【正文】 ........................ 11 溫度控制的基本功能 .................................... 12 溫度控制 的算法 ........................................ 12 軟件設計語言 .......................................... 13 液位控制軟件設計 ........................................... 18 液位控制軟件設計的基本功能 ............................ 18 液位控制設計語言 ...................................... 18 5 組態(tài)設計 ....................................................... 19 組態(tài)軟件 ................................................... 19 組態(tài)王的概述 ................................................ 19 V 組態(tài)王的特點 ............................................... 20 立應用工程的步驟 ........................................... 21 建立工程 ................................................... 21 定義硬件設備 ............................................... 21 構造數(shù)據(jù)庫 ................................................. 24 圖形界面的設計 ............................................. 25 創(chuàng)建動畫鏈接 ............................................... 27 運行組態(tài) .................................................. 28 6 系統(tǒng)調試 ....................................................... 29 硬件調試 ................................................... 29 軟件調試 ................................................... 30 軟硬聯(lián)合調試 ............................................... 30 AD 模塊模擬量與數(shù)字量的轉換 .......................... 31 PID 調試 .............................................. 32 7 結論 .......................................................... 34 參考文獻 ......................................................... 35 致謝 .............................................................. 36 附錄 .............................................................. 37 附錄 A 程序總體設計圖 .......................................... 37 附錄 B 組態(tài)水溫控制圖 .......................................... 40 附錄 C 水溫控制實物圖 .......................................... 41 1 1 前 言 隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā) 展，人們的生活質量在不斷提升，對能源的需求越來越大。 level control?？删幊炭刂破鳎?PLC），具有自動化程度高、實時性好、 I/O 口模塊豐富、運行穩(wěn)定、精度高、容易控制等特點，在工業(yè)自動化中經(jīng)常用到。根據(jù)設計任務書的要求，設計對一臺經(jīng)濟簡便的小型的太陽能水溫控制裝置，編制可以用于本科生《自動控制原理》、《檢測技術》和《過程控制》等課程的檢測、建?；蚝唵慰刂葡到y(tǒng)實驗的 PLC梯形圖測控、通信軟件以及上位機的組態(tài)王顯示軟件。太陽能熱水器是我國太陽能利用裝置中應用最廣泛、產(chǎn)業(yè)發(fā)展最迅速的太陽能產(chǎn)品。 1969年，第一臺可編程控制器 PDP—14由美國數(shù)字設備公司（ DEC）制作成功，并在 GM公司汽車生產(chǎn)線上使用取得良好的效果，可編程控制器由此誕生，在控制領域內(nèi)產(chǎn)生了歷史性革命。常規(guī)的 PID調節(jié)具有結構簡單 ,穩(wěn)定性好 ,可靠性高 ,易于工程實現(xiàn)等優(yōu)點 ,其主要問題是參數(shù)整定問題 ,一旦整定計算好后 ,在整個控制過程中都是固定不變的 ,而在實際系統(tǒng)中 ,由于系統(tǒng)狀態(tài)和參數(shù)等發(fā)生變化 ,控制過程具有大滯后、非線性、時變性 ,采用常規(guī) PID控制較難獲得最佳的控制效果。 圖 系統(tǒng)控制原理 注釋 :① T1:熱水箱的溫度傳感器 ② T2:循環(huán)水管中的溫度傳感器 ?F1:冷水閥 ④ F3:熱水閥 4 3 PLC 與組態(tài) 可編程控制器（ PLC）簡介 可編程控制器（ Programmable Logic Controller,簡稱 PLC,是一種在工業(yè)環(huán)境中經(jīng)常用到的數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，是在集成電路、計算機技術基礎上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設備。 PLC的配置靈活。它按照 PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)； 檢查電源、存儲器、 I/O 以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。組態(tài)最早的概念出現(xiàn)在工業(yè)計算機控制中，如集散系統(tǒng) DSC組態(tài)，可編程控制器 PLC梯形圖組態(tài)，而人機界面生成的軟件就叫工控組態(tài)軟件。它的主要特點有：延續(xù)性 、可擴充性 、 封裝性 、 通用性。 GX Developer 的特點 (1)軟件的共通化 GX Developer能夠制作 Q系列， QnA系列， A系列 (包括運動控制 (SCPU)),FX系列的數(shù)據(jù) ,能夠轉換成 GPPQ,GPPA格式的文檔。 式上加上名字（宏定義名）登錄（宏登錄）到文檔，然后輸入簡單的命令就能夠讀出登錄過的回路模式，變更軟元件就能夠靈活利用了。 （ 2） 先安裝 GX Developer\EnvMEL里的環(huán)境包。 溫度控制軟件設計 按偏差的比例、積分和微分進行控制的控制方案簡稱為 PID控制。 溫度控制的算法 模擬 PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一，由于其算法簡單、參數(shù)物理意義明確、理論分析體系完整、魯棒性好和可靠性高等優(yōu)點，因此在工業(yè)過程控制，尤其在可建立精確數(shù)學模型的 確定性控制系統(tǒng)中，常規(guī) PID控制系統(tǒng)主要由被控對象和控制器所組成，其系統(tǒng)構成圖如下圖。由于采用的是繼電器型 PLC，不能直接采用方向開關指令（ ARWS），該指令適應于晶體管型 PLC。 程序如下： 17 18 液位控制軟件設計 液位控制軟件設計的基本功能 液位分為七個位置顯示，水位控制分為兩種控制：自動控制和手動控制；自動控制的效果如下：當水箱內(nèi)水所在的每個水位，通過外面的二極管的亮暗程度來表示，同時，當水位在最低水位時，水泵會自動啟動工作，直到水泵把水加到最高水位時，才能自動停止加水，即水泵處于關閉狀態(tài)。 Citech 提供了類似 C 語言的腳本語言進行二次開發(fā)，但與 iFix 不同的是， Citech 的腳本語言并非是面向對象的，而是類似于 C 語言，這無疑為用戶進行二次開發(fā)增加了難度。本次設計采用的就是組態(tài)王作為界面 [16]。 組態(tài)王與 I/O設備組態(tài)王軟件作為一個開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國內(nèi)外常見的 PLC、智能模塊、智能儀表、變頻器、數(shù)據(jù)采集板卡等 (如三菱 PLC)通過常規(guī)通訊接口 (如串口方式、 USB接口方式、以太網(wǎng)、總線、 GPRS等 )進行數(shù)據(jù)通訊。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利 于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān) 21 控。 建立工程 啟動組態(tài)王 ，進入工程管理器中建立一個 “溫度液位控制畫面 ”的新工程，如圖 。 圖 通信設置 構造數(shù)據(jù)庫 在工程瀏覽器數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)詞典里建立洗車機監(jiān)控畫面所需的變量，新建變量名，確定變量類型是內(nèi)存離散或是 I/O離散，鏈接設備為 PLC，選擇對應的寄存器。選取用戶界面所需要的按鈕、圖庫中的指示燈、方框畫圖等；至于畫面中上方，與硬件布置相仿。 圖 運行監(jiān)控畫面 29 6 系統(tǒng) 調試 硬件調試 在硬件調試中，首先，我們先檢查硬件的基礎元件上的問題，與仿真圖相比較，檢查是否出現(xiàn)漏線或元件，是否出現(xiàn)有方向接法的元件接錯，硬件上的標簽是否貼錯等問題；其次，檢查是否出現(xiàn)短接現(xiàn)象，用萬能表進行各個模塊的檢測；接著，針對各個模塊進行調試，其中，我們在調試液位七個位置顯示時，出現(xiàn)的問題是二極管全部亮后一個個暗，現(xiàn)象與我們預期的相反，針對電路圖進行改裝后，效果達到咯，但是二極管的燈比較暗，通過計算，水也是有電阻的，我們把串接在二極管的保護電阻改小， 最終完成效果。首先，先寫一段程序，把 AD 模塊與 PLC 鏈接起來，并在電腦是實現(xiàn)實時監(jiān)控，通過探頭不同溫度環(huán)境下，給出的多少電壓與實時監(jiān)控中的數(shù)字量進行對比。 圖 P 調節(jié)的飛升曲線 圖 PID 調節(jié)飛升曲線 34 7 結 論 通過本次課程設計，使太陽能熱水器達到了系統(tǒng)的各種控制要求，成功完成太陽能熱水器的 PLC自動控制系統(tǒng)的 設計。 本論文設計在指導老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇到具體的寫作過程，無不凝聚著老師的心血和汗水，在本人的畢業(yè)設計期間，老師為本人提供了種種專業(yè)知識上的指導和一些富于創(chuàng)造性的建議，沒有這樣的幫助和關懷， 本人不會這么順利的完成畢業(yè)設計。 圖 C1 實物接線圖 水位控制 水泵 繼電器 溫度采集模塊 用戶界面