【正文】 以上這部分工作有待在以后的學(xué)習(xí)與工作中進(jìn)一步完成。第7章 結(jié) 論本論文針對(duì)小區(qū)的生活供水要求，設(shè)計(jì)了一套由PLC、PID算法 、液位控制閥、水泵、計(jì)算機(jī)、通信模塊等主要設(shè)備構(gòu)成的水塔水位PID 控制系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)供水方式普遍存在的效率低、可靠性差、自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能、自動(dòng)可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、管理方便的穩(wěn)定供水。圖61 水位PID控制實(shí)現(xiàn)方式首次掃描●調(diào)用子程序0進(jìn)行啟動(dòng)計(jì)算機(jī)和初始化●條用子程序0初始化定時(shí)中斷主程序結(jié)束主程序開(kāi)始圖62 主程序調(diào)用模塊啟動(dòng)子程序設(shè)置PID參數(shù)裝入回路設(shè)定值=75%回路增益=裝入回路采樣1S裝入積分時(shí)間30min設(shè)定定時(shí)中斷時(shí)間為100ms子程序0結(jié)束圖63 主程序調(diào)用子程序0啟動(dòng)中斷子程序0定時(shí)中斷計(jì)數(shù)器值加1計(jì)數(shù)器值到達(dá)了嗎運(yùn)行程序與設(shè)定值進(jìn)行比較對(duì)輸出值限制反饋仿真定時(shí)中斷計(jì)數(shù)器清零中斷子程序0結(jié)束是定時(shí)器初值設(shè)定為0圖64 中斷子程序模塊其中，各符號(hào)名說(shuō)明如下： 在第n采樣時(shí)刻，PID回路輸出的計(jì)算值 PID回路增益 在第n采樣時(shí)刻的偏差值 在第n1采樣時(shí)刻的偏差值 積分項(xiàng)的比例常數(shù)MX 積分項(xiàng)的前值KD 微分項(xiàng)的比例常數(shù) 梯形圖編程（見(jiàn)附錄） 控制程序（見(jiàn)附錄） 聯(lián)機(jī)（1） 聯(lián)機(jī)硬件圖（如圖64） 64聯(lián)機(jī)硬件圖（2） 運(yùn)行單擊水泵控制按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉出水口，用手動(dòng)控制水泵后的輸入輸出控制液體閥，使水位達(dá)到滿水位的75%，這時(shí)系統(tǒng)裝載PID參數(shù)和連接PID中斷服務(wù)程序。變頻器控制水泵電機(jī)的每一次啟動(dòng)均為軟啟動(dòng),并規(guī)定各臺(tái)水泵必須交替使用,任一臺(tái)泵連續(xù)變頻運(yùn)行不得超過(guò)3PID回路增益和時(shí)間常數(shù)初步設(shè)定為:增益kc=、采樣時(shí)間ts=該子程序檢查模塊的連接正確性及模塊工作的正確性。模塊安裝完畢后，將模塊自帶的接線排插入主機(jī)上的擴(kuò)展總線插口。[18] EM235的安裝使用EM235安裝使用的一般過(guò)程如下:(l)根據(jù)輸入信號(hào)的類(lèi)型及變化范圍設(shè)置DIP開(kāi)關(guān)，完成模塊的配置工作。若4個(gè)接口未能全部使用，如C口所示，未用的接口要將C+與C端用短路子短接，以免收到外部干擾。CPU226可用于較高要求的控制系統(tǒng)，更多的I/O點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能使其完全適應(yīng)于復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。S7200系列有CUP21X和CPU22X兩代產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)選用西門(mén)子公司的S7200 PLC系列，其具結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，有極高的性?xún)r(jià)比，適用于小型控制系統(tǒng)。圖44 PID指令圖指令中TBL是回路表的起始地址，LOOP是回路編號(hào)。這圖中的、分別為模擬量、在第n次采樣的數(shù)字量。在連續(xù)系統(tǒng)中，典型的PID閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖42所示。（3）PID控制器的結(jié)構(gòu)典型，程序簡(jiǎn)單，工程上易于實(shí)現(xiàn)，參數(shù)調(diào)整方便。PID控制簡(jiǎn)單易懂，使用中不必能清楚系統(tǒng)的數(shù)字模型。不但可以完成順序控制的功能，還可以完成復(fù)雜的閉環(huán)控制。液位上升至Y1時(shí)，M1也停止。試驗(yàn)證明，此水塔水位控制器不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)水塔水位的精確控制，而且，此系統(tǒng)更具有工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際性?！? ④當(dāng)水位處于D、E之間，指示燈B、C、D滅，E亮，停進(jìn)狀態(tài)，即水泵不工作。當(dāng)水位高于D點(diǎn)時(shí)，水泵停止進(jìn)水，如圖（c）。因此如何利用有效的水源和電能保證各行各業(yè)正常供水，已是迫在眉睫。計(jì)數(shù)器可提供無(wú)數(shù)對(duì)常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)供編程使用，其設(shè)定值由程序賦予。 （2） 變量存儲(chǔ)器V 變量存儲(chǔ)器主要用于存儲(chǔ)變量。它既可以對(duì)遠(yuǎn)程I/O進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn)PLC和PLC，PLC和計(jì)算機(jī)之間的通信。在新一代的PLC中，還可以IEC規(guī)定的用于順序控制的標(biāo)準(zhǔn)化語(yǔ)言——順序功能圖（SFC）編制用戶(hù)程序，PLC在實(shí)現(xiàn)按照事件或輸入狀態(tài)的順序控制相應(yīng)輸出的場(chǎng)合更簡(jiǎn)便。PLC的工作過(guò)程就是PLC的掃描循環(huán)工作過(guò)程，一個(gè)循環(huán)掃描周期主要可分為3個(gè)階段，輸入刷新階段、程序執(zhí)行階段、輸出刷新階段。只能I/O接口模塊種類(lèi)很多，例如高速計(jì)數(shù)模塊、PLCA控制模塊、數(shù)字位基于PLC的變頻恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)置譯碼模塊、閥門(mén)控制模塊、智能存貯弄快以及智能I/O模塊等。由于工業(yè)控制系統(tǒng)中有傳感器或執(zhí)行機(jī)構(gòu)有一些信號(hào)是連續(xù)變化的模擬量，因此這些模擬量必須通過(guò)模擬量輸入/輸出模塊與PLC的中央處理器連接?，F(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)，如按鈕開(kāi)關(guān)，行程開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)以及傳感輸出的開(kāi)關(guān)量或模擬量（壓力、流量、溫度、電壓、電流）等，都要通過(guò)輸入模塊送到PLC。整個(gè)I/O映象區(qū)可看作兩個(gè)部分組成：開(kāi)關(guān)量I/O映象區(qū)；模擬量I/O映象區(qū)。[3]PLC存儲(chǔ)空間分配各種PLCCPU最大尋址空間各不相同，PLC工作原理，其存儲(chǔ)空間一般包括以下三個(gè)區(qū)域：（1）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)（2）系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)（包括I/O映象區(qū)和系統(tǒng)軟設(shè)備等）（3）用戶(hù)程序存儲(chǔ)區(qū)[4]系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)：系統(tǒng)程序存儲(chǔ)區(qū)中存放著相當(dāng)于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)系統(tǒng)程序。[2] 存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件存儲(chǔ)器稱(chēng)為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。這樣使得PLC軟、硬功能發(fā)生了巨大變化。在七十年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。 PLC的發(fā)展雖然PLC問(wèn)世時(shí)間不長(zhǎng)，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過(guò)程大致可分為三各階段：早期的PLC一般稱(chēng)為可編程邏輯控制器。用可編程控制器代替了繼電器—接觸器的控制，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制功能，并且具有計(jì)算機(jī)功能靈活、通用性等有點(diǎn)，用程序代替硬接線，并且具有計(jì)算機(jī)功能靈活、通用性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，用程序代替硬接線，減少了重新設(shè)計(jì)，重新接線的工作，此種控制器借鑒計(jì)算機(jī)的高級(jí)語(yǔ)言，利用面向控制過(guò)程，面向問(wèn)題的“自然語(yǔ)言”編程，其標(biāo)志性語(yǔ)言是極易為IT電器人員掌握的梯形圖語(yǔ)言，使得部熟悉計(jì)算機(jī)的人也能方便地使用?？删幊炭刂破鞯漠a(chǎn)生和繼電器—接觸器控制系統(tǒng)有很大的關(guān)系。通過(guò)對(duì)變頻器內(nèi)置PID模塊參數(shù)的預(yù)置，利用遠(yuǎn)傳液位傳感器反饋量，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)用水量的變化，采取PID調(diào)節(jié)方式，在全流量范圍內(nèi)利用輸入液體控制閥連續(xù)調(diào)節(jié)和輸出控制閥分級(jí)調(diào)節(jié)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水塔供水且有效節(jié)能。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及日常生活應(yīng)用中，常常會(huì)需要對(duì)容器中的液位（水位）進(jìn)行自動(dòng)控制。一旦斷了水，輕則給人民生活帶來(lái)極大的不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失。But with the growing world population, it is the increase in water, relay towers used in the past, the water level automatic control system operation due to the frequent cause mechanical wear, convenient maintenance and updating can no longer meet the actual needs of the people, the paper used畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于PLC的水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)水位進(jìn)行測(cè)量和控制。Siemens PLC S7200 programmable controller as a series of small water tower water level automatic control system core, the water level of the tower the functions of automatic control system of the requirement analysis.因此給水工程往往成為高層建筑或工礦企業(yè)中最重要的基礎(chǔ)設(shè)施之一。比如自動(dòng)控制水塔、水池、水槽、鍋爐等容器中的蓄水量，生活中抽水馬桶的自動(dòng)補(bǔ)水控制、自動(dòng)電熱水器、電開(kāi)水機(jī)的自動(dòng)進(jìn)水控制等。水位PID控制系統(tǒng)集PLC控制技術(shù)、PID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)、測(cè)試技術(shù)于一體。繼電器—接觸器控制已經(jīng)有傷百年的歷史，它是一種弱電信號(hào)控制強(qiáng)電信號(hào)的電磁開(kāi)關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、電路直觀、價(jià)格低廉、容易操作、易于維修的有優(yōu)點(diǎn)。這樣，工作人員不必在變成上發(fā)費(fèi)大量地精力，只需集中精力區(qū)考慮如何操作并發(fā)揮改裝置地功能即可，輸入、輸出電平與市電接口，市控制系統(tǒng)可方便地在需要地地方運(yùn)行。這是的PLC多少由電繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制、定時(shí)等。美國(guó)，日本，德國(guó)等一些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU）。[1] PLC的基本結(jié)構(gòu)PLC實(shí)質(zhì)是一種專(zhuān)用于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，中央處理單元(CPU)，如下圖21所示。存放應(yīng)用軟件存儲(chǔ)器稱(chēng)為用戶(hù)程序存儲(chǔ)器。包括監(jiān)控程序、管理程序、命令解釋程序、功能子程序、系統(tǒng)診斷子程序等。（2）系統(tǒng)軟設(shè)備存儲(chǔ)區(qū) ：I/O映象區(qū)區(qū)以外，系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)還包括PLC內(nèi)部各類(lèi)軟設(shè)備（邏輯線圈、計(jì)時(shí)器、計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)寄存器和累加器等）存儲(chǔ)區(qū)。由于這些信號(hào)電平各式各樣，而可編程控制器CPU所處理的信息只能是標(biāo)準(zhǔn)電平，所以輸入模塊還需將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成PLC能夠接受和處理的數(shù)字信號(hào)。模擬量輸入模塊A/D轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制數(shù)字量，經(jīng)光電耦合器和輸出鎖存器宇PLC的1/0總線掛接。 編程器它的作用是供用戶(hù)進(jìn)行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。如圖23所示PLC的掃描工作過(guò)程。（5）PID控制 PLC具有PID控制功能。因此，可以方便地構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)?？梢源娣艛?shù)據(jù)運(yùn)算的中間運(yùn)算結(jié)果或設(shè)置參數(shù)，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，變量存儲(chǔ)器會(huì)被經(jīng)常使用。 （7） 累加器AC 累加器是用來(lái)暫存數(shù)據(jù)的寄存器，它可以用來(lái)存放運(yùn)算數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)和結(jié)果。在傳統(tǒng)的水塔、水箱供水的基礎(chǔ)上，加入了PLC及液壓變送器等器件．利用PLC和組態(tài)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)水塔水位的控制．提供了一種實(shí)用的水塔水位控制方案。當(dāng)水位低于C點(diǎn)并到達(dá)B點(diǎn)時(shí)就報(bào)警，采取手動(dòng)啟動(dòng)水泵，如圖（d）?！? ⑤當(dāng)水位處于E點(diǎn)之上，指示燈B、C、D、E全滅，水泵不工作，報(bào)警電路開(kāi)始溢出報(bào)警，即上限報(bào)警。 水位閉環(huán)控制系統(tǒng)圖35 供水系統(tǒng)控制原理圖MM2—水泵 Y0Y3—液位開(kāi)關(guān) F1—手閥 F2—電磁閥 為了精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的控制，必須建立閉環(huán)控制系統(tǒng)。打開(kāi)F1手閥使上水箱放水，液位下降。41 閉環(huán)控制系統(tǒng)作為閉環(huán)控制的重要特征，采用了“誤差”的概念，即:在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，利用給定輸入sP(t)與實(shí)際輸出c(t)經(jīng)過(guò)測(cè)量裝置裝置轉(zhuǎn)換后的反饋量Pv(t)之間的差值e(t)作為控制