【正文】 Siemens s7300 PLC for the controller. Then use PLC programming software programming, realize the reaction kettle liquid level in automatic control. And use KINGVIEW on system configuration, using the PC to control the operation of the system for realtime monitoring. Finally, to control the system39。 并使 用組態(tài)王對系統(tǒng)組態(tài)，制作監(jiān)控畫面。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是利用西門子 S7300PLC和組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)一個(gè)恒液位控制系統(tǒng)，使液位維持在設(shè)定值附近。我國正處于 反應(yīng)釜 生產(chǎn)和消費(fèi)應(yīng)用的高速增長期，已廣泛應(yīng)用于 石油、化工、輕工、食品、釀酒、制藥、家電、水電、機(jī)械、建筑、市政和各種民用器具中。 要求： 1. 以過程控制實(shí)驗(yàn)裝置中的反應(yīng)釜液位作為被控對象設(shè)計(jì)一個(gè) 控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)釜液位的恒值控制； ，實(shí)時(shí)設(shè)定并顯示液位給定值、測量值及控制器輸出值； 、液位測量值實(shí)時(shí)曲線； PID參數(shù)，并能在組態(tài)測控界面上實(shí)時(shí)改變 PID參數(shù)。 ，控制效果好，運(yùn)行穩(wěn)定，操作方便。不銹鋼反應(yīng)釜 具 有加熱迅速、耐高溫、耐腐蝕、衛(wèi)生、無環(huán)境污染、勿需鍋爐自動(dòng)加溫、使用方便 等特點(diǎn) 。 本文首先介紹了過程控制實(shí)驗(yàn)裝置和 反應(yīng)釜單元的一些基本資料，包括系統(tǒng)組成和工作原理。利用上位機(jī)對控制系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。s performance in the test analysis, detailed introduces the system of the experiment, the debugging process steps, and the analysis of experimental results. Key Words:Monitoring system， PLC， PIDarithmetic， KINGVIEW。 50179。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見化工過程控制實(shí)訓(xùn)裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 不銹鋼反應(yīng)釜的優(yōu)點(diǎn) 具有如下這些優(yōu)點(diǎn) ： 不銹鋼材質(zhì)具有優(yōu)良的機(jī)械性能，可承受較高的工作壓力，也可承受塊狀固體物料加料時(shí)的沖擊。 傳熱效果比搪瓷反應(yīng)釜好，升溫和降溫速度較快。不銹鋼反應(yīng)釜加熱方式有 電加熱、熱水加熱、導(dǎo)熱油循環(huán)加熱、遠(yuǎn)紅外加熱、外（內(nèi)）盤管加熱等。轉(zhuǎn)速超過 160轉(zhuǎn)以上宜使用齒輪減速機(jī)。 液位控制系統(tǒng)控制要求 以過程控制實(shí)驗(yàn)裝置中的反應(yīng)釜液位作為被控對象、主回路流量作為調(diào)節(jié)對象， PLC 作為控制器、靜壓式壓力表作為檢測元件、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行器構(gòu)成一個(gè)反應(yīng)釜雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對反應(yīng)釜液位的恒值控制?，F(xiàn)在只能由人工依據(jù)反應(yīng)釜的溫度和出口溫度，初略判斷反應(yīng)釜內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)情況，控制閥門開度，這樣就很難真正控制好化學(xué)反應(yīng)速度，使產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和進(jìn)一步提高反應(yīng)釜的生產(chǎn)能力都受到了制約。 控制方案 液位 — 流量串級控制系統(tǒng) （ 1）被調(diào)參數(shù)：反應(yīng)釜液位； （ 2）調(diào)節(jié)參數(shù)：主 回路流量； （ 3）主、副參數(shù)的選擇 ①主參數(shù)的選擇 ： 串級控制系統(tǒng)的主回路是一個(gè)定值控制系統(tǒng) ,副回路要包括主要干擾，我們選擇液位作為主被控量。 主、副調(diào)節(jié)器控 制規(guī)律的選擇 在串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器的工作情況不一樣，主調(diào)節(jié)器起定值調(diào)節(jié)作用，而副調(diào)節(jié)器主要起隨動(dòng)調(diào)節(jié)作用。 液位 —— 流量串級控制系統(tǒng)如圖： 調(diào) 節(jié) 閥 水 槽 反 應(yīng) 釜控 制 器 控 制 器流 量 變送 器液 位 變送 器S P 2S P 1（ 主 ）（ 副 )F 1 F 2P V 1P V 2 — —xy 圖 液位 流量串級控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 液位變送器的主參數(shù)測量信號輸入主控制器，主控制器的輸出作為副控制器的外給定信號，副控制器根據(jù)流量變送器的副參數(shù)測量信號與來自主控制器的給定信號之間的偏差的大小和方向，經(jīng) PID 運(yùn)算輸出控制信號送去調(diào)節(jié)閥，控制其開度，調(diào)節(jié)進(jìn)水流量達(dá)到控制液位的目的。 PID 是比例 (P)、積分 (I)、微分 (D)控制算法。 PID 算法的作用 比例 (P)、積分 (I)、微分 (D 控制算法各有作用： 比例，反應(yīng)系統(tǒng)的基本（當(dāng)前）偏差 e(t)，系數(shù)大，可以加快調(diào)節(jié)，減小誤差，但過大的比例使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定； 積分，反應(yīng)系 統(tǒng)的累計(jì)偏差 ? ??????? )(...)2()1()()( tetetetete ，使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度，因?yàn)橛姓`差，積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行，直至無誤差； 微分，反映系統(tǒng)偏差信號的變化率 e(t)e(t1)，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分調(diào)節(jié)作用消除，因此可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能?？煞奖愕呐c其他 DDZ— IIIX 型儀表互換配置，并能直接交換同類儀表。本傳感器精度為 ，因?yàn)槎€制，故在工作時(shí)需串聯(lián) 24V 直流電源。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號 (如 4~20mADC 等 )， 以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)節(jié)。 由此得出一個(gè)壓力和電壓或電流的關(guān)系式 。 如圖 ： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 48 頁 第 9 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 液位傳感器 如圖 所示為壓力傳感器： 圖 壓力傳感器 磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì) 磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì) 可用于各種塔、罐、槽、球型容器和 鍋爐 等設(shè)備的介質(zhì)液位檢測。 技術(shù)參數(shù)： 測量范圍： 300~12500mm 精確度：指示 177。玻璃板液位計(jì)上、下端安裝法蘭與容器相連接構(gòu)成 連通器 ，透過玻璃板可直接觀 察到容器內(nèi)液位的實(shí)際高度。 各種液體以及高溫、高壓、腐蝕性和易燃易爆介質(zhì)液位的連續(xù)測量 ； 178。 顯示器與被測介質(zhì)完全隔離，安全、可靠 。 液位報(bào)警器 (隔爆式 )； 178。 安裝與維護(hù)： 液位計(jì)安裝必須垂直，以保證浮球組件在主體管內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)自如。若發(fā)生此現(xiàn)象待液面平穩(wěn)后可用磁鋼重新校正。 如圖 磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)： 圖 磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì) 電磁流量計(jì) 電磁流量計(jì)是一種根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來測量管內(nèi)導(dǎo)電介質(zhì)體積流量的感應(yīng)式儀表，采用單片機(jī)嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字勵(lì)磁，同時(shí)在電磁流量計(jì)上采用 CAN現(xiàn)場總線。當(dāng)有導(dǎo)電介質(zhì)流過時(shí)，則會 產(chǎn)生感應(yīng)電壓。 在磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B 的均勻磁場中，垂直于磁場方向放一個(gè)內(nèi)徑為 D 的不導(dǎo)磁管道，當(dāng)導(dǎo)電液體在管道中以流速 u 流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電流體就切割磁力線 .如果在管道截面上垂直于磁場的直徑兩端安裝一對電極則可以證明，只要管道內(nèi)流速分布為軸對稱分布，兩電極之間也特產(chǎn)生感生電動(dòng)勢： e=BD(336) 式中，為管道截面上的平均流速 .由此可得管道的體積流量為： qv=(337) 由上式可見，體積流量 qv 與感應(yīng)電動(dòng)勢 e 和測量管內(nèi)徑 D 成線性關(guān)系，與磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 成反比，與其它物理參 數(shù)無關(guān) .這就是電磁流量計(jì)的測量原理 .。與傳統(tǒng)的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥能（只在工作時(shí)才消耗電能） 、 環(huán)保（無碳排放） 、安裝快捷方便（無 需復(fù)雜的氣動(dòng)管路和氣泵工作站）。 電氣原理： 電機(jī)電源 220VAC 或者 380VAC，控制信號 4~20mA，閥里面有控制器，控制器把電 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 48 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 流信號轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的角行程信 號，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由齒輪，杠桿，或者齒輪加杠桿，帶動(dòng)閥桿運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)直行程或角行程 。 安裝注意事項(xiàng)： 新設(shè)計(jì)、安裝的控制系統(tǒng)，為了確保調(diào)節(jié)閥在開車時(shí)能正常工作，并使系統(tǒng)安全運(yùn)行，新閥在安裝之前，應(yīng)首先檢查閥上的銘牌標(biāo) 記是否與設(shè)計(jì)要求相符。因此電動(dòng)調(diào)節(jié)閥在安裝使用時(shí)要注意以下幾方面： （ 1） 調(diào)節(jié)閥屬于現(xiàn)場儀表，要求環(huán)境溫度應(yīng)在－ 25～ 60℃ 范圍，相對濕度 ≤95% 。 （ 3） 安裝調(diào)節(jié)閥的管道一般不要離地面或地板太高，在管道高度大于 2m 時(shí)應(yīng)盡量設(shè)置平臺，以利于操作手輪和便于進(jìn)行維修。 （ 5） 為了使調(diào)節(jié)閥在發(fā)生故障或維修的情況下使生產(chǎn)過程能繼續(xù)進(jìn)行，調(diào)節(jié)閥應(yīng)加旁通管路。如現(xiàn)場導(dǎo)線采用 SBH 型或其它六芯或八芯、外徑為 mm 左右的膠皮安裝電纜線。裝配后還應(yīng)檢查閥位與閥位開度指示是否相符 。 變頻器廣泛用于交流電機(jī)的調(diào)速中 ， 變頻調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代電力傳動(dòng)技術(shù)重要發(fā)展的方向，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)從理論到實(shí)際逐漸走向成熟。 三菱 FRS520 變頻器， 420 控制輸入信號，可對流量或者壓力進(jìn)行控制，該變頻器體積小，功率小，功能非常強(qiáng)大，運(yùn)行穩(wěn)定安全可靠，操作方便，壽命長，可外加電流控制，也可通過本身旋鈕控制頻率。這里采用丹麥格蘭富循環(huán)水泵。繼而吸入的水又被葉輪甩出經(jīng)蝸殼而進(jìn)入出水管。 。 如圖 所示為水泵： 圖 水泵 通信模塊 模擬量采集模塊 模擬量輸入模塊可測量多通道交流電壓、電流輸入信號。1V， 177。 %； 零點(diǎn)漂移： 20uV/℃； 滿量程漂移： 25ppm/℃； CMR： 86dB； 輸入阻抗： 20M Ohms； 過電壓保護(hù)：177。 開關(guān)電源 DC24 的開關(guān)電源，最大電流為 2A，可以滿足實(shí)驗(yàn)要求。 模擬量輸出模塊 D/A 牛頓 7024 模塊 4 路模擬輸出，電流 (4— 20mA) 電壓（ 1— 5V）信號均可。150mV， 177。10V， 177。 （ 3）由于葉輪進(jìn)口不可能形成絕對真空，因此離心泵吸水高度不能超過 10 米，加上水流經(jīng)吸水管路帶來的沿程損失，實(shí)際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 48 頁 第 16 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 度）遠(yuǎn)小于 10 米。綜上所述，離心泵是由于在葉輪的高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力的作用下，將水提相高處的，故稱 離心泵 。功耗低， 220V 供電即可，在水泵出水口裝有壓力變送器，與變頻器一起可構(gòu)成恒壓供水系統(tǒng)。 如圖 所示為變頻器： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 48 頁 第 15 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 圖 變頻器