【正文】 程H：泵把單位液體提升的高度叫做泵的揚程，單位：m液柱。吸入揚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。自吸泵的揚程可用真空表檢測，排出揚程可用壓力表檢測。該曲線的作用是泵以一定的流量點，都可以在曲線上找出一組與其相對應的揚程、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，一般泵的額定參數(shù)就是與設計工況點相重合或相接近，設計工況點和最佳工況點相重合或很接近。實際運行的工況時油泵性能曲線圖，根據(jù)實際，設計揚程與流量，這個點就是正常工況點。由式可知,電機轉速與頻率近似成正比，改變頻率fs，就可以平滑地調(diào)節(jié)電機的轉速，從而可以連續(xù)方便地改變運送介質(zhì)的流量。 流量特性及管路特性曲線，3為nnn3對應的三條流量特性曲線，且n1n2n3。工況點調(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，來實現(xiàn)調(diào)節(jié)流量的大小。實際的做法便是再抽水泵的出水口加上一個擋板，這個擋板擋住了水流，這棟樓需要多少水就把擋板開到多大，這樣一來，很多能量便浪費在擋板上了。油泵應用變頻器，即可提高工效，又可節(jié)約用電，保護電機及設備。如此使P回歸給定值，如果PID參數(shù)設置恰當，可獲得比較滿意的調(diào)節(jié)的效果，這個調(diào)節(jié)過程可用符號簡潔地表達為：相反，當干擾使出口壓力P下降時有：很明顯，這是一個閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)，如果把方塊圖中Z信號旁的“”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，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)可以查詢相關的手冊。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數(shù)量；K——～； αi——單個系統(tǒng)類型參數(shù)； bi——單個系統(tǒng)點數(shù)； C——其他點數(shù) N——單個系統(tǒng)的總數(shù)[7]。按照電動機的電壓等級和容量也分為很多類型。因為油泵電機是變頻器直接拖動的，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，拖不動電機，會造成油泵經(jīng)常性的停機；太大，雖可以拖動電機，但從經(jīng)濟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. 變頻器的電壓等級要與油泵電機相符II. ～。綜上所述：本次設計選擇 CP340型號為 CP340RS422/485 訂貨號為3401CH020AE0 HMISIMATIC WinCC和SIMATIC WinCC Flexible無論從功能還是應用范圍上，都被認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、設置畫面、監(jiān)控畫面、腳本、報警、趨勢曲線和打印報表，功能強大，操作者可以根據(jù)設計要求進行目的性的選擇。綜上所訴：本次選擇WinCC組態(tài)監(jiān)控整個系統(tǒng) 硬件接線圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構示意圖 系統(tǒng)硬件結構圖PC機與S7300和WinCC與S7300通過以太網(wǎng)經(jīng)交換機X208進行通訊,，Wincc ，MM440的從站地址為4（P0918）。第四章 軟件系統(tǒng)設計 軟件設計簡介 PLC工作方式在編寫程序時，有必要了解一下PLC的工作過程。二、字節(jié)（byte）一個字節(jié)由8個bit組成。防止地址重疊，造成沒有必要的錯誤。以上的字節(jié)、字和雙字數(shù)據(jù)類型均為無符號數(shù)，即只有正數(shù)，沒有負數(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：控制電機啟停是PZD報文P BYTE 4）,，前兩個字為電機的控制字，后兩個字則為狀態(tài)字。、、 變量表用變量表可以說明此結論，我們輸入十進制數(shù)87654321，顯示二進制為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，有一個速度設置按鈕，將設置的速度存儲到MW36中，在進行換算是，將其先轉換為雙精度整形，然后利用雙精度整數(shù)函數(shù)，經(jīng)過一定的線性轉換， 轉換成泵的額定轉速，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候就要慎重了，MWMWMBMBMBMB～、～、～、～。要特別注意了，別人電腦上的電影，會“實時些”，優(yōu)盤上的電影，過幾天看可能就會過時了。FB可以用來保存數(shù)據(jù)，它有單獨背景數(shù)據(jù)塊，當調(diào)用FC時，會需要找全局地址進行保存，這樣做不但麻煩而且會造成前面所說的地址重疊。如果打開了數(shù)據(jù)塊DB50，則可以省略第一個小數(shù)點前面的數(shù)據(jù)塊編號，當然也可以先開打開后訪問，相對而言，前者不容易出錯，建議使用直接訪問數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。也只有FB可以隨時地訪問其背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。多次使用同一個功能塊時需要調(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)存放在一個多重背景數(shù)據(jù)塊中，但是需要增加一個管理多重背景的功能塊。然后計算，所以我們將模塊讀入的數(shù)據(jù)，得到的值就跟420mA所對應的真實值基本上一致了?？刂屏康挠嬎憬Y果向?qū)嶋H輸出控制的轉換是由模擬量輸出模塊完成的。并將結果寫入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。控制系統(tǒng)的動態(tài)過程不僅要是穩(wěn)定的，并且希望過渡時間（又稱調(diào)整時間）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來實現(xiàn)對油泵的控制。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程序流程圖本次設計中PLC作為從站，主站STM32的發(fā)出指令，PLC根據(jù)STM32發(fā)出的指令進行響應，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 關鍵程序設計1．本次設計既能面板控制也能HMI控制；在面板控制和HMI控制下，又有手動和自動功能，采用SR觸發(fā)器來實現(xiàn)此功能。首先將壓力傳感器讀回來的數(shù)值進過輸入整定，傳給中間變量MW9，然后進過FC105進行工程量轉換，存儲在浮點型變量MD10，將MD10經(jīng)過FB1進行濾波處理。同時觸發(fā)發(fā)送標志，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通信測試 PROFIBUS網(wǎng)絡通信簡介PROFIBUS，是一種國際化．開放式．不依賴于設備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設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，從手冊中得知，MM440中4000H(16384 DEC)對應100%參考值,參考頻率為50HZ。如果P2009=0，數(shù)值是以16進制發(fā)送；如果P2009=1，數(shù)值是以十進制形式發(fā)送。P0970=1。與通信相關參數(shù)設置見表2表2 通信設置參數(shù)表參數(shù)內(nèi)容默認值設定值說明P0918PROFIBUS地址34地址值為4P2040報文停止時間（ms）2020如果通訊鏈路收不到報文那么在延時該時間后產(chǎn)生F0070如果變頻器較多的話，建議使用通訊的方式設置參數(shù)。180。180。180。（雙字長）或7180。 請求P0700數(shù)值發(fā)送請求命令：12BC 0000 0000 0000 返回命令12BC 0000 0000 0006返回1表示，P0700為一個單子長的參數(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：這是一個單字長參數(shù)，（HEX）。注意：l 如果點擊修改變量按鈕把343A000042200000發(fā)出去，返回來的值是743A00000005，說明數(shù)據(jù)類型不正確，錯誤號為5。根據(jù)變量表：16047E16FB31 發(fā)送停止命令為了正向點動，16057E 發(fā)送點動命令為了反向點動運行，16067E為了停止點動運行，16047E正向運行，頻率20HZ根據(jù)變量表：16047E16199916FA31160000 發(fā)送停止命令16047F161999 發(fā)送啟動命令，變頻器按照P1120設定的斜坡上升時間。發(fā)送一定的速度指令，電機返回指令FB31，表示正向等待運行，返回指令BB31，表示反向等待運行。CP340 只支持ASCII協(xié)議模式，為了實現(xiàn)與STM32 Modbus RTU通信，本設計中使用ASCII碼通訊協(xié)議來實現(xiàn)Modbus RTU協(xié)議[20]。表一命令03（HEX）讀單個或多個寄存器命令06（HEX）寫單個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 響應表三儀表地址1 BYTE0199功能碼1 BYTE03（010）字節(jié)計數(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（寫單個字節(jié)）：MODBUS 請求表四儀表地址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通信測試單片機為主機，PLC為從機，從機在建立與主機通信之前，一直處于對通信線路的監(jiān)聽狀態(tài)。HMI控制任務如下： 實時的壓力趨勢顯示——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，可與設定壓力對比，為用戶提供了判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的依據(jù)。 工程師對過程的控制——工程師通過用戶界面來控制整個工藝過程。 授權登錄——在手動操作下，只有級別較高的人才可以使用。狀態(tài)顯示當前變頻器和電機的狀態(tài)，如果發(fā)生報警，故障和過載，指示燈將閃爍顯示。 趨勢界面 趨勢界面趨勢界面顯示設定壓力和當前壓力的關系，聯(lián)合調(diào)試時，系統(tǒng)是否穩(wěn)定，就是由此曲線計算得出。調(diào)用標準函數(shù)RPTjobPrint（打印函數(shù)），TimeRangePrint為打印作業(yè)的名稱。這導致折線中的虛線點位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生流動的效果。然后根據(jù)速度設定值，以不同的觸發(fā)周期激活動畫觸發(fā)器。感覺是慢的。與中速相比，動畫觸發(fā)器使用相同的周期，但是速度變量設置為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，我們允許被控量的 誤差大小，被稱為PID的死區(qū)寬度[11]。這個門檻就是死區(qū)。 PID參數(shù)整定使用S7300的的FB41塊做PID運算，F(xiàn)B41在OB35塊中調(diào)用，OB35的循環(huán)中斷時間為200ms，則FB41的采樣時間cycle參數(shù)也設置為200ms，cycle的值需要設置的小于等于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。 變頻器斷電啟動后報A0703伴隨著F0070，復位后，恢復正常。在主站恢復正常后變頻器復位故障即可恢復正常。當某種原因發(fā)送了沒有內(nèi)容的報文時，會出現(xiàn)異常）。如果找不到任何原因，設置P2040=0，屏蔽掉故障。我們還可以通過WinCC中工具卡選項，選擇驅(qū)動程序連接狀態(tài)，點擊下面的更新按鈕，查看當前的連接狀態(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)錯誤，則也可能出現(xiàn)類似錯誤。 PID曲線抖動嚴重 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；且壓力傳感器離泵的出水口比較近，會造成傳感器抖動帶來的較大干擾。第六章 總結隨著畢業(yè)照拍攝結束，畢業(yè)設計也即將步入尾聲，回想起從三月份進入學校至今整個畢業(yè)設計的過程，感慨良多，收獲