【正文】 ，直流過電壓，功率模塊過熱，電機(jī)短路等 )，并立即封鎖輸出電壓。 16 觸摸屏 觸摸屏的工作原理 為了操作上的方便，人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)或鍵盤。電容式觸摸屏在觸摸屏四邊均鍍上狹長的電極，在導(dǎo)電體內(nèi)形成一個(gè)低電壓交流電場(chǎng)。 分為兩類：一類為接觸式， 包括單 法蘭 靜壓 /雙法蘭差壓 液位變送器 ，浮球式液位變送器，磁性液位變送器， 投入式液位變送器 ，電動(dòng)內(nèi) 浮球液位變送器 ，電動(dòng)浮筒液位變送器， 電容式液位變送器 ，磁致伸縮液位變送器，侍服液位變送器等。 液位傳感器的工作原理 用靜壓測(cè)量原理：當(dāng)液位 變送器 投入到被測(cè)液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力公式為： Ρ = ρ . + Po 式中： P ：變送器迎液面所受壓力， ρ：被測(cè)液體密度， g ：當(dāng)?shù)刂亓铀俣? ， Po ：液面上大氣壓 ， H ：變送器投入液體的深度。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測(cè)流量范圍大。當(dāng)導(dǎo)電 的液體在導(dǎo)管中流動(dòng)時(shí)，導(dǎo)電液體切割磁力線，于是在和磁場(chǎng)及其流動(dòng)方向垂直的方向上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，如安裝一對(duì)電極 ，則電極間產(chǎn)生和流速成比例的感應(yīng)電勢(shì) E E=BDν (6 ． 5) 式中 D—— 管道內(nèi)徑 (m)； B—— 磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度 (T)； ν —— 液體在管道中的平均流速 (m/s)。常見的 PID控制器的控制形式主要有兩種： 如圖 圖 PID控制原理圖 硬件型，即通用 PID控制器，在使用時(shí)只需要進(jìn)行線路的連接和 P， I， D 參數(shù)及目標(biāo)值的設(shè)定。每個(gè)繼電器線圈為以邏輯行，又稱為一個(gè)梯級(jí)。 該軟件的主要特點(diǎn)是： 24 （ 1） 軟件的共通化 GX Developer 能夠制作 Q 系列， QnA 系列， A 系列（包括運(yùn)動(dòng)控制（ SCPU）） ,FX系列的數(shù)據(jù) ,能夠轉(zhuǎn)換成 GPPQ,GPPA 格式的文檔。 （ 5） 豐富的調(diào)試功能 ① 由于運(yùn)用了 梯形圖 邏輯測(cè)試功能， 能夠更加簡單的進(jìn)行調(diào)試作業(yè)。如果為自動(dòng)控制，那么就有以下的工作系統(tǒng)控制圖，人通過觸摸屏設(shè)置想要達(dá)到的水位，將模擬信號(hào)傳遞給 PLC， PLC 同過內(nèi)部的 AD 轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且處理，然后再通過 DA 轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)傳遞給變頻器，然后水泵電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)，當(dāng)液位達(dá)到液位上限時(shí)，碰觸到液位計(jì)，液位計(jì)將模擬信號(hào)傳遞給 PLC， PLC 又將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)處理后，又轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)傳遞觸摸屏顯示出來，同時(shí)停止水泵。然而這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)也讓我進(jìn)一步獲得了獨(dú)立自主的學(xué)習(xí)，摸索，思考，動(dòng)手等多種能力。拿這次畢業(yè)設(shè)計(jì)來說，我不僅用了好幾個(gè)學(xué)過的軟件，還接觸了新的軟件。在實(shí)習(xí)期間可以把在學(xué)校學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。挫折是一份財(cái)富， 經(jīng)歷 是一份擁有。在此，對(duì)所有給予我?guī)椭耐瑢W(xué)表示衷心的感謝。 李 老師淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn) 認(rèn)真的教學(xué) 態(tài)度，務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)都深深地 感染 著我，并將成為我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。雖然有點(diǎn)苦，但苦中仍有樂，因?yàn)樵谄渲形矣謱W(xué)會(huì)更多的東西，掌握了更多的知識(shí)。為很好的完成本次設(shè)計(jì)，我不斷地從廠里獲取機(jī)會(huì)并學(xué)習(xí)調(diào)試。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中只知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，同時(shí)要有自己的想法和見解，這是成功的一項(xiàng)非常重要的保證。 29 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,發(fā)現(xiàn) ,提出 ,分析和解決實(shí)際問題 ,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程 .隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，可編程控制器（ PLC）已經(jīng) 成為 當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說得是無處不在。 ③ 數(shù)據(jù)制作中發(fā)生錯(cuò)誤況時(shí)，會(huì)顯示是什么原因或是顯示消息，所以數(shù)據(jù)制作的時(shí)間能夠大幅度縮短。 ② 功能塊（略稱作 FB） FB 是以提高順序程序的開發(fā)效率為目的而開發(fā)的一種功能。 （ 3） 線圈不能直接與左母線相接，如果需要，可通過一個(gè)沒有使用的常閉觸電或特殊繼電器 R9010 相連接。其控制 規(guī)律為： ])( )(0 )(11)([)( td tdet dTteTteKptu ? ??? 22 式中 CK ： 調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) iT ： 調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間 dT ： 調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間 e ： 調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào) δ： 比例帶，它是慣用增益的倒數(shù) u： 輸出 簡單來說 ， PID控制器各校正環(huán)節(jié) 的作用是這樣的： 比例環(huán)節(jié)： 即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào) e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用以減小誤差。它的原理通過控制對(duì)象的傳感器等檢測(cè)控制量 (反饋量 )，將其與目標(biāo)值 (溫度、流量、壓力等設(shè)定值 )進(jìn)行比較。測(cè)量精 度不受被測(cè)液體的黏度、密度及溫度等因素變化的影響，且測(cè)量管道中沒有任何阻礙液體流動(dòng)的部件，所以幾乎沒有壓力損失。 （ 2）具有反向保護(hù)、限流保護(hù)電路，在安裝時(shí)正負(fù)極接反不會(huì)損壞變送器，異常時(shí)送器會(huì)自動(dòng)限流在 35MA 以內(nèi)。 4～ 20mA、 0～ 5V、 0～ 10mA等 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。當(dāng)手指觸摸在金屬層上時(shí)，觸點(diǎn)的電容就會(huì)發(fā)生變化，使得與之相連的振蕩器頻率發(fā)生變化，通過測(cè)量頻率變化可以確定觸摸位置獲得信息。其中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺(tái)。超低噪音運(yùn)行（采用柔性 PWM 方式）。 維修方便：更換密封、軸承，簡易方便。 177。憑借活塞的運(yùn)動(dòng)，制造出一個(gè)近似真空，外部大氣壓將水壓上來。 （ 2） FX2N4AD 性能規(guī)格如下表 輸入 電壓輸入 電流輸入 模擬輸入范圍 默認(rèn)狀態(tài)， 0~10VDC 輸入選擇了 0~250 范圍，如果需要其他電壓輸入，請(qǐng)重新調(diào)整偏置和增益。 FX2N4AD 的最大分辨率為 8 位。如出現(xiàn)異常情況，則通過自診斷給出故障信號(hào)，或自行進(jìn)行相應(yīng)的處理，這將有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)或提前預(yù)報(bào)系統(tǒng)的故障，提高系統(tǒng)的可靠性。 在 PLC 內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器、保持器、內(nèi)部輔助繼電器等，繼電器控制系統(tǒng)沒有的器件，它們的線圈及動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)只能在 PLC 內(nèi)部控制電路中使用，而不能與外部電路相連。 PLC 的工作原理如下： （ 1） PLC 的等效工作電路 PLC 是一種微機(jī)控制系統(tǒng)，其工作原理也與微機(jī)相同，但在應(yīng)用時(shí)，可不必用計(jì)算機(jī)的概念去做深入的了解，只需將它看成是由普通的繼電器、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器等組成的裝置，從而把 PLC 等效成輸入、輸出和內(nèi)部控制電路三部分， ① 輸入部分 這部分的作用是接受被控設(shè)備的信息或操作命令等外部輸入信息。 PLC 采用與繼電器電路相似的梯形圖編程，比較直觀，易懂易編，深受電氣技術(shù)人員和電工的歡迎，容易推廣應(yīng)用。液位計(jì)的作用是檢測(cè)當(dāng)前液位壓力。 （ 3）根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 類型。而采用 PLC 控制，由于其硬軟件齊全，為模塊化積木式結(jié)構(gòu)，且已商品化，故僅需按性能、控制要求設(shè)計(jì)控制程序，而且在以后的修改中只需改變控制程序就可輕易改變邏輯或增加功能。 可編程控制器多種液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 系統(tǒng)自動(dòng)工作； 控制的單周期運(yùn)行方式； 由傳感器送入設(shè)定的參 數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； 啟動(dòng)后就能自動(dòng)完成一個(gè)周期的工作，并循環(huán)。這種工業(yè)計(jì)算機(jī)采用 “面向用戶的指令 ”，因此編程方便。 本文介紹了基于 FX2N型號(hào)的可編程控制器（ PLC），組態(tài)軟件的液面控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，采用 PID 算法實(shí)現(xiàn)液面的自動(dòng)控制。 定義強(qiáng)調(diào)了 PLC 應(yīng)直接應(yīng)用與工業(yè)環(huán)境，它必須具有很強(qiáng)的抗干擾能力，廣泛的適應(yīng)能力和應(yīng)用范圍。 隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來越高，原來的液體混合遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前自動(dòng)化的需要。綜合多種液體自動(dòng)混合裝置的控制系統(tǒng)的要求，進(jìn)行了外部電路的連線和 PLC 程序設(shè)計(jì)，從部件的選擇，流程的分析，程序順序控制的設(shè)計(jì)等方面，完成了本次的設(shè)計(jì)任務(wù)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與步驟，如下圖 所示 在液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中主要考慮以下幾點(diǎn)： （ 1）深入了解和分析 液體混合 控制系統(tǒng)的工藝條件和控制要求。 9 確 定 課 題研 究 課 題內(nèi) 容確 定 方 案查 找 資 料設(shè) 計(jì) 電 路 原 理 圖根 據(jù) 控 制 要 求 確定 硬 件 配 置根 據(jù) 控 制 要 求 編寫 程 序調(diào) 試 程 序系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì)記 錄 運(yùn) 行 結(jié) 果并 分 析總 結(jié)錯(cuò)誤 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟圖 系統(tǒng)控制方案 系統(tǒng)控制原理如圖 所示 ,系統(tǒng) 主要是由觸摸屏、可 編 程序控制器變頻器（ PLC）、液位計(jì)、配電裝置以及水泵等組成 。 （ 2）控制功能強(qiáng)。 （ 7）維修方便。內(nèi)部控制電路實(shí)際上也就是用戶根據(jù)控制要求編制的程序。 （ 2） PLC 的工作過程 PLC 一般采用循環(huán)掃描方式工作。 CPU 對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，并將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器中；同時(shí)，把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過輸出部件轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備能接受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。 上位機(jī) PLC 的狀態(tài)改變，模塊的運(yùn)行情況如下： RUNSTOP： 在 STOP 模式期間，保持 RUN 運(yùn)行期間模擬輸出通道使用的最后一個(gè)操作 值。 177。 0~10V/0~5VDC，外部負(fù)載： 1kΩ~1MΩ。 滴水不漏：不同材質(zhì)的硬質(zhì)合金密封，保證了不同介質(zhì)輸送均無泄漏。這種 “自我 保護(hù) ”的功能，不僅保護(hù)了變頻器，還保護(hù)了電機(jī)不易損壞。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入。用戶觸摸屏幕時(shí)，由于人體電場(chǎng)，手指與導(dǎo)體層間會(huì)形成 一個(gè)耦合電容，四邊電極發(fā)出的電流會(huì)流向觸點(diǎn)，而電流強(qiáng)弱與手指到電極的距離成正比，位于觸摸屏幕后的控制器便會(huì)計(jì)算電流的比例及強(qiáng)弱，準(zhǔn)確算出觸摸點(diǎn)的位置。第二類為非接觸式，分為超聲波液位變送器，雷達(dá)液位變送器等。同時(shí)，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ，使傳感器測(cè)得壓力為： ρ . ，顯然通過測(cè)取壓力 P ，可以得到液位深度。最大流量與最小流量的比值一般為 20： 1 以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大可達(dá) 3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，精確度較高，可測(cè)量電導(dǎo)率 ≥1μs/cm 的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的流體流量。 由式 (65)可得： ν=E ／ BD，則流體在管道中流過的體積流量和感應(yīng)電勢(shì)成正比。 軟件型，使用離散形式的 PID控制算法在可編程序控制器上做 PID控制器。每個(gè)梯形圖由多層邏輯行組成。 此外，選擇 FX 系列的情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔 （ 2） 利用 Windows 的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升 能夠?qū)?Excel,Word 等作成的說明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用。 (a) 沒有必要再和可編程控制器連接。 工作系統(tǒng)控 制圖 以上就是 PLC 自動(dòng)控制液面的基本步驟，但是自動(dòng)控制液面還有幾種情況，下面我們就來一一分析下： 首先，當(dāng)我們選擇自動(dòng)控制時(shí)，我們?cè)O(shè)定了液位值時(shí)，相對(duì)應(yīng)的液位上下限值也隨之產(chǎn)生，同時(shí)通過 PID 的計(jì)算，當(dāng)前液位值是高于還是低于設(shè)定值，然后把模擬信號(hào)傳遞給 PLC， PLC 通過 AD 轉(zhuǎn)換，把所得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，再轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)傳遞給變頻器，此時(shí)變頻器會(huì)出現(xiàn)兩種情況： 情況一：變頻器的頻率不斷增大 當(dāng)變頻器的頻率不斷增大直到達(dá)到上限頻率時(shí)，水泵由變頻啟動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行。 指導(dǎo)老師剛開始分配 任務(wù) 時(shí)，我選擇了做跟 PLC 相關(guān)的課題。 在整個(gè)過程中，我也曾經(jīng)因?yàn)橛龅嚼щy失落過，也曾為成功的解決棘手問題而熱情高漲。在理論與實(shí)踐相結(jié)合的時(shí)候，能夠更快更好的體會(huì)到理論的精髓所在，體會(huì)到理論與實(shí)