【正文】 結(jié)合人機(jī)界面，系統(tǒng)變得美觀易懂，操作更加簡單快捷。 圖 58 水箱反應(yīng)器動畫連接窗口報警設(shè)置：雙擊報警按鈕，點擊設(shè)置，命令語言：\\本站點\水箱液位=90\\本站點\水箱液位，相應(yīng)對話框如圖 59 所示。 圖 53 創(chuàng)建界面37我們主要建立了主界面、實時曲線界面、歷史曲線界面、報警界面等幾個主要的界面。35 圖 51 液位變量定義按照液位控制變量的方法可以響應(yīng)創(chuàng)建水流控制、水流變量、電動調(diào)節(jié)閥這些變量。利用組態(tài)王提供的歷史數(shù)據(jù)庫編程接口和 DDE 數(shù)據(jù)交換，應(yīng)用系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可以方便地在 Excel 中形成報表及產(chǎn)品報告。在數(shù)據(jù)庫中存放的是變量的當(dāng)前值，構(gòu)造實時數(shù)據(jù)庫需要定義相應(yīng)的外部設(shè)備及數(shù)據(jù)變量。它所使用的 PC 機(jī)開發(fā)的系統(tǒng)工程，比以往使用專用機(jī)開發(fā)的工業(yè)控制系統(tǒng)更有通用性，大大減少了工控軟件開發(fā)者的重復(fù)性工作，還可以運(yùn)用 PC 機(jī)豐富的軟件資源進(jìn)行二次開發(fā)。人機(jī)界面是指連接可編程序控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備,由硬件和軟件兩部分組成。由于可以分別測試程序的各個部分, 查錯更為簡單, 系統(tǒng)的調(diào)試也更容易。線性化編程是指整個用戶程序都寫在OBl 中, 此種方法只有在編寫簡單程序并且僅需較少存儲區(qū)域時使用。 PLC 26 圖 49 系統(tǒng)接線原理圖PS CPU DI DO AI/O計算機(jī) 液位檢測信號電動調(diào)節(jié)閥反饋信號電動調(diào)節(jié)閥控制信號報警信號現(xiàn)場手動控制信號 報警 手動 自動開機(jī)初始化 輸入量化現(xiàn)場 PID 輸出給定數(shù)值 圖 410 控制程序流程圖 程序總體結(jié)構(gòu) 在Step 7 中集成了PID 調(diào)節(jié)功能塊FB41 (連續(xù)量)、FB42 (開關(guān)量) 和脈沖轉(zhuǎn)換功能塊FB43, 以便于用戶使用其PID 調(diào)節(jié)功能。23 圖 47 S7300PLC 單容水箱液位控制系統(tǒng)接線圖上位機(jī)曲線，如圖 48 所示 h 5 t/min 0 1 3 48 單容水箱液位測量曲線 PLC 程序設(shè)計簡介 PID 功能在Step 7 中集成了PID 調(diào)節(jié)功能塊FB41 (連續(xù)量)、FB42 (開關(guān)量) 和脈沖轉(zhuǎn)換功能塊FB43, 以便于用戶使用其PID 調(diào)節(jié)功能。 在上位機(jī)監(jiān)控界面中將智能儀表設(shè)置為“手動”控制，并將輸出值設(shè)置為一個合適的值，此操作需通過調(diào)節(jié)儀表實現(xiàn)。 電磁閥：在本裝置中作為電動調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用。采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式，工作時需提供24V 直流電源，輸出：4～20mADC。18 圖41 儀表掛件 PLCS7 系列PLC 有很強(qiáng)的模擬量處理能力和數(shù)字運(yùn)算功能，具有許多過去大型PLC才有的功能，其掃描速度甚至超過了許多大型的PLC，S7 系列 PLC功能強(qiáng)、速度快、擴(kuò)展靈活，并具有緊湊的、無槽位限制的模塊化結(jié)構(gòu)，因而在國內(nèi)工控現(xiàn)場得到了廣泛的應(yīng)用。圖中OB即為對象的滯后時間 ， BC為對象的時間常數(shù)T，所得的傳遞函數(shù)為：? （315）()1sKeH???? 其中 為系統(tǒng)滯后時間， T為時間常數(shù)，K為放大倍數(shù)。根據(jù)動態(tài)物料平衡關(guān)系有 (37)將式(37)表示為增量形式 (38)dthAQ???21式中：ΔQ 1， ΔQ2， Δh分別為偏離某一平衡狀態(tài)的增量；。臨界比例度法的整定公式如下表 31 所示。調(diào)節(jié)比例增益使系統(tǒng)達(dá)到臨界14狀態(tài)時，這時控制信號與過程輸出都是正弦信號，相位相差 。為了將復(fù)雜的設(shè)計過程應(yīng)用于實際的 PID 自整定控制器，可以把 PID 控制器的設(shè)計結(jié)果表示為一些由過程的簡單模型參數(shù)或動態(tài)特性參數(shù)表示的整定公式。（2）臨界振蕩法（臨界比例度法）1942 年，Ziegler 和 Nichols 提出的另一種參數(shù)整定方法叫臨界比例度法。因此，微分器也不能單獨(dú)使用 [4]。微分作用能反映系統(tǒng)偏差的變化律，預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用。增大比例增益，可以提高系統(tǒng)的開環(huán)增益，減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，從而提高控制精度加快調(diào)節(jié)速度。然后根據(jù)所要求的性能指標(biāo)確定控制器的參數(shù)值。I/O 模塊集成了 PLC 的 I/O 電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。CPU 通過數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與存儲單元、 7 輸入輸出接口電路相連接。小型 PLC：I/O 點數(shù)一般在 256 點以下；1973 年西歐國家也研制出它們的第一臺 PLC。PLC 以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、功能強(qiáng)大、性價比高、體積小、能耗低等顯著特點廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)。智能儀表的軟件，包括監(jiān)控程序、中斷服務(wù)程序以及實現(xiàn)各種算法的功能模塊。 3 第二章 智能儀表與可編程控制器基礎(chǔ) 智能儀表基礎(chǔ) 智能儀表的定義及發(fā)展現(xiàn)狀智能儀表是指儀表中配有微控制器，使其具有對數(shù)據(jù)、命令等進(jìn)行存儲、運(yùn)算、邏輯判斷及自動化操作等功能。從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的硬件配置，控制對象數(shù)學(xué)模型的建立，控制算法的選擇和參數(shù)的整定，人機(jī)界面的設(shè)計等，具體有以下幾方面的內(nèi)容：第一章，對液位控制系統(tǒng)應(yīng)用的背景進(jìn)行了闡述，并說明了智能儀表和 PLC 在 2 工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，指出了本文的研究意義所在。國外的液位控制器正朝著高精度、智能化等方向快速發(fā)展。目前常用的可編程控制器中，西門子公司的 S7300PLC 以其編程軟件 STEP7 的簡潔易用和通信網(wǎng)絡(luò)的功能強(qiáng)大得到業(yè)內(nèi)人士的普遍認(rèn)可。關(guān)鍵詞： 液位控制；智能儀表；可編程控制器；PID；人機(jī)界面 i iAbstractNowadays intelligent measuring appliance is improving more and more has been used in more an more place of our can make Electric circuit much easier than the control can be realized much more precise and convenient. Microelectronics and puter technology continues to develop, led to fundamental changes in the structure of instruments to microputer (single chip) as the main body, the puter technology and the anic integration of detection technology to form a new generation of smart meters in Measurement of process automation, measurement data processing and functional diversification of the traditional instrument, pared to conventional measuring circuit, tremendous progress has been made.PLC is a very useful control installment . It is widely used in a lot of control system in ourlives. It is the product of the puter,control,munication can make Electric circuit much easier than the control can be realized much more precise and very suits the control of water level. It will relay the traditional control technology, puter and munication technologies together with the control, and operation of flexible convenient, high reliability, suitable for continuous longterm characteristics of the work, very suitable for liquid level control requirements.This thesis mainly introduces a design of water level control system with intelligent measuring appliance,SIMATIC programmable logic controller (PLC) and configuration soft. This system adopts increment type ProportionalIntegralDifferential arithmetic to realize the water level automation. For convenience to monitor the system and process data in actual time, we have designed Human Machine Interface（HMI）with configuration soft. The result of experimentation indicates that this system could run quickly, accurately and stably which accords with our aim perfectly. This system has been used widely in the temperature control system field for its low cost and high stabilization advantages. Experiment proved that the control system more satisfactory results, with more practical engineering value. Keywords: Water Level Control；Intelligent measuring appliance ；PLC；PID；HMI ii ii目 錄摘 要 .................................................................................................................................................................IABSTRACT ......................................................................................................................................................II第一章 前言 ................................................................................................................................................1 課題研究背景、意義和目的 ...................................................................................