【正文】 分 析總 結(jié)錯(cuò)誤 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟圖 系統(tǒng)控制方案 系統(tǒng)控制原理如圖 所示 ,系統(tǒng) 主要是由觸摸屏、可 編 程序控制器變頻器（ PLC）、液位計(jì)、配電裝置以及水泵等組成 。 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖 所示，水箱高 2m，我們?cè)O(shè)置它的最低液位為 ，最高液位根據(jù)觸摸屏直接輸入，通過 流量 傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入當(dāng)前液位值給 PLC，在PLC 內(nèi)部將它進(jìn)行 PID 控制運(yùn)算，將其輸出值做為變頻器的控制信號(hào)，控制水泵的轉(zhuǎn)速，使其 精確的達(dá)到液位值 。 （ 2）控制功能強(qiáng)。 PLC 可取代原繼電器控制系統(tǒng)，有利于對(duì)老設(shè)備的技術(shù)改造。 （ 7）維修方便。輸入接線端是PLC 與外部的開關(guān)、按鈕、傳感器轉(zhuǎn)換信號(hào)等連接的端口。內(nèi)部控制電路實(shí)際上也就是用戶根據(jù)控制要求編制的程序。 ③ 輸出部分 這部分的作用是驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 （ 2） PLC 的工作過程 PLC 一般采用循環(huán)掃描方式工作。這部分時(shí)間是固定的，對(duì) P 型機(jī)來說，為 。 CPU 對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，并將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器中；同時(shí)，把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過輸出部件轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備能接受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。 在輸入 /輸出基礎(chǔ)上選擇的電壓或電流由用戶接線方式?jīng)Q定。 上位機(jī) PLC 的狀態(tài)改變，模塊的運(yùn)行情況如下： RUNSTOP： 在 STOP 模式期間，保持 RUN 運(yùn)行期間模擬輸出通道使用的最后一個(gè)操作 值。 0~10V/0~5VDC，電阻 200KΩ。 177。這種泵液位依賴與大氣壓所以提升水的高度有限 。 0~10V/0~5VDC，外部負(fù)載： 1kΩ~1MΩ。 處理時(shí)間 TO指令處理時(shí)間 3 輸出特點(diǎn) 如果使用大于 8 位的數(shù)字源數(shù)據(jù)，則只有低 8 位的數(shù)據(jù)有效，高位將被忽略掉。 滴水不漏：不同材質(zhì)的硬質(zhì)合金密封，保證了不同介質(zhì)輸送均無泄漏。 占地更?。撼隹诳上蜃?、向右、向上三個(gè)方向，便于管道布置安裝，節(jié)省空間 本論文采用的是上海太平洋泵業(yè)的 TPW100160IA，流量為 （ m3/h） ,揚(yáng)程為 32（ m） ，轉(zhuǎn)速 2900（ r/min） 配帶功率 3（ kw） 吸入口徑 50（ mm） ，排出口徑50（ mm） . 變頻器選型 變頻器技術(shù)是一門綜合性的技術(shù)，它建立在 控制技術(shù)、電子電力技術(shù)、微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上。這種 “自我 保護(hù) ”的功能，不僅保護(hù)了變頻器，還保護(hù)了電機(jī)不易損壞。內(nèi)置 RS485， 也可通過插卡實(shí)現(xiàn) CClink、 DeviceNet TM、 Profibus DP 和 Modbus plus 聯(lián)網(wǎng) 。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。觸摸屏紅外屏價(jià)格低廉，但其外框易碎，容易產(chǎn)生光干擾，曲面情況下失真；電容屏設(shè)計(jì)理論好，但其圖象失真問題很難得到根本解決；電阻屏的定位準(zhǔn)確，但其價(jià)格頗高，且怕刮易損。用戶觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場(chǎng)，手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成 一個(gè)耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。由于電容隨溫度、濕度或接地情況 的不同而變化，故其穩(wěn)定性較差，往往會(huì)產(chǎn)生漂移現(xiàn)象。第二類為非接觸式，分為超聲波液位變送器，雷達(dá)液位變送器等。利用流體靜力學(xué)原理測(cè)量液位，是壓力 傳感器 的一項(xiàng)重要應(yīng)用。同時(shí)，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測(cè)得壓力為： ρ . ，顯然通過測(cè)取壓力 P ，可以得到液位深度。 固態(tài)結(jié)構(gòu)，無可動(dòng) 部件 ，高可靠性，使用壽命長。最大流量與最小流量的比值一般為 20： 1 以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大可達(dá) 3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，精確度較高，可測(cè)量電導(dǎo)率 ≥1μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的流體流量。適當(dāng)選用測(cè)量管中絕緣內(nèi)襯和測(cè)量電極的材料，就可以測(cè)量各種腐蝕性 (酸、堿、鹽 )液體流量．尤其在測(cè)量含有固體顆粒的液體如泥漿、紙漿、礦漿等的流量時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性 。 由式 (65)可得： ν=E ／ BD，則流體在管道中流過的體積流量和感應(yīng)電勢(shì)成正比。若有偏差，則通過此功能的控制動(dòng)作使偏差為零。 軟件型，使用離散形式的 PID控制算法在可編程序控制器上做 PID控制器。 積分環(huán)節(jié) ：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度，積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù) Ti， Ti越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。每個(gè)梯形圖由多層邏輯行組成。 （ 4） 觸電可以任意串聯(lián)、并聯(lián)，而且同一觸點(diǎn)可以無限次使用。 此外，選擇 FX 系列的情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔 （ 2） 利用 Windows 的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升 能夠?qū)?Excel,Word 等作成的說明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用。把開發(fā) 順序程序時(shí)反復(fù)使用的順序程序回路塊零件化，使得順序程序的開發(fā)變得容易。 (a) 沒有必要再和可編程控制器連接。 PLC 控制程 序由一個(gè)主程序、若干子程序構(gòu)成，程序的編制在計(jì)算機(jī)上完成，編譯后通過 PC/PPI 電纜把程序下載到 PLC，控制任務(wù)的完成，是通過在 RUN 模式下主機(jī)循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。 工作系統(tǒng)控 制圖 以上就是 PLC 自動(dòng)控制液面的基本步驟，但是自動(dòng)控制液面還有幾種情況，下面我們就來一一分析下： 首先，當(dāng)我們選擇自動(dòng)控制時(shí)，我們?cè)O(shè)定了液位值時(shí)，相對(duì)應(yīng)的液位上下限值也隨之產(chǎn)生，同時(shí)通過 PID 的計(jì)算，當(dāng)前液位值是高于還是低于設(shè)定值，然后把模擬信號(hào)傳遞給 PLC， PLC 通過 AD 轉(zhuǎn)換，把所得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，再轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)傳遞給變頻器，此時(shí)變頻器會(huì)出現(xiàn)兩種情況： 情況一：變頻器的頻率不斷增大 當(dāng)變頻器的頻率不斷增大直到達(dá)到上限頻率時(shí)，水泵由變頻啟動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行。 因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說 掌握 可編程控制器（ PLC）的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。 指導(dǎo)老師剛開始分配 任務(wù) 時(shí)，我選擇了做跟 PLC 相關(guān)的課題。而這次設(shè)計(jì)也恰好鍛煉了我這一點(diǎn)。 在整個(gè)過程中，我也曾經(jīng)因?yàn)橛龅嚼щy失落過，也曾為成功的解決棘手問題而熱情高漲。 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我想說：為完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，確實(shí)很辛苦。在理論與實(shí)踐相結(jié)合的時(shí)候，能夠更快更好的體會(huì)到理論的精髓所在，體會(huì)到理論與實(shí)踐的區(qū)別。以前種種艱辛這時(shí)就變成了最甜美的回憶！ 30 于我而言，知識(shí)上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶 ！ —— 張鵬 31 致 謝 首先衷心的感謝我的論文指導(dǎo)老師 李俊杰 老師。在此謹(jǐn)向 李 老師表示最衷心的感謝。 32 參 考 文 獻(xiàn) [ 1 ] 廖常初 .FX 系列 PLC 編程及應(yīng)用 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020． [ 2 ] 廖常初 . PLC 編程及應(yīng)用 [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 2020． [ 3 ] 王俊杰 .檢測(cè)技術(shù)與儀表 [M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社， 2020． [4 ] 邱關(guān)源主編 .電路 [M].高等教育出版社， 1999． [5 ] 王兆安等主編 .電力電子技術(shù) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020． [ 6 ] 劉湘濤等主編 .自動(dòng)控制原理 [M].北京：電子工業(yè)出版社 ,2020． [ 7 ] 陳伯時(shí)主編 .電力拖動(dòng)自動(dòng)控制 系統(tǒng)（第 3 版） [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 , 2020． [ 8 ] 郭一楠等編．過程控制系統(tǒng) [M].北京： 機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020． [ 9 ] 陳立定、吳玉香編．電氣控制與可編程控制器 [M].廣州：華南理工大學(xué)出版社 ,2020． [10] 張萬奎．模擬電子技術(shù) [M]． 長沙：湖南大學(xué)出版社， 2020． [11] 張克農(nóng)．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) [M]．北京：高等教育出版社， 2020． [12] 曲明 . PLC 變頻器液位自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J]. 黑龍江科技信息 , 2020． [13] 陶美雄 ． 基于 PLC 的液位自動(dòng)控制系統(tǒng) [J]． 江西冶金 , 2020． [14] The adaptive control simulation of Electrohydraulic Proportional system[A]． Proceedings of 2020 International Conference on Computer,Mechatronics, Control and Electronic Engineering (CMCE 2020) Volume 3[C], 2020． [15] Research and design of coal seam water infusion control system[A]． Proceedings of the 2020 International Conference on Computational Intelligence and Natural Computing(Volume 1)[C], 2020． 33 附錄 一 程序流程圖 34 附錄 二 程序 35 36 37 38 附錄 三 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 附錄 四 PLC外部接線 附錄五 主電路圖 。當(dāng)我遇到困難時(shí)，他們給了我許多好的建議和無私的幫助。從設(shè)計(jì)的開始到論文的定稿，整個(gè)過程 李老師都一直關(guān)心著我 。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)都不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像是在登山，當(dāng)你登上峰頂時(shí)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)對(duì)面還有更多而且更高的山峰在等著你的征服。從而做到理論與實(shí)際的融會(huì)貫通，充分的運(yùn)用自己實(shí)習(xí)所獲得的知識(shí)及經(jīng)驗(yàn)為畢業(yè)設(shè)計(jì)增添亮點(diǎn)。然而實(shí)習(xí)是不可缺少的一部分。本次設(shè)計(jì)中我綜合運(yùn)用了在校內(nèi)外所學(xué)習(xí)的知識(shí)。千萬記住秒針不停的劃圈，我們的思想也應(yīng)不斷的修正提高。于是開始了對(duì)其運(yùn)行要求進(jìn)行解讀，并著手開始繪制原理圖，同時(shí)也積極 查詢 相關(guān) 資料 。通過這一個(gè)多月的學(xué)習(xí)，我發(fā)現(xiàn)自己還有好多不足之處。如下圖： 28 綜上，當(dāng)液位達(dá)到恒液位值時(shí)，液位達(dá)到上限的關(guān)閉水泵讓液位下降，液位達(dá)到下限的打開水泵使液位上升，然后再通過 PID 計(jì)算，重復(fù)上面的過程。 元器件列表 元器件 符 號(hào) 型 號(hào) 數(shù) 量 可編程控制器 PLC FX2N48MR001 FX0N3A 2 熔斷器 FU RT18 6A 3 閘刀開關(guān) QS HD11100/18 2 接觸器 KM 2 熱 繼電器 FR 1 液位計(jì) 1 變頻器 FRA540 1 水泵 TRW100160(I)A 1 流量計(jì) 2 表 元器件列表 26 水泵 水泵 流量m3/h） 揚(yáng)程 （ m） 轉(zhuǎn)速（ r/min 功率（ kw） 吸入口徑（ mm） 排除口徑（ mm） TPW100160(I)A 32 2900 3 50 50 表 水泵列表 變頻器 變頻器 功率 范圍（ KW） 調(diào)速比 數(shù)字輸入頻率（ Hz) 模擬輸入頻率（ Hz) 輸出頻率（ Hz) 電流輸入選