【正文】 力線，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。被測流體從下向上經(jīng)過錐管和浮子形成的環(huán)隙時，浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當浮子所受上升力大于浸在流體中浮子重量時，浮子便上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，浮子上下端差壓降低，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子重量時，浮子便穩(wěn)定在某一高度。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān)，例如當節(jié)流裝置形式或管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)（密度、粘度）不同時，并轉(zhuǎn)換成電信號輸出，例如DC4~20mA統(tǒng)一標準信號。生產(chǎn)過程中無聊總量的計量還是經(jīng)濟核算和能源管理的重要依據(jù)。（4）超聲波液位測量超聲波測量液位的方法很多，應(yīng)用比較廣泛的是脈沖回波法。投入式液位傳感器適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測量。 液位傳感器的選擇液位的測量幾乎遍及生產(chǎn)與生活的各個領(lǐng)域，尤其在工業(yè)生產(chǎn)過程領(lǐng)域。其中的Ｋ型（鎳鉻－鎳硅）熱電偶，其可測量1312℃以內(nèi)的溫度，且其線性度較好，而且價格也便宜。DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為177。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，有很多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液體和速度等都是模擬量。（3） 工業(yè)控制計算機控制工控機采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、使用性強、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。2．2 具體設(shè)計考慮 主控制器選擇就目前的現(xiàn)狀有以下幾種控制方式滿足系統(tǒng)的要求：繼電器控制系統(tǒng)、單片機控制、工業(yè)控制計算機、可編程序控制器控制。對于人機交互方式改造后系統(tǒng)的操作模式應(yīng)盡量和改造前的相類似，以便于操作人員迅速掌握。 恩課題應(yīng)解決得主要問題是如何使PLC在液體混合過程中實現(xiàn)控制功能，在相關(guān)的研究文獻報道中用PLC對灌裝機進行控制的研究上不多見，以致人們難以根據(jù)它的具體情況、正確的選用參數(shù)進行那個系統(tǒng)控制、也就是難以滿足提高質(zhì)量和效率、降低成本的要求，本設(shè)計就是基于以上我能提進行的一些探索。另外，生產(chǎn)要求該系統(tǒng)要具有配料精確、控制可靠等特點，這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的。該公司于1969年研制出了第一臺符合招標要求的工業(yè)控制器，命名為可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC（有的稱為PC），并在GM公司的汽車自動裝配線上試驗獲得了成功?；赑LC的液體溷合控制本科畢業(yè)設(shè)計摘要本文以兩種液體的混合罐裝控制為例，將兩種液體按一定比例混合，在電動機攪拌后要達到一定的溫度才能將混合的液體輸出容器。這種新型的智能化工業(yè)控制裝置很快在美國其他工業(yè)控制領(lǐng)域推廣應(yīng)用，至1971年，已成功地將PLC用于食品、飲料、冶金、造紙等行業(yè)。所以為了幫助相關(guān)行業(yè)，特別是其中的中小型企業(yè)實現(xiàn)多種液體混合的自動控制，從而達到液體混合的目的，液體混合自動配料勢必就是擺在我們眼前的一大課題。整個設(shè)計過程是按思想工藝流程設(shè)計，為設(shè)備安裝、運行和保護檢修服務(wù)。從企業(yè)的改造要求可以看出在新的控制系統(tǒng)中既需要處理模擬量也需要處理大量的開關(guān)量，系統(tǒng)的可靠性要高，人機交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。（1） 繼電器控制系統(tǒng)控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的。但工控機價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大材小用。為了使PLC處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D和D/A轉(zhuǎn)換。176。但是熱電偶的熱電動勢值小，補償導(dǎo)線誤差大，且價格高昂。隨著科學技術(shù)與生產(chǎn)的迅速發(fā)展，液位自動檢測領(lǐng)域出現(xiàn)了種類多樣的測量手段，并且其功能越來越完善，各項性能指標越來越適用工業(yè)生產(chǎn)的要求。精巧的結(jié)構(gòu)，簡單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶的使用提供了方便。這種方法是從聲波源發(fā)射聲波，測量聲波到達所測液面后反射回來所需時間，利用該時間與液位高度成比例的原理來進行測量。因此，流量監(jiān)測及變送是發(fā)展生產(chǎn)、節(jié)約能源、改進產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益和管理水平的重要工具，是工業(yè)自動化儀表與裝置中的重要儀表之一。因此，差壓式由產(chǎn)生差壓的裝置和差壓計兩部分組成，即一次裝置（檢測件）和二次裝置（差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表）組成。浮子在錐管中高度和通過的流量有對應(yīng)關(guān)系。表達式為：E=KBLv ，式中，B為磁感應(yīng)強度；L為測量電極之間的距離；v為被測流體在磁場中運動的平均速度；K為比例常數(shù)。PLC模擬量處理功能主要他歐冠過模擬量輸入輸出模塊及用戶程序來完成。診斷電源、PLC內(nèi)部電路工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤。 根據(jù)PLC的設(shè)計特點，它對電源并無特殊需求，它可使用一般工業(yè)電源。（＋│t│）熱響應(yīng)時間30s最小置入深度熱電阻的最小置入深度≥200mm允通電流≤5mA另外，Pt100溫度傳感器還具有抗振動、穩(wěn)定性好、準確度高、耐高壓等優(yōu)點。從電橋獲取的差分信號通過兩級運放放大后輸入單片機。若增益不足時，可再增加一級放大。在電磁流量計中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當于法拉第試驗中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場。電磁流量變送器是由勵磁電路、信號濾波放大電路、A/D采樣電路、微處理器電路、D/A電路、變送電路等組成。10%最大功耗：≤10VA FX2N2AD是2通道12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，F(xiàn)X2N4AD是4通道12位A/D轉(zhuǎn)換模塊，F(xiàn)X2N8AD是8通道12~16位A/D轉(zhuǎn)換模塊，根據(jù)外部接線需要和PLC功能指令對這些模塊進行初始化設(shè)置。模塊的瞬時值與設(shè)定值等數(shù)據(jù)也可以用FROM/TO指令讀出或?qū)懭?，該模塊的技術(shù)指標如下表所示：項目攝氏度華氏度通過讀取適當?shù)木彌_區(qū)，可以得到176。輸出通道接收數(shù)字信號并轉(zhuǎn)換成等價的模擬信號，故也稱D/A轉(zhuǎn)換。1%（對于+20mA的全范圍）轉(zhuǎn)換速度（改變是用的通道數(shù)不會改變轉(zhuǎn)換速度）隔離模擬和數(shù)字之間用光耦合器隔離，DC/DC轉(zhuǎn)換器用來隔離電源和FX2N主單元，模擬通道之間沒有隔離外部電源DC24V177。既然在過去的控制領(lǐng)域中，無法實現(xiàn)對混合液提的精確控制和溫度的精確加熱，這次設(shè)計的主題問題就是完成對混合液體的精確控制和對其混合液體的精確加熱，兩個同時使用PID控制執(zhí)行。經(jīng)過運算后即輸出控制信號給電動調(diào)節(jié)閥，使其開度增大，以使通道里的水流量變大，增加水箱里的儲水量，液位升高。當液位升高到設(shè)定高度時，設(shè)定值與控制變量平衡，PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號為零，電動調(diào)節(jié)閥就維持在那個開度，流量也不變，同時水箱的液位也維持不變。水箱的液位經(jīng)過壓力變送器檢測轉(zhuǎn)換成相關(guān)的電信號輸入到PLC的輸入接口，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成控制量PV，給定值SP與控制量PV經(jīng)過PLC的CPU的減法運算成了偏差信號e ,又輸入到PID調(diào)節(jié)器中，又開始了新的調(diào)節(jié)。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制的。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。 在人工調(diào)節(jié)的實踐中，如果能使閥門的開度與被調(diào)參數(shù)偏差成比例的話，就有可能使輸出量等于輸入量，從而使被調(diào)參數(shù)趨于穩(wěn)定，達到平衡狀態(tài)。因為單純的積分作用使過程緩慢，并帶來一定程度的振蕩，所以積分調(diào)節(jié)很少單獨使用，一般都和比例作用組合在一起，構(gòu)成比例積分調(diào)節(jié)器，簡稱PI調(diào)節(jié)器，其作用特性可用下式表示： （32）這里，表示PI調(diào)節(jié)作用的參數(shù)有兩個：比例度P和積分時間。什么是微分調(diào)節(jié)？微分調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)器的輸出變化與偏差變化速度成正比，可用數(shù)學表達式表示為： （33）式中： ——調(diào)節(jié)器的輸出變化值； ——微分時間； ——偏差信號變化的速度。純比例調(diào)節(jié)雖然動偏差比PI調(diào)節(jié)小，但余差大，而純積分調(diào)節(jié)質(zhì)量最差，所以一般不單獨使用。BIT2：0為無輸入變化量報警，1為輸出變化量報警有效。[S3]+21：輸入變化量（減方）報警設(shè)定值，032767。該指令可以用中斷、子程序、步進梯形指令和條件跳步指令。+ 微分項是在采樣時刻n，PID回路輸出的計算值；是回路增益；是采樣時刻n的回路誤差值； 是回路誤差的前一個數(shù)值(在采樣時刻n1)；是采樣時刻x的回路誤差值；是積分項的比例常數(shù)；是回路輸出的初始值；是微分項的比例常數(shù)；從這個公式可以看出，積分項是從第1個采樣周期到當前采樣周期所有誤差項的函數(shù)。是現(xiàn)實世界數(shù)值的未標準化的或原始的實數(shù)值表達式。第一步是使用下面給出的公式，將回路輸出轉(zhuǎn)換成一個標定的實數(shù)值：= (偏移量) * 跨度其中： 是回路輸出經(jīng)過標定的實數(shù)值是回路輸出標準化的實數(shù)值，跨度值域大小，可能的最大值減去可能的最小值對于單極性為32,000 (典型值)對于雙極性為64,000 (典型值)過程變量和設(shè)定值是PID運算的輸入值。用戶可以在執(zhí)行PID指令以前修改回路表中積分項前值?？煽啃圆? 引起可靠性差的原因很多，如金屬化孔、接插件接觸不良會造成系統(tǒng)時好時壞，經(jīng)不起振動；內(nèi)部和外部干擾、電源紋波系數(shù)大、器件負荷過大等造成邏輯電平不穩(wěn)定；走線和布局不合理也會引起系統(tǒng)可靠性差。系統(tǒng)總線的損壞主要由于現(xiàn)在PLC多為插件結(jié)構(gòu)，長期使用插拔模塊會造成局部印刷板或底板 接插口等處的熱中，電壓和電流的波動沖擊是不可避免的。要減少I/O模塊的故障就要減少外部各種干擾對其影響，首先要按照其使用的要求進行使用，不可隨意減少其外部保護設(shè)備，其次分析主要的干擾因素，對主要干擾要進行隔離源或處理。第三類故障是傳感器和儀表，這類故障在控制系統(tǒng)中一般反映在信號的不正常。 ③輸入輸出信號的干擾輸入設(shè)備的輸入信號線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號線與大地間的共模干擾；在感性負載的場合，輸出信號由斷開一閉合時產(chǎn)生的突變電流和由閉合一斷開的反向感應(yīng)電勢以及電磁接觸器的接點產(chǎn)生電弧等產(chǎn)生的干擾。楊老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。半個學期的畢業(yè)設(shè)計已圓滿結(jié)束，在這幾個月中，我經(jīng)歷了很多事，也接觸了很多人，不管怎么說，我在此對每位曾經(jīng)幫助過我或指導(dǎo)過我的人表示衷心地感謝。也正是在他的指導(dǎo)和啟發(fā)下，我圓滿地完成了本科階段的畢業(yè)設(shè)計任務(wù)。對李老師的感激之情是無法用言語表達的。同時采用PLC控制液體混合裝置，還能容易地隨時修改可編程控制器程序，以改變液體混合裝置的工作時間和工作狀況，滿足不同液體混合的需要。這類故障的發(fā)現(xiàn)及處理也和日照巡檢有關(guān)，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。第1類故障點是在繼電器、接觸器。所以在系統(tǒng)設(shè)計和處理系統(tǒng)故障的時候要考慮的空氣、塵埃、紫外線等對設(shè)備的破壞。電源故障包括電壓值不符合設(shè)計要求，電源引線和插座不對，功率不足，負載能力差等。手工調(diào)整積分項前值時，必須小心謹慎。輸出變量是由PID運算產(chǎn)生的，所以在每一次PID運算完成之后，需更新回路表中的輸出值， 。在數(shù)字計算機中，不保存所有的誤差項，實際上也不必要。X0PIDD0D1D100D150[S1]S2S3D PID指令的應(yīng)用 在PLC中的PID控制的編程PID控制器調(diào)節(jié)輸出，保證偏差(e)為零，使系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)。[S3]+23：輸出變化量（減方）報警設(shè)定值，032767。[S3]+3：比例增益（），1%32767%。[S1]：存放設(shè)定值（SV）的地址。對于一個固定不變的偏差，不管其有多大，微分作用的輸出總是零，這是微分作用的特點。由于它是在比例調(diào)節(jié)（粗調(diào)）的基礎(chǔ)上，有加上一個積分調(diào)節(jié)（細調(diào)），所以又稱再調(diào)調(diào)節(jié)或重定調(diào)節(jié)。比例調(diào)節(jié)規(guī)律及其特點比例調(diào)節(jié)作用，一般用字母P來表示。（3）微分（D）控制在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。 PID調(diào)節(jié)的各個環(huán)節(jié)及其調(diào)節(jié)過程其中SP為給定信號，由用戶通過計算機設(shè)定，PV為控制變量，它們的差是PID調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號，經(jīng)過PLC的PID程序運算后輸出，調(diào)節(jié)器的輸出信號經(jīng)過PLC的D/A轉(zhuǎn)換成420mA的模擬電信號后輸出到電動調(diào)節(jié)閥中調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥的開度，以控制水的流量，使水箱的液位保持設(shè)定值。系統(tǒng)的控制框圖如下，其中溫度T控制原理和流量Q的控制原理均由該框圖示意： SpnE（t）M(t)c（t）執(zhí)行機構(gòu)被控對象PID控制器敏感元件pv（t）為了完成對混合液體的精確控制，電動調(diào)節(jié)閥要以一定的開度來控制進入容器的液體流量，調(diào)節(jié)手段是通過將超聲波液位儀檢測到的電信號送入PLC中，經(jīng)過A/D變換成數(shù)字信號，送入數(shù)字PID調(diào)節(jié)器中，經(jīng)PID算法后將控制量經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換成與電動調(diào)節(jié)閥開度相對應(yīng)的電信號送入電動調(diào)節(jié)閥中控制通道中的液體流量。額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，采用三角形接法。輸入、輸出的電壓、電流選擇通過用戶配線完成。F兩種可讀數(shù)據(jù)模擬輸入信號箔溫度PT100傳感器（100歐姆），