【正文】 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（a），方框圖如圖21（b）所示 單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)圖 (b)方框圖該系統(tǒng)中有兩條支路，一路是來自于變頻器—磁力泵支路的流量Q1，它是一個(gè)主流量；另一路是來自于氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路的流量Q2，它是系統(tǒng)的副流量。（3）當(dāng)主物料流量受到擾動(dòng)變化，而副物料不變時(shí)，則按預(yù)先設(shè)置好的比值使比值器輸出成比例變化，即改變給定值，根據(jù)給定值的變化，發(fā)出控制命令，以改變調(diào)節(jié)閥的開度，使副流量跟隨主流量而變化，從而保證原設(shè)定的比值不變。 如圖13單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的原理框圖，由圖可知：穩(wěn)態(tài)時(shí)： 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的原理框圖當(dāng)不變，受到擾動(dòng)時(shí)，閉合回路進(jìn)行定值控制。當(dāng)主副流量同時(shí)受到擾動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)器在克服副流量擾動(dòng)的同時(shí)，又根據(jù)新的給定值，改變調(diào)節(jié)閥的開度，使主、副流量在新的流量數(shù)值的基礎(chǔ)上，保持其原設(shè)定值的比值關(guān)系。當(dāng)主流量不變、而副流量受到擾動(dòng)時(shí)，則可通過副流量的閉合回路進(jìn)行定值控制。[4] 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是在開環(huán)比值控制系統(tǒng)上增加對(duì)副物料的閉環(huán)控制回路，用以實(shí)現(xiàn)主、副物料的比值保持不變。（1）工藝流程圖 （2）原理方框圖 開環(huán)比值控制系統(tǒng)由原理方塊圖我們可以總結(jié)開環(huán)比值控制系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：1）當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，兩物料的流量滿足比值關(guān)系。比值控制系統(tǒng)可籠統(tǒng)分為：開環(huán)比值控制系統(tǒng)、單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、串級(jí)比值及變比值控制系統(tǒng)等。如果生產(chǎn)上因某種需要對(duì)參數(shù)間的比值進(jìn)行修正時(shí)，需要人工重新設(shè)置新的比值系數(shù)，這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般比較簡單。，也稱為從動(dòng)量: 另一種隨主物料的變化而成比例地變化的物料稱為從物料（從動(dòng)量），常用Q2表示。Q1與Q2之間的關(guān)系為 Q2＝KQ1 （11）式中，K為比值系數(shù)。[4] 比值控制原理　在煉油、化工、制藥等許多生產(chǎn)過程中，經(jīng)常需要兩種物料或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系。為此，我們引入比值控制系統(tǒng)。 比值控制系統(tǒng)定義工業(yè)中存在著大量按原料配比進(jìn)行生產(chǎn)的過程，要求將原料配比進(jìn)行控制，然而配比的變化往往意味著產(chǎn)品產(chǎn)量下降、質(zhì)量下降、能量浪費(fèi)、物料浪費(fèi)、成本提高、環(huán)境污染、甚至安全事故。配料精度的高低制約著整個(gè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，所以應(yīng)對(duì)配料過程的控制給予足夠重視。汽油調(diào)和是煉廠利用生產(chǎn)的各種汽油組分，按某種比例配方和添劑均勻混合，得到符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的汽油產(chǎn)品的過程。 在水泥、冶金、醫(yī)藥、玻璃、建材、化工等流程工業(yè)中，配料是生產(chǎn)過程的重要組成部分，其配料過程是否按照規(guī)定的配比(組成產(chǎn)品的各種原料的比例)進(jìn)行是衡量企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵，如果配料的質(zhì)量達(dá)不到要求，輕則造成原料、能源的浪費(fèi)，重則影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)率，有些重要生產(chǎn)崗位的配料失誤甚至?xí)o整個(gè)生產(chǎn)釀成事故。 WINCC。本文主要應(yīng)用Setp7軟件對(duì)PLC 300編程，對(duì)電動(dòng)閥及變頻器進(jìn)行PID控制，使電動(dòng)閥支路流量與變頻器支路流量達(dá)到一定比值，成為流量比值控制系統(tǒng)。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 院信息科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名班級(jí)學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)題目THFCS1型實(shí)驗(yàn)裝置比值控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)2實(shí)踐教學(xué)要求與任務(wù):1） 構(gòu)成THFCS1型比值控制系統(tǒng)2） 硬軟件設(shè)計(jì)3） 實(shí)驗(yàn)調(diào)試4） THFCS1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)5） 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告工作計(jì)劃與進(jìn)度安排:1） 第1～2天，查閱文獻(xiàn)，構(gòu)成THFCS1型比值控制系統(tǒng)2） 第3～4天，硬軟件設(shè)計(jì)3） 第5～6，實(shí)驗(yàn)調(diào)試4） 第7～9天，THFCS1現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)5） 第10天，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告指導(dǎo)教師： 201 年 月 日專業(yè)負(fù)責(zé)人：201 年 月 日學(xué)院教學(xué)副院長：201 年 月 日摘 要工業(yè)中存在著大量按原料配比進(jìn)行生產(chǎn)的過程，要求將原料配比進(jìn)行控制，然而配比的變化往往意味著產(chǎn)品產(chǎn)量下降、質(zhì)量下降、能量浪費(fèi)、物料浪費(fèi)、成本提高、環(huán)境污染、甚至安全事故。并且通過組態(tài)軟件WINCC繪制上位機(jī)界面，從而監(jiān)控實(shí)時(shí)曲線、流量測量值，起到參數(shù)整定的目的。 Setp7 。配料在工業(yè)過程中廣泛存在，如水泥配料、煤氣混合、油品調(diào)合、配煤、燒結(jié)法煉鋼及氧化鋁、自來水加氯消毒等。它是汽油成品出廠的最后一道工和煉廠生產(chǎn)成品油的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是保證汽油質(zhì)量指標(biāo)滿足環(huán)保和質(zhì)量規(guī)格要求重要手段，調(diào)和效益在生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益中占有舉足輕重的地位。1 比值控制系統(tǒng)概述在各種生產(chǎn)過程中，經(jīng)常遇到生產(chǎn)工藝要求兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)成一定的比例關(guān)系，一旦比例失調(diào)，就會(huì)影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。在化工、煉油及其他工業(yè)生產(chǎn)過程中，工藝上常需要兩種或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系，比例一旦失調(diào)，將影響生產(chǎn)或造成事故。在過程控制中，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。最常見的是燃燒過程，燃料與空氣要保持一定的比例關(guān)系，才能滿足生產(chǎn)和環(huán)保的要求；造紙過程中，濃紙漿與水要以一定的比例混合，才能制造出合格的紙漿，許多化學(xué)反應(yīng)的逐個(gè)進(jìn)料要保持一定的比例。因此，只要主副流量的給定值保持比值關(guān)系，或者副流量給定值隨主流量按一定比例關(guān)系而變化即可實(shí)現(xiàn)比值控制。：若兩物料的比值系數(shù)設(shè)定為K，則有：（12） 比值控制系統(tǒng)的類型根據(jù)生產(chǎn)過程中工藝容許的負(fù)荷、干擾、產(chǎn)品質(zhì)量等要求不同，實(shí)際采用的比值控制方案也不同。兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)之間的比值不是一個(gè)常數(shù)，而是根據(jù)另一個(gè)參數(shù)的變化而不斷的修正，具有這種特點(diǎn)的系統(tǒng)稱為變比值控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜。下面我們一一簡單介紹這五種控制系統(tǒng)。2）當(dāng)主動(dòng)量受到干擾而發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)通過比值器及設(shè)定值按比例去改變控制閥的開度，調(diào)節(jié)從動(dòng)量使之與主動(dòng)量仍保持原有的比例關(guān)系。（1）工藝流程圖 （2）原理方框圖 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)1. 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是由兩個(gè)信號(hào)即主流量、副流量，兩個(gè)變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和一個(gè)以作為反饋信號(hào)的閉環(huán)回路組成。主流量調(diào)節(jié)器的輸出作為副流量的給定值。它不但可以實(shí)現(xiàn)副流量跟隨主流量的變化而變化，而且還可以克服副流量本身干擾對(duì)比值的影響。當(dāng)受到擾動(dòng)時(shí)，輸出變化，跟隨變化，保證原設(shè)定的比值不變。（4）當(dāng)主、副物料流量同時(shí)受到擾動(dòng)變化時(shí)，調(diào)節(jié)器在調(diào)整副物料流量使之維持原設(shè)定值的同時(shí)，系統(tǒng)又根據(jù)主物料流量產(chǎn)生新的給定值，改變調(diào)節(jié)閥的開度，使主、副物料流量在新的流量數(shù)值的基礎(chǔ)上，保持原設(shè)定值的比值關(guān)系不變。要求副流量Q2能跟隨主流量Q1的變化而變化，而且兩者之間保持一個(gè)定值的比例關(guān)系，即Q2/Q1=K。水箱有三個(gè)槽，分別是緩沖槽，工作槽，出水槽。系統(tǒng)采用SIEMENS帶MPI通訊協(xié)議的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，其型QS智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 QSTP16K，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受4～20mA控制信號(hào)，改變閥門的開度，同時(shí)將閥門開度的隔離信號(hào)反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力、溫度、流量、液位等參數(shù)的調(diào)節(jié)。為三相380v恒壓驅(qū)動(dòng)。 電控箱內(nèi)安裝有如下主要部件：（1）CPU 3152 DP 安裝有：1）微處理器。作為程序裝載存儲(chǔ)器的微型存儲(chǔ)卡（最大為 8 MB）也允許將可以項(xiàng)目（包括符號(hào)和注釋）保存在 CPU 中。集成的 MPI 接口最多可以同時(shí)建立與 S7300/400 或編程設(shè)備、PC、OP 的 16 條連接。SM 3231BH010AA0是8點(diǎn)輸入，8點(diǎn)輸出， 可同時(shí)控制的輸入點(diǎn)數(shù)，最高40176。SM332 AO4*12BITSIMATIC S7300 的模擬輸出模塊，使控制器靈活地與任務(wù)相適應(yīng)，用來連接模擬執(zhí)行元件。 D700系列產(chǎn)品為多功能、緊湊型產(chǎn)品，多用于起重、電梯、包裝、機(jī)械、抽壓機(jī)等行業(yè)。 控制平臺(tái)1) PC 機(jī)2) CP5611（MPI） 數(shù)據(jù)采集卡及其驅(qū)動(dòng)程序。名稱I/O口地址電動(dòng)閥支路流量計(jì)AI0PIW272變頻器支路流量計(jì)AI1PIW274電動(dòng)閥AO0PQW288變頻器AO1PQW2903 下位機(jī)硬件組態(tài)和程序設(shè)計(jì) 西門子PLC S7300 S7300系統(tǒng)結(jié)構(gòu)S7300采用緊湊的、無槽位限制的模塊結(jié)構(gòu)，電源模塊（PS），CPU，信號(hào)模塊（SM），功能模塊（FM），接口模塊（IM）和通信處理器（CP）都安裝在導(dǎo)軌上。如果有接口模塊，它放在CPU模塊的右側(cè)。 S7300 CPU模塊S7300有20種不同型號(hào)的CPU，分別適用于不同等級(jí)的要求。CPU有4種操作模式：STOP（停機(jī)），STARTUP（啟動(dòng)），RUN（運(yùn)行）和HOLD（保持）。電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU模塊僅靠電源模塊，接口模塊放在CPU模塊的右邊，再右邊就是信號(hào)模塊。像實(shí)際的機(jī)架一樣，可在其中插入特定數(shù)目的模塊。（2） CPU的參數(shù)設(shè)置。在第四個(gè)卡槽中安裝數(shù)字輸入輸出模塊，模塊型號(hào)規(guī)格為DI8/DO8*DC24 3231BH010AA0，在第五個(gè)卡槽在中安裝模擬量輸入模塊，模塊型號(hào)規(guī)格為AI 8*12BIT 3317KF020AB0，在第六個(gè)卡槽中安裝模擬量輸出模塊，模塊規(guī)格型號(hào)規(guī)格為A0 412BIT 3325HD010AB0。使用的主要模塊有：OBOB3DB4DB42和FB41。在程序中，使用循環(huán)中斷OB35，其默認(rèn)的時(shí)間間隔為100ms，程序運(yùn)行后每隔100ms將自動(dòng)調(diào)用一次OB35，周期性地執(zhí)行閉環(huán)控制系統(tǒng)的PID運(yùn)算程序。CALL CONT_C , DB41 COM_RST := MAN_ON := PVPER_ON:= P_SEL := I_SEL := INT_HOLD:= I_ITL_ON:= D_SEL := CYCLE := SP_INT := PV_IN := PV_PER :=PIW272 MAN := GAIN := TI := TD := TM_LAG := DEADB_W := LMN_HLM := LMN_LLM := PV_FAC := PV_OFF := LMN_FAC := LMN_OFF := I_ITLVAL:= DISV := LMN := LMN_PER :=PQW288 QLMN_HLM:= QLMN_LLM:= LMN_P := LMN_I := LMN_D := PV := ER := NOP 0設(shè)置比值系數(shù)MD3為2L +000 T MD 3 NOP 0 根據(jù)流量比值系統(tǒng)的控制要求，將電動(dòng)閥支路流量的檢測量乘以比值系數(shù)作為下一個(gè)變頻器PID調(diào)節(jié)的給定。系統(tǒng)功能塊有存儲(chǔ)功能，其變量保存在指定給它的背景數(shù)據(jù)塊中。由于檢測量為電動(dòng)閥支路流量PIW272，變頻器支路流量PIW274，為外圍設(shè)備，故此本設(shè)計(jì)的兩個(gè)PID，PVPER_ON應(yīng)為1狀態(tài)。PV_FAC和PV_OFF用來調(diào)節(jié)過程輸入的范圍。本設(shè)計(jì)要將電動(dòng)閥PID的MAN_ON設(shè)置為1，變?yōu)槭謩?dòng)模式。轉(zhuǎn)換公式為：LMN_PER=LMN27648/100 （）用參數(shù)賦值工具可以進(jìn)行參數(shù)檢查，給出錯(cuò)誤信息。WinCC是Siemens公司的一種功能強(qiáng)大的工業(yè)控制軟件，是“真正開放的”HMISCADA軟件。用戶在其友好的界面下進(jìn)行組態(tài)、編程和數(shù)據(jù)管理，可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、趨勢(shì)曲線等。WinCC由三大部分組成：控制中心：控制中心使用戶通過WinCC應(yīng)用進(jìn)行瀏覽，并且對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行一些操作。其主要任務(wù)是處理變量管理器，其通訊通道用于訪問過程數(shù)據(jù)。如果你想使設(shè)備和機(jī)器最優(yōu)化運(yùn)行，如果你想最大程度地提高工廠的可用性和生產(chǎn)效率，WinCC當(dāng)是上乘之選。WinCC的變量管理是變量管理器。變量管理器管理WinCC工程中使用的變量和通訊驅(qū)動(dòng)程序。如下圖所示： WINCC連接參數(shù)設(shè)置 建立外部變量以變量d為例右擊新建變量命名為“d”，然后選擇類型為浮點(diǎn)數(shù)32位變量，數(shù)據(jù)選擇為DB，DB號(hào)為42,因?yàn)樵赟TEP 7中我們建立的PID設(shè)為DB42，最后地址設(shè)置為DB28，點(diǎn)擊確定完成地址屬性設(shè)置。 內(nèi)部變量名稱說明參數(shù)類型lsqx歷史曲線二進(jìn)制變量ssqx實(shí)時(shí)曲線二進(jìn)制變量kaiqi開啟按鈕二進(jìn)制變量 創(chuàng)建過程畫面 在圖