【正文】 程H：泵把單位液體提升的高度叫做泵的揚(yáng)程，單位：m液柱。吸入揚(yáng)程包括吸入高度和吸入管路的阻力損失兩部分，公式為：H吸=H吸高+H吸損。自吸泵的揚(yáng)程可用真空表檢測(cè)，排出揚(yáng)程可用壓力表檢測(cè)。該曲線的作用是泵以一定的流量點(diǎn)，都可以在曲線上找出一組與其相對(duì)應(yīng)的揚(yáng)程、軸功率、效率，這一組參數(shù)稱為工作狀態(tài)，簡稱工況或工況點(diǎn)，一般泵的額定參數(shù)就是與設(shè)計(jì)工況點(diǎn)相重合或相接近，設(shè)計(jì)工況點(diǎn)和最佳工況點(diǎn)相重合或很接近。實(shí)際運(yùn)行的工況時(shí)油泵性能曲線圖，根據(jù)實(shí)際，設(shè)計(jì)揚(yáng)程與流量，這個(gè)點(diǎn)就是正常工況點(diǎn)。由式可知,電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率fs，就可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而可以連續(xù)方便地改變運(yùn)送介質(zhì)的流量。 流量特性及管路特性曲線，3為nnn3對(duì)應(yīng)的三條流量特性曲線，且n1n2n3。工況點(diǎn)調(diào)節(jié)也可以通過改變管路特性曲線的方法，即通過改變閥門開度的大小，來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)流量的大小。實(shí)際的做法便是再抽水泵的出水口加上一個(gè)擋板，這個(gè)擋板擋住了水流，這棟樓需要多少水就把擋板開到多大，這樣一來，很多能量便浪費(fèi)在擋板上了。油泵應(yīng)用變頻器，即可提高工效，又可節(jié)約用電，保護(hù)電機(jī)及設(shè)備。如此使P回歸給定值，如果PID參數(shù)設(shè)置恰當(dāng)，可獲得比較滿意的調(diào)節(jié)的效果，這個(gè)調(diào)節(jié)過程可用符號(hào)簡潔地表達(dá)為：相反，當(dāng)干擾使出口壓力P下降時(shí)有：很明顯，這是一個(gè)閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，如果把方塊圖中Z信號(hào)旁的“”變成“+，”E就等于P+Z，系統(tǒng)變成了正反饋，就不能克服干擾，此時(shí)，可見，在正反饋控制系統(tǒng)中，反饋值上升，系統(tǒng)將越來越偏離給定值。這些參數(shù)可以查詢相關(guān)的手冊(cè)。估算公式如下：DIDO=K[i=1Nαi+bi+c] (31)式31中，DI/DO——要估算的輸入和輸出點(diǎn)數(shù)量；K——～； αi——單個(gè)系統(tǒng)類型參數(shù)； bi——單個(gè)系統(tǒng)點(diǎn)數(shù)； C——其他點(diǎn)數(shù) N——單個(gè)系統(tǒng)的總數(shù)[7]。按照電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和容量也分為很多類型。因?yàn)橛捅秒姍C(jī)是變頻器直接拖動(dòng)的，所以變頻器的選型變得尤為重要，首先，要考慮的便是變頻器的容量，太小，拖不動(dòng)電機(jī)，會(huì)造成油泵經(jīng)常性的停機(jī)；太大，雖可以拖動(dòng)電機(jī)，但從經(jīng)濟(jì)上考慮顯然是不合適的，一般情況下，變頻器的選型滿足以下條件即可：I. 變頻器的電壓等級(jí)要與油泵電機(jī)相符II. ～。綜上所述：本次設(shè)計(jì)選擇 CP340型號(hào)為 CP340RS422/485 訂貨號(hào)為3401CH020AE0 HMISIMATIC WinCC和SIMATIC WinCC Flexible無論從功能還是應(yīng)用范圍上，都被認(rèn)為是兩款不同的軟件。WinCC系統(tǒng)組件建立的各種編輯器可以生成工藝畫面、設(shè)置畫面、監(jiān)控畫面、腳本、報(bào)警、趨勢(shì)曲線和打印報(bào)表，功能強(qiáng)大，操作者可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行目的性的選擇。綜上所訴：本次選擇WinCC組態(tài)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng) 硬件接線圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖PC機(jī)與S7300和WinCC與S7300通過以太網(wǎng)經(jīng)交換機(jī)X208進(jìn)行通訊,，Wincc ，MM440的從站地址為4（P0918）。第四章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)簡介 PLC工作方式在編寫程序時(shí)，有必要了解一下PLC的工作過程。二、字節(jié)（byte）一個(gè)字節(jié)由8個(gè)bit組成。防止地址重疊，造成沒有必要的錯(cuò)誤。以上的字節(jié)、字和雙字?jǐn)?shù)據(jù)類型均為無符號(hào)數(shù)，即只有正數(shù)，沒有負(fù)數(shù)。星期天代碼為1，星期一～星期六代碼分別是2～7。三、ANY（10字節(jié)指針類型）在本次程序調(diào)試中，讀DP從站數(shù)據(jù)和寫DP從站數(shù)據(jù)用到SFC14和SFC15，參數(shù)RECORD引腳的數(shù)據(jù)類型就是ANY類型，S7300 CPU的RECORD參數(shù)總是需要完整的指定DB參數(shù)（例如：控制電機(jī)啟停是PZD報(bào)文P BYTE 4）,，前兩個(gè)字為電機(jī)的控制字，后兩個(gè)字則為狀態(tài)字。、、 變量表用變量表可以說明此結(jié)論，我們輸入十進(jìn)制數(shù)87654321，顯示二進(jìn)制為1000_0111_0110_0101_0100_0011_0010_0001,從圖中可明顯看出MB0為高位，MB3為地位，在此次程序編寫過程中，有一個(gè)速度設(shè)置按鈕，將設(shè)置的速度存儲(chǔ)到MW36中，在進(jìn)行換算是，將其先轉(zhuǎn)換為雙精度整形，然后利用雙精度整數(shù)函數(shù)，經(jīng)過一定的線性轉(zhuǎn)換， 轉(zhuǎn)換成泵的額定轉(zhuǎn)速，保存在MD60中，那么問題出現(xiàn)了，怎樣從MD60中取出速度參數(shù)（速度保存在MW中，數(shù)值一般為0～2800r/min），很顯然，我們?nèi)〉匚籑W62即可，注：由于數(shù)值較小，我們可以忽略數(shù)據(jù)溢出的情況。如果我們選用MD4，則選用以下地址的時(shí)候就要慎重了，MWMWMBMBMBMB～、～、～、～。要特別注意了，別人電腦上的電影，會(huì)“實(shí)時(shí)些”，優(yōu)盤上的電影，過幾天看可能就會(huì)過時(shí)了。FB可以用來保存數(shù)據(jù)，它有單獨(dú)背景數(shù)據(jù)塊，當(dāng)調(diào)用FC時(shí)，會(huì)需要找全局地址進(jìn)行保存，這樣做不但麻煩而且會(huì)造成前面所說的地址重疊。如果打開了數(shù)據(jù)塊DB50，則可以省略第一個(gè)小數(shù)點(diǎn)前面的數(shù)據(jù)塊編號(hào)，當(dāng)然也可以先開打開后訪問，相對(duì)而言，前者不容易出錯(cuò)，建議使用直接訪問數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。也只有FB可以隨時(shí)地訪問其背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。多次使用同一個(gè)功能塊時(shí)需要調(diào)用不同的背景數(shù)據(jù)塊，可以將這些數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)存放在一個(gè)多重背景數(shù)據(jù)塊中，但是需要增加一個(gè)管理多重背景的功能塊。然后計(jì)算，所以我們將模塊讀入的數(shù)據(jù)，得到的值就跟420mA所對(duì)應(yīng)的真實(shí)值基本上一致了。控制量的計(jì)算結(jié)果向?qū)嶋H輸出控制的轉(zhuǎn)換是由模擬量輸出模塊完成的。并將結(jié)果寫入OUT。在恒壓供油系統(tǒng)中，由壓力傳感器傳回來的壓力值就需要恒定?？刂葡到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程不僅要是穩(wěn)定的，并且希望過渡時(shí)間（又稱調(diào)整時(shí)間）越短越好，震蕩幅度越小越好，衰減的越快越好[16]。功能（FC）和功能塊（FB）本質(zhì)上是劃分為塊的現(xiàn)行編程。在油泵控制程序中多次調(diào)用FB和FC來實(shí)現(xiàn)對(duì)油泵的控制。循環(huán)中斷OB35主要完成模擬量的采樣和輸出，其采樣周期可以自行設(shè)定。主程序OB1即循環(huán)處理的用戶程序。 OB1程序流程圖 FC1程序流程圖 FC2程序流程圖本次設(shè)計(jì)中PLC作為從站，主站STM32的發(fā)出指令，PLC根據(jù)STM32發(fā)出的指令進(jìn)行響應(yīng)，主要是在接受到的數(shù)據(jù)后，判斷是否是給自己的數(shù)據(jù)。 FC6程序流程圖 關(guān)鍵程序設(shè)計(jì)1．本次設(shè)計(jì)既能面板控制也能HMI控制；在面板控制和HMI控制下，又有手動(dòng)和自動(dòng)功能，采用SR觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)此功能。首先將壓力傳感器讀回來的數(shù)值進(jìn)過輸入整定，傳給中間變量MW9，然后進(jìn)過FC105進(jìn)行工程量轉(zhuǎn)換，存儲(chǔ)在浮點(diǎn)型變量MD10，將MD10經(jīng)過FB1進(jìn)行濾波處理。同時(shí)觸發(fā)發(fā)送標(biāo)志，發(fā)送數(shù)據(jù)給主站，表示接收成功。第五章 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) PLC與MM440通信測(cè)試 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)通信簡介PROFIBUS，是一種國際化．開放式．不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場設(shè)備智能化提供了可行的解決方案[11]。用戶數(shù)據(jù)類型選擇PPO1型，從下圖可以看出，其地址由紅色框圈出，PKW地址為256（100HEX），PZD地址為264(108HEX)。 組態(tài)從站 報(bào)文介紹S7300通過DP總線與MM440之間交換數(shù)據(jù)，下面簡要其介紹通訊數(shù)據(jù)幀。 PKE IND變頻器定義了5種用戶數(shù)據(jù)類型，其包括參數(shù)區(qū)域和過程數(shù)據(jù)區(qū)域，從下圖可以看出PPO3和PPO4只有過程數(shù)據(jù)區(qū)域，PPOPPOPPO5都包括了PKW和PZD，只是用的PZD有多有少，這要根據(jù)實(shí)際情況來選擇用戶數(shù)據(jù)類型。這里有必要說一下MM440的控制頻率，從手冊(cè)中得知，MM440中4000H(16384 DEC)對(duì)應(yīng)100%參考值,參考頻率為50HZ。如果P2009=0，數(shù)值是以16進(jìn)制發(fā)送；如果P2009=1，數(shù)值是以十進(jìn)制形式發(fā)送。P0970=1。與通信相關(guān)參數(shù)設(shè)置見表2表2 通信設(shè)置參數(shù)表參數(shù)內(nèi)容默認(rèn)值設(shè)定值說明P0918PROFIBUS地址34地址值為4P2040報(bào)文停止時(shí)間（ms）2020如果通訊鏈路收不到報(bào)文那么在延時(shí)該時(shí)間后產(chǎn)生F0070如果變頻器較多的話，建議使用通訊的方式設(shè)置參數(shù)。180。180。180。（雙字長）或7180。 請(qǐng)求P0700數(shù)值發(fā)送請(qǐng)求命令：12BC 0000 0000 0000 返回命令12BC 0000 0000 0006返回1表示，P0700為一個(gè)單子長的參數(shù)，（HEX）。讀出參數(shù)P0918通訊地址（918=396（hex））的值 讀出參數(shù)P0918的數(shù)值：這是一個(gè)單字長參數(shù)，（HEX）。注意：l 如果點(diǎn)擊修改變量按鈕把343A000042200000發(fā)出去，返回來的值是743A00000005，說明數(shù)據(jù)類型不正確，錯(cuò)誤號(hào)為5。根據(jù)變量表：16047E16FB31 發(fā)送停止命令為了正向點(diǎn)動(dòng)，16057E 發(fā)送點(diǎn)動(dòng)命令為了反向點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，16067E為了停止點(diǎn)動(dòng)運(yùn)行，16047E正向運(yùn)行，頻率20HZ根據(jù)變量表：16047E16199916FA31160000 發(fā)送停止命令16047F161999 發(fā)送啟動(dòng)命令，變頻器按照P1120設(shè)定的斜坡上升時(shí)間。發(fā)送一定的速度指令，電機(jī)返回指令FB31，表示正向等待運(yùn)行，返回指令BB31，表示反向等待運(yùn)行。CP340 只支持ASCII協(xié)議模式，為了實(shí)現(xiàn)與STM32 Modbus RTU通信，本設(shè)計(jì)中使用ASCII碼通訊協(xié)議來實(shí)現(xiàn)Modbus RTU協(xié)議[20]。表一命令03（HEX）讀單個(gè)或多個(gè)寄存器命令06（HEX）寫單個(gè)寄存器此命令包含在“命令10”中命令3格式如下（讀寄存器命令）：MODBUS 請(qǐng)求表二儀表地址1 BYTE0199功能碼1 BYTE03起始地址2 BYTE0FFFF讀取數(shù)量2 BYTE17DCRC低位1 BYTECRC高位1 BYTEMODBUS 響應(yīng)表三儀表地址1 BYTE0199功能碼1 BYTE03（010）字節(jié)計(jì)數(shù)1 BYTEN輸入狀態(tài)N*2 BYTECRC低位1 BYTECRC高位1 BYTE命令6格式如下（寫單個(gè)字節(jié)）：MODBUS 請(qǐng)求表四儀表地址1 BYTE0199功能碼1 BYTE10寄存器地址2 BYTE0XFFFF寄存器內(nèi)容2 BYTECRC低位1 BYTECRC高位1 BYTEMODBUS 響應(yīng)表五儀表地址1 BYTE0199功能碼1 BYTE03（010）寄存器地址2 BYTE0FFFF寄存器內(nèi)容2 BYTECRC低位1 BYTECRC高位1 BYTE CP340的Modbus—RTU通信測(cè)試單片機(jī)為主機(jī)，PLC為從機(jī)，從機(jī)在建立與主機(jī)通信之前，一直處于對(duì)通信線路的監(jiān)聽狀態(tài)。HMI控制任務(wù)如下： 實(shí)時(shí)的壓力趨勢(shì)顯示——把壓力傳感器傳回來的值通過PLC處理用曲線的形式顯示在HMI上，可與設(shè)定壓力對(duì)比，為用戶提供了判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的依據(jù)。 工程師對(duì)過程的控制——工程師通過用戶界面來控制整個(gè)工藝過程。 授權(quán)登錄——在手動(dòng)操作下，只有級(jí)別較高的人才可以使用。狀態(tài)顯示當(dāng)前變頻器和電機(jī)的狀態(tài)，如果發(fā)生報(bào)警，故障和過載，指示燈將閃爍顯示。 趨勢(shì)界面 趨勢(shì)界面趨勢(shì)界面顯示設(shè)定壓力和當(dāng)前壓力的關(guān)系，聯(lián)合調(diào)試時(shí)，系統(tǒng)是否穩(wěn)定，就是由此曲線計(jì)算得出。調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)RPTjobPrint（打印函數(shù)），TimeRangePrint為打印作業(yè)的名稱。這導(dǎo)致折線中的虛線點(diǎn)位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生流動(dòng)的效果。然后根據(jù)速度設(shè)定值，以不同的觸發(fā)周期激活動(dòng)畫觸發(fā)器。感覺是慢的。與中速相比，動(dòng)畫觸發(fā)器使用相同的周期，但是速度變量設(shè)置為2。 PID死區(qū)從控制系統(tǒng)的性能要求上，我們可以允許被控量在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)，我們?cè)试S被控量的 誤差大小，被稱為PID的死區(qū)寬度[11]。這個(gè)門檻就是死區(qū)。 PID參數(shù)整定使用S7300的的FB41塊做PID運(yùn)算，F(xiàn)B41在OB35塊中調(diào)用，OB35的循環(huán)中斷時(shí)間為200ms，則FB41的采樣時(shí)間cycle參數(shù)也設(shè)置為200ms，cycle的值需要設(shè)置的小于等于OB35的執(zhí)行周期。然后逐漸增大比例增益GAIN并施加干擾作用，直至控制系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩的過渡過程， 等幅振蕩曲線這時(shí)的比例度稱為臨界比例度δk=1/950，振蕩周期稱為臨界振蕩周期Tk=5s。PID調(diào)整可以通過打開PID控制面板，選擇PID背景數(shù)據(jù)塊，調(diào)整PID參數(shù)。2%=177。 變頻器斷電啟動(dòng)后報(bào)A0703伴隨著F0070，復(fù)位后，恢復(fù)正常。在主站恢復(fù)正常后變頻器復(fù)位故障即可恢復(fù)正常。當(dāng)某種原因發(fā)送了沒有內(nèi)容的報(bào)文時(shí)，會(huì)出現(xiàn)異常）。如果找不到任何原因，設(shè)置P2040=0，屏蔽掉故障。我們還可以通過WinCC中工具卡選項(xiàng)，選擇驅(qū)動(dòng)程序連接狀態(tài)，點(diǎn)擊下面的更新按鈕，查看當(dāng)前的連接狀態(tài)，連接成功，表示正常；斷開連接，表示連接失敗。如果硬件組態(tài)錯(cuò)誤，則也可能出現(xiàn)類似錯(cuò)誤。 PID曲線抖動(dòng)嚴(yán)重 PID曲線圖由于本次傳感器的接的是普通的線，沒有加干擾防護(hù)；且壓力傳感器離泵的出水口比較近，會(huì)造成傳感器抖動(dòng)帶來的較大干擾。第六章 總結(jié)隨著畢業(yè)照拍攝結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將步入尾聲，回想起從三月份進(jìn)入學(xué)校至今整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，感慨良多，收獲