【正文】 雖然計算機(jī)控制是非連續(xù)的，但由于計算機(jī)的運(yùn)算速度越來越快，因此用數(shù)字 PID 完全可代替模擬調(diào)節(jié)器，并且能得到比較滿意的效果。應(yīng)用于參數(shù)互相關(guān)聯(lián)的對象在有些生產(chǎn)過程中，有時兩個互相關(guān)聯(lián)的參數(shù)需要利用同一個介質(zhì)進(jìn)行控制。豐富的功能使該壓力變送器十分適合工廠的需要。SITRANS FM 變送器主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域：水和水處理、電力工業(yè)、化工和制藥和食品工業(yè)。當(dāng)SIPART PS2 采用二線制連接時，它完全從4 至20mA 給定信號中獲取電源。空壓機(jī)設(shè)有氣量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)儲氣罐內(nèi)的氣壓超過額定排氣壓力時，壓力開關(guān)會自動切斷電源使空壓機(jī)自動停止工作，當(dāng)儲氣罐內(nèi)的氣體壓力因外部設(shè)備的使用而下降到額定排壓以下 時，氣壓開關(guān)自動復(fù)位，空壓機(jī)又重新工作，使儲氣罐內(nèi)壓縮空氣壓力保持在一定范圍內(nèi)。渦輪流量計型號：LWGY10，流量范圍：0～ 3/h，精度：%。儲水箱內(nèi)部有兩個橢圓形塑料過濾網(wǎng)罩，防止兩套動力支路進(jìn)水時有雜物進(jìn)入泵中。. . . . .學(xué)習(xí)參考第三部分 控制系統(tǒng)的設(shè)計本部分主要介紹如何實(shí)現(xiàn)對雙容水箱液位的控制，概述性地介紹了 PLC 的發(fā)展概況及趨勢以及 SIMATIC S7400 的功能和特點(diǎn)，并給出了具體的硬件使用、STEP 7 編程，也就是控制系統(tǒng)的設(shè)計。因此 PLC 的根基依然牢固。PLC 在設(shè)計時就是面向工業(yè)環(huán)境的。 ；　　功能塊與結(jié)構(gòu)的規(guī)范化使相同功能的設(shè)備間具有互換性；　　控制功能下放到現(xiàn)場，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具備高度的分散性。其發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個方面： 局部自動化階段（50年代） 過程計算機(jī)控制系統(tǒng)階段（60年代） 集中控制、多參數(shù)控制階段（70年代） 集散控制階段（80年代以后） 目前過程控制正走向高級階段的未來，不論是從過程控制的歷史和現(xiàn)狀看，還是從過程控制發(fā)展的必要性、可能性來看，過程控制是朝著綜合化、智能化的方向發(fā)展，即計算機(jī)集成制造系統(tǒng)：以智能控制理論為基礎(chǔ)，以計算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)為主要手段，對企業(yè)的經(jīng)營、計劃、調(diào)度、管理和控制全面綜合，實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)庫到產(chǎn)品出廠的自動化、整個生產(chǎn)系統(tǒng)信息管理的最優(yōu)化。液位控制問題是工業(yè)生產(chǎn)過程中的一類常見問題，例如在飲料、食品加工，溶液過建，化工生產(chǎn)等多種行業(yè)的生產(chǎn)加工過程都需要對液位進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂啤?10設(shè)計質(zhì)量 論證、分析、設(shè)計、計算、結(jié)構(gòu)、建模、實(shí)驗正確合理。第三階段 整理收集的資料5 月 01 日—5 月 05 日 分析、綜合、整理課題相關(guān)的資料，理順設(shè)計思路，為撰寫論文做準(zhǔn)備。監(jiān)控層的軟件功能由監(jiān)控組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)。但小型化是有限度的，并不是越少越好。完全用于邏輯(順序)控制內(nèi)存小功能單一?？刂葡到y(tǒng)下位機(jī)軟件組態(tài)配置和程序編寫. . . . .學(xué)習(xí)參考 （1）組態(tài)配置 利用 step7 軟件對對象系統(tǒng)進(jìn)行正確配置。配置圖如下：（2）程序編寫 采用西門子提供的 PLC 編程語言編寫控制程序，主要是對 PID 控制模塊的調(diào)用。但是，在回路調(diào)節(jié)時。因為阻容元件等的體積很難縮小而抗干擾措施需要這些分立元件。組態(tài)軟件指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它們是在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式(而不是編程方式)提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項功能，并能同時支持各種硬件廠家的計算機(jī)和 1/0 設(shè)備，與高性能的工控計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。第四階段 論文寫作 5 月 06 日—5 月 25 日 開始撰寫論文，進(jìn)一步熟悉相關(guān)知識，完成論文初稿，并對論文進(jìn)行修改。 35創(chuàng)新 工作中有創(chuàng)新意識，有重大改進(jìn)或獨(dú)特見解，有一定實(shí)用價值。雙容水箱液位的控制作為過程控制的一種，由于其自身存在滯后，對象隨負(fù)荷變化而表現(xiàn)非線性特性及控制系統(tǒng)比較復(fù)雜的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制不能達(dá)到滿意的控制效果，所以本文在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS 設(shè)計平臺的基礎(chǔ)上，介紹了一種基于西門子 STEP 7 和組態(tài)軟件 WINCC（Windows Control Center）的雙容水箱的液位串級控制系統(tǒng)的設(shè)計過程。智能化是過程控制的發(fā)展必然趨勢，對工業(yè)的發(fā)展有著十分重要而現(xiàn)實(shí)的意義。 現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)如下：現(xiàn)場總線使自控設(shè)備與系統(tǒng)步入了信息網(wǎng)絡(luò)的行列，為其應(yīng)用開拓了更為廣闊. . . . .學(xué)習(xí)參考的領(lǐng)域； 一對雙絞線上可掛接多個控制設(shè)備， 便于節(jié)省安裝費(fèi)用； 　 節(jié)省維護(hù)開銷； 　 提高了系統(tǒng)的可靠性； 　 為用戶提供了更為靈活的系統(tǒng)集成主動權(quán)。因此，可靠性和抗干擾能力都很強(qiáng)。目前自動化領(lǐng)域主要的發(fā)展方向是企. . . . .學(xué)習(xí)參考業(yè)層和車間層的融合。第四部分 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計本部分介紹了監(jiān)控軟件的發(fā)展歷程以及其在過程控制系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)勢，給出了組態(tài)軟件 WINCC 的功能特點(diǎn)及應(yīng)用場合，并用 WINCC 實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控界面的設(shè)計。模擬鍋爐：此鍋爐采用不銹鋼制成，由加熱層（內(nèi)膽）和冷卻層（夾套）組成。輸出：4～20mA 標(biāo)準(zhǔn)信號。電源控制臺（僅早期控制系統(tǒng)需依賴電源控制臺，升級后的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)本身已集成電源控制部分）電源控制屏面板：充分考慮人身安全保護(hù)，帶有漏電保護(hù)空氣開關(guān)、電壓型漏電保護(hù)器、電流型漏電保護(hù)器。亦可從PROFIBUS （SIPART PS2 PA ）總線信號中獲取電源。它的主要特點(diǎn)如下：帶有 16 位微處理器的信號快速處理系統(tǒng)；自動識別傳感器的類型與存儲在 Smartplug 智能模塊中的標(biāo)定數(shù)據(jù)；PROFIBUSPA 或 HERT 通訊；簡單的菜單操作、帶兩行的 LCD 顯示；自動監(jiān)控功能；所有輸出信號的內(nèi)部仿真輸出功能；監(jiān)控傳感器在使用中的感應(yīng)電流和電級的在線功能；脈沖的模擬量輸出和數(shù)字量輸出，儀表狀態(tài)，極限值，流向和頻率的輸出；禁止或允許累積量清零，禁止或能關(guān)閉測量儀表。盡管有大量的設(shè)定選項，但操作仍十分簡單。鑒于串級控制方式所具有的這一優(yōu)勢，本設(shè)計最終采用串級控制方式來控制水箱液位。 PID 控制算法分析 典型的 PID 控制結(jié)構(gòu)如圖 6 所示： 圖 6 PID 控制結(jié)構(gòu)圖比例部分 比例部分的數(shù)學(xué)式表達(dá)如公式（1）可見： (1)在模擬 PID 控制器中，比例環(huán)節(jié)的作用是對偏差瞬間作出反應(yīng)。 PID 控制算法特點(diǎn)技術(shù)成熟；PID 調(diào)節(jié)是連續(xù)系統(tǒng)理論中技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的控制方法，它的結(jié)構(gòu)靈活，不僅可實(shí)現(xiàn)常規(guī)的 PID 調(diào)節(jié)，而且還可根據(jù)系統(tǒng)的要求，采用PI、PD、帶死區(qū)的 PID 控制等；不需求出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型； 控制效果好。應(yīng)用于純滯后較大的對象當(dāng)對象純滯后較大，有時可以用串級控制系統(tǒng)來改善系統(tǒng)的控制質(zhì)量應(yīng)用于擾動變化激烈而且幅度大的對象串級控制系統(tǒng)的副回路對于進(jìn)入其中的擾動具有較強(qiáng)的校正能力?？赏ㄟ^控制鍵，HART通訊，PROFIBUSPA或基金會現(xiàn)場總線接口進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。SITRANS FM Intermag 2 電磁變送器分為一體型和分離型，適用于恒定電磁場的INTERMAG2 變送器可以應(yīng)用于流速可達(dá) 12 米/秒和最小電導(dǎo)率為 3μS/cm 的介質(zhì)。裝在直行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的組件檢測的角度誤差被自動地校正。靜音式空氣壓縮機(jī)用于給氣動調(diào)節(jié)閥提供氣源，電動機(jī)的動力通過三角膠帶傳帶動空壓機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)，經(jīng)連桿帶動活塞做往復(fù)運(yùn)動，使汽缸、活塞、閥組所組成的密閉空間容積產(chǎn)生周期變. . . . .學(xué)習(xí)參考化，完成吸氣、壓縮、排氣的空氣壓縮過程，壓縮空氣經(jīng)繞有冷卻翅片的排氣銅管、單向閥進(jìn)入儲氣罐。流量傳感器、轉(zhuǎn)換器：流量傳感器分別用來對調(diào)節(jié)閥支路、變頻支路及盤管出口支路的流量進(jìn)行測量。儲水箱尺寸為：長寬高=68cm52㎝43㎝。第二部分 控制要求、任務(wù)分析詳細(xì)介紹雙容水箱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及工作原理；建立雙容水箱系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)實(shí)際對象畫出系統(tǒng)框圖；選擇、確定適合的被控變量、測量參數(shù)及操作變量等。在功能方面只有某些在 PLC 基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的 PAC 系統(tǒng)才能夠滿足全廠控制的要求。正是因為這種靈活性，用戶可以很方便地建立自己的自動化控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線的特點(diǎn)如下：現(xiàn)場控制設(shè)備具有通信功能，便于構(gòu)成工廠底層控制網(wǎng)絡(luò)；　　通信標(biāo)準(zhǔn)的公開、一致，使系統(tǒng)具備開放性，設(shè)備間具有互可操作性。生產(chǎn)過程自動化是保持生產(chǎn)穩(wěn)定、降低消耗、減少成本、改善勞動條件、保證安全和提高勞動生產(chǎn)率重要手段，在社會生產(chǎn)的各個行業(yè)起著極其重要的作用。自由提問30合 計 100答 辯 評 分分值：答辯小組長簽名：答辯成績 a： 40％＝指導(dǎo)教師評分 分值： 指導(dǎo)教師評定成績 b： 40％＝評閱教師評分 分值： 評閱教師評定成績 c： 20％＝最終評定成績： 分?jǐn)?shù)： 等級：答辯委員會主任簽名： 年 月 日. . . . .學(xué)習(xí)參考 2022 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 基于 PLC 和組態(tài)技術(shù)的水箱液位串級控制系統(tǒng)設(shè)計 系 、 部： 電氣與信息工程系 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 講師 專 業(yè)： 自動化 班 級： 自本 0703 完成時間： . . . . .學(xué)習(xí)參考摘 要現(xiàn)場總線技術(shù)是當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展熱點(diǎn)之一，被譽(yù)為自動化領(lǐng)域的計算機(jī)局域網(wǎng)，現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)使傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了革命性的變化，使自控系統(tǒng)朝著智能化、數(shù)字化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、分散化的方向邁進(jìn)，形成新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布式控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS（Fieldbus Control System） 。 10外文翻譯 摘要及外文資料翻譯準(zhǔn)確，文字流暢，符合規(guī)定內(nèi)容及字?jǐn)?shù)要求。第二階段 查閱相關(guān)的資料 4 月 16 日—4 月 25 日 收集與課題相關(guān)的資料，并完成開題報告的書寫。監(jiān)控層的硬件以工業(yè)級的微型計算機(jī)和工作站為主，目前更趨向于工業(yè)微機(jī)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，PLC 體積越來越小。最早的 PLC 主要作用是替代繼電器。 上圖中（a）圖為水箱示意圖， （b）圖為串級控制系統(tǒng)框圖。 控制系統(tǒng)上位機(jī)軟件和 PLC 的通信建立及界面組態(tài) 利用 WINCC 組態(tài)軟件編寫水箱液位串級控制系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控程序，監(jiān)控界面如下圖所示：. . . . .學(xué)習(xí)參考起止日期 工作內(nèi)容 備注 學(xué)習(xí)和熟練掌握 STEP7 和 WINCC 軟件 收集與課題相關(guān)的資料，并完成開題報告的書寫 分析、綜合、整理相關(guān)的資料，為撰寫論文做準(zhǔn)備 論文寫作，并熟悉相關(guān)知識，整理論文進(jìn)度安排 進(jìn)行后期的系統(tǒng)的整理，并為畢業(yè)答辯做準(zhǔn)備主要參考資料[1] ：科學(xué)出版社，2022[2] ：電子科技大學(xué)出版社，2022[3] ：人民郵電出版社，2022[4] ：電子工業(yè)出版社，2022[5] 西門子（中國） WINCC V6[M].第二版.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[6] WINCC 及其應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[7] [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，[8] 西門子（中國）[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[9] 基礎(chǔ)及應(yīng)用開發(fā)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，教研室意見 年 月 日系主管領(lǐng)導(dǎo)意見年 月 日. . . . .學(xué)習(xí)參考湖南工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告題　　目 基于 PLC 和組態(tài)技術(shù)的水箱液位串級控制系統(tǒng)設(shè)計學(xué)生姓名