【正文】 是確定 PLC 規(guī)模的一個重要依據(jù)，一定要根據(jù)實際情況留出適當余量和擴展余地。各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。 ******************本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 17 本章小結(jié) 本章 根據(jù)防砂模擬 實驗系統(tǒng) 的工藝， 主要分析了 防砂模擬試驗控制系統(tǒng) 主要的控制邏輯，并就主要的控制關系設計了相應算法，為后面在 STEP7 編程環(huán)境下的系統(tǒng)編程設計提供了理論依據(jù)。經(jīng)過若干時間，系統(tǒng)返回正常狀態(tài)， adjust 復位為 0,系統(tǒng)不再需要調(diào)節(jié)，保持自動運行，一旦 jas 和 pre 某個崗位參數(shù)超出正常范圍， adjust 置位為 1，算法 (1)重新有效，調(diào)節(jié)再次進行，通過這樣的方式維持系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行。 PLC 輸出泥漿泵電機速度（以下簡稱 nj），加沙攪拌罐液位（以下簡稱 jas），泵出管道壓力值（以下簡稱 pre），假定三者關系如下： nj =? ? a d ju s tp r enjkja snjk ???? _2_1 ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ???? (1) (1) nj允許范圍 ? ? ? ? ? ?hnjhinjhinjlinjlinjlnj _,__,__,_ ?? ； ? ?hinjlinj _,_ 是其正常范圍； (2) jas 允許范圍 ? ? ? ? ? ? ? ?hj ashij ashj ashij ashij aslij aslij aslj as _,__,__,__,_ ???； ? ?hijaslijas _,_ 是其正常范圍； (3) pre 允許范圍 ? ? ? ? ? ?hp r ehip r ehip r elip r elip r elp r e _,__,__,_ ??； ******************本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 16 ? ?hiprelipre _,_ 是其正常范圍； 假設系統(tǒng)已經(jīng)偏離正常狀態(tài)， adjust 值為 1，此時 a式為： ? ?pr enjkjasnjknj ???? _2_1 ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ???? (2) jas 為允許范圍最高值 jas_h， pre 為允許范圍最低值 pre_l的時候，需要 nj 調(diào)節(jié)速度至最大 nj_h，對應關系為： ? ? hnjlp r ehja s __amp。 2．柱塞泵電機的調(diào)節(jié)關聯(lián)傳輸管道溫度。 ******************本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 15 第四章 主要算法設計 控制模型分析 經(jīng)過對 防砂模擬 PLC 控制系統(tǒng)工藝要求的仔細分析，控制系統(tǒng)主要有兩種控 制方式，分別以泥漿泵和 柱塞泵為典型。 緊急狀態(tài) 當系統(tǒng)檢測到配液罐、加砂攪拌罐、管道內(nèi)的液位、壓力、溫度某項 崗位參數(shù)超過預先設定的危險值 ，關斷所有傳動 實驗系統(tǒng) ，停止 機械防砂模擬 實驗系統(tǒng) 的自動循環(huán)，轉(zhuǎn)手動調(diào)節(jié)。 防砂模擬控制系統(tǒng)要求 [7] 監(jiān)測系統(tǒng) 監(jiān)測配液罐、加砂攪拌罐、管道內(nèi)的液位、壓力、流量、溫度、調(diào)節(jié)閥開度等，產(chǎn)生模擬量值信號送入控制系統(tǒng)； 配液罐和加砂攪拌罐 配液罐和加砂攪拌罐內(nèi)要求常存有一定量的 模擬原油。 機械防砂模擬 實驗系統(tǒng) 流程 機械防砂模擬 實驗系統(tǒng) 的功能是模擬對加入水和砂的石油進行處理，脫出石油中的污水和砂粒。各崗位監(jiān)控系統(tǒng)由傳感器等設備組成，完成包括溫度、壓力、流量、液位的檢測、監(jiān)視 [7]。 ******************本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 12 第三章 防砂模擬控制系統(tǒng)控制要求 防砂模擬控制系統(tǒng)簡介 [7] 機械防砂模擬 實驗系統(tǒng) 包括注水系統(tǒng)、加砂系統(tǒng)、直井除砂模型以及原油回收系統(tǒng)，由電機驅(qū)動的各種泵等傳送機構(gòu)完成各系統(tǒng)之間的產(chǎn)品傳輸。通過現(xiàn)場調(diào)試，可以發(fā)現(xiàn)模擬調(diào)試中無法發(fā)現(xiàn)的實際問題，然后逐一排除這些問題，直至調(diào)試成功。如果用編程器輸入，需要先將梯形圖轉(zhuǎn)換為助記符，然后 輸入。 PLC 程序設計的一般步驟包括以下部分 [4]: (1)根據(jù)工藝流程和控制要求，畫出系統(tǒng)的功能圖或流程圖 。 PLC PLC 類型的選擇主要從下面幾個方面考慮 : (1) PLC 機型和容量的選擇； (2) 開關輸入量的點數(shù)以及輸入電壓； (3) 開關輸出量的點數(shù)以及輸出功率； (4) 模擬量輸入 /輸出的點數(shù)； (5) 系統(tǒng)的特殊要求，如遠程 I/O、通信網(wǎng)絡等； 4. I/O 點分配 ******************本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 10 分配 PLC 的輸入 /輸出點，畫出 PLC 的 I/O 端子與輸入 /輸出設備的連接圖或分配表。 (2)確定被控對象后，根據(jù)被控對象機、電之間的配合，確定 PLC控制系統(tǒng)的 控制要求。 本論文基于 油井 機械防砂系統(tǒng) 的自動化項目，主要研究了以下幾方面內(nèi)容 : (1) PLC 控制系統(tǒng)的設計要求和 油井 機械防砂系統(tǒng) 的工藝和控制流程； (2) 分別采用了線性分析和偏差控制的方法設計了 油井 機械防砂 實驗系統(tǒng) PLC控制系統(tǒng)的控制方案； (3) 設計了 油井 機械防砂系統(tǒng) 的 PLC 控制系統(tǒng)，并從硬件設計和軟件設計兩方面進行了詳細分析。防砂除砂的主要對象是原油里面的水和砂， 膠結(jié)疏松的砂巖顆粒隨油、水進入井筒或攜帶至地面，會 嚴重影響生產(chǎn)進程。在彈出的對話框中輸入項目名稱及路徑，單擊確定完成（如圖 79）。因此，要實現(xiàn) PG/PC 和 PLC 之間的通訊連接，必須正確地設置 PG/PC 接口。打開【 SIMATIC Manager】，通過【選項】 |【自定義】打開自定義選項菜單，選擇【語言】 圖 14 語言環(huán)境設置 常規(guī)選項設置 通過【選項】 |【自定義】打開自定義選項菜單，選擇【常規(guī)】選項卡。一個項目包含了以下的三類數(shù)據(jù)。 為了在 PC 機上使用 STEP7，必須配置 MPI通信卡或 PC/MPI 通信適配器，將計算機接入 MPI 或 PROFIBUS 網(wǎng)絡，以便下載和上載用戶程序及組態(tài)數(shù)據(jù)。但是對某些 I/O快速響應的設備，則應采取相應的措施。 ******************本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 3 由此可以看出，全部輸入輸出狀態(tài)的改變需要一個掃描周期。 循環(huán)掃描的工作方式是 PLC的一大特點，也可以說 PLC 是“串行”工作的，這和傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)“并行”工作有質(zhì)的區(qū)別。但遇到程序跳轉(zhuǎn)指令，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)條件是否滿足來決定程序的跳轉(zhuǎn)地址 .從用戶程序涉及到輸入輸出狀態(tài)時， PLC 從輸入映像寄存器中讀出上一階段采入的對應輸入端子狀態(tài)，從輸出映像寄存器讀出對應映像寄存器的當前狀態(tài)，根據(jù)用戶程序進行邏輯運算，運算結(jié)果再存入有關器件寄存器中，對每個器件而言，器件映 像寄存器中所寄存的內(nèi)容，會隨著程序執(zhí)行過程而變化。在此輸入映像寄存器被刷新。在通信操作服務階段， PLC 與一些智能模塊通信、響應編程器鍵入的命令，更新編程器的顯示內(nèi)容等，當 PLC 處于停 (STOP)狀態(tài)時，只進行內(nèi)部處理和通信服務操作等內(nèi)容。 PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式，其掃描過程如圖 所示。負載能力可在 ()的范圍內(nèi)變化 。 (2) 編程直觀、簡單 :可編程控制器是而向用戶、而向現(xiàn)場，考慮到大多數(shù)電氣技術人員熟悉電氣控制線路的特點，它沒有采用微機控制中常用的匯編語言，而是采用了一種而向控制過程的梯形圖 語言，梯形圖語言與繼電器原理圖相類似，形象直觀，易學易懂。根據(jù)實際應用對象，將控制內(nèi)容編成軟件寫入控制器的用戶程序存 儲器內(nèi)。 SIMATIC S7300。 。 ******大學 畢 業(yè) 設 計（論 文） 題 目： 基于 PLC 的防砂模擬試驗 控制系統(tǒng)設計 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 摘 要 PLC是 Programmable Logical Controller 的簡稱，廣泛應用于冶金、石油、化工、交通運輸、輕工、電力、汽車、通用機械、智能建筑等各個領域，是目前一種應用場合最多的工業(yè)控制器 ,在工業(yè)自動化中起著舉足輕重的作用。在 模擬控制系統(tǒng) 設計過程中 ,充分考慮了實驗系統(tǒng) 控制流程，設計傳感器采集信號， PLC處理信號并產(chǎn)生控制信號，控制信號輸出到變頻器調(diào)節(jié)對應電機速度，并對信號的處理 設計 了合理的算法，這樣的思路在具體硬件配置組態(tài)，編程實現(xiàn)和 S7PLCSIM 模擬器仿真 調(diào)試 中獲得了很好的效果 ，基本達到了 實驗系統(tǒng)的 實際需求。 the multiple control。 PLC 的基本設計思想是把計算機的功能完善、靈活、通用等優(yōu)點和繼電器控制系統(tǒng)的商單易懂、操作方便、價格便宜等優(yōu)點結(jié)合起來，控制器的硬件是標準的、通用的 [14]。 (1) 可靠性高，抗干擾能力強 :可編程控制器是專為工業(yè)控制而設計的，在硬件和軟件兩個方采用了屏蔽、濾波、隔離、故障診斷和自動恢復等措施，使可編程控制器具有很強的抗干擾能力，使其平均無故障時間達到 (35)萬小時以上。接口功率極大地方便了用戶，常用的數(shù)字量輸入輸出接口，就電源而言有 110 V, 220V 交流和 5 V, 24 V, 48 V 直流等多種 。例如，輸入接口可直接與各種開關量和傳感器進于連接，輸出接口在多數(shù)情況下也可直接與各種傳統(tǒng)的繼電器、接觸器及電磁閥等相連接。內(nèi)部處理階段， PLC 檢查 CPU 模塊 的硬件是否正常，復位監(jiān)視定時器等。在此階段，順序讀入所有輸入端子的通斷狀態(tài)，并將讀入的信息存入內(nèi)存中所對應的映像寄存器。 程序執(zhí)行 :根據(jù) PLC 梯形圖程序掃描原則，按先左后右先上后下的步序，逐句掃描，執(zhí)行程序。這不僅因為有的程序不需要每掃描一次就執(zhí)行一次，而且也因為在一些大系統(tǒng)中需要處理的 I/O點數(shù)多，通過安排不同的組織模塊，采用分時分批掃描的執(zhí)行方法，可縮短循環(huán)掃描的周期和提高控制的實時響 應性。暫存在輸出映像寄存器中的輸出信號，等到一個循環(huán)周期結(jié)束， CPU 集中將這些輸出信號全部輸送給輸出鎖存器。毫秒級的掃描時間對于一般工業(yè)設備通常是可以接受的， PLC的響應滯后是允許的。 組態(tài)軟件 STEP7 概述 STEP7 編程軟件用于 SIMATIC S C7和 M7 和基于 PC 的 WinAC，是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設置的標準工具 [10]。 STEP7 的項目結(jié)構(gòu) 在 STEP7 中，一個自動化系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)以項目（ Project）的形式來進行組織和管理。 ******************本科生畢業(yè)設計 (論文 ) 4 ? 圖 12 授權(quán)管理器 圖 13 瀏覽項目結(jié)構(gòu) 語言環(huán)境設置 STEP7 中提供了多種可選語言，如果在安裝 STEP7 時用戶選擇了多語言，則可以在使用過程中改變語言環(huán)境。 PG/PC支持多種類型的接口，每種接口都需