plc水箱液位控制 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p><b>　?。?009屆）</b></p><p>　　題 目 PLC水箱液位控制 </p><p>　　指導(dǎo)教師 （老師）

2、 </p><p>　　院 系 機(jī)電工程系 </p><p>　　班 級(jí) 機(jī)電一體化092班 </p><p>　　學(xué) 號(hào)

3、 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　二〇一二年 五月 十日</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)和開(kāi)題報(bào)告</p><p>　　題目：PLC控制的水箱液位控制系統(tǒng)</p><p>　　一、設(shè)計(jì)方向：PLC技術(shù)

4、應(yīng)用</p><p><b>　　二、主要參考資料：</b></p><p>　　王世才主編、《電工基礎(chǔ)》、中國(guó)電力出版社，2007年</p><p>　　孫津平主編、《數(shù)字電子技術(shù)》、西安電子科技大學(xué)出版社，2002年</p><p>　　周雪主編、《模擬電子技術(shù)》、西安電子科技大學(xué)出版社，2005年</p>

5、;<p>　　劉萬(wàn)忠、劉明芹主編、《電器與PLC控制技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社，2008年</p><p>　　SIEMENS SIMATIC S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)，2001年</p><p>　　劉篤仁 韓保君編著、傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)、西安電子科技大學(xué)出版社，2003</p><p>　　唐介主編、《電機(jī)與拖動(dòng)》，高等教育出版社、2007年

6、</p><p>　　溫淑玲主編、《電力電子技術(shù)》，安徽科技出版社、2009年 </p><p>　　孫炳達(dá)主編、《自動(dòng)控制原理》、機(jī)械工程出版社、2005年</p><p>　　王小立主編、《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)一體化教程》、中國(guó)科技大學(xué)出版社、2008年</p><p>　　胡孔忠主編、《供配電技術(shù)》、安徽科學(xué)技術(shù)出版社、2007年</p

7、><p>　　錢(qián)平主編、《交直流調(diào)速控制系統(tǒng)》、高等教育出版社、2005年</p><p>　　王愛(ài)廣、王琦主編、《過(guò)程控制技術(shù)》、化學(xué)工業(yè)出版社、2008年</p><p>　　陳光會(huì)、王敏主編、《電力系統(tǒng)基礎(chǔ)》、中國(guó)水利水電出版社、2004年</p><p>　　武昌郡主編、《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用》、機(jī)械工程出版社、2005年</p>

8、;<p>　　蘇小林主編、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》、中國(guó)電力出版社、2004年</p><p>　　錢(qián)武主編、《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置》、中國(guó)水利水電出版社、2004年</p><p>　　高健主編、《現(xiàn)代通訊系統(tǒng)》、機(jī)械工程出版社、2009年</p><p>　　何小艇著.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì).浙江：浙江大學(xué)出版社，2000</p><p>　　

9、殷洪義主編.可編程序控制器選擇、設(shè)計(jì)與維護(hù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　李進(jìn)軍 石成英主編.擴(kuò)散硅壓力傳感器應(yīng)力計(jì)算建模.北京：傳感器世界，2004</p><p>　　曲波 呂建平編著.工業(yè)常用傳感器選型指南.北京：清華大學(xué)出版社，2001</p><p>　　邵裕森 戴先中主編.過(guò)程控制工程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000</p&g

10、t;<p>　　曹潤(rùn)生等編著.過(guò)程控制儀表.浙江：浙江大學(xué)出版社，2000王世才主編、《電工基礎(chǔ)》、中國(guó)電力出版社，2007年</p><p>　　三、課題的內(nèi)容和任務(wù)要求：</p><p>　　內(nèi)容：以plc為核心實(shí)現(xiàn)對(duì)水箱液位轉(zhuǎn)速測(cè)量與控制。</p><p>　　要求：1.利用按鍵設(shè)定當(dāng)前的液體高度，并能顯示當(dāng)前的水流速度；</p>

11、<p>　　2.完成系統(tǒng)的整體方案設(shè)計(jì)以及元器件選擇工作；</p><p>　　3.完成系統(tǒng)軟件、硬件技術(shù)文件的設(shè)計(jì)工作；</p><p>　　4.完成系統(tǒng)的安裝、調(diào)試工作；</p><p>　　5.完成畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告。</p><p>　　四、畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)度安排：</p><p>　　5.2 《畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)

12、告》樣本</p><p>　　題目：PLC控制的水箱液位控制系統(tǒng)</p><p><b>　　一、選題的意義</b></p><p>　　在人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域經(jīng)常涉及到液位和流量的控制問(wèn)題, 例如居民生活用水的供應(yīng), 飲料、食品加工, 溶液過(guò)濾, 化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過(guò)程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要維持合適的

13、高度, 既不能太滿溢出造成浪費(fèi), 也不能過(guò)少而無(wú)法滿足需求。由于液體本身的屬性及控制機(jī)構(gòu)的摩擦、噪聲等的影響，控制對(duì)具有一定的純滯后和容量滯后的特點(diǎn)，液位上升的過(guò)程緩慢，呈非線性。因此液位控制裝置的可靠性與控制方案的準(zhǔn)確性是影響整個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，因此液面高度是工業(yè)控制過(guò)程中一個(gè)重要的參數(shù)，特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的效果?？删幊炭刂破鳎≒LC）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的

14、，主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。 PID控制（比例、積分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。</p><p>　　二、研究的主要內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題（闡述的主要觀點(diǎn)）</p><p><b>　　研究的主要內(nèi)容：</b></p><p>　　本文主要是對(duì)一水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，涉及到液位的動(dòng)態(tài)控制、控制系統(tǒng)的建模、PLC控制、PID

15、算法、傳感器和調(diào)節(jié)閥等一系列的知識(shí)。作為單容水箱液位的控制系統(tǒng)，其模型為一階慣性函數(shù)，控制方式采用了PID算法，控制核心為S7-200系列的CPU222以及A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，傳感器為擴(kuò)散硅式壓力傳感器，調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。選用以上的器件設(shè)備、控制方案和算法等，是為了能最大限度地滿足系統(tǒng)對(duì)諸如控制精度、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量等控制品質(zhì)的要求</p><p>　　三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）</p&

16、gt;<p>　　1.分析設(shè)計(jì)任務(wù)、資料的收集：對(duì)單容水箱液位/壓力控制系統(tǒng)。這是一個(gè)單回路反饋控制系統(tǒng),控制的任務(wù)是使水箱的液位/壓力等于給定值,減小或消除來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部或外部擾動(dòng)的影響。用液位/壓力參數(shù)為被控對(duì)象。交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪泵通過(guò)閥1向上水箱供水,調(diào)節(jié)閥2使之同時(shí)向外排水,令入水的速度大于出水的速度,達(dá)到被控參數(shù)(液位/壓力)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。</p><p>　　2.初步方案的選定：以plc為

17、核心，外加PID,液位控制等器件組成。形成原理結(jié)構(gòu)框圖。</p><p>　　3.原理設(shè)計(jì)、元器件選擇：進(jìn)行詳細(xì)的電原理圖設(shè)計(jì)，進(jìn)行模塊化仿真。</p><p>　　4.硬件設(shè)計(jì)：在通過(guò)模塊化仿真的基礎(chǔ)上，利用Protel對(duì)電原理圖進(jìn)行規(guī)范和完善，并完成PCB的制作。</p><p>　　5.軟件設(shè)計(jì)（流程圖、源程序）：軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，分為主程序、顯示子程序、定

18、時(shí)子程序、測(cè)速子程序以及相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。畫(huà)出流程圖，用匯編語(yǔ)言編制源程序并在實(shí)驗(yàn)儀上進(jìn)行調(diào)試。</p><p>　　6.安裝調(diào)試：線路安裝，功能調(diào)試，方案修整完善以達(dá)到課題設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　7.完成報(bào)告：整理材料，完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。</p><p><b>　　四、畢業(yè)設(shè)計(jì)提綱</b></p><p>

19、<b>　　1.引言</b></p><p><b>　　2.設(shè)計(jì)任務(wù)分析</b></p><p>　　3.方案選定（包括方案比較）</p><p><b>　　4.方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　⑴硬件設(shè)計(jì) ⑵軟件設(shè)計(jì) ⑶安裝調(diào)試</p><

20、;p><b>　　5.總結(jié)評(píng)價(jià)</b></p><p><b>　　6.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　7.附錄（電路原理圖、線路板圖、程序清單等）</p><p>　　PLC控制的水箱液位控制系統(tǒng)</p><p><b>　　摘要</b></p>&

21、lt;p>　　在人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)等諸多領(lǐng)域經(jīng)常涉及到液位和流量的控制問(wèn)題, 例如居民生活用水的供應(yīng), 飲料、食品加工, 溶液過(guò)濾, 化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過(guò)程, 通常需要使用蓄液池, 蓄液池中的液位需要維持合適的高度, 既不能太滿溢出造成浪費(fèi), 也不能過(guò)少而無(wú)法滿足需求。由于液體本身的屬性及控制機(jī)構(gòu)的摩擦、噪聲等的影響，控制對(duì)具有一定的純滯后和容量滯后的特點(diǎn)，液位上升的過(guò)程緩慢，呈非線性。因此液位控制裝置的可靠性與控制方

22、案的準(zhǔn)確性是影響整個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵，因此液面高度是工業(yè)控制過(guò)程中一個(gè)重要的參數(shù)，特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的效果?？删幊炭刂破鳎≒LC）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的，主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。 PID控制（比例、積分和微分控制）是目前采用最多的控制方法。</p><p>　　本文主要是對(duì)一水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程，涉及到液位的動(dòng)態(tài)控制、控制系

23、統(tǒng)的建模、PLC控制、PID算法、傳感器和調(diào)節(jié)閥等一系列的知識(shí)。作為單容水箱液位的控制系統(tǒng)，其模型為一階慣性函數(shù)，控制方式采用了PID算法，控制核心為S7-200系列的CPU222以及A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，傳感器為擴(kuò)散硅式壓力傳感器，調(diào)節(jié)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。選用以上的器件設(shè)備、控制方案和算法等，是為了能最大限度地滿足系統(tǒng)對(duì)諸如控制精度、調(diào)節(jié)時(shí)間和超調(diào)量等控制品質(zhì)的要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞 PLC,PID,

24、液位控制</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　PLC控制的水箱液位控制系統(tǒng)I</p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　第一章 緒論- 1 -</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求- 2 -</p>

25、;<p>　　2.1基本任務(wù)- 2 -</p><p>　　2.2 基本要求- 2 -</p><p>　　2.3給定條件- 2 -</p><p>　　2.4 主要性能指標(biāo)- 2 -</p><p>　　2.5擴(kuò)展功能- 3 -</p><p>　　第三章 總體論證- 3 -</p&g

26、t;<p>　　3.1 總體方案的選擇- 3 -</p><p>　　3.1.1 控制方法選擇- 3 -</p><p>　　3.1.2 系統(tǒng)組成- 4 -</p><p>　　3.2 確定系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)- 4 -</p><p>　　第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)- 5 -</p><p>　　4.1

27、建模過(guò)程- 5 -</p><p>　　4.２ 模型參數(shù)的確定- 6 -</p><p>　　4.３ 軟、硬件功能劃分- 6 -</p><p>　　4.４ 系統(tǒng)功能劃分、指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成- 7 -</p><p>　　4.4.1 PLC系統(tǒng)- 7 -</p><p>　　4.4.2 前向通道- 7

28、-</p><p>　　4.4.3 后向通道- 8 -</p><p>　　第五章 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)- 8 -</p><p>　　5.1 硬件開(kāi)發(fā)——系統(tǒng)配置- 8 -</p><p>　　5.1.1 PLC系統(tǒng)——CPU、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊- 8 -</p><p>　　5.1.2 前向通道——傳感器

29、- 8 -</p><p>　　5.2 PID操作指令- 9 -</p><p>　　5.2.1 PID算法- 9 -</p><p>　　5.2.2 回路輸入、輸出轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化- 11 -</p><p>　　5.2.3 控制方式- 11 -</p><p>　　5.2.4 ID的編程步驟- 12 -&l

30、t;/p><p>　　5.3 軟件開(kāi)發(fā)- 12 -</p><p>　　5.3.1 確定輸入/輸出關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，尋找合適算法- 12 -</p><p>　　5.3.2 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定- 13 -</p><p>　　5.3.3 程序流程圖- 14 -</p><p>　　5.3.4 程序- 14 -&l

31、t;/p><p>　　第六章 連機(jī)調(diào)試- 17 -</p><p>　　第七章 注意事項(xiàng)- 18 -</p><p>　　7.1 安全注意事項(xiàng)- 18 -</p><p>　　7.1.1防止觸電- 18 -</p><p>　　7.1.2防止?fàn)C傷- 18 -</p><p>　　7.1.3

32、防止損壞- 18 -</p><p>　　總 結(jié)- 19 -</p><p>　　致 謝- 20 -</p><p>　　參考文獻(xiàn)- 21 -</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　可編程控制器（簡(jiǎn)稱(chēng)PLC或PC）是一種新型的具有極高可靠性的通用工業(yè)自

33、動(dòng)化控制裝置，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。它以微處理器為核心，有機(jī)地將微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)及通信技術(shù)容為一體，主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍。它具有控制能力強(qiáng)、可靠性高、配置靈活、編程簡(jiǎn)單、使用方便、易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今及今后工業(yè)控制的主要手段和重要的自動(dòng)化控制設(shè)備。德國(guó)西門(mén)子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國(guó)的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)

34、線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門(mén)子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等。</p><p>　　液面高度是工業(yè)控制過(guò)程中一個(gè)重要的參數(shù)，特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，能收到很好的效果。液位控制是工業(yè)生產(chǎn)中典型的過(guò)程控制問(wèn)

35、題，對(duì)液位準(zhǔn)確的測(cè)量和有效的控制是一些設(shè)備優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要指標(biāo)。由于它便于直接觀察、容易測(cè)量、獲取方便、過(guò)程時(shí)間常數(shù)一般比較小、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)量。</p><p>　　在工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)中，目前采用最多的控制方式依然是PID控制。即使在美國(guó)、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，PID控制的使用率仍達(dá)90%，可見(jiàn)PID控制在工業(yè)過(guò)程控制中占有異常重要的地位。PID控制技術(shù)經(jīng)歷了數(shù)十年的發(fā)展，

36、從模擬PID控制發(fā)展到數(shù)字PID控制，技術(shù)不斷完善與成熟。尤其近十多年來(lái)，隨著微處理技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)智能控制的理論研究和應(yīng)用研究十分活躍，智能控制技術(shù)發(fā)展迅速，如專(zhuān)家控制、自適應(yīng)控制、模糊控制等，現(xiàn)己成為工業(yè)過(guò)程控制的重要組成部分。</p><p>　　由于液體本身的屬性及控制機(jī)構(gòu)的摩擦、噪聲等的影響，控制對(duì)具有一定的純滯后和容量滯后的特點(diǎn)，液位上升的過(guò)程緩慢，呈非線性。因此液位控制裝置的可靠性與控制方案的準(zhǔn)

37、確性是影響整個(gè)系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。本課題針對(duì)液位控制設(shè)計(jì)了一個(gè)由壓力傳感器、PLC、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等組成的系統(tǒng)，并采用了增量式PID算法對(duì)其控制。</p><p>　　第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)與要求</p><p><b>　　2.1基本任務(wù)</b></p><p>　　對(duì)單容水箱液位/壓力控制系統(tǒng)。這是一個(gè)單回路反饋控制系統(tǒng),控制的任務(wù)是使水箱的液位/壓力等

38、于給定值,減小或消除來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部或外部擾動(dòng)的影響。用液位/壓力參數(shù)為被控對(duì)象。交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪泵通過(guò)閥1向上水箱供水,調(diào)節(jié)閥2使之同時(shí)向外排水,令入水的速度大于出水的速度,達(dá)到被控參數(shù)(液位/壓力)的動(dòng)態(tài)調(diào)整。</p><p><b>　　2.2 基本要求</b></p><p>　　對(duì)單容水箱，用西門(mén)子S7-200為控制核心，輔助以單片機(jī)系統(tǒng)配套的A/D、D/A轉(zhuǎn)

39、換單元及電路,通過(guò)執(zhí)行數(shù)字PID程序?qū)崿F(xiàn)參數(shù)的自動(dòng)調(diào)整(設(shè)定值在單片機(jī)鍵盤(pán)上完成),使水箱的實(shí)際液位/壓力值與設(shè)定值接近,最終穩(wěn)定于設(shè)定值。組成單閉環(huán)水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，,要求水位可以在一定范圍內(nèi)由人工設(shè)定，且各種測(cè)量、控制參數(shù)可在人機(jī)界面上顯示、設(shè)定。</p><p><b>　　2.3給定條件</b></p><p>　　控制對(duì)象：?jiǎn)稳菟錇楹诵牡乃h(huán)系統(tǒng)</p

40、><p>　　檢測(cè)元件：壓力式液位傳感器</p><p>　　執(zhí)行元件：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥</p><p>　　2.4 主要性能指標(biāo)</p><p>　　液位控制范圍：0-30cm</p><p><b>　　最小區(qū)分度：1cm</b></p><p>　　控制精度：液位控制的靜態(tài)誤差

41、≤1cm</p><p><b>　　2.5擴(kuò)展功能</b></p><p>　　通訊端口采用的是RS-485總線，允許將S7-200 CPU同編程器或其它一些設(shè)備連接起來(lái)。</p><p>　　通過(guò)擴(kuò)展模塊可增加CPU的I/O點(diǎn)數(shù)，也可提供其它通訊功能。</p><p><b>　　人機(jī)界面——觸摸屏<

42、/b></p><p><b>　　第三章 總體論證</b></p><p>　　3.1 總體方案的選擇</p><p>　　單容水箱的液位控制系統(tǒng)是一階慣性系統(tǒng)，原因是此系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為：，此模型為一階傳遞函數(shù)。</p><p>　　3.1.1 控制方法選擇</p><p>　　單容水箱液

43、位控制系統(tǒng)可歸屬于一階慣性環(huán)節(jié)，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)一階慣性環(huán)節(jié)的過(guò)渡過(guò)程控制。</p><p>　　PID控制適用與負(fù)荷變化大、容量滯后較大、控制品質(zhì)要求又較高的控制系統(tǒng)。另外，PID算法有兩種常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)形式：位置型PID算法和增量型PID算法，結(jié)合本系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，以及以上對(duì)幾種控制方法的分析來(lái)看，增量式PID控制方法最適合本系統(tǒng)采用。</p><p>　　3.1.2 系統(tǒng)組成</p

44、><p>　　以現(xiàn)代控制理論和PLC為基礎(chǔ)，采用數(shù)字控制、顯示、A/D與D/A轉(zhuǎn)換，配合執(zhí)行器與控制閥構(gòu)成的PLC控制系統(tǒng)，在過(guò)程控制中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　應(yīng)以PLC為核心組成一個(gè)專(zhuān)用PLC應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足檢測(cè)、控制應(yīng)用類(lèi)型的功能要求。</p><p>　　3.2 確定系統(tǒng)功能、性能指標(biāo)</p><p>　　可以進(jìn)行水位設(shè)

45、定，并自動(dòng)調(diào)節(jié)水位到給定水位值；</p><p>　　可以調(diào)整PID控制參數(shù)，以滿足不同控制對(duì)象與控制品質(zhì)的要求；</p><p>　　可以實(shí)時(shí)顯示給定值與水位實(shí)測(cè)值。</p><p>　　系統(tǒng)主要性能指標(biāo)如下：</p><p>　　液位控制范圍：0-30cm</p><p><b>　　最小區(qū)分度：1cm&

46、lt;/b></p><p>　　控制精度：液位控制的靜態(tài)誤差≤1cm</p><p><b>　　第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1 建模過(guò)程</b></p><p>　　系統(tǒng)示意圖如圖4-1所示：</p><p>　　其具體的建模過(guò)程為：被

47、控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型就是液位高度h與流入量Q1 之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式。根據(jù)動(dòng)態(tài)物料平衡關(guān)系，有：</p><p><b>　　寫(xiě)成增量形式： </b></p><p><b>　　……1</b></p><p>　　式中，、和分別為偏離某平衡狀態(tài)、 和的增量，A為水箱的橫截面積。</p><p>　　靜態(tài)時(shí)

48、應(yīng)有，。發(fā)生變化，液位h也隨之變化，使水箱出口處?kù)o壓力發(fā)生變化，因此也發(fā)生變化，與h的近似線性關(guān)系為： …………2</p><p>　　式中，R2為閥門(mén)2的阻力系數(shù)，稱(chēng)為液阻。將1、2兩式整理得：</p><p>　　經(jīng)拉氏變換，得單容液位過(guò)程傳遞函數(shù)為：</p><p><b>　　…………3</b&g

49、t;</p><p>　　式中，為過(guò)程放大系數(shù)，；為過(guò)程的時(shí)間常數(shù)，；C為過(guò)程容量，。</p><p>　　式3為一階傳遞函數(shù)，可知單容水箱液位控制系統(tǒng)為一階慣性系統(tǒng)。確定其放大系數(shù)和過(guò)程的時(shí)間常數(shù)便可以完整的把模型建好，以下便討論模型參數(shù)的確定過(guò)程。</p><p>　　4.２ 模型參數(shù)的確定</p><p>　　由公式3我們知道，放大系數(shù)

50、和時(shí)間常數(shù)與液阻和過(guò)程容量有關(guān)，又根據(jù)公式2可知液阻R2可由 得出，而這些值可以由實(shí)驗(yàn)獲得，其具體過(guò)程如下：</p><p>　　在不考慮容器擾動(dòng)影響的情況下，管口流出處液體的速度為：</p><p>　　D為水箱底部出水口的直徑，其測(cè)量值為 0.007m，所以出水口的橫截面積S=0.00003848m2。 </p><p>　　在此實(shí)驗(yàn)中，由于出水閥開(kāi)度保持不變

51、，出水速度只與液位高度有關(guān)。因出水管的流量為，通過(guò)查閱數(shù)據(jù)，多次求平均可得液阻值為6370.207。</p><p>　　另外，水箱底部截面積的實(shí)驗(yàn)測(cè)量值為 0.06605 m2，由此可求得過(guò)程放大系數(shù)K0=6370.207，過(guò)程的時(shí)間常數(shù)T0=420.7648。所以系統(tǒng)無(wú)時(shí)延模型為：</p><p>　　4.３ 軟、硬件功能劃分</p><p>　　為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)硬

52、件、降低硬件成本、提高系統(tǒng)靈活性和可靠性，有關(guān)PID運(yùn)算、輸入信號(hào)濾波及大部分控制過(guò)程都可由軟件來(lái)完成，硬件的主要功能是液位信號(hào)的傳感、A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換及輸出命令的執(zhí)行。</p><p>　　4.４ 系統(tǒng)功能劃分、指標(biāo)分配和框圖構(gòu)成</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)總體方案，系統(tǒng)由四個(gè)主要功能模塊組成，其總體框圖如圖4-2所示：</p><p>　　圖4-2　水位

53、控制系統(tǒng)總體框圖</p><p>　　4.4.1 PLC系統(tǒng)</p><p>　　PLC系統(tǒng)是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心，它完成整個(gè)系統(tǒng)信息處理及協(xié)調(diào)控制功能。由于系統(tǒng)對(duì)控制速度、精度及功能的要求無(wú)特別之處，因此可以選用目前廣泛使用的MCS-51系列的單片機(jī)以及西門(mén)子S7-200系列的PLC。所以本系統(tǒng)選用了西門(mén)子S7-200系列的PLC。PLC本身的CPU不帶有A/D、D/A轉(zhuǎn)化功能，而本系統(tǒng)

54、有模擬輸入、輸出量，所以PLC系統(tǒng)中還要包括擴(kuò)展模塊：模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊。</p><p>　　4.4.2 前向通道</p><p>　　前向通道是信息采集的通道，主要包括傳感器、信號(hào)放大等電路。由于液位變化是一個(gè)相對(duì)緩慢的過(guò)程，因此前向通道中沒(méi)有使用采樣保持電路。另外，信號(hào)的濾波可由軟件實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件，降低硬件成本。</p><p>　　4.4.

55、3 后向通道</p><p>　　后向通道是實(shí)現(xiàn)信號(hào)輸出的通道，PLC系統(tǒng)產(chǎn)生的控制信號(hào)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)水量的控制，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的控制目的。</p><p><b>　　第五章 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)</b></p><p>　　5.1 硬件開(kāi)發(fā)——系統(tǒng)配置</p><p>　　5.1.1 PLC系統(tǒng)——CP

56、U、模/數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊</p><p>　　PLC系統(tǒng)以西門(mén)子S7-200系列CPU222為系統(tǒng)的核心，外擴(kuò)EM 231作為A/D轉(zhuǎn)換模塊和EM 232作為D/A轉(zhuǎn)換模塊。</p><p>　?。?）CPU：因本系統(tǒng)只有1模擬量輸入——液位，1模擬量輸出——電動(dòng)調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，而且要有擴(kuò)展能力，所以選用PLC的型號(hào)為：西門(mén)子S7-200系列的CPU 222 DC/DC/DC，

57、即直流輸入、直流輸出、晶閘管輸出型。</p><p>　?。?）模擬量輸入模塊——EM 231</p><p>　?。?） 模擬量輸出模塊－EM 232</p><p>　　5.1.2 前向通道——傳感器</p><p>　　液位經(jīng)壓力式液位傳感器和信號(hào)放大電路產(chǎn)生0-5V的模擬電壓信號(hào)送入A／D轉(zhuǎn)換器的輸入端。前向通道的設(shè)計(jì)主要是傳感器的

58、選擇。本系統(tǒng)為液位控制系統(tǒng)，其目的是把水箱液體的高度控制在給定值，被控參數(shù)是高度h，而不同的高度會(huì)產(chǎn)生不同的液壓，所以液位控制系統(tǒng)選用壓力式液位傳感器，我們這里選用了擴(kuò)散硅式壓力傳感器。</p><p>　　5.2 PID操作指令</p><p>　　S7-200 CPU提供PID回路指令（成比例、積分、微分循環(huán)），進(jìn)行PID計(jì)算。PID回路的操作取決于存儲(chǔ)在36字節(jié)回路表內(nèi)的9個(gè)參數(shù)。&

59、lt;/p><p>　　5.2.1 PID算法 </p><p>　　PID控制器管理輸出數(shù)值，以便使偏差（e）為零，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。偏差是給定值SP和過(guò)程變量PV的差。PID控制原則以下列公式為基礎(chǔ)，其中將輸出M（t）表示成比例項(xiàng)、積分項(xiàng)和微分項(xiàng)的函數(shù)：</p><p>　　式中，——PID運(yùn)算的輸出，是時(shí)間的函數(shù)；</p><p>　　——

60、PID回路的比例系數(shù)；</p><p>　　——PID回路的積分系數(shù)；</p><p>　　——PID回路的微分系數(shù)；</p><p>　　——PID回路的偏差；</p><p>　　——PID回路輸出的初始值。</p><p>　　為了在數(shù)字計(jì)算機(jī)內(nèi)運(yùn)算此控制函數(shù)，必須將連續(xù)函數(shù)化成為偏差值的間斷采樣。數(shù)字計(jì)算機(jī)使用

61、下列相應(yīng)公式為基礎(chǔ)的離散化PID運(yùn)算模式：</p><p>　　式中，——采樣時(shí)刻n 的PID運(yùn)算輸出值；</p><p>　　——采樣時(shí)刻n 的PID回路的偏差；</p><p>　　——采樣時(shí)刻n-1 的PID回路的偏差；</p><p>　　——采樣時(shí)刻 的PID回路的偏差。</p><p>　　利用計(jì)算機(jī)處理的

62、重復(fù)性，可對(duì)上述公式進(jìn)行簡(jiǎn)化。簡(jiǎn)化后的公式為：</p><p>　　式中，——積分項(xiàng)前值。</p><p><b>　　1.比例項(xiàng)</b></p><p>　　比例項(xiàng)是PID回路的比例系數(shù)及偏差的乘積，其中比例系數(shù)控制輸出計(jì)算的敏感性，而偏差是采樣時(shí)刻設(shè)定值SP及過(guò)程變量PV之間的差。為了方便計(jì)算取。CPU采用的計(jì)算比例項(xiàng)的公式為：</p

63、><p>　　=（SPn-PVn）</p><p>　　式中，——回路的增益；</p><p>　　SPn——采樣時(shí)刻n 的設(shè)定值；</p><p>　　PVn——采樣時(shí)刻n 的過(guò)程變量。</p><p><b>　　2.積分項(xiàng)</b></p><p>　　積分項(xiàng)與偏差和成比例

64、。為了方便計(jì)算取。CPU采用的積分項(xiàng)公式為：</p><p>　　式中，——采樣時(shí)刻n-1 的積分項(xiàng)（又稱(chēng)為積分前項(xiàng)值）。</p><p><b>　　3.微分項(xiàng)</b></p><p>　　微分項(xiàng)MD與偏差的改變成比例，為方便計(jì)算，取Kd=KcTd/Ts。計(jì)算微分項(xiàng)的公式為：</p><p>　　5.2.2 回路輸入、

65、輸出轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化</p><p>　　1.輸入轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化</p><p>　　一個(gè)回路具有兩個(gè)輸入變量，設(shè)定值SP和過(guò)程變量PV。設(shè)定值通常為固定值，類(lèi)似水箱液位控制的液位設(shè)定。過(guò)程變量是與回路輸出有關(guān)的量，因此可測(cè)量回路輸出對(duì)被控制系統(tǒng)的影響。在水箱液位保持在設(shè)定值的例子中，過(guò)程變量為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。</p><p>　　設(shè)定值及過(guò)程變量均為實(shí)際數(shù)值，它們

66、的大小、范圍及工程單位可能不同。在這些實(shí)際數(shù)值可用于PID指令之前，必須將其轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)化的、浮點(diǎn)數(shù)表示形式。</p><p>　　實(shí)際數(shù)值轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)：第一步是將實(shí)際數(shù)值從16為整數(shù)數(shù)值轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)或?qū)崝?shù)數(shù)值。</p><p>　　數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化：下一步是將數(shù)值的實(shí)數(shù)表示轉(zhuǎn)換為位于0.0～1.0之間的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值?？刹捎孟铝泄綄?duì)設(shè)定值及過(guò)程變量實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換：</p><p&g

67、t;　　Rnorn＝（Rraw／Span）＋Offset</p><p>　　水箱液位控制系統(tǒng)中的數(shù)值為單極性，其標(biāo)準(zhǔn)化公式為：</p><p>　　Ｒnorn＝Ｒraw／32000</p><p>　　2.輸出轉(zhuǎn)換及標(biāo)準(zhǔn)化</p><p>　　回路輸出轉(zhuǎn)換成比例的整數(shù)數(shù)值：回路輸出是控制變量，是標(biāo)準(zhǔn)化的、位于0.0-1.0之間的實(shí)數(shù)數(shù)值。在

68、回路輸出可用于驅(qū)動(dòng)模擬輸出之前，回路輸出必須被轉(zhuǎn)換為16位的、成比例的整數(shù)數(shù)值。這一過(guò)程是將過(guò)程變量轉(zhuǎn)化及設(shè)定值轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化的反過(guò)程。</p><p>　　5.2.3 控制方式</p><p>　　S7-200 PID 回路沒(méi)有內(nèi)置的自動(dòng)和手動(dòng)控制方式，只要PID塊有效，就可以執(zhí)行PID運(yùn)算，從這種意義上說(shuō)，PID運(yùn)算存在一種自動(dòng)運(yùn)行方式；當(dāng)PID運(yùn)算不被執(zhí)行時(shí)，則可以說(shuō)那是一種手動(dòng)運(yùn)行方

69、式。</p><p>　　同其他指令，PID指令有一個(gè)使能位（即允許位），當(dāng)允許位檢測(cè)到一信號(hào)出現(xiàn)正跳變時(shí)，PID指令將進(jìn)行一系列運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)從手動(dòng)方式到自動(dòng)方式的轉(zhuǎn)變。為了順利轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣?dòng)方式，在轉(zhuǎn)換至自動(dòng)方式之前由手動(dòng)方式所設(shè)定的輸出值必須作為PID指令的輸入寫(xiě)入回路表。PID指令對(duì)回路表內(nèi)的數(shù)值進(jìn)行下列計(jì)算，保證當(dāng)檢測(cè)到0-1過(guò)渡時(shí)從手動(dòng)方式順利轉(zhuǎn)換為自動(dòng)方式：</p><p>　　置設(shè)

70、定值SPn=過(guò)程變量PVn</p><p>　　置過(guò)程變量前值PVn-1=過(guò)程變量PVn</p><p>　　置積分項(xiàng)前值MX=輸出值Mn</p><p>　　5.2.4 ID的編程步驟</p><p>　　1.設(shè)定回路輸入及輸出選項(xiàng)</p><p>　　回路輸入選項(xiàng)：循環(huán)進(jìn)程變量可指定為字地址或已經(jīng)定義的符號(hào)。在回路

71、計(jì)算之前，應(yīng)選好縮放比例。</p><p>　　回路輸出選項(xiàng)：確定PID回路輸出變量是數(shù)字量還是模擬量。如果是模擬量輸出，可指定為字地址或已經(jīng)定義的符號(hào)。如果是數(shù)字量輸出，可指定為位地址或已經(jīng)定義的符號(hào)。在循環(huán)計(jì)算之后，應(yīng)選好縮放比例。</p><p><b>　　2.設(shè)定回路參數(shù)</b></p><p>　　在PID指令中，必須指定內(nèi)存區(qū)內(nèi)的

72、36個(gè)字節(jié)參數(shù)表的首地址。其中，要選定過(guò)程變量、設(shè)定值、回路增益、采樣時(shí)間、積分時(shí)間和微分時(shí)間，并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)值存入回路表中。</p><p>　　不建議為參數(shù)表地址創(chuàng)建符號(hào)名，PID 向?qū)傻拇a使用此參數(shù)表地址創(chuàng)建操作數(shù)，作為參數(shù)表內(nèi)的相對(duì)偏移量。如果為參數(shù)表地址創(chuàng)建符號(hào)名，然后改變?yōu)樵摲?hào)指定的地址，由PID向?qū)傻拇a將不能正確執(zhí)行。</p><p><b>　　5.3

73、 軟件開(kāi)發(fā)</b></p><p>　　對(duì)于過(guò)程控制系統(tǒng)而言，控制方案的選擇和調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定是其兩個(gè)重要的內(nèi)容，如果控制方案設(shè)計(jì)的不合理，僅憑調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定無(wú)法獲得良好的控制質(zhì)量；相反，控制方案很好，但是調(diào)節(jié)器參數(shù)整定得不合適，也不能使系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)。</p><p>　　5.3.1 確定輸入/輸出關(guān)系，建立數(shù)學(xué)模型，尋找合適算法</p><p&g

74、t;　　系統(tǒng)的設(shè)定值是水箱滿水位的百分?jǐn)?shù)，過(guò)程變量是由擴(kuò)散硅壓力傳感器給出的。輸出值是電動(dòng)調(diào)節(jié)閥轉(zhuǎn)過(guò)的角度，可以是允許最大值的0%～100%。設(shè)定值可以預(yù)先設(shè)定后直接輸入回路表中。過(guò)程變量是來(lái)自壓力傳感器的單極性模擬量，回路輸出值也是一個(gè)單極性的模擬量，用來(lái)控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的轉(zhuǎn)度，這個(gè)模擬量的范圍是0.0～1.0，分辨率為1/32000（標(biāo)準(zhǔn)化）。</p><p>　　5.3.2 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定 </p>

75、;<p>　　系統(tǒng)整定，一般是指選擇調(diào)節(jié)器的比例度δ、積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD的具體數(shù)值。系統(tǒng)整定的實(shí)質(zhì)，就是通過(guò)改變系統(tǒng)參數(shù)，使調(diào)解器特性和被控過(guò)程特性配合好，以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，求得最佳的控制效果。</p><p>　　由控制理論可知，在過(guò)程控制中，通常以瞬間響應(yīng)的衰減率=0.75作為系統(tǒng)性能的主要指標(biāo)，以保證系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定儲(chǔ)備。</p><p>　　綜合各

76、種因素來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單易行的方法還是簡(jiǎn)易工程整定法。采用反應(yīng)曲線法整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。</p><p>　　反應(yīng)曲線法也稱(chēng)動(dòng)態(tài)特性參數(shù)整定法，它是在系統(tǒng)開(kāi)環(huán)情況下進(jìn)行的，利用廣義</p><p>　　在調(diào)節(jié)閥的輸入端加入一階躍信號(hào)，利用快速顯示記錄儀在變送器的輸出端記錄被控參數(shù)的響應(yīng)曲線。</p><p>　　廣義過(guò)程的傳遞函數(shù)為：</p><p>

77、　　式中，為過(guò)程的時(shí)間常數(shù)；為時(shí)延時(shí)間；為自衡度。</p><p>　　由于/T0=3.0/25=0.12<0.2，根據(jù)=0.75準(zhǔn)則，查表可知自衡度=1，則PID調(diào)節(jié)器的個(gè)參數(shù)為：</p><p>　　比例度=0.102 積分時(shí)間TI =6min</p><p>　　微分時(shí)間TD=1.5min 采樣時(shí)間TS=1s</p>

78、<p>　　再由得增益=0.98</p><p>　　5.3.3 程序流程圖</p><p>　　有了前面所講述的S7-200 CPU提供的PID操作指令、PID編程步驟、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥參數(shù)的整定過(guò)程，再結(jié)合水箱液位控制系統(tǒng)本身的特點(diǎn)，可以從整體上來(lái)構(gòu)思和規(guī)劃出本系統(tǒng)的程序流程圖，它應(yīng)包括主程序、初始化子程序、定時(shí)中斷程序三部分：</p><p><b&

79、gt;　　主程序OB1</b></p><p>　　主程序的功能是PLC首次運(yùn)行時(shí)利用SM0.1調(diào)用初始化程序SBR0。</p><p><b>　　子程序SBR0</b></p><p>　　子程序SBR0的功能是形成PID的回路表，建立100ms的定時(shí)中斷，并開(kāi)中斷。</p><p><b>　

80、　5.3.4 程序</b></p><p>　　主程序OB1： </p><p>　　初始化子程序SBRO：</p><p>　　定時(shí)中斷程序INTO：</p><p><b>　　（a）模擬量輸入</b></p><p><b>　?。╞）PID指令</b>

81、</p><p><b>　?。╟）模擬量輸出</b></p><p>　　系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)閥控制方式有兩種，一是手動(dòng)控制，一是自動(dòng)控制，兩種運(yùn)行方式之間的切換由一個(gè)輸入的開(kāi)關(guān)量控制，具體描述如下：I0.0位控制手動(dòng)到自動(dòng)方式的切換，0代表手動(dòng)，1代表自動(dòng)。</p><p>　　本系統(tǒng)的程序僅有自動(dòng)控制方式的設(shè)計(jì)，I0.0=1時(shí)進(jìn)行PID“自動(dòng)

82、”控制，把PID運(yùn)算的輸出值送到AQW0中，從而控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，以使水箱的液位達(dá)到設(shè)定的水位高度。</p><p><b>　　第六章 連機(jī)調(diào)試</b></p><p>　　連機(jī)調(diào)試就是在樣機(jī)中全速運(yùn)行系統(tǒng)軟件，觀察系統(tǒng)運(yùn)行情況，并根據(jù)運(yùn)行結(jié)果修改控制參數(shù)，或?qū)洝⒂布桨讣M(jìn)行必要的修改，重復(fù)調(diào)試過(guò)程，直到系統(tǒng)能滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)要求為止。</p>&

83、lt;p>　　本例中最主要的連機(jī)調(diào)試過(guò)程是進(jìn)行PID參數(shù)整定。不同的控制對(duì)象和控制環(huán)境需要不同的PID參數(shù)，即使是同一個(gè)控制對(duì)象和控制環(huán)境，對(duì)控制品質(zhì)的不同要求也需要對(duì)PID參數(shù)重新進(jìn)行整定。</p><p>　　根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際情況，首先將檢測(cè)傳感器投入運(yùn)行，觀察其測(cè)量顯示的參數(shù)是否正確；其次利用調(diào)節(jié)閥手動(dòng)遙控，待被控參數(shù)在給定值附近穩(wěn)定下來(lái)后，再?gòu)氖謩?dòng)切換到自動(dòng)控制。</p><p

84、>　　在調(diào)節(jié)器從手動(dòng)切換到自動(dòng)運(yùn)行前必須做好細(xì)致的檢查工作，檢查調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)是否配置好等。檢查完畢后，當(dāng)測(cè)量值與給定值的偏差為零時(shí)，將調(diào)節(jié)器由手動(dòng)切換到自動(dòng)，于是實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的投運(yùn)。</p><p>　　系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行后，觀察系統(tǒng)的控制質(zhì)量指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，否則，在對(duì)調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)，以期達(dá)到較好的控制質(zhì)量的設(shè)計(jì)。</p><p><b>　　第七章

85、注意事項(xiàng)</b></p><p>　　7.1 安全注意事項(xiàng)</p><p><b>　　7.1.1防止觸電</b></p><p>　　嚴(yán)格要求系統(tǒng)可靠接地，包括現(xiàn)場(chǎng)對(duì)象系統(tǒng)，控制系統(tǒng)，極低電阻不大于4歐姆。</p><p>　　當(dāng)通電或者正在運(yùn)行時(shí)，請(qǐng)不要做任何維護(hù)或者維修活動(dòng)，不要打開(kāi)機(jī)柜后門(mén)，接線箱蓋子

86、，變頻器前蓋板否則會(huì)有觸電危險(xiǎn)。</p><p>　　即使電源處于斷開(kāi)時(shí)，除維護(hù)、維修外，請(qǐng)不要接觸任何具有超過(guò)安全電壓的裸露端子否則基礎(chǔ)各種充電回路可能造成觸電事故。</p><p>　　請(qǐng)不要用濕手操作設(shè)定各種旋鈕及按鍵，以防觸電。</p><p>　　對(duì)于電纜，請(qǐng)不要損傷他，不要對(duì)他家過(guò)重的應(yīng)力，使它承受重物或?qū)λQ壓、否則可能會(huì)導(dǎo)致觸電。</p>

87、<p>　　在開(kāi)始布線或維修之前，請(qǐng)斷開(kāi)電源，經(jīng)過(guò)十分鐘以后，用萬(wàn)用表檢測(cè)剩余電壓后進(jìn)行。</p><p><b>　　7.1.2防止?fàn)C傷</b></p><p>　　不要接觸熱水管道，避免高溫燙傷，在電機(jī)停止后不要立刻操作，不要驚醒任何維修工作。</p><p><b>　　7.1.3防止損壞</b><

88、;/p><p>　　水泵運(yùn)行狀態(tài)，絕對(duì)禁止進(jìn)行水泵切換控制操作，否則可能損壞變頻器。</p><p>　　在水箱水位沒(méi)有達(dá)到一定高度，不能啟動(dòng)調(diào)壓器輸出，否則可能損壞硬件。</p><p>　　系統(tǒng)應(yīng)遠(yuǎn)離可燃物體，系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，請(qǐng)斷開(kāi)電源，否則，系統(tǒng)可能應(yīng)為電流過(guò)大導(dǎo)致火災(zāi)。</p><p>　　各個(gè)段子上的電壓只能使用額定電壓，以防爆炸，損壞

89、。</p><p>　　確認(rèn)電纜與正確的段子相連接，否則，可能會(huì)發(fā)生爆裂、損壞等事故。</p><p><b>　　總 結(jié)</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)迅速發(fā)展，各生產(chǎn)工藝設(shè)備相互間緊密地聯(lián)系著，各設(shè)備的生產(chǎn)操作也是相互聯(lián)系、相互影響的，所以分析、設(shè)計(jì)和應(yīng)用好一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，首先應(yīng)全面了解被控過(guò)程，其次根據(jù)工藝要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)

90、行研究，確定最佳的控制方案，最后對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)、整定和投運(yùn)。</p><p>　　依據(jù)以上系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟，在指導(dǎo)老師 老師的引導(dǎo)和幫助下，我學(xué)習(xí)了以下水箱液位控制系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)：</p><p>　　水箱控制系統(tǒng)的一般認(rèn)識(shí)，包括：</p><p>　　水位控制原理、傳感器的類(lèi)型、特點(diǎn)。</p><p>　　執(zhí)行器

91、件，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的原理與組成。</p><p>　　水箱控制系統(tǒng)特性的了解：</p><p>　　系統(tǒng)靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性、過(guò)渡過(guò)程；</p><p>　　自動(dòng)控制的基本要求，如穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性等品質(zhì)指標(biāo)；</p><p>　　受控對(duì)象的容量特性、平衡特性、時(shí)間特性。</p><p><b>　　過(guò)程控制基本規(guī)

92、律：</b></p><p><b>　　雙位控制；</b></p><p><b>　　傳統(tǒng)PID控制；</b></p><p><b>　　數(shù)字控制。</b></p><p>　　2控制核心，PLC系統(tǒng)的了解：</p><p><b

93、>　　PLC的一般概念。</b></p><p>　　PLC的特點(diǎn)及分類(lèi)。</p><p>　　PLC的一般組成，如整體式、模塊式（CPU模塊、I/O模塊、模擬量模塊、通訊模塊等）。另外，還包括外圍接口如人機(jī)界面等。</p><p>　　PLC在水箱控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法。</p><p>　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)系統(tǒng)建模、

94、PID算法、PLC控制、調(diào)節(jié)閥的選定及其參數(shù)整定有了系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，同時(shí)也遇到了一些自己不理解或不能解決的問(wèn)題，如系統(tǒng)的模型是根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的，在試驗(yàn)中存在許多人為的和非人為的誤差，在計(jì)算公式中忽略了一些不是很重要的項(xiàng)目，調(diào)節(jié)器參數(shù)整定過(guò)程復(fù)雜等。另外，整個(gè)系統(tǒng)對(duì)控制精度也不能很好的確定，存在一定的誤差，而且，由于時(shí)間和本身能力問(wèn)題，原定的人機(jī)界面即觸摸屏部分我沒(méi)有完成。</p><p>　　綜上，系統(tǒng)只包括了

95、最基本的部分，有待今后進(jìn)一步的完善。 </p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)課題從選題、收集相關(guān)資料、提供良好設(shè)計(jì)的環(huán)境，到系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過(guò)程中的資料查詢、方案論證、軟硬件設(shè)計(jì)、聯(lián)機(jī)調(diào)試，再到本文的寫(xiě)作、完善，歷時(shí)兩個(gè)多月。</p><p>　　通過(guò)本次課題設(shè)計(jì)，我鞏固了以前所學(xué)的許多基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，開(kāi)闊

96、了視野，增長(zhǎng)了知識(shí)，并學(xué)到了許多實(shí)用的東西，如對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了明確的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)了分析、設(shè)計(jì)能力和實(shí)際的動(dòng)手能力，為即將走向工作崗位打下了一定的基礎(chǔ)。</p><p>　　這些成果的獲得離不開(kāi)一些人的幫助，他們是：</p><p>　　老師：在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的導(dǎo)師 老師給了我熱情的支持和幫助，精心的指導(dǎo)，并提出了許多建議和修改意見(jiàn)，使我能夠順利的完成此課題。另外，在此設(shè)計(jì)過(guò)程中

97、， 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，踏實(shí)的工作作風(fēng)給我留下了深刻的印象，同時(shí)為即將踏足工作崗位的我樹(shù)立了良好的學(xué)習(xí)榜樣。</p><p>　　班同學(xué)：在畢業(yè)論文的編寫(xiě)和相關(guān)資料的查找以及整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我的同學(xué)也給了我很多好的想法和建議。</p><p>　　參考文獻(xiàn)的作者：本文中的部分內(nèi)容的編寫(xiě)參照了有關(guān)文獻(xiàn)。 </p><p>　　幫助我的人還有很多，恕不一一列舉

98、，在此，對(duì)以上的人們表示衷心地感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王世才主編、《電工基礎(chǔ)》、中國(guó)電力出版社，2007年</p><p>　　孫津平主編、《數(shù)字電子技術(shù)》、西安電子科技大學(xué)出版社，2002年</p><p>　　周雪主編、《模擬電子技術(shù)》、西安電子科技大學(xué)出版社，200

99、5年</p><p>　　劉萬(wàn)忠、劉明芹主編、《電器與PLC控制技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社，2008年</p><p>　　SIEMENS SIMATIC S7-200可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)，2001年</p><p>　　劉篤仁 韓保君編著、傳感器原理及應(yīng)用技術(shù)、西安電子科技大學(xué)出版社，2003</p><p>　　唐介主編、《電機(jī)與拖動(dòng)》，高等

100、教育出版社、2007年</p><p>　　溫淑玲主編、《電力電子技術(shù)》，安徽科技出版社、2009年 </p><p>　　孫炳達(dá)主編、《自動(dòng)控制原理》、機(jī)械工程出版社、2005年</p><p>　　王小立主編、《單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)一體化教程》、中國(guó)科技大學(xué)出版社、2008年</p><p>　　胡孔忠主編、《供配電技術(shù)》、安徽科學(xué)技術(shù)出版社、

101、2007年</p><p>　　錢(qián)平主編、《交直流調(diào)速控制系統(tǒng)》、高等教育出版社、2005年</p><p>　　王愛(ài)廣、王琦主編、《過(guò)程控制技術(shù)》、化學(xué)工業(yè)出版社、2008年</p><p>　　陳光會(huì)、王敏主編、《電力系統(tǒng)基礎(chǔ)》、中國(guó)水利水電出版社、2004年</p><p>　　武昌郡主編、《自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)用》、機(jī)械工程出版社、200

102、5年</p><p>　　蘇小林主編、《計(jì)算機(jī)控制技術(shù)》、中國(guó)電力出版社、2004年</p><p>　　錢(qián)武主編、《電力系統(tǒng)自動(dòng)裝置》、中國(guó)水利水電出版社、2004年</p><p>　　高健主編、《現(xiàn)代通訊系統(tǒng)》、機(jī)械工程出版社、2009年</p><p>　　何小艇著.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì).浙江：浙江大學(xué)出版社，2000</p>

103、<p>　　殷洪義主編.可編程序控制器選擇、設(shè)計(jì)與維護(hù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002</p><p>　　李進(jìn)軍 石成英主編.擴(kuò)散硅壓力傳感器應(yīng)力計(jì)算建模.北京：傳感器世界，2004</p><p>　　曲波 呂建平編著.工業(yè)常用傳感器選型指南.北京：清華大學(xué)出版社，2001</p><p>　　邵裕森 戴先中主編.過(guò)程控制工程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2