【正文】 的離散量輸出點(diǎn)可以是 1 32點(diǎn)等，輸出模塊可以接 120VAC、240VAC、 12VAC/DC、 125VDC、 24VDC、 5/12VDC 等負(fù)載。電源模塊具有限流功能，發(fā)生短路時(shí)，電源模塊會(huì)自 動(dòng)關(guān)斷來避免硬件損壞。 PACSystem RX3i CPU 高性能的 CPU 基于具有高速運(yùn)算和高速數(shù)據(jù)吞吐的最新處理器。直流電源 IC695PSD40占用一個(gè)插槽，交流電源 IC695PSA40占用兩個(gè)插槽。 ? 支持以太網(wǎng)遠(yuǎn)程 I/0站。例如，可在南京對(duì)上海的 RX3i 進(jìn)行編程和修改。無需多個(gè)控制器，使控制更簡單 ? 通用的 PCI 總線背板，背 板高速 PCI 總線速度為 27MHz，使得復(fù)雜 I/O 的數(shù)據(jù)吞吐率更大，簡單 I/O的串行總線讀寫更快，優(yōu)化了系統(tǒng)性能和投資。 IEC1131 PACSystems 系列產(chǎn)品代表了控制工業(yè)領(lǐng)域的革命，同時(shí)解決了業(yè)內(nèi)一直存在的與工業(yè)和商業(yè)都有關(guān)的問題，即如何實(shí)現(xiàn) 更高的產(chǎn)量和提供更開放的通信方式。目前， GE 控制器硬件家族有兩大類控制器：基于 VME 的 RX7i 和基于 PCI 的 RX3i 提供強(qiáng)大的 CPU 和高寬帶背板總線，使得復(fù)雜編程能簡便快速的執(zhí)行。 PAC 系統(tǒng)具備以下主要的特征和性能 ： 1) 提供通用發(fā)展平臺(tái)和單一數(shù)據(jù)庫，以滿足多領(lǐng)域自 動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和集成要求。 de facto 網(wǎng)絡(luò)和語言標(biāo)準(zhǔn) —— 這個(gè)技術(shù)必須利用高投入技術(shù)。 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 第 2 章 GE PACSystems RX3i 簡介 GE PACSystem 系列 PLC 概念 PAC 概念的提出 可編程自動(dòng)控制器（ Programmable Automation Controller,PAC）是由 ARC 咨詢集團(tuán)的高級(jí)研究員 Craig Resnick 提出的。所以本章也對(duì)梯形圖編程的編程環(huán)境PME 進(jìn)行了詳細(xì)介紹。在簡要介紹 GE PACSystems 系列 PLC 的硬件單元、工作原理和梯形圖編程理論知識(shí)基礎(chǔ)上，給出了利用 GE PACSystems 梯形圖編程，實(shí)現(xiàn) 液位控制的設(shè)計(jì)過程，最后結(jié)合 IFIX 組態(tài) 軟件 ，詳細(xì)敘述了 液位控制 系統(tǒng)的的實(shí)現(xiàn)過程。 本論文的主要內(nèi)容與方法 隨著 科學(xué)技術(shù) 的 進(jìn)步和微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展 ， 可編程序已廣泛應(yīng)用于各行業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，在現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)、加工和制造過程中起到了非常重要的作用。在設(shè)計(jì)中針對(duì)水箱實(shí)物模型，要求熟悉 RX3i 系列控制器的結(jié)構(gòu)、功能和基本指令，利用 GE PACSystems RX3i 編制 PAC 程序完成水箱液位 PID 控制。 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能 系統(tǒng)管理員可以通過微機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括查看現(xiàn)場工作設(shè)備情況、手動(dòng) /自動(dòng)無擾切換、液位設(shè)置和液位顯示、報(bào)警顯示、實(shí)時(shí)曲線。 簡單控制系統(tǒng)有著共同的特征，它們均有四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。在控制系統(tǒng)組成后，合適的控制參數(shù)的確定及控制系統(tǒng)的調(diào)整，也完全依賴于對(duì)被控對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的理解。液位自動(dòng)控制系統(tǒng)有液位變送器（或差壓變送器）、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和液位自動(dòng)控制器構(gòu)成。 隨著信息技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)在過程工業(yè)的廣泛應(yīng)用，過程控制系統(tǒng)在過程工業(yè)中愈顯重要。 data collection。 本設(shè)計(jì)采用了 PACSystems RX3i 控制器對(duì)水箱液位設(shè)備控制進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 3．完成 基于 GE PACSystem RX3i 的水箱液位控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì)與調(diào)試。 題 目 基于 PACSystems RX3i 的水箱液位控制設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 班 級(jí) 自動(dòng)化 1班 學(xué)生姓名 陳 成 學(xué) 號(hào) 20222477 發(fā)題日期： 2022年 11月 17日 完成日期： 2022年 6月 15 日 題 目 基于 GE PACSystem RX3i 的水箱液 位控制設(shè)計(jì) 本論文的目的、意義 PAC 系統(tǒng)是繼 PLC、 DCS 之后的新一代控制系統(tǒng)，是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)的一種新型的、實(shí)用的多功能控制器平臺(tái)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。 2． 學(xué)習(xí) PAC 指令的應(yīng)用 。因此我們很有必要對(duì) PAC RX3i 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究。 PACSystems RX3i ?？杀槌绦蚩刂破鳂O其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁 聯(lián)成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。在制漿造紙工廠中，常見有兩種方式的液位控制：常壓容器和壓力容器的液位控制，例如 漿池和蒸汽閃蒸罐。有了正確的控制方案，控制系統(tǒng)中控制器，測量變送器、執(zhí)行器等儀表的選擇，必須以被控對(duì)象的特性為依據(jù)。 液位控制系統(tǒng)的組成 本論文對(duì)水箱液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)簡單控制系統(tǒng)，所謂簡單液位控制系統(tǒng)通常是指由一個(gè)被控對(duì)象、一個(gè)檢測變送單元（檢測元件及變送器）、一個(gè)控制器和 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁 一個(gè)執(zhí)行器（控制閥）所組成的單閉環(huán)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，也稱為單回路控制系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^實(shí)時(shí)曲線去分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、超調(diào)量、調(diào)整時(shí)間等動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。液位控制是常見的工業(yè)過程控制之一，它廣泛運(yùn)用于水塔、鍋爐、高層建筑水箱、罐、工業(yè)化工槽等受壓容器的液位測量?；?GE PACSystems RX3i 的 水箱液位控制設(shè)計(jì)具有一定意義。 本 報(bào)告 分三部分。當(dāng)然在自動(dòng)控制領(lǐng)域，一個(gè)系統(tǒng)的組成除了硬件系統(tǒng)外還有軟件系統(tǒng)。最后得出結(jié)論。 —— 這個(gè)軟件工具必須能 適應(yīng)分布式操作。這樣，根據(jù)用戶需求的迅速擴(kuò)展和變化，用戶系統(tǒng)和程序無需變化，即可無縫移植。它能應(yīng)用到高速處理、數(shù)據(jù)存取和需大內(nèi)存的應(yīng)用中。 FBD,可用于過程控制，尤其適用于混合型集散控制系統(tǒng)。 圖 21 PACSystems RX3i 模塊在一個(gè)小型的、低成本的系統(tǒng)中提供了高級(jí)功能，它具有下列性能上的優(yōu)點(diǎn)： ? 擁有 300MHZ 微處理器 10MByte用戶內(nèi)存的高性能控制器。 ? 支持以太網(wǎng)遠(yuǎn)程編程。 ? 支持持 PCI 總線模塊和所有 9030 背板總線。通用背板模塊的位置， IC695 電源模塊可以安裝在任何插槽。在 PACSystem RX3i系統(tǒng)中，電源一般在 0插槽， CPU 一般在 12插槽，背板擴(kuò)展模塊在 12 插槽， I/O模塊在 311 插槽中。用戶無需跳線選擇不同的輸入電壓，RX3i 電源模塊的輸入電壓可以有 100240VAC、 125VDC、 24VDC 或 12VDC 等備選。 GE Fanuc 智能設(shè)備提供一系列能支持不同的電壓范圍和類型、最大允許電流、隔離與響應(yīng)時(shí)間的模塊，來滿足用戶應(yīng)用的需要。 PACSystem RX3i 的輸入模塊信號(hào)可以使電壓型、也可以使電流型，通道數(shù)量可以是 1 32等。 GE PACSystems 系列 PLC 的工作原理 工作原理 考慮到 GE PAC 與傳統(tǒng) PLC 的工作原理相同。 CPU 掃描有以下三種模式： Normal 掃描 這種模式下，每次掃描時(shí)間可以不同。 CPU輪流執(zhí)行通訊窗口和后臺(tái)窗口，執(zhí)行時(shí)間由用戶確定。執(zhí)行完最后一條指令后產(chǎn)生新的輸出數(shù)據(jù)。如果每次掃描的檢測字?jǐn)?shù)設(shè)為 0，則這個(gè)過程跳過。重新配置模塊需要幾個(gè)掃描周期。分配給這個(gè)窗口的時(shí)間用完以后，進(jìn)程停止。 后臺(tái)窗口時(shí)間缺省值為 0 毫秒。 梯形圖是通過連線把 PLC 指令的梯形圖符號(hào)連接在一起的連通圖，用以表達(dá)所使用的 PLC 指令及其前后順序，它與電氣原理圖很相似 。如果該存儲(chǔ)單元為 “0”狀態(tài)，對(duì)應(yīng)軟繼電器的線圈和觸點(diǎn)的狀態(tài)與上述的相反，稱該軟繼電器為 “0”或 “OFF”狀態(tài)。注意：左母線與線圈之間一定要有觸點(diǎn)，而線圈與右母線之間則不能有任何觸點(diǎn)。在有幾個(gè)并聯(lián)電路相串聯(lián)時(shí)，應(yīng)將 并聯(lián)觸點(diǎn)多的回路放在左方，如圖 23b 所示。起保停程序也可以用置位（ SET）和復(fù)位（ RST）指令來實(shí)現(xiàn)。點(diǎn)擊下一步直到 Proficy Machine Edition 配置界面，如圖 26 所示。它能夠?qū)ιa(chǎn)事件快速反應(yīng)，減少原材料消耗，提高生產(chǎn)率。過程數(shù)據(jù)庫（ PDB）：由標(biāo)簽變量組成的一個(gè)過程，數(shù)據(jù)的集合及其存儲(chǔ)的區(qū)域。 iFix 新建工程與配置 iFix 新建工程步驟如下： 1）關(guān)閉 iFix 所有文件。 1）打開 iFix 文件，運(yùn)行系統(tǒng)配置應(yīng)用（ SCU）。 iFix 的圖形功能有很多內(nèi)容，所有這些都包含在 Intellution 工作臺(tái)，如圖 32 所示。 4）文件 —— 保存，選擇新建路徑下的 LOCAL 文件夾，保存。 4）輸入要恢復(fù)的文件名旁邊“瀏覽”中找到， IFIX安裝目錄下 :Ge Fanuc\Proficy iFIX \ 文件。一旦數(shù)據(jù)進(jìn)入 PDB ，它們可以用圖形方式進(jìn)行顯示。過程數(shù)據(jù)： iFix 用于連接工廠中的過程硬件。輸入注冊(cè)碼完成注冊(cè)。它是一個(gè)適合用于邏輯程序編寫、人機(jī)界面開發(fā)、運(yùn)動(dòng)控制及控制應(yīng)用的通用開發(fā)環(huán)境。 圖 23 串并聯(lián)電路的編程處理 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁 具有自鎖功能的程序梯形圖 利用自身的常開觸點(diǎn)使線圈持續(xù)保持通電即 “ON”狀態(tài)的功能稱為自鎖。如果在程序中，同一線圈使用了兩次或多次，稱為 “雙線圈輸出 ”。解算的 結(jié)果，馬上可以被后面的邏輯解算所利用。母線是用來連接指令組的。 梯形圖編程知識(shí) 梯形圖的基本概念 PLC 是專為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置，其主要使用者是工廠廣大電氣技術(shù)人員，為了適應(yīng)他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和掌握能力，通常 PLC 不采用微機(jī)的編程語言，而常常采用面向控制過程、面向問題 的 “自然語言 ”編程。 模式和時(shí)間可以配置并且存儲(chǔ)到 CPU 當(dāng)中， 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 也可以在用戶程序中使用服務(wù)請(qǐng)求功能 4 進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置。 背板通訊窗口： 通過此窗口與智能設(shè)備進(jìn)行通訊。 CPU總是執(zhí)行這個(gè)窗口。到達(dá) EGD 發(fā)送頁時(shí)間節(jié)點(diǎn)時(shí)， CPU從存儲(chǔ)器上的對(duì)應(yīng)位置向以太網(wǎng)接口拷貝輸出頁數(shù)據(jù)。一旦檢測到擴(kuò)展機(jī)架，則 擴(kuò)展機(jī)架配置及所有模塊數(shù)據(jù)傳到控制器通訊窗口中。邏輯窗口在每一次掃描過程中完全執(zhí)行。為了消除兩者之間由于運(yùn)行方式不同而造成的這種差異， PLC在程序運(yùn)行方式、輸入輸出操作、特殊功能模塊等方面作了特別的考慮。用戶可以從以太網(wǎng) EGD、 ProfibusDP、 Genius和 DeviceNet 中進(jìn)行選擇，這些通訊模塊都能容易地安裝并且快速地配置。模擬量模塊將輸入電流或輸入電壓轉(zhuǎn)變成內(nèi)在的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，向 PLC CPU提供所得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。 離散量 I/O 模塊（輸入） 輸入模塊提供 PLC 和諸如接近開關(guān)、按鈕、開關(guān)的接口。 RX3i廣泛的診斷機(jī)制和帶電插拔能力增加了機(jī)器循環(huán)次數(shù)，減少了停機(jī)時(shí)間，用戶能存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)，減少外圍硬件花費(fèi)。 I/O 和其他功能模塊可以安裝在除了 0插槽和擴(kuò)展插槽以外的任何插槽， 0插槽只能用于 IC695 電源。 GE PACSystems RX3i 基本模塊 背板 RX3i 背板（機(jī)架）采用通用的 PCI 總線，分為 12 槽和 16 槽兩種尺寸用于滿足用戶不同的應(yīng)用需要。 ? 模塊支持帶電插拔。此外，系統(tǒng)還提供多種網(wǎng)絡(luò)接口模塊。和 PACSystems 家族的其他成員一樣， RX3i 具備單一的控制引擎和通用的編程環(huán)境，使其能靈活的應(yīng)用于多種硬件平 臺(tái)上。 。 4) 采用開放的、模塊化的硬件架構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)不同功能的自由組合與搭配，減少系統(tǒng)升級(jí)帶來的麻煩。 PAC 是一種多功能控制器平臺(tái)，它包含多種可按照用戶意愿組合、搭配和實(shí)施的技術(shù)和產(chǎn)品， PLC性能的實(shí)現(xiàn)主要依賴于專用硬件，應(yīng)用程序的執(zhí)行依靠專用硬件芯片實(shí)現(xiàn)，硬件的非通用性會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的功能前景和開放性受到限制，由于是專用操作系統(tǒng)，實(shí)時(shí)可靠性和功能都無法與通 用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)相比，這樣導(dǎo)致了 PLC 整體性能的專用性和封閉性。 PAC 包括開放數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡(luò)連接功能。因?yàn)橹挥辛私饬?IFIX 的工作原理，才能設(shè)計(jì)好合理的監(jiān)控界面。主要介紹液位控制系統(tǒng)的定義、組成、功能以及液位控制系統(tǒng)的研究方向和意義，并簡單講述了本論文的主要內(nèi)容、方法及結(jié)構(gòu)安排。 PID 閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛的一種控制算法，對(duì) 西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁 大部分 控制對(duì)象都有良好的