基于PLC和組態(tài)王的水箱流量PID控制實(shí)訓(xùn)

1、過程控制系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)課程報(bào)告 16 17 學(xué)年 第 二 學(xué)期課題名稱 基于PLC和組態(tài)王的 水箱流量PID控制實(shí)訓(xùn) 姓 名 學(xué) 號(hào) 2013316 班 級(jí) 13自動(dòng) 成 績(jī) 摘要：“控制”是一種很常見的概念，人們生后中也隨處可見，事實(shí)上，自然界的萬事萬物都相互支配，相互制約。隨著生產(chǎn)和科學(xué)的發(fā)展，自動(dòng)化技術(shù)出現(xiàn)了很大的飛躍，為了提高生產(chǎn)率，提高人們居住和工作環(huán)境的舒適度，自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。所謂的自動(dòng)控制系統(tǒng)就是在無人直接參與的情況下，通過外加的設(shè)備或裝置，使機(jī)器、設(shè)備或過程的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù)自動(dòng)地按照預(yù)定的要求運(yùn)行。關(guān)鍵字：水箱流量、組態(tài)王、PLC控制、PID控制Abst

2、ract: "control" is a very common concept, people are also seen everywhere after birth, in fact, everything in nature are dominated by each other, mutual restraint. With the development of production and science, automation technology has made a great leap, in order to improve productivity,

3、 improve people living and working environment of comfort, automation technology in various fields has been widely used.The so-called automatic control system is in the case of no direct participation, through the additional equipment or devices, so that the machine, equipment or process of a workin

4、g state or parameters automatically in accordance with the scheduled requirements to run.Key words: water tank flow King view PLC control PID control1、 課題要求1.熟悉變頻器E700的參數(shù)設(shè)置；2.熟悉FX2N-2AD模擬量輸入模塊編程使用以及三菱FX2n-4AD特殊功能模塊；3.按照端子圖完成PLC接線并進(jìn)行檢查；4.完成組態(tài)王與變頻器的連接與控制。2、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1.實(shí)訓(xùn)裝置序 號(hào)器件型號(hào)1變頻器E7002閥門3水泵42DA模塊FX2N-2

5、AD54AD模塊FX2n-4AD6PLCFX-3U7流量傳感器8開關(guān)電源9端子排10通訊編程纜11導(dǎo)線2、 接線圖圖1 水箱流量原理圖 將流量傳感器檢測(cè)到的中水箱液位信號(hào)作為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，以達(dá)到控水箱液位的目的。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動(dòng)作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID控制。圖2 流量控制流程圖3、 實(shí)訓(xùn)過程1. 了解主要器件(1) 交流變頻器的應(yīng)用（E700系列）圖3 變頻器E700變頻器是由計(jì)算機(jī)控制電力電子器件，將工頻交流電變?yōu)轭l率和電壓可調(diào)的三相交流電的電器設(shè)備，用以驅(qū)動(dòng)交流異步（同步）電動(dòng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。變頻器的

6、出現(xiàn)，使交流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速變得和直流電動(dòng)機(jī)一樣方便，并可由計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)控制，因此，得到了廣泛的應(yīng)用，其發(fā)展前景廣闊。應(yīng)用目的應(yīng)用范圍及效果節(jié)能風(fēng)機(jī)、泵類、采油、擠壓機(jī)和攪拌機(jī)等。通過調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到節(jié)能目的，通過節(jié)能在12年內(nèi)即可收回改造成本。自動(dòng)化提高搬運(yùn)機(jī)械停止位置的精度；提高生產(chǎn)線速度、控制精度；采用有反饋裝置的流量控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。提高產(chǎn)品質(zhì)量生產(chǎn)加工實(shí)現(xiàn)最佳速度控制及協(xié)調(diào)生產(chǎn)線內(nèi)各裝置的速度，使其同步、同速，以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和加工精度。提高生產(chǎn)率根據(jù)產(chǎn)品種類聯(lián)網(wǎng)控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的最佳速度，提高生產(chǎn)率。增加設(shè)備使用壽命采用對(duì)設(shè)備不產(chǎn)生沖擊的起動(dòng)，停止及空載低速運(yùn)行等方式，增加設(shè)備的使用壽命

7、。增加舒適度電梯、電車等，采用平滑加速、減速，以提高乘坐的舒適性；改變空調(diào)間斷運(yùn)行為變速連續(xù)運(yùn)行，使室內(nèi)溫度差減小，增大環(huán)境舒適度。表1 變頻調(diào)速的效果(2)2AD模塊介紹三菱FX2N-2DA是三菱FX2N系列PLC中的一款模擬量的特殊功能模塊，廣泛用于基本三菱工控搭建的自動(dòng)化平臺(tái)中。 FX2N-2DA型模擬輸出模塊（以后稱之為FX2N-2DA）用于將2點(diǎn)的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成電壓或電流模擬量輸出（0-10VDC 或 4-20mA），使用模擬量控制外圍設(shè)備。FX2N-2DA可連接到FX0N、FX1N、FX2N和FX2NC系列的可編程控制器。1）根據(jù)接線方法，模擬輸出可在電壓輸出或電流輸出中進(jìn)行選擇。此

8、時(shí)，假定設(shè)置為兩通道公用模擬輸出（電壓輸出和電流輸出）。2）兩個(gè)模擬輸出通道可輸出為0到10V DC、0到5V DC或4到20MA。使輸出特性與兩通道相容。3）數(shù)字到的模擬轉(zhuǎn)換特性可以調(diào)節(jié)。4）此模塊占用8個(gè)I/O點(diǎn)，它們可被分配為輸入或輸出。5）使用FROM/TO指令與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。(3)4AD模塊介紹三菱FX2n-4AD是三菱電機(jī)公司推出的一款FX2n系列PLC模擬量輸入模塊，有CH1CH4四個(gè)通道，每個(gè)通道都可進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，分辯率為12位，采集信號(hào)電壓為-10V+10V，分辯率5mV。電流輸入時(shí)，為420mA或-2020mA，分辯率20uA。 FX2n-4AD內(nèi)部有32個(gè)16位的緩

9、沖寄存器(BMF)，用于與主機(jī)交換數(shù)據(jù)。 FX2n-4AD占用FX2n擴(kuò)展總線的8個(gè)點(diǎn)，耗電為5V，30mA。FX2N常用的模擬量輸入模塊有FX2N-2AD、FX2N-4AD、FX2N-8AD模擬量輸入模塊和溫度傳感器輸入模塊。(4)FX3U系列三菱PLC1)第三代微型可編程控制器。2)內(nèi)置高達(dá)64K大容量的RAM存儲(chǔ)器。3)內(nèi)置業(yè)界最高水平的高速處理0.065S/基本指令。4)控制規(guī)模:16384(包括CC-LINK I/O)點(diǎn)。5)內(nèi)置獨(dú)立3軸100kHz定位功能(晶體管輸出型)。6)基本單元左側(cè)均可以連接功能強(qiáng)大簡(jiǎn)便易用的適配器。 2.PLC編寫圖3 PLC編程圖圖4 PLC程序的寫入

10、找到PLC與計(jì)算機(jī)所關(guān)聯(lián)的COM口是COM4，然后將程序?qū)懭脒M(jìn)PLC中，勾選MAIN。 3. 組態(tài)王軟件的使用（1）建立工程并定義設(shè)備打開組態(tài)王軟件，在工程管理器界面新建工程，然后按照新建工程向?qū)б徊讲阶鱿氯?，為新建工程命名“三層電梯”，并且把此工程設(shè)為組態(tài)王當(dāng)前工程。雙擊進(jìn)入工程。圖5 設(shè)備配置完成設(shè)備配置設(shè)置。（2）定義變量在組態(tài)王中，變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。打開“三層電梯”程序，然后在工程瀏覽器中的數(shù)據(jù)詞典里建立如下變量，變量如圖6所示圖6 數(shù)據(jù)詞典變量定義（3） 制作畫面（4） 建立動(dòng)畫連接圖7 關(guān)聯(lián)設(shè)定流量關(guān)聯(lián)設(shè)定變量，用于

11、在組態(tài)王軟件中設(shè)定一個(gè)值來控制水箱的流量大小。圖8 關(guān)聯(lián)開關(guān)設(shè)定開關(guān)關(guān)聯(lián)變量，用于控制水箱運(yùn)作系統(tǒng)的啟動(dòng)與停止。圖9 關(guān)聯(lián)PID控制在插入通用控件中選擇插入PID控制，并關(guān)聯(lián)相應(yīng)的變量四、實(shí)訓(xùn)成果五、總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)，我們接觸到了過程控制在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用、調(diào)試，感謝邢老師與朱老師讓我學(xué)習(xí)到了這么多新知識(shí)，這讓我對(duì)過程控制的實(shí)現(xiàn)方法，應(yīng)用領(lǐng)域都有了較深的印象。通過此次設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步了解了過程控制系統(tǒng)的構(gòu)成，知道它最基本的部分有控制器、調(diào)節(jié)器、被控對(duì)象和測(cè)量變送環(huán)節(jié)組成。并且學(xué)會(huì)了如何去設(shè)計(jì)一個(gè)過程控制系統(tǒng)，掌握了基本的設(shè)計(jì)步驟。對(duì)組態(tài)王軟件也有了很大的了解，學(xué)會(huì)了初步的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)到了組態(tài)王的一些應(yīng)用情況，組態(tài)王軟件的組成與功能，其應(yīng)用程序項(xiàng)目如何建立，數(shù)據(jù)詞典如何建立，動(dòng)畫如何進(jìn)行鏈接，命令語言程序如何編寫，趨勢(shì)曲線如何建立，還有I