雙容下水箱液位變頻器PID單回路控制

1、自動(dòng)化綜合實(shí)訓(xùn) 電氣與電子信息工程學(xué)院自動(dòng)化綜合實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)題目：雙容下水箱液位變頻器pid單回路控制 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化2009（1）班 學(xué)號(hào)： 200940230126 姓 名： 談金輝 指導(dǎo)教師： 湯立剛 皮大能 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2012/4/282012/5/11 設(shè)計(jì)地點(diǎn)： k2314 自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)室 自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)任務(wù)書2011 2012 學(xué)年第2學(xué)期學(xué)生姓名： 談金輝 專業(yè)班級(jí)： 2009級(jí)自動(dòng)化 同組人: 唐隆 方一明 楊杰 余元初 吳飛 仉云燕指導(dǎo)教師：湯立剛 皮大能 工作部門： 電氣學(xué)院電氣自動(dòng)化教研室 一、自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)題目： 1、單容下水箱液位變頻器pid單回路控制2

2、、雙容下水箱液位變頻器pid單回路控制3、流量變頻器pid單回路控制4、液位和進(jìn)口流量串級(jí)控制5、流量-液位前饋反饋控制二、自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)內(nèi)容1.通過查閱資料掌握所選課題的原理、結(jié)構(gòu)、并根據(jù)任務(wù)書用cad設(shè)計(jì)1套過程控制系統(tǒng)圖紙,包括:自控設(shè)備清單、控制流程圖、控制原理圖、plc系統(tǒng)硬件配置圖、i/o地址分配表、i/o接線圖等。2.自學(xué)西門子s7-300系統(tǒng)的硬件知識(shí)和step7軟件的編程組態(tài)方法,并根據(jù)設(shè)計(jì)圖完成機(jī)架配置、硬件組態(tài)、從站掛接和i/o口地址分配、用戶程序編寫等工作。3.自學(xué)和利時(shí)macs v系統(tǒng)的硬件知識(shí)和軟件的編程組態(tài)方法,并根據(jù)設(shè)計(jì)圖完成機(jī)架配置、硬件組態(tài)、從站掛接和i

3、/o口地址分配、用戶程序編寫等工作。4.自學(xué)wincc.或組態(tài)王組態(tài)軟件并設(shè)計(jì)監(jiān)控界面,包括定義數(shù)據(jù)詞典、通訊設(shè)置、生產(chǎn)流程控制畫面、參數(shù)顯示、pid手動(dòng)/自動(dòng)調(diào)節(jié)界面、趨勢曲線等的設(shè)計(jì)。5.掌握在a3000高級(jí)過程控制裝置上調(diào)試用戶程序和參數(shù)整定的方法。6.掌握西門子mm420變頻器的使用方法。7.掌握profibus-dp現(xiàn)場總線的配置方法。8.掌握判斷故障及處理故障的方法。9.每個(gè)學(xué)生必須獨(dú)立完成設(shè)計(jì),寫出綜合自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告并參加答辯。通過答辯考察學(xué)生對(duì)整個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和實(shí)施過程的掌握程度,并根據(jù)其在整個(gè)設(shè)計(jì)階段的理論知識(shí)應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐操作能力、編程調(diào)試、故障分析及解決能力

4、給出一個(gè)綜合評(píng)價(jià)。三、自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)進(jìn)度安排1自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)安排時(shí)間為二周。題目在自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)之前約1個(gè)月公布，學(xué)生在拿到題目以后即可學(xué)習(xí)相關(guān)知識(shí)、查閱有關(guān)資料，做好前期準(zhǔn)備工作。自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)時(shí)間分配如下表：序 號(hào)內(nèi) 容學(xué)時(shí)安排（天）1布置任務(wù)，查閱資料及調(diào)研(前期工作)，分析控制要求，總體方案設(shè)計(jì)12系統(tǒng)選型及硬件設(shè)計(jì)13軟件設(shè)計(jì)24程序及系統(tǒng)調(diào)試35繪制圖紙、撰寫和打印設(shè)計(jì)報(bào)告26設(shè)計(jì)答辯1合 計(jì)10設(shè)計(jì)指導(dǎo)答辯地點(diǎn)：k3自動(dòng)化綜合實(shí)驗(yàn)室2執(zhí)行要求本次實(shí)訓(xùn)的設(shè)計(jì)與制作5個(gè)選題，每組不超過8人，為避免雷同，在設(shè)計(jì)中每個(gè)同學(xué)所采用的方案不能一樣。四、自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)基本要

5、求設(shè)計(jì)報(bào)告：不少于8000字，幅面，統(tǒng)一復(fù)印封面。（1） 封面、自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)任務(wù)書（2） 摘要，關(guān)鍵詞（中英文）目錄（3） 根據(jù)要求確定方案選擇，并進(jìn)行方案論證（4） 論述系統(tǒng)功能及原理。（系統(tǒng)組成框圖、電路原理圖）（5） 各模塊的功能，原理，器件選擇。（6） 編寫梯形圖并進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和調(diào)試。（7） 結(jié)果分析（8） 對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行全面總結(jié)，寫出自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告。（9） 附錄-參考文獻(xiàn)五、自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)考核辦法與成績評(píng)定根據(jù)過程、報(bào)告、答辯等確定設(shè)計(jì)成績，成績分優(yōu)、良、中、及格、不及格五等。評(píng)定項(xiàng)目基本內(nèi)涵分值設(shè)計(jì)過程考勤、自行設(shè)計(jì)、按進(jìn)度完成任務(wù)等情況20分設(shè)計(jì)報(bào)告完成設(shè)計(jì)任務(wù)、報(bào)

6、告規(guī)范性等情況50分答 辯回答問題情況30分90100分：優(yōu)；8089分：良；7079分：中；6069分，及格；60分以下：不及格六、自動(dòng)化技術(shù)綜合實(shí)訓(xùn)參考資料1張李冬主編.過程控制技術(shù)及其應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社2劉玉梅.過程控制技術(shù).北京: 機(jī)械工業(yè)出版社3孫洪程、翁唯勤編. 過程控制工程設(shè)計(jì).北京: 化學(xué)工業(yè)出版社，2001,34劉鍇、周海主編. 深入淺出西門子s7-300plc.北京航空航天大學(xué)出版社，2004，85梁錦鑫編.wincc基礎(chǔ)及應(yīng)用開發(fā)指南.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009，46王廷才主編.變頻器原理及應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012，17陽憲惠主編.現(xiàn)場總線及應(yīng)用.

7、北京：清華大學(xué)出版社，2008，10指導(dǎo)教師： 湯立剛 皮大能 2012年4月9日 教研室主任簽名： 胡學(xué)芝 2012年4月9日目錄第1章 ：控制系統(tǒng)總體構(gòu)架1.1、s7-300 plc 簡介62.2、數(shù)字量輸入輸出模塊 92.3、西門子變頻器mm420112.4、dp設(shè)備的接線122.5、傳感器和執(zhí)行器122.6、調(diào)節(jié)閥接線和操作13第2章 、控制系統(tǒng)的軟件與通信設(shè)計(jì) 2.1、s7-300的程序設(shè)計(jì)14 2.2、profibus-dp通信17第3章 、控制系統(tǒng)的上位機(jī)組態(tài) 3.1、變量定義19 3.2、上位畫面19第四章、雙容下水箱液位變頻器pid單回路控制系統(tǒng)的調(diào)試 4.1、測試題目描述

8、20 4.2、上位組態(tài)要求 20 4.3、操作過程和調(diào)試 21 4.4、測試結(jié)果及記錄 23第五章、總結(jié)心得與成績評(píng)定 第一章 控制系統(tǒng)總體架構(gòu) 測試平臺(tái)基本上適應(yīng)所有的控制系統(tǒng)。本書介紹西門子s7-300 plc。cpu為 313c-2dp，幾乎所有內(nèi)容同樣適用于312c，315-2dp。 1.1、 s7-300 plc 簡介 s7-300是模塊化的通用型plc，適用于中等性能的控制要求。用戶可以根據(jù)系統(tǒng)的具體情況選擇合適的模塊，維修時(shí)更換模塊十分方便。當(dāng)系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大和功能復(fù)雜時(shí)，可以增加模塊，對(duì)plc進(jìn)行擴(kuò)展。簡單實(shí)用的分布式結(jié)構(gòu)和強(qiáng)大的 通信聯(lián)網(wǎng)能力，使其應(yīng)用十分靈活。 s7-300的c

9、pu模塊（簡稱為cpu）集成了過程控制功能，用于執(zhí)行用戶程序。不需要附加任何硬件、軟件和編程，就可以建立一個(gè)mpi（多點(diǎn)接口）網(wǎng)絡(luò)。如果有profibus-dp接口，可以建立一個(gè)dp網(wǎng)絡(luò)。s7-300可大范圍擴(kuò)展各種功能模塊，可以非常好地滿足和適應(yīng)自動(dòng)控制任務(wù)。由于簡單實(shí)用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)能力，使得應(yīng)用十分靈活。產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊、可用于空間有限的場合。指令集功能強(qiáng)大，可用于復(fù)雜控制。無需電池備份，免維護(hù)。 1.2、 1s7-300 plc 系統(tǒng)組成 simatic s7-300可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。各種單獨(dú)的模塊之間 可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。 系統(tǒng)組成： 中央處理單元 (cpu

10、) ：各種cpu 有各種不同的性能，例如，我們通常所配的cpu 313c-2dp集成了數(shù)字量輸入和輸出，以及profibus dp主站/從站接口。 帶有與過程相關(guān)的功能，可以連接標(biāo)準(zhǔn)i/o設(shè)備。cpu運(yùn)行時(shí)需要微存儲(chǔ)器卡。 信號(hào)模塊 (sm) ：用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出。 負(fù)載電源模塊 (ps) ：用于將simatic s7-300 連接到120/230v ac電源。 根據(jù)客戶要求，還可以提供以下設(shè)備： 通訊處理器 (cp) ：用于連接網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。 功能模塊 (fm) ：用于高速計(jì)數(shù)，定位操作 (開環(huán)或閉環(huán)控制) 和閉環(huán)控制。 接口模塊 (im) ：用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(cr)

11、和擴(kuò)展機(jī)架 (er) 。 s7-300通過分布式的主機(jī)架(cr)和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(er)，可以操作多達(dá)32個(gè)模塊。 運(yùn)行時(shí)無需風(fēng)扇。我們使用比較多的配置是：s7-300 plc控制系統(tǒng)包含電源模塊ps307、中央處理器cpu 313c-2dp、模擬量i/o模塊sm334。其中cpu 313c-2dp 自帶 16di/16do，內(nèi)含40針前連接器一個(gè)，配一個(gè)64k存儲(chǔ)卡。sm334內(nèi)含20針前連 接器一個(gè)。如圖1.1.1 圖1.1 s7-300 cpu 其他還可能有的配置是： ps307 電源，cpu312c，sm334，flash卡，20針前連接器。如果增加cp342 dp模塊可以支持dp。 p

12、s307 電源，cpu315-2dp, sm321, sm322，sm331，sm332，flash卡， 連接器。1.1.2、 系統(tǒng)功能特性 s7-300 plc有多種模塊部件所組成，各種模塊能以不同的方式組合在一起， 從而可使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加靈活，滿足不同的應(yīng)用需求。各模塊安裝在din標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)軌上，并用螺絲固定。這種結(jié)構(gòu)形式既可靠，又能滿足電磁兼容要求。背板總 線集成在各模塊上，通過將總線連接器插在模塊的背后，使背板總線連成一體。 在一個(gè)機(jī)架上最多可并排安裝8個(gè)信號(hào)模塊、功能模塊或通信處理器模塊（不包 括cpu模塊和電源模塊）。如果系統(tǒng)任務(wù)需要的這些模塊超過8塊，則可以增加 擴(kuò)展機(jī)架。除了帶

13、cpu的中央機(jī)架（cr），最多可以增加3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架（er），每個(gè)機(jī) 架可以插8個(gè)模塊（不包括電源模塊、cpu模塊和接口模塊im），4個(gè)機(jī)架最多可以安裝32個(gè)模塊。 機(jī)架的最左邊是1號(hào)槽，最右邊是11號(hào)槽，電源模塊總是在1號(hào)槽的位置。中 央機(jī)架（0號(hào)機(jī)架）的2號(hào)槽上是cpu模塊，3號(hào)槽是接口模塊。這3個(gè)槽號(hào)被固定 占用，信號(hào)模塊、功能模塊或通信處理器使用411號(hào)槽。如圖1.1.2所示。 實(shí)際上這些都是邏輯位置，系統(tǒng)可以沒有電源模塊而使用外部開關(guān)電源，而接口模塊基本上很少用。s7-300有各種不同性能檔次的cpu模塊可供使用。標(biāo)準(zhǔn)cpu提供范圍廣泛的 基本功能，如指令執(zhí)行、i/o讀寫、通過mpi和

14、cp模塊的通訊，緊湊型cpu本機(jī) 集成i/o，并帶有高速計(jì)數(shù)、頻率測量、定位和pid調(diào)節(jié)等技術(shù)功能。部分cpu還 集成了點(diǎn)到點(diǎn)或profibus通訊接口。 s7-300的指令集包含350多條指令，包括了位指令、比較指令、定時(shí)指令、 計(jì)數(shù)指令、整數(shù)和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算指令等。cpu的集成系統(tǒng)功能提供了中斷處理和診 斷信息等這樣一類系統(tǒng)功能。由于它們是集成在cpu的操作系統(tǒng)中，因此也省了 很多ram空間。 使用step 7 軟件可對(duì)s7-300進(jìn)行編程。而且，能簡單方便地將s7-300全部 功能加以利用。step 7 包含了自動(dòng)化項(xiàng)目中從項(xiàng)目的啟動(dòng)、實(shí)施到測試、服務(wù)， 每一階段所需的全部功能。 step

15、7 是用于simatic plc組態(tài)和編程的基本軟件包。它包括功能強(qiáng)大、 適用于各種自動(dòng)化項(xiàng)目任務(wù)的工具。 step 7 主要包括以下組件： simatic 管理器，用于集中管理所有工具以及自動(dòng)化項(xiàng)目數(shù)據(jù)。 程序編輯器，用于以lad、fbd 和 stl 語言生成用戶程序。 符號(hào)編輯器，用于管理全局變量。 硬件組態(tài)，用于組態(tài)和參數(shù)化硬件。 硬件診斷，用于診斷自動(dòng)化系統(tǒng)的狀態(tài)。 netpro，用于組態(tài)mpi 和profibus 等網(wǎng)絡(luò)連接。 step 7 支持iec-61131-3標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)環(huán)境。iec-61131-3標(biāo)準(zhǔn)定義了多種規(guī)范化的語言，統(tǒng)一了現(xiàn)場自動(dòng)化系統(tǒng)中的不同概念。變化多樣的控制概念

16、使得不同的控制平臺(tái)和供應(yīng)商互不兼容。結(jié)果是巨大的成本投入到軟件、硬件和訓(xùn)練上。iec-61131-3定義了5種編程語言，規(guī)定一些能在不同語言中使用的概念和表示方法。1.3、 數(shù)字量輸入輸出模塊 1、數(shù)字量輸入模塊 數(shù)字量輸入模塊用于連接外部的機(jī)械觸點(diǎn)和電子數(shù)字式傳感器，例如二線式 光電開關(guān)和接近開關(guān)等。數(shù)字量輸入模塊將從現(xiàn)場傳來的外部數(shù)字信號(hào)的電平轉(zhuǎn) 換為plc 內(nèi)部的信號(hào)電平。 輸入電路中一般設(shè)有rc濾波電路，以防止由于輸入觸點(diǎn)抖動(dòng)或外部干擾脈 沖引起的錯(cuò)誤輸人信號(hào)，輸人電流一般為數(shù)毫安。 圖2.2.1是直流輸人模塊的內(nèi)部電路和外部接線圖，圖中只畫出了一路輸人電 路，m和n是同一輸入組內(nèi)各輸

17、入信號(hào)的公共點(diǎn)。cpu 313c-2dp集成的就是直流 輸入模塊。 當(dāng)外接觸點(diǎn)接通時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光敏三極管飽和導(dǎo)通； 外接觸點(diǎn)斷開時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，信號(hào)經(jīng)背板 總線接口傳送給cpu模塊。 交流輸入模塊的額定輸入電壓為ac 120v或230v。在圖2.2.2中用電容隔離輸 人信號(hào)中的直流成分，用電阻限流，交流成分經(jīng)橋式整流電路轉(zhuǎn)換為直流電流。 外接觸點(diǎn)接通時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管和顯示用的發(fā)光二極管點(diǎn)亮，光敏三 極管飽和導(dǎo)通。外接觸點(diǎn)斷開時(shí)，光耦合器中的發(fā)光二極管熄滅，光敏三極管截止，信號(hào)經(jīng)背板總線接口傳送給cpu模塊。圖2.2.1圖2.2.2

18、直流輸入電路的延遲時(shí)間較短，可以直接與接近開關(guān)、光電開關(guān)等電子輸人 裝置連接，dc 24v是一種安全電壓。如果信號(hào)線不是很長，plc所處的物理環(huán) 境較好，電磁干擾較輕，應(yīng)考慮優(yōu)先選用dc 24 v的輸人模塊。交流輸人方式適 合于在有油、霧、粉塵的惡劣環(huán)境下使用。 數(shù)字量輸入模塊可以直接連接兩線式接近開關(guān)（bero ），兩線式bero的 輸出信號(hào)為0時(shí)，其輸出電流（漏電流）不為0。在選型時(shí)應(yīng)保證兩線式bero的 漏電流小于輸人模塊允許的靜態(tài)電流，否則將會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。 根據(jù)輸人電流的流向，可將輸入電路分為源輸入電路和漏輸入電路。 漏輸入電路（見圖1.2.2）輸入回路的電流從模塊的信號(hào)輸入端

19、進(jìn)來，從模塊內(nèi)部輸入電路的公共點(diǎn)m流出去。pnp集電極開路輸出的傳感器應(yīng)接到漏輸入的數(shù)字量輸入模塊。源輸入電路輸入回路的電流從模塊的信號(hào)輸入端流出去，從模塊內(nèi)部輸入電路的公共點(diǎn)m流進(jìn)來。npn集電極開路輸出的傳感器應(yīng)接到源輸人的數(shù)字量輸人模塊。 2、數(shù)字量輸出模塊 數(shù)字量輸出模塊用于驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器、小功率電動(dòng)機(jī)、燈和電動(dòng)機(jī)起動(dòng) 器等負(fù)載。數(shù)字輸出模塊將s7-300的內(nèi)部信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為所需的外部信號(hào)電平， 同時(shí)有隔離和功率放大的作用。 輸出模塊的功率放大元件有驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載的大功率晶體管和場效應(yīng)晶體管， 驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載的雙向晶閘管或固態(tài)繼電器，以及既可以驅(qū)動(dòng)交流負(fù)載又可以驅(qū)動(dòng) 直流負(fù)載的小型繼電

20、器。輸出電流的典型值為0.5 2a，負(fù)載電源由外部現(xiàn)場提供。 cpu 313c-2dp和cpu312c集成的是晶體管型輸出模塊，只能驅(qū)動(dòng)直流負(fù)載。 輸出信號(hào)經(jīng)光電耦合器送給輸出元件，如圖2.2.3所示，用一個(gè)帶三角形符號(hào)的小 方框表示輸出元件。輸出元件的飽和導(dǎo)通狀態(tài)和截止?fàn)顟B(tài)相當(dāng)于觸點(diǎn)的接通和斷 開。輸出電路的延遲時(shí)間小于1ms。1.4、西門子變頻器mm420現(xiàn)場系統(tǒng)上的西門子變頻器一般包括三個(gè)部分：變頻器主體，bop面板， dp接口。其中bop面板和dp接口不是必須的。如圖常用操作模式有三種： bop 面板操作。一般先 p0010=30,p970=1，把其他參數(shù)復(fù)位，然后設(shè)定 p0010=0

21、、p0700=1、p1000=1。 4-20 毫安控制，一般先 p0010=30,p970=1 ，把其他參數(shù)復(fù)位，然后 p0010=0、p0700=2、p1000=2。 profibus 總線控制，一般先 p0010=30,p970=1，把其他參數(shù)復(fù)位，然后 p0010=0、p0700=6、p1000=6。具體操作請參考多媒體系統(tǒng)。 在設(shè)定好之后，并不一定需要開啟正轉(zhuǎn)啟動(dòng)鈕子開關(guān)，而是可以通過p0700 的不同設(shè)置來啟動(dòng)，例如面板，或者總線命令。 1. 改變方向改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。用一個(gè)負(fù)號(hào)(-)或一個(gè)閃爍的小數(shù)點(diǎn)指示反向旋轉(zhuǎn)。2. 啟動(dòng)變頻器本按鈕可以啟動(dòng)變頻器。缺省狀態(tài)下該按鈕被禁止。如

22、果要使能該按鈕，請將p0700 設(shè)置為1。3. 停止變頻器本按鈕按照p1121 設(shè)置的時(shí)間(斜坡下降時(shí)間)停止變頻器。4. 電動(dòng)機(jī)點(diǎn)動(dòng)當(dāng)變頻器沒有輸出時(shí)，本按鈕可以按照預(yù)置的點(diǎn)動(dòng)頻率啟動(dòng)和運(yùn)行電動(dòng)機(jī)。釋放該按鈕時(shí)變頻器停止。5. 訪問參數(shù)按下本按鈕，允許用戶按照選定的用戶訪問級(jí)別訪問參數(shù)。6. 減少數(shù)值按下本按鈕可減少顯示值。如果要通過bop改變頻率設(shè)置值，請?jiān)O(shè)置p1000=1。7. 增加數(shù)值按下本按鈕可增加顯示值。如果要通過bop改變頻率設(shè)置值，請?jiān)O(shè)置p1000=1。1.5 dp設(shè)備的接線profibus dp控制網(wǎng)絡(luò)如圖所示。 dp設(shè)備包括et200s，或者et200m，執(zhí)行器包括變頻器。

23、在控制箱中，a3000c板專門提供了一個(gè)總線信號(hào)的連接。 1.5傳感器和執(zhí)行器 1、溫度檢測設(shè)備 溫度傳感器為pt100，三線制。如圖 溫度變送器為兩線制，24v直流供電。如圖2、壓力和液位檢測設(shè)備可以采用擴(kuò)散硅壓力/液位變送器，也可以選擇電容式或者應(yīng)變電阻式。壓 力變送器如圖3 、流量檢測設(shè)備 現(xiàn)場系統(tǒng)一般包括一個(gè)渦輪流量計(jì)，一個(gè)電磁流量計(jì)。渦輪流量計(jì)渦輪流量計(jì)管道里有一個(gè)葉輪隨著流量轉(zhuǎn)動(dòng)，通過霍爾效應(yīng)產(chǎn)生脈沖，然后 進(jìn)行f/i轉(zhuǎn)換為420ma信號(hào)。渦輪流量計(jì)如圖 渦輪流量計(jì) 接線如圖電磁流量計(jì) 電磁流量計(jì)利用法拉第電磁感應(yīng)定律來測量流量。注意：不要在沒有水的情況下給電磁流量計(jì)加電。加電幾分

24、鐘后才能獲得準(zhǔn) 確數(shù)值。電磁流量計(jì) 接線如圖 現(xiàn)場系統(tǒng)上的西門子變頻器一般包括三個(gè)部分：變頻器主體，bop面板， dp接口。其中bop面板和dp接口不是必須的。如圖調(diào)節(jié)閥接線和操作調(diào)節(jié)閥特性：單座閥，螺紋連接，線性流量。 第二章 控制系統(tǒng)的軟件與通信設(shè)計(jì) 在測試平臺(tái)的計(jì)算機(jī)中，可能配置了如下軟件： 1、windows xp操作系統(tǒng) 2、組態(tài)軟件：組態(tài)王，wincc或mcgs。 3、控制軟件：step7 v5.2軟件。 4、仿真軟件s7-plcsim。 5、控制器實(shí)驗(yàn)軟件、組態(tài)實(shí)驗(yàn)軟件和多媒體軟件。2.1、s7-300的程序設(shè)計(jì) （1） 輸入信號(hào)為420ma。sm334通道0 （piw256：a

25、i0 ）作為pid的過程值輸入， 通道1 （piw258：ai1 ）可以用來監(jiān)控某些過程值，比如流量等。建立輸入轉(zhuǎn)換。如圖所示。流量0-3立方/小時(shí)，液位25厘米。溫度0-100，注意標(biāo)定值不同。 2ai模塊4毫安對(duì)應(yīng)0，20毫安對(duì)應(yīng)32000 2rtd為溫度值的10倍。 （2） pid運(yùn)算 （3） 變頻器控制（7） 變頻器清錯(cuò)操作（8） 變頻器輸出控制。 （9） 變頻器狀態(tài)讀取操作2.2、profibus-dp現(xiàn)場總線通信profibus-dp系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。系統(tǒng)由一個(gè)dp主站和一個(gè)智能dp從站構(gòu)成。dp主站：由cpu315-2dp（6es7 315-2ag10-0ab0）和sm374構(gòu)成

26、。dp從站：由cpu315-2dp（6es7 315-2ag10-0ab0）和sm374構(gòu)成。組態(tài)智能從站進(jìn)入硬件組態(tài)窗口，按硬件安裝次序依次插入機(jī)架、電源、cpu和sm374（需用其他信號(hào)模塊代替，如sm323 di8/do8 24vdc 0.5a）等完成硬件組態(tài)。連接從站編輯通信接口區(qū)第三章、控制系統(tǒng)的上位機(jī)組態(tài)使用組態(tài)王軟件進(jìn)行畫面的組態(tài)3.1變量定義3.2上位畫面第四章、雙容下水箱液位變頻器pid單回路控制系統(tǒng)的調(diào)試4.1測試題目描述 雙容液位變頻器pid單回路控制工藝流程圖如圖41所示。 圖3.1.1雙容水箱液位變頻器pid單回路控制流程圖 單容下水箱液位調(diào)節(jié)閥pid單回路控制測點(diǎn)清

27、單如表3.3.1所示。 表3.3.1雙容下水箱液位調(diào)節(jié)閥pid單回路控制測點(diǎn)清單 序號(hào) 位號(hào)或代號(hào) 設(shè)備名稱 用途 原始信號(hào)類型 工程量 1 lt-103 壓力變送器 下水箱液位 420madc ai 2.5kpa 2 u-101 變頻器 頻率控制 210vdc ao 0100 4.2 上位組態(tài)要求 4.3 操作過程和調(diào)試 1、編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測試組態(tài)工程，連接控制器，進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細(xì)介紹。 2、在現(xiàn)場系統(tǒng)上，打開手閥qv-115、qv-106，電磁閥xv101（直接加24v到docom，gnd到xv102控制端），調(diào)節(jié)qv-116閘板開度(可以稍微大一些)，其余

28、閥門關(guān)閉。 3、打開設(shè)備電源。包括變頻器電源，設(shè)置變頻器dp總線的工作模式，變頻器直接驅(qū)動(dòng)水泵p101。 4、連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的通訊電纜，啟動(dòng)控制系統(tǒng)。 5、啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，啟動(dòng)組態(tài)軟件，進(jìn)入測試項(xiàng)目界面。啟動(dòng)調(diào)節(jié)器，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，將調(diào)節(jié)器的手動(dòng)控制切換到自動(dòng)控制。 6、設(shè)置pid控制器參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗(yàn)法來整定參數(shù)。這里不限制使用的方法。 設(shè)置pid控制器參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗(yàn)法來整定參數(shù)。這里不限制使 用的方法。（ 建議：由于整個(gè)系統(tǒng)都容易很快變熱，導(dǎo)致無法實(shí)驗(yàn)，所以最好監(jiān)控儲(chǔ)水箱 溫度（te105）。那么設(shè)定的冷水出口溫度最好是te105加25度，否則鍋爐溫度 會(huì)下降很快。

29、同時(shí)把變頻器頻率降低，或者少量開啟qv111，適當(dāng)減少熱水流量。最后調(diào)節(jié)閥的控制范圍不是很大，有一定難度。）用經(jīng)驗(yàn)法整定調(diào)節(jié)器的參數(shù) 經(jīng)驗(yàn)法是依據(jù)階躍響應(yīng)曲線的形狀，調(diào)整控制器參數(shù)，具有簡單方便，適用 于記錄曲線不規(guī)則，外界干擾頻繁的控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是參數(shù)整定花費(fèi)時(shí)間 長、整定結(jié)果因人而異，沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)。 經(jīng)驗(yàn)法的步驟如下： 1首先進(jìn)行純比例湊試。置積分時(shí)間最大ti=，微分時(shí)間為零td=0。參 考表2-1 大致選擇控制器的比例增益kc （或比例度pb ）的初值。將控制器投自 動(dòng)，對(duì)設(shè)定值施加一個(gè)偏移，記錄響應(yīng)曲線并觀察曲線形狀，盡量得到4:1的衰 減響應(yīng)曲線。通常，加大增益 kc 響應(yīng)曲

30、線振蕩加強(qiáng)，減小kc 響應(yīng)曲線振蕩減 弱。每改變一次kc 都要對(duì)設(shè)定值施加一個(gè)偏移，并記錄響應(yīng)曲線，觀察曲線形 狀，直到滿足要求。 2第二步進(jìn)行積分作用湊試。先選擇一個(gè)初始積分時(shí)間值，減小積分時(shí)間， 積分作用增強(qiáng)；加大積分時(shí)間，積分作用減弱。同比例湊試，每改變一次積分時(shí) 間，都要施加階躍干擾，并觀察響應(yīng)曲線。由于加入積分作用后系統(tǒng)穩(wěn)定性有所 降低，應(yīng)將比例增益kc 減小 1020%左右，以便補(bǔ)償加入積分作用后導(dǎo)致的系 統(tǒng)穩(wěn)定性下降。 3如果需要，最后加入微分作用。微分時(shí)間越大，微分作用越強(qiáng)。微分時(shí) 間td 大約是積分時(shí)間 ti 的 1/31/4。加入微分作用后，可適當(dāng)加大kc，減小 ti。按照

31、以上三個(gè)步驟，經(jīng)過反復(fù)湊試直到滿意。經(jīng)驗(yàn)法p.i.d.參數(shù)范圍4.4測試結(jié)果及記錄 曲線中pi參數(shù)設(shè)定如下p=10，i=400000，d=1。第五章 心得體會(huì)這次自動(dòng)化綜合實(shí)訓(xùn)歷經(jīng)兩周，通過完整的操作了這個(gè)設(shè)計(jì)過程，使我更加熟悉的掌握了有關(guān)雙容下水箱也為變頻器pid單回路控制方面的知識(shí)，在設(shè)計(jì)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的檢查終于找出了原因所在，也暴露出了前期我在這方面的知識(shí)欠缺和經(jīng)驗(yàn)不足。實(shí)踐出真知，通過親自動(dòng)手制作，使我們掌握的知識(shí)不再是紙上談兵。整個(gè)設(shè)計(jì)通過了軟件和硬件上的調(diào)試。我想這對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的

32、問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。一切問題必須要靠自己一點(diǎn)一滴的解決，而在解決的過程當(dāng)中你會(huì)發(fā)現(xiàn)自己在飛速的提升。因此可以說系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。通過這次課程設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)了自身存在的不足之處，雖然感覺理論上已經(jīng)掌握，但在運(yùn)用到實(shí)踐的過程中仍有意想不到的困惑，經(jīng)過一番努力才得以解決。這也激發(fā)了我今后努力學(xué)習(xí)的興趣，我想這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)產(chǎn)生積極的影響。其次，這次課程設(shè)計(jì)讓我充分認(rèn)識(shí)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，只有分工協(xié)作才能保證整個(gè)項(xiàng)目的有條不絮。另外在課程設(shè)計(jì)的過程中，

33、當(dāng)我們碰到不明白的問題時(shí)，指導(dǎo)老師總是耐心的講解，給我們的設(shè)計(jì)以極大的幫助，使我們獲益匪淺。因此非常感謝老師的教導(dǎo)。通過這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，了解到理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合的重要意義，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持、耐心和努力，這將為自己今后的學(xué)習(xí)和工作做出了最好的榜樣。課程設(shè)計(jì)誠然是一門專業(yè)課，給我很多專業(yè)知識(shí)以及專業(yè)技能上的提升，同時(shí)又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時(shí)，設(shè)計(jì)讓我感觸很深。使我對(duì)抽象的理論有了具體的認(rèn)識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)，我掌握了變頻器控制的方法，也學(xué)會(huì)了如何修改pid參數(shù)。回顧起此課程設(shè)計(jì)，至今我仍感慨頗多，從理論到實(shí)踐，在這段日子里，可以說得

34、是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，但可喜的是最終都得到了解決。 實(shí)驗(yàn)過程中，也對(duì)團(tuán)隊(duì)精神的進(jìn)行了考察，讓我們在合作起來更加默契，在成功后一起體會(huì)喜悅的心情。果然是團(tuán)結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。成 績 評(píng) 定評(píng)定項(xiàng)目評(píng) 語成績設(shè)計(jì)過程（20%）設(shè)計(jì)報(bào)告（50%）答 辯（30%）1、 西門子mm420變頻器有哪幾種工作方式，如何設(shè)置？2、 雙容液位變頻器控制