用計計算機。它它具有以下下幾個顯著著特點。（1）可靠靠性高，抗抗干擾能力力強PLC是專專為工業(yè)控控制而設(shè)計計的，要能能適應(yīng)這樣樣一個具有有很強的電電噪聲、電電磁干擾、機械振動動、極端溫溫度和濕度度很大的工工業(yè)環(huán)境中中，那么，在在PLC硬硬件設(shè)計方方面，首先先應(yīng)對器件件嚴(yán)格篩選選和優(yōu)化，而而且在電路路結(jié)構(gòu)及工工藝上采取取了一些獨獨特的方式式。例如，在在輸入/輸輸出（I/O）電路路中采用了了光電隔離離措施，做做到電浮空空，既方便便接地，又又提高了抗抗干擾性能能；各個II/O端口口除采用了了常規(guī)模擬擬濾波以外外，還加上上數(shù)字濾波波；內(nèi)容采采用

19、了電磁磁屏蔽措施施，防止輻輻射干擾；采用了較較先進的電電源電路，以以防止由電電源回路串串入的干擾擾信號；采采用了合理理的電路程程序，對模模塊可進行行在線插拔拔，調(diào)試時時不會影響響各機的正正常運行，其其平均無故故障運行時時間大（335）*(10*10*110)h以以上。（2）編程程簡單、直直觀PLC是面面向現(xiàn)場，考考慮到大多多數(shù)電氣技技術(shù)人員熟熟悉繼電器器控制線路路的特點，在在PLC的的設(shè)計上，沒沒有采用微微機控制中中常用的匯匯編語言，而而是采用一一種面向控控制過程的的梯形圖語語言。梯形形圖語言與與繼電器原原理圖類似似，形象直直觀，易學(xué)學(xué)易懂。電電氣工程師師和具有一一定知識的的電工工藝藝人員都可

20、可以在很短短的時間內(nèi)內(nèi)學(xué)會。PPLC繼承承了計算機機控制技術(shù)術(shù)和傳統(tǒng)的的繼電器控控制技術(shù)的的優(yōu)點，使使用起來靈靈活方便。近年來又又發(fā)展了面面向?qū)ο蟮牡捻樋亓鞒坛虉D語言（SSequeentiaal Fuunctiion CChartt）,使編編程更簡單單方便。（3）控制制功能強PLC除具具有基本的的邏輯控制制、定時、計數(shù)、算算術(shù)運算等等功能外，配配上特殊的的功能模塊塊還可實現(xiàn)現(xiàn)位控制、PID運運算、過程程控制、數(shù)數(shù)字控制等等功能。PLC可連連接成為功功能很強的的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)，低速網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸輸距離達550022500mm，高速網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸輸距離為550011000mm,網(wǎng)上結(jié)結(jié)點可達11024個個

21、，并且高高速網(wǎng)絡(luò)和和低速網(wǎng)絡(luò)絡(luò)可以級連連，兼容性性好。（4）易于于安裝，便便于維護PLC安裝裝簡單，其其相對小的的體積使之之能安裝在在通常繼電電器控制箱箱所需空間間是一半地地方。在從從繼電器控控制系統(tǒng)改改造到PLLC系統(tǒng)的的情況下，PPLC小的的模塊結(jié)構(gòu)構(gòu)使之能安安裝在繼電電器箱附近近并將連線線接向已有有接線端，而而且改換很很方便，只只要將PLLC的輸入入/輸出端端子連向已已有的接線線端子排即即可。在大型PLLC系統(tǒng)的的安裝中，遠遠程輸入/輸出站安安置在最優(yōu)優(yōu)地點，遠遠程I/OO站通過同同軸電纜和和雙扭線連連向CPUU，這種配配置大大減減少了物料料和勞力，遠遠程子系統(tǒng)統(tǒng)也意味著著系統(tǒng)不同同部分

22、可在在到達安裝裝現(xiàn)場地前前由PLCC工程商預(yù)預(yù)先連好線線，這一方方法大大減減少了電氣氣技術(shù)人員員的現(xiàn)場安安裝時間。從一開始，PPLC便以以易維護作作為設(shè)計目目標(biāo)。由于于幾乎所有有的器件都都是模塊化化的，維護護時只需更更換模塊級級插入式部部件，故障障檢測電路路將診斷指指示器嵌在在每一部件件中，能指指示器件是是否正常工工作，借助助于編程設(shè)設(shè)備可見輸輸入/輸出出是ON還還是OFFF，還可寫寫編程指令令來報告故故障。總之，在工工業(yè)應(yīng)用中中使用PLLC的優(yōu)點點是顯而易易見的。通通過PLPPC的使用用，使用戶戶獲得高性性能、高可可靠性帶來來的高質(zhì)量量和低成本本。第2.2.3節(jié)PLC發(fā)展展趨勢 PLC總的的

23、發(fā)展趨勢勢是向高集集成度、小小體積、大大容量、高高速度、易易使用、高高性能方向向發(fā)展。具具體表現(xiàn)以以下幾個方方面。（1）產(chǎn)品品規(guī)模向大大、小兩個個方向發(fā)展展大型PLCC采用微處處理器系統(tǒng)統(tǒng)，可同時時進行多任任務(wù)操作，處處理速度提提高，特別別是增強了了過程控制制和數(shù)據(jù)處處理功能。存儲容量量也大大增增加。小型PLCC的整個結(jié)結(jié)構(gòu)向小型型模塊結(jié)構(gòu)構(gòu)發(fā)展，增增加了配置置的靈活性性，操作使使用十分簡簡便。PLLC功能不不斷增加，將將原來大、中型PLLC才有的的功能移植植帶小型PPLC上，但但價格卻不不斷下降，真真正成為繼繼電器控制制系統(tǒng)的替替代產(chǎn)品。（2）編程程工具豐富富多樣，功功能不斷提提高，編程程語

24、言趨向向標(biāo)準(zhǔn)化1985年年，世界上上張楚了第第一 臺光光筆編程器器，近幾年年來，不少少廠家先后后開發(fā)了各各種特色的的智能編程程器，可進進行在線編編程。從語言上看看，PLCC已不再是是單純用梯梯形圖語言言，還可采采用功能塊塊、語句表表等常用的的編程語言言編程，且且簡單易懂懂。（3）發(fā)展展多樣化 PPLC發(fā)展展的多樣化化主要體現(xiàn)現(xiàn)在三個方方面：產(chǎn)品品類型、編編程語言和和應(yīng)用領(lǐng)域域。（4）模塊塊化PLC的擴擴展模塊發(fā)發(fā)展迅速，明明確化、專專用化的復(fù)復(fù)雜功能由由專門模塊塊來完成，主主機僅僅通通過設(shè)備向向各塊發(fā)布布命令和測測試狀態(tài)，這這使得PLLC的系統(tǒng)統(tǒng)功能進一一步增強，控控制系統(tǒng)設(shè)設(shè)計進一步步簡化。

25、 （5）網(wǎng)絡(luò)絡(luò)與通訊能能力增強計算機與PPLC之間間以及各個個PLC之之間的聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)和通訊的的能力不斷斷增強。使使工業(yè)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)可以有效效地節(jié)省資資源，降低低成本，提提高系統(tǒng)的的可靠性，致致使網(wǎng)絡(luò)的的應(yīng)用有普普遍化的趨趨勢。目前前，工業(yè)中中普遍采用用金子塔結(jié)結(jié)構(gòu)的多級級工業(yè)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)。（6）工業(yè)業(yè)軟件發(fā)展展迅速與PLC硬硬件技術(shù)的的發(fā)展相適適應(yīng)，工業(yè)業(yè)軟件的發(fā)發(fā)展非常迅迅速，它使使系統(tǒng)應(yīng)用用更加簡單單易行，大大大方便了了PLC系系統(tǒng)的開發(fā)發(fā)人員和操操作使用人人員。第2.3節(jié)節(jié)設(shè)計中裝裝置的相關(guān)關(guān)介紹第2.3.1節(jié)電容容式差壓變變送器的介介紹電容式差壓壓變送器的的檢測元件件采用電容容式壓力傳傳感器，組組成

26、分測量量和放大兩兩大部分。輸入差壓壓作用于測測量部分電電容式壓力力傳感器的的中心感壓壓膜片，從從而使感壓壓膜片（即即可動電極極）與兩固固定電極所所組成的減減去電容之之電容量發(fā)發(fā)生變化，此此電容變化化量由電容容/電流轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電流流信號Idd，Id和和調(diào)零與零零遷電路產(chǎn)產(chǎn)生的調(diào)零零信號IZZ的代數(shù)和和同反饋電電路產(chǎn)生的的反饋信號號If進行行比較，其其差值送入入放大器，經(jīng)經(jīng)放大得到到整機的輸輸出信號IIO。整機的精度度高、穩(wěn)定定性好、可可靠性高、抗振性強強，其基本本誤差一般般為0.22%或0.225%。結(jié)構(gòu)組件化化、插件化化、固體化化，按功能能制造統(tǒng)一一尺寸的線線路板，零零部件和印印刷線路

27、以以插件方式式連接，因因此通用性性強，互換換性好、便便于維修。采用兩線制制方式，輸輸出電流為為4-200mA DDC國際標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信信號，可和和其他接受受4-200mA DDC信號的的儀表配套套使用，構(gòu)構(gòu)成各種控控制系統(tǒng)。變送器設(shè)計計小型化，品品種多、型型號全，可可以在任意意角度下安安裝而不影影響其精度度，量程和和零點外部部可調(diào)、安安全防爆、全天候使使用。即安安裝、調(diào)校校和使用非非常方便。變送器由測測量部件、轉(zhuǎn)換電路路、放大電電路三部分分組成。其其構(gòu)成方框框圖如圖22.2所示示。 圖2-2電容容式差壓變變送器構(gòu)成成方框圖輸入差壓Pi作用于于測量部件件的中心感感壓膜片，使使其產(chǎn)生位位移S，從而使

28、使感壓膜片片（即可動動電極）與與兩弧形電電極（即固固定電極）組組成的差動動電容器的的電容量發(fā)發(fā)生變化。次電容變變化量由電電容-電流轉(zhuǎn)換換成直流電電流信號，該該電流信號號與調(diào)零信信號的代數(shù)數(shù)和同反饋饋信號進行行比較，其其差值送入入放大電路路，經(jīng)放大大后得到變變送器整機機的輸出電電流信號II。第2.3.2節(jié)差壓壓式流量計計的介紹 差壓壓式流量計計(以下簡簡稱DPFF或流量計計)是根據(jù)據(jù)安裝于管管道中流量量檢測件產(chǎn)產(chǎn)生的差壓壓、已知的的流體條件件和檢測件件與管道的的幾何尺寸寸來測量流流量的儀表表。DPFF由一次裝裝置(檢測測件)和二二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換換和流量顯顯示儀表)組成。通通常以檢測測件的型式式

29、對DPFF分類，如如孔扳流量量計、文丘丘里管流量量計及均速速管流量計計等。二次次裝置為各各種機械、電子、機機電一體式式差壓計，差差壓變送器器和流量顯顯示及計算算儀表，它它已發(fā)展為為三化(系系列化、通通用化及標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化)程程度很高的的種類規(guī)格格龐雜的一一大類儀表表。差壓計計既可用于于測量流量量參數(shù)，也也可測量其其他參數(shù)(如壓力、物位、密密度等)。如圖2-33所示，差差壓式流量量計主要由由三部分組組成。第一一部分為節(jié)節(jié)流裝置，它它將被測流流量值轉(zhuǎn)換換成差壓值值；第二部部分為信號號的傳輸管管線；第三三部分為差差壓變送器器，用來檢檢測差壓并并轉(zhuǎn)換成標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)電流信信號。圖2-3差差壓式流量量計第2.3.3節(jié)

30、氣動動薄膜調(diào)節(jié)節(jié)閥的介紹紹氣動薄膜調(diào)調(diào)節(jié)閥主要要由氣室、薄膜、推推力盤、推推桿等組成成，氣動薄薄膜調(diào)節(jié)閥閥的調(diào)節(jié)功功能是通過過定位器給給出不同的的壓力信號號，然后通通過向氣室室內(nèi)注入不不同壓力的的氣源，使使薄膜產(chǎn)生生推力，作作用推力盤盤向下移動動，壓縮彈彈簧，帶動動推桿、閥閥桿、閥芯芯等動作來來實現(xiàn)。當(dāng)當(dāng)信號壓力力維持在一一定值，閥閥門就維持持在一定開開度上。氣動薄膜執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)是是最常用的的 HYPERLINK /valves/list_3_1.html 調(diào)節(jié)閥執(zhí)行行機構(gòu)。氣氣動薄膜調(diào)調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單，動動作可靠，維維護方便，成成本低廉，得得到廣泛應(yīng)應(yīng)用。它分分為正作用用和反作用用兩種執(zhí)行行方

31、式。正正作用執(zhí)行行機構(gòu)在輸輸入信號增增加時，推推桿的位移移向外；反反作用執(zhí)行行機構(gòu)在輸輸入信號增增加時，推推桿的位移移向內(nèi)。如如圖(a)中，當(dāng)輸輸入信號增增加時，在在薄膜膜片片上產(chǎn)生一一個推力，克克服彈簧的的作用力后后，推桿位位移，位移移方向向外外。因此，稱稱為正作用用執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)。反之，如如圖(b)中，輸入入信號連接接口在下膜膜蓋上，信信號增加時時，推桿位位移向內(nèi)，縮縮到膜盒里里，稱為反反作用執(zhí)行行機構(gòu)。 圖2-4氣氣動薄膜調(diào)調(diào)節(jié)閥(aa)、（b）氣動薄膜調(diào)調(diào)節(jié)閥的特特點正、反作作用執(zhí)行機機構(gòu)的結(jié)構(gòu)構(gòu)基本相同同，由上膜膜蓋、下膜膜蓋、薄膜膜膜片、推推桿、彈簧簧、調(diào)節(jié)件件、支架和和行程顯板板等組

32、成。正、反作作用執(zhí)行機機構(gòu)結(jié)構(gòu)的的主要區(qū)別別是反作用用執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)的輸入信信號在膜盒盒下部，引引出的推桿桿也在下部部，由于薄薄膜片的良良好密封，因因此，在閥閥桿引出處處不需要進進行密封?？赏ㄟ^調(diào)調(diào)節(jié)件的調(diào)調(diào)整，改變變彈簧初始始力，從而而改變執(zhí)行行機構(gòu)的推推力。氣動薄膜膜調(diào)節(jié)閥的的執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)的輸入輸輸出特性呈呈現(xiàn)線性關(guān)關(guān)系，既輸輸出位移量量與輸入信信號壓力之之間成線性性關(guān)系。輸輸出的位移移稱行程，由由行程顯示示板顯示。一些反作作用執(zhí)行機機構(gòu)還在膜膜盒上部安安裝閥位顯顯示器，用用于顯示閥閥位。國產(chǎn)產(chǎn)氣動薄膜膜調(diào)節(jié)閥執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)的的行程有110mm、16mmm、25mmm、40mmm、60mmm和100

33、mmm等六種種規(guī)格。執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)的膜片有有效面積與與推力成正正比，有效效面積越大大，執(zhí)行機機構(gòu)的推力力也越大。氣動薄膜膜調(diào)節(jié)閥可可添加位移移轉(zhuǎn)換裝置置，使直線線位移轉(zhuǎn)換換為角位移移，用于旋旋轉(zhuǎn)閥體。可添加 HYPERLINK /valves/ccc_qidongfamen.html 閥門門定位器，實實現(xiàn)閥位檢檢測和反饋饋，提高控控制性能。氣動薄膜膜調(diào)節(jié)閥可可添加手輪輪機構(gòu)，在在自動控制制失效時采采用手輪進進行降級操操作，提高高系統(tǒng)可靠靠性。氣動薄膜膜調(diào)節(jié)閥可可添加自鎖鎖裝置，實實現(xiàn)控制閥閥的自鎖和和保位。精小小型氣動薄薄膜調(diào)節(jié)閥閥的執(zhí)行機機構(gòu)在機構(gòu)構(gòu)上作了重重要改進，它它采用多個個彈簧代替替原來

34、的一一個彈簧，降降低了執(zhí)行行機構(gòu)的高高度和重量量，具有結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能、輸輸出推力大大等優(yōu)點。與傳統(tǒng)氣氣動薄膜調(diào)調(diào)節(jié)閥相比比，高低和和重量約可可降低300%。側(cè)裝裝式氣動薄薄膜調(diào)節(jié)閥閥的執(zhí)行機機構(gòu)也稱增增力式執(zhí)行行機構(gòu)，它它采用增力力裝置將氣氣動薄膜執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)的的水平推力力經(jīng)杠桿的的放大，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為垂直直方向的推推力。由于于在增力裝裝置上可方方便地更換換機件的連連接關(guān)系來來更換正反反作用方式式，改變放放大倍數(shù)，受受到用戶青青睞。滾動膜膜片執(zhí)行機機構(gòu)采用滾滾動膜片，在在相同有效效面積下的的位移量較較大，與活活塞執(zhí)行機機構(gòu)比，有有摩擦力較較小、密封封性能好等等特點。它它通常與偏偏心旋轉(zhuǎn)閥閥配套使用用

35、。 已知知執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)有正作用用和反作用用兩種作用用方式，而而閥有正裝裝和反裝兩兩種結(jié)構(gòu)方方式，所以以調(diào)節(jié)閥可可組合成四四種開閉方方式。第3章水槽槽液位串級級控制系統(tǒng)統(tǒng)方案的選選擇和分析析第3.1節(jié)節(jié)控制方案案的選擇及及分析第3.1.1節(jié)串級級控制系統(tǒng)統(tǒng)的介紹1、串級控控制系統(tǒng)的的概述串級控制系系統(tǒng)有主、副兩個控控制回路，主主、副調(diào)節(jié)節(jié)器相串聯(lián)聯(lián)工作，其其中主調(diào)節(jié)節(jié)器有自己己獨立的給給定值R，它的輸輸出m1作為副副調(diào)節(jié)器的的給定值，副副調(diào)節(jié)器的的輸出m22控制執(zhí)行行器，以改改變主參數(shù)數(shù)C1。2、串級控控制系統(tǒng)的的特點串級控制系系統(tǒng)及其副副回路對系系統(tǒng)控制質(zhì)質(zhì)量的影響響已在有關(guān)關(guān)課程中介介紹，在此

36、此將有關(guān)結(jié)結(jié)論再簡單單歸納一下下。（1）改善善了過程的的動態(tài)特性性；（2）能及及時克服進進入副回路路的各種二二次擾動，提提高了系統(tǒng)統(tǒng)抗擾動能能力；（3）提高高了系統(tǒng)的的魯棒性；（4）具有有一定的自自適應(yīng)能力力。3、主、副副調(diào)節(jié)器控控制規(guī)律的的選擇在串級控制制系統(tǒng)中，主主、副調(diào)節(jié)節(jié)器所起的的作用是不不同的。主主調(diào)節(jié)器起起定值控制制作用，它它的控制任任務(wù)是使主主參數(shù)等于于給定值（無無余差），故故一般宜采采用PI或PID調(diào)節(jié)節(jié)器。由于于副回路是是一個隨動動系統(tǒng)，它它的輸出要要求能快速速、準(zhǔn)確地地復(fù)現(xiàn)主調(diào)調(diào)節(jié)器輸出出信號的變變化規(guī)律，對對副參數(shù)的的動態(tài)性能能和余差無無特殊的要要求，因而而副調(diào)節(jié)器器可采

37、用PP或PI調(diào)節(jié)器器。4、主、副副調(diào)節(jié)器正正、反作用用方式的選選擇正如單回路路控制系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計中所所述，要使使一個過程程控制系統(tǒng)統(tǒng)能正常工工作，系統(tǒng)統(tǒng)必須采用用負反饋。對于串級級控制系統(tǒng)統(tǒng)來說，主主、副調(diào)節(jié)節(jié)器的正、反作用方方式的選擇擇原則是使使整個系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)成負反反饋系統(tǒng)，即即其主通道道各環(huán)節(jié)放放大系數(shù)極極性乘積必必須為正值值。各環(huán)節(jié)的放放大系數(shù)極極性是這樣樣規(guī)定的：當(dāng)測量值值增加，調(diào)調(diào)節(jié)器的輸輸出也增加加，則調(diào)節(jié)節(jié)器的放大大系數(shù)Kcc為負（即即正作用調(diào)調(diào)節(jié)器），反反之，Kcc為正（即即反作用調(diào)調(diào)節(jié)器）；本裝置所所用電動調(diào)調(diào)節(jié)閥的放放大系數(shù)KKv恒為正正；當(dāng)過程程的輸入增增大時，即即調(diào)節(jié)器開開大

38、，其輸輸出也增大大，則過程程的放大系系數(shù)K0為正，反反之K0為負。5、串級控控制系統(tǒng)的的整定方法法在工程實踐踐中，串級級控制系統(tǒng)統(tǒng)常用的整整定方法有有以下三種種： （一） 逐逐步逼近法法所謂逐步逼逼近法，就就是在主回回路斷開的的情況下，按按照單回路路的整定方方法求取副副調(diào)節(jié)器的的整定參數(shù)數(shù)，然后將將副調(diào)節(jié)器器的參數(shù)設(shè)設(shè)置在所求求的數(shù)值上上，使主回回路閉合，按按單回路整整定方法求求取主調(diào)節(jié)節(jié)器的整定定參數(shù)。而而后，將主主調(diào)節(jié)器參參數(shù)設(shè)在所所求得的數(shù)數(shù)值上，再再進行整定定，求取第第二次副調(diào)調(diào)節(jié)器的整整定參數(shù)值值，然后再再整定主調(diào)調(diào)節(jié)器。依依此類推，逐逐步逼近，直直至滿足質(zhì)質(zhì)量指標(biāo)要要求為止。（二）

39、 兩兩步整定法法兩步整定法法就是第一一步整定副副調(diào)節(jié)器參參數(shù)，第二二步整定主主調(diào)節(jié)器參參數(shù)。整定的具體體步驟為：（1）在工工況穩(wěn)定，主主回路閉合合，主、副副調(diào)節(jié)器都都在純比例例作用條件件下，主調(diào)調(diào)節(jié)器的比比例度置于于100%，然后用用單回路控控制系統(tǒng)的的衰減（如如4：1）曲線法法來整定副副回路。記記下相應(yīng)的的比例度2S和振振蕩周期TT2S。（2）將副副調(diào)節(jié)器的的比例度置置于所求得得的2SS值上，且且把副回路路作為主回回路中的一一個環(huán)節(jié)，用用同樣方法法整定主回回路，求取取主回路的的比例度1S和振振蕩周期TT1S。（3）根據(jù)據(jù)求取的1S、T1S和2S、T2S值，按按單回路系系統(tǒng)衰減曲曲線法整定定公

40、式計算算主、副調(diào)調(diào)節(jié)器的比比例度、積分時時間TI和微分分時間Tdd的數(shù)值。（4）按“先副后主主”，“先先比例后積積分最后微微分”的整整定程序，設(shè)設(shè)置主、副副調(diào)節(jié)器的的參數(shù)，再再觀察過渡渡過程曲線線，必要時時進行適當(dāng)當(dāng)調(diào)整，直直到過程的的動態(tài)品質(zhì)質(zhì)達到滿意意為止。（三） 一一步整定法法由于兩步整整定法要尋尋求兩個44：1的衰減過過程，這是是一件很花花時間的事事。因而對對兩步整定定法做了簡簡化，提出出了一步整整定法。所所謂一步整整定法，就就是根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗先確定定副調(diào)節(jié)器器的參數(shù)，然然后將副回回路作為主主回路的一一個環(huán)節(jié)，按按單回路反反饋控制系系統(tǒng)的整定定方法整定定主調(diào)節(jié)器器的參數(shù)。 具體的整整定步驟

41、為為：（1）在工工況穩(wěn)定，系系統(tǒng)為純比比例作用的的情況下，根根據(jù)K022/20.5這一一關(guān)系式，通通過副過程程放大系數(shù)數(shù)K02，求求取副調(diào)節(jié)節(jié)器的比例例放大系數(shù)數(shù)2或按經(jīng)經(jīng)驗選取，并并將其設(shè)置置在副調(diào)節(jié)節(jié)器上。（2）按照照單回路控控制系統(tǒng)的的任一種參參數(shù)整定方方法來整定定主調(diào)節(jié)器器的參數(shù)。（3）改變變給定值，觀觀察被控制制量的響應(yīng)應(yīng)曲線。根根據(jù)主調(diào)節(jié)節(jié)器放大系系數(shù)K1 和副調(diào)節(jié)節(jié)器放大系系數(shù)K2的匹配配原理，適適當(dāng)調(diào)整調(diào)調(diào)節(jié)器的參參數(shù)，使主主參數(shù)品質(zhì)質(zhì)指標(biāo)最佳佳。（4）如果果出現(xiàn)較大大的振蕩現(xiàn)現(xiàn)象，只要要加大主調(diào)調(diào)節(jié)器的比比例度或增大積積分時間常常數(shù)TI，即可可得到改善善。（四）主、副控制器器

42、正反作用用的選擇。主、副控制制器正、反反作用的選選擇順序應(yīng)應(yīng)是先副后后主。 副副控制器的的正、反作作用要根據(jù)據(jù)副回路的的具體情況況決定，而而與主回路路無關(guān)。副副環(huán)可以按按照單回路路控制系統(tǒng)統(tǒng)確定正、反作用的的方法來確確定副控制制器的正、反作用。本設(shè)計中中副控制器器采用的是是反作用型型式。 主主控制器的的正、反作作用根據(jù)主主主回路所所包括的各各環(huán)節(jié)來確確定。副回回路的放大大倍數(shù)可視視為“正”，因變送送器一般為為“正”，這這樣主控制制器的正負負特性與主主對象的正正負特性一一樣。本設(shè)設(shè)計中主控控制器采用用的也是反反作用型式式。第3.1.2節(jié)水箱箱液位的串串級控制系系統(tǒng) 水箱箱液位的串串級控制系系統(tǒng)，

43、它是是由主控、副控兩個個回路組成成。主控回回路中的調(diào)調(diào)節(jié)器稱主主調(diào)節(jié)器，控控制對象為為下水箱，下下水箱的液液位為系統(tǒng)統(tǒng)的主控制制量。副控控回路中的的調(diào)節(jié)器稱稱副調(diào)節(jié)器器，控制對對象為中水水箱，又稱稱副對象，中中水箱的液液位為系統(tǒng)統(tǒng)的副控制制量。主調(diào)調(diào)節(jié)器的輸輸出作為副副調(diào)節(jié)器的的給定，因因而副控回回路是一個個隨動控制制系統(tǒng)。副副調(diào)節(jié)器的的的輸出直直接驅(qū)動電電動調(diào)節(jié)閥閥，從而達達到控制下下水箱液位位的目的。為了實現(xiàn)現(xiàn)系統(tǒng)在階階躍給定和和階躍擾動動作用下的的無靜差控控制，系統(tǒng)統(tǒng)的主調(diào)節(jié)節(jié)器應(yīng)為PPI或PID控制制。由于副副控回路的的輸出要求求能快速、準(zhǔn)確地復(fù)復(fù)現(xiàn)主調(diào)節(jié)節(jié)器輸出信信號的變化化規(guī)律，對

44、對副參數(shù)的的動態(tài)性能能和余差無無特殊的要要求，因而而副調(diào)節(jié)器器可采用PP調(diào)節(jié)器。本實驗選擇擇中水箱和和下水箱串串聯(lián)作為被被控對象（也也可選擇上上水箱和中中水箱）。實驗之前前先將儲水水箱中貯足足水量，然然后將閥門門F1-11、F1-22、F1-77全開，將將中水箱出出水閥門FF1-100、下水箱箱出水閥門門F1-111開至適適當(dāng)開度（要要求閥F11-10稍稍大于閥FF1-111），其余余閥門均關(guān)關(guān)閉。具體實驗內(nèi)內(nèi)容與步驟驟（一）、智智能儀表控控制1按照接接線圖連接接實驗系統(tǒng)統(tǒng)。將“LLT2中水水箱液位”鈕子開關(guān)關(guān)撥到“OOFF”的的位置，將將“LT33下水箱液液位”鈕子子開關(guān)撥到到“ON”的位位

45、置。2接通總總電源空氣氣開關(guān)和鑰鑰匙開關(guān)，打打開24VV開關(guān)電源源，給壓力力變送器上上電，按下下啟動按鈕鈕，合上單單相、單單相空氣氣開關(guān)，給給智能儀表表1及電動調(diào)調(diào)節(jié)閥上電電。3打開上上位機MCCGS組態(tài)態(tài)環(huán)境，打打開“智能能儀表控制制系統(tǒng)”工工程，然后后進實驗十十的監(jiān)控界界面。4在上位位機監(jiān)控界界面中點擊擊“啟動儀儀表1”、“啟啟動儀表22”。將主主控儀表設(shè)設(shè)置為“手手動”，并并將輸出值值設(shè)置為一一個合適的的值，此操操作可通過過調(diào)節(jié)儀表表實現(xiàn)。5合上三三相電源空空氣開關(guān)，磁磁力驅(qū)動泵泵上電打水水，適當(dāng)增增加/減少主調(diào)調(diào)節(jié)器的輸輸出量，使使下水箱的的液位平衡衡于設(shè)定值值，且中水水箱液位也也穩(wěn)定

46、于某某一值（此此值一般為為35cm，以以免超調(diào)過過大，水箱箱斷流或溢溢流）。6按本章章第一節(jié)中中任一種整整定方法整整定調(diào)節(jié)器器參數(shù)，并并按整定得得到的參數(shù)數(shù)進行調(diào)節(jié)節(jié)器設(shè)定。7待液位位穩(wěn)定于給給定值時，將將調(diào)節(jié)器切切換到“自自動”狀態(tài)態(tài)，待液位位平衡后，通通過以下幾幾種方式加加干擾：（1） 突突增（或突突減）儀表表設(shè)定值的的大小，使使其有一個個正（或負負）階躍增增量的變化化；（2）打開開閥門F22-1、F2-44（或F2-5），用用變頻器支支路以較小小頻率給中中水箱(或下水箱箱)打水。（干干擾作用在在主對象或或副對象）（3）將閥閥F1-55、F1-113開至適適當(dāng)開度（改改變負載）；（4）將電

47、電動調(diào)節(jié)閥閥的旁路閥閥F1-33或F1-44（同電磁磁閥）開至至適當(dāng)開度度；以上幾種干干擾均要求求擾動量為為控制量的的515，干干擾過大可可能造成水水箱中水溢溢出或系統(tǒng)統(tǒng)不穩(wěn)定。加入干擾擾后，水箱箱的液位便便離開原平平衡狀態(tài)，經(jīng)經(jīng)過一段調(diào)調(diào)節(jié)時間后后，水箱液液位穩(wěn)定至至新的設(shè)定定值（后面面三種干擾擾方法仍穩(wěn)穩(wěn)定在原設(shè)設(shè)定值），記記錄此時的的智能儀表表的設(shè)定值值、輸出值值和儀表參參數(shù)，下水水箱液位的的響應(yīng)過程程曲線將如如圖5-44所示。8適量改改變主、副副控調(diào)節(jié)儀儀的PIDD參數(shù)，重重復(fù)步驟77，用計算算機記錄不不同參數(shù)時時系統(tǒng)的響響應(yīng)曲線。圖3-1水水槽液位串串級控制系系統(tǒng)工藝流流程 圖3-2

48、2水槽液位位串級控制制系統(tǒng)方塊塊圖第3.1.3節(jié)液位水槽槽串級控制制系統(tǒng)工作作過程干擾F作作用于副環(huán)環(huán)（副控制制器起“粗粗調(diào)”，主主控制器起起“細調(diào)”）液位L1L1TTL11C(反反作用)LV (氣開閥) L11T 干擾F作作用于主環(huán)環(huán)（液位隨隨控制的要要求隨時改改變）干擾使得 L2L2TL2C(反作用用)L11CLLV(氣開開閥) L2L2T 由于有主副副兩個控制制器相串聯(lián)聯(lián)，系統(tǒng)總總的放大倍倍數(shù)將增大大，工作頻頻率提高克克服干擾的的大大增大大。干擾F同同時同時主主環(huán)和副環(huán)環(huán)作用方向向相同干擾F同時時使L2TTL22C(反反作用)L1C(反作用用) L1TL1CC(反作作用) LVV 液位L

49、2,L1作用方向向相反干擾F作用用使L2TTL22C(反反作用)L1C(反作用用) L11TLL1C(反作用) LVV變化很小小 液位位L2,LL1變化不不大第4章西門門子相關(guān)內(nèi)內(nèi)容第4.1節(jié)節(jié)西門子SS7系列PLCC編程軟件件西門子Siimatiic Sttep7簡簡介串級系統(tǒng)的的實現(xiàn)完全全在軟件中中，以程序序的形式完完成。隨著著電子技術(shù)術(shù)的不斷發(fā)發(fā)展，PLLC在儀表表控制方面面的功能已已經(jīng)不斷強強化。用于于回路調(diào)節(jié)節(jié)和組態(tài)畫畫面的功能能不斷完善善，而且PPLC的抗抗干擾的能能力也非常常強，對電電源的質(zhì)量量要求比較較低。所以以基于PLLC在工業(yè)業(yè)控制系統(tǒng)統(tǒng)中的良好好應(yīng)用，我我們將西門門子的S

50、77-3000PLC用用于了水槽槽裝置液位位控制系統(tǒng)統(tǒng)。S7-300系系列PLCC產(chǎn)品的程程序設(shè)計開開發(fā)環(huán)境采采用SIEEMENSS公司提供供的STEEP7來實實現(xiàn)。STEP77是專門用用于SIMMAITIIC S77-3000/4000站創(chuàng)建可可編程邏輯輯控制器程程序的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)應(yīng)用軟件件包。在SSTEP 7程序中中，可使用用標(biāo)準(zhǔn)語言言梯形邏輯輯（LADD）、功能能塊圖（FFBD）或或語句表（SSTL）生生成STEEP 7程程序。使用用STEPP 7軟件件，可以在在一個項目目下生成你你的STEEP 7程程序。STTEP 77可編程控控制器包括括一個供電電單元，一一個CPUU，以及輸輸入和輸出出模

51、板（II/O模板板）?？删幘幊踢壿嬁乜刂破鳎≒PLC）用用STEPP 7程序序監(jiān)視和控控制你的機機器。在中中通過地址址尋址I/O模板。SIMAATIC S7-3300站工工作原理如如圖4-11所示。 圖44-1 SSIMAIIC S77-3000站工作原原理本裝置中PPLC控制制方案采用用了德國西西門子公司司的S7-200和和S7-3300PLLC，其中中西門子SS7-2000PLCC采用的是是Stepp 7-MMicrooWIN 32編程程軟件，而而西門子SS7-3000PLCC采用的是是Stepp 7編程程軟件。利利用這兩個個軟件可以以對相應(yīng)的的PLC進行行編程、調(diào)調(diào)試、下裝裝、診斷。 圖

52、圖4-2 S7-2200:CCPU設(shè)計計表 4-11 S7-200:技術(shù)參數(shù)數(shù) 圖4-3 S77-3000:CPUU設(shè)計表4-2 S7-3300:技技術(shù)參數(shù)S7-3000系列PLCC 硬件組組態(tài)實例一、S7-300系系列PLCC單機架硬硬件組態(tài)單機架硬件件組態(tài)最多多配置8個擴展模模塊。表4-3所所必需的硬硬件材料名稱數(shù)量配置型號例例電源模塊PPS1例如PS 307，6ES77 3077-1EAA00-00AA0CPU模塊塊1例如CPUU 3133C 例如如6ES77 3133-5BEE00-00AB0SIMATTIC 微微型存儲卡卡MMC1例如6ESS7 9553-8LLL00-0AA00擴展

53、模塊根據(jù)需要配配置根據(jù)需要配配置前連接器根據(jù)模塊數(shù)數(shù)量，分為為20針、40針通過螺釘連連接的400 針 6ESS7 3992-1AAM00-0AA00固定導(dǎo)軌1例如6ESS7 3990-1AAE80-0AA00編程軟件1STEP 7 軟件件（版本 5.1 + SP 22）編程接口1 PG 電纜 帶適當(dāng)當(dāng)接口卡的的PC（CP56611卡）圖4-4 STEPP 7軟件件中硬件配配置圖4-5操操作表注意：1、插槽11為電源模模塊配置，電電源模塊如如果不選用用西門子專專用電源模模塊，插槽槽1配置為空空。2、插槽22為CPU模塊塊配置。3、插槽33為多機架架擴展接口口模塊配置置，在單機機架配置時時為空2

54、、擴展模模塊必須從從插槽4開始配置置。二、S7-300系系列PLCC多機架硬硬件組態(tài)最多配置44個機架。每個機架架最多可以以插入8個模塊。在4個機架上上最多可安安裝32個模塊塊。IM 3665：用于于一個中央央機架和一一個擴展機機架的配置置中，用于于1對1配置IM 3660/IMM 3611：用于一一個中央機機架和最多多3個擴展機機架的配置置中1、通過IIM3655擴展只能用于一一個中央機機架和一個個擴展機架架的配置中中，用于11對1配置IM3655型號：6EES7 3365-00BA011-0AAA0，用于于使用1個擴展單單元擴展SS7-3000；2個帶有連連接電纜的的模塊(11m)圖4-6

55、 STEPP 7軟件件中硬件配配置圖4-7操操作表注意：1、插槽11為電源模模塊配置，電電源模塊如如果不選用用西門子專專用電源模模塊，插槽槽1配置為空空。2、插槽22為CPU模塊塊配置。3、插槽33為多機架架擴展接口口模塊配置置4、擴展模模塊必須從從插槽4開始配置置。2、通過IIM3600/3611擴展 IM 3360/IIM 3661：用于于一個中央央機架和最最多3個擴展機機架的配置置中。表4-4所所必需的硬硬件材料種類型號作用IM3600模塊6ES7 360-3AA001-0AAA0用于使用33個擴展單單元擴展SS7-3000，可插插入中央控控制器IM3611模塊6ES7 361-3CA0

56、01-0AAA0用于使用33個擴展單單元擴展SS7-3000，可插插入擴展單單元1m連接電電纜6ES7 368-3BB001-0AAA0IM3600和IM3661之間或或IM3661和IM3661之間，最最長距離110m。2.5m連連接電纜6ES7 368-3BC551-0AAA05m連接電電纜6ES7 368-3BF001-0AAA010m連接接電纜6ES7 368-3CB001-0AAA0圖4-8 STEPP 7軟件件中硬件配配置注意：1、插槽11為電源模模塊配置，電電源模塊如如果不選用用西門子專專用電源模模塊，插槽槽1配置為空空。2、插槽22為CPU模塊塊配置。3、插槽33為多機架架擴展

57、接口口模塊配置置4、擴展模模塊必須從從插槽4開始配置置。 第 4.22節(jié) 用西門子子Win CC進行行組態(tài)和監(jiān)監(jiān)控4.2.11西門子Wiin CCC簡介工控組態(tài)軟軟件Winncc(WWindoows CContrrol CCenteer)是一一個集成的的HMI人人機界面(Humaan Maachinne Inteerfacce)和監(jiān)監(jiān)控管理系系統(tǒng)，它是是Siemmens公公司在過程程自動化領(lǐng)領(lǐng)域中的先先進技術(shù)和和微軟公司司強大軟件件功能相結(jié)結(jié)合的產(chǎn)物物，是世界界上第一個個集成的人人機截面（HHMI）軟軟件系統(tǒng)。它真實的的將工廠控控制軟件集集成到自動動化過程中中。WinnCC是用用于Miccro

58、sooft WWindoows NNT和Wiindowws20000的一種種高效HMMI系統(tǒng)。自動化過過程（ASS）保持對對過程的時時間控制。一方面要要實現(xiàn)WiinCC和和操作員之之間的通訊訊，另一方方面，也要要實現(xiàn)WiinCC和和自動化系系統(tǒng)之間的的通訊。WWinCCC用于實現(xiàn)現(xiàn)過程的可可視化，并并為操作員員開發(fā)圖形形用戶界面面。WinnCC組態(tài)態(tài)軟件對操操作面板進進行組態(tài)。組態(tài)的主主體為畫面面。畫面由由動態(tài)組件件組成，包包括圖形列列表、文本本列表、輸輸出域等。在使用WWinCCC進行工作作時，可對對STEPP 7中所所定義的符符號表直接接進行訪問問。在用戶戶S7自動動化系統(tǒng)中中可用的所所有

59、變量的的列表將顯顯示在WiinCC變變量選擇對對話框中。用戶既可可從該列表表選擇所需需的變量，也也可在WiinCC中中重新創(chuàng)建建變量。4.2.22 在Win CC中創(chuàng)創(chuàng)建一個項項目啟動Wiin CCCWinCCC，請單擊擊Winddows NT任務(wù)務(wù)欄中的“開始”。通過“SSIMATTIC”啟啟動WinnCC“WinCCC”“Winddows控控制中心”。創(chuàng)建一個個新的項目目當(dāng)您第一次次打開WiinCC，將將打開一個個對話框，此此對話框為為創(chuàng)建項目目提供三個個選項：創(chuàng)創(chuàng)建“單用用戶項目”（缺?。?；創(chuàng)建“多多用戶項目目”；創(chuàng)建建“多客戶戶機項目”。選擇“單用戶項項目”并單單擊“確認(rèn)認(rèn)”按鈕進進行

60、確認(rèn)。輸入“yyww”作作為項目名名稱，并選選擇一太哦哦項目路徑徑。之后WWinCCC資源管理理器被打開開。WinnCC資源源管理器如如圖4-111所示。 圖4-9顯示示W(wǎng)inCCC資源管管理器在左邊子窗窗口中，顯顯示體系的的根，它將將引導(dǎo)您到到單個項目目步驟。在WinCCC資源管管理器左邊邊的子窗口口中，單擊擊“計算機機”圖標(biāo)。在右邊的的子窗口中中，即可看看到一個帶帶有計算機機名稱（NNetBIIOS名稱稱）的服務(wù)務(wù)器。使用用鼠標(biāo)右鍵鍵，單擊此此計算機并并且在彈出出式菜單中中選擇“屬屬性”。隨隨后出現(xiàn)的的對話框中中，可以設(shè)設(shè)置WinnCC運行行系統(tǒng)的屬屬性，例如如：該啟動動哪些程序序，使用何