【正文】 能很強(qiáng)，在運(yùn)行過(guò)程中能隨時(shí)檢測(cè)到各種故障，并顯示故障類別 (如電網(wǎng)瞬時(shí)電壓降低，電網(wǎng)缺相，直流過(guò)電壓，功率模塊過(guò)熱，電機(jī)短路 等 )，并立即封鎖輸出電壓。 s —— 表示電機(jī)轉(zhuǎn)差率 。 ACS800 系列傳動(dòng)產(chǎn) 品最大的優(yōu)點(diǎn)就是在全功率范圍內(nèi)統(tǒng)一使用了相同的控制技術(shù)，例如啟動(dòng)向?qū)?，自定義編程， DTC控制，通用備件，通用的接口技術(shù)，以及用于選型、調(diào)試和維護(hù)的通用軟件工具。 傳感器輸出信號(hào)有很多形式，如電壓、電流、 頻率、脈沖等，輸出信號(hào)的形式由傳感器的原理確定。因 此，信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路以及所需電源都應(yīng)作為傳感器的組成部分。 傳感器是信息的載體，它采集工作現(xiàn)場(chǎng)的各種信息，并將它傳遞給控制器。 隨著傳感器技術(shù)的發(fā)展，傳感器的種類已經(jīng)十分繁 表 33 傳感器的分類 分類方法 傳感器的種類 說(shuō)明 按輸入量分類 位移傳感器、速度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器 傳感器以被測(cè)物理量命名 按工作原理分類 應(yīng)變式、電容式、電感式、壓電式、熱電式等 傳感器以工作原理命名 按物理現(xiàn)象分類 結(jié)構(gòu)型傳感器 傳感器依賴其結(jié)構(gòu)參數(shù)變化實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換 特性型傳感器 傳感器依賴其敏感元件物理特性的變化實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換 按能量關(guān)系分類 能量轉(zhuǎn)換型傳感器 傳感器直接將被測(cè)量的能量轉(zhuǎn)換為輸出量的能量 能量控制型傳感器 由外部提供給傳感器能量，而由被測(cè)量來(lái)控制輸出的能量 按輸出信號(hào)分類 模擬式傳感器 數(shù)字式傳感器 輸出為模擬量 輸出為數(shù)字量 多。而且體積小、重量輕、拆裝方便，可以適應(yīng)各種各樣的場(chǎng)合。 (11). 顯示 : 高亮度兩行 40 字符 LCD, 帶百分比和溫度顯示 ， 4 1/2 字符顯示， 并具有現(xiàn)場(chǎng)操作 功能 (12). 傳感器與變送器間專用電纜： 10米 (13). 防護(hù)等級(jí)：傳感器： IP68，變送器： IP65。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢(shì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為 執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。 、 176。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。 、 176。 、 176。以全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對(duì)于帶標(biāo)準(zhǔn) 2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為 360176。/131072= 秒。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（ FFT），可檢測(cè)出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。 五、運(yùn)行性能不同 步進(jìn)電機(jī)的控制為開(kāi)環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過(guò)高或負(fù)載過(guò)大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過(guò)高易出現(xiàn)過(guò)沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問(wèn)題。 綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。以上種種優(yōu)點(diǎn)決定了 PLC 在控制領(lǐng)域的核心地位，本設(shè)計(jì)利用 PLC 與變頻器之間的通信來(lái)控制電機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率，從而達(dá)到控制液位的目的。采用 PLC 輸出的 模擬量信號(hào)作為變頻器的控制端輸入信號(hào)，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速大小，并且向 PLC 反饋?zhàn)陨淼墓ぷ鳡顟B(tài)信號(hào)，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，能夠向 PLC 發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 表 41 系統(tǒng) I/O 分配表 輸入 功能 輸出 功能 手動(dòng) 按鈕 KM1（ 接觸器線圈 ） 自動(dòng)按鈕 聲光報(bào)警指示 液位傳感器 開(kāi)關(guān) 變頻器運(yùn)行、停止信號(hào) 停止 按鈕 2L 變頻器端子 變頻器的外部電路設(shè)計(jì) 變頻器作為系統(tǒng)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)， 它是采用交一直一交電源變換技術(shù)、電力電子、微電腦控制等技術(shù)于一身的綜合性電氣產(chǎn)品。 如圖 43所示。 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)程序?yàn)槲鏖T(mén)子 S7200的梯形圖程序，該程序簡(jiǎn)單易懂、反應(yīng)直白，編程人員幾乎不必具備計(jì)算機(jī)應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)，不用去考慮 PLC 內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理和硬件邏輯，只要有繼電器控制線路的基礎(chǔ)，就能在很短的時(shí)間內(nèi) ，掌握梯形圖的使用和編程方法。 天津工程師范學(xué)院 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 表 51 軟元件分配表 控制元件 地址 泵號(hào)管理 VB12 規(guī)律控制 VB11 手動(dòng)增減泵 VB13 自動(dòng)運(yùn)行標(biāo)志 泵號(hào)切換延時(shí) T39 定時(shí)中斷 SMB34 微分時(shí)間 VD524 積分時(shí)間 VD520 采樣設(shè)時(shí) VD516 增益 VD512 自動(dòng)減泵定時(shí) T38 自動(dòng)增泵定時(shí) T37 一秒脈沖 變頻頻率 VW498 液位設(shè)定值 VD504 輸出控制值 AQW0 PID輸出 VD508 PID開(kāi)始 VB500 采樣數(shù)據(jù) AIW0 采樣輸入值 VD500 一天計(jì)時(shí) VD3000 PID 控制算法 控制領(lǐng)域中最經(jīng)典的、也是應(yīng)用最廣泛的控制規(guī)律是 PID控制，而且現(xiàn)代控制、智能控制算法也可以與 PID結(jié)合。在工業(yè)生產(chǎn)控制的發(fā)展歷程中， PID控制是歷史最久、生命力最強(qiáng)的基本控制方式。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用 PID控制技術(shù)。由此可見(jiàn)，控制器在控制系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心和靈魂。如圖 7所示 基本 PID 控制規(guī)律由比例（ Proportional）、積分（ Integral）、微分（ Derivative）三項(xiàng)組成，其理想算式為 （ 51） 式中 —— 控制器（也稱調(diào)節(jié)器）的輸入 —— 控制器的輸入（常常是設(shè)定 值與被控量之差，即 ） 被 控 對(duì) 象K p / T i sR ( s )K pK p T i sE ( s )U ( s ) C ( s )+ 圖 51 基本 PID 系統(tǒng) —— 控制器的比例放大系數(shù) —— 控制器的積分時(shí)間 —— 控制器的微分時(shí)間 對(duì)式（ 51）做拉氏變換，可的 PID控制器的傳遞函數(shù) 天津工程師范學(xué)院 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 （ 52） 在 PID 的實(shí)際運(yùn)算中，可以根據(jù)對(duì)象 特征和控制要就，靈活地選取其中一部分。但是對(duì)于普通 PID 數(shù)字控制器，在過(guò)程啟動(dòng)、停止或大幅度增減設(shè)定值時(shí)，短時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)輸出有很大的偏差，會(huì)造成 PID 運(yùn)算的積 分積累，致使控制量超過(guò)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能的最大動(dòng)作范圍對(duì)應(yīng)的極限控制量，最終引起系統(tǒng)較大超調(diào)，甚至引起震蕩，同時(shí)也增大了調(diào)節(jié)時(shí)間。 PLC 采用積分分離 PID 控制算法使用不同 PID參數(shù)的控制效果如圖 53（ 1） 、 （ 2） 、（ 3） 、 （ 4） 所示。微分項(xiàng)可以使系統(tǒng)的跟隨性即時(shí)成比例的反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào)，它能反映偏差的變化趨勢(shì)并能在偏差信號(hào)值變太大之前，在 系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，如圖 53(3)、 (4)所示。畫(huà)面的開(kāi)發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫(huà)面制作系統(tǒng) TOUCHMAK 和工程運(yùn)行系統(tǒng)TOUCHVEW 來(lái)完成的。 PROJMANAGER 是應(yīng)用程序的管理系統(tǒng)。它還負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)的變化已動(dòng)畫(huà)的方式形象地表示出來(lái)，同時(shí)可以完成變量報(bào)警、操作記錄、趨勢(shì)曲線等監(jiān)視功能，并按實(shí)際需求記錄在歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中 。 圖 54 圖 55 天津工程師范學(xué)院 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 56 設(shè)計(jì)畫(huà)面 為建立一個(gè)新的畫(huà)面：在工程瀏覽器中左側(cè)的樹(shù)形結(jié)構(gòu)中選擇 “ 畫(huà)面 ” ，在右側(cè)視圖中雙擊 “ 新建 ” 工程瀏覽器將彈出 “ 新畫(huà) 面 ” 對(duì)話框。如果工具箱沒(méi)有出現(xiàn)，選擇菜單 “ 工具 /顯示工具箱 ” 或按 F10鍵打開(kāi)它。使用圖庫(kù)管理器降低了工程人員設(shè)計(jì)界面的難度，用戶更加集中精力于維護(hù)數(shù)據(jù)庫(kù)和增強(qiáng)軟件內(nèi)部的邏輯控制，縮短開(kāi)發(fā)周期；同時(shí)用圖庫(kù)開(kāi)發(fā)的軟件將具有統(tǒng)一的外觀，方便工程人員學(xué)習(xí)和掌握；另外利用圖庫(kù)的開(kāi)放性，工程 人員可以生成自己的圖庫(kù)元素 。 只有在定義了 外部設(shè)備之后，組態(tài)王才能通過(guò) I/O變量和它們交換數(shù)據(jù)。假設(shè)仿真 PLC 連接在計(jì)算機(jī)的 COM1 口。在 TOUCHVEW 運(yùn)行時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫(huà)的形式反映在屏幕 上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所有這一切都是以 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù) 為中介環(huán)節(jié)，所以說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。對(duì)于我們已經(jīng)建立的 “ 監(jiān)控中心 ” ，如果畫(huà)面上的原料油罐圖素能夠隨 著變量 “ 原料油液位 ” 等變量值的大小變化實(shí)時(shí)顯示液位的高低，那么對(duì)于操作者來(lái)說(shuō)，他就能夠看到一個(gè)真實(shí)反映工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控畫(huà)面，這樣就達(dá)到了目的。 天津工程師范學(xué)院 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 514 結(jié) 論 天津工程師范學(xué)院 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 經(jīng)過(guò)十幾周的努力， S7200PLC 在液位控制系統(tǒng)中應(yīng)用的設(shè)計(jì)終于完成了，本課題的研究工作至此告一段落。但在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)缺液而造成嚴(yán)重的后果，所以本設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)要加以改正。遇到疑難問(wèn)題不是一味的逃避而是要追根問(wèn)底。在此，對(duì)李宏偉老師在設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中的精心指導(dǎo)和幫助，我致以衷心的感謝！ 最后，我再一次對(duì)在畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭睦蠋熀妥詣?dòng)化 0402班的同學(xué)表示感謝，也借此機(jī)會(huì)對(duì)我的母校 —— 天津工程師范學(xué)院表示衷心的感謝！