【正文】 老師們?yōu)槲姨峁┝肆己玫难芯織l件，謹(jǐn)向各位老師表示誠摯的敬意和謝忱。因此為提高控制系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計時采取相應(yīng)有效地抗干擾措施是非常必要的。而PLC的中央處理器目前都采用高性能的處理芯片，故障率已經(jīng)大大下降，對于PLC主機(jī)系統(tǒng)的故障的預(yù)防及處理主要是提高集中控制的管理水平，加裝降溫措施，定期除塵，使PLC的外部環(huán)境符合其安裝運行要求；同時在系統(tǒng)維修時，嚴(yán)格進(jìn)行操作規(guī)程進(jìn)行操作，謹(jǐn)防人為的對主機(jī)系統(tǒng)造成損害。 硬件調(diào)試方法 常見的硬件故障邏輯錯誤 它是由設(shè)計錯誤或加工過程中的工藝性錯誤所造成的。二、回路輸出值轉(zhuǎn)換成刻度整數(shù)值回路輸出值一般是控制變量，比如，在汽車速度控制中，可以是油閥開度的設(shè)置。輸出=比例項+積分項+微分項其中： 是作為時間函數(shù)的回路輸出是回路增益是回路誤差(設(shè)定值和過程變量之間的差)是回路輸出的初始值為了能讓數(shù)字計算機(jī)處理這個控制算式，連續(xù)算式必須離散化為周期采樣偏差算式，才能用來計算輸出值。[S3]+6：微分時間常數(shù)（），032767（*100ms），為0時無微分。比例積分微分調(diào)節(jié)又稱PID調(diào)節(jié)，它可由下式表示： （34）PID調(diào)節(jié)中，有三個調(diào)節(jié)參數(shù)，就是比例度P、積分時間、微分時間。比例調(diào)節(jié)作用雖然及時、作用強(qiáng)，但是有余差存在，被調(diào)參數(shù)不能完全回復(fù)到給定值，調(diào)節(jié)精度不高，所以有時稱比例調(diào)節(jié)為“粗調(diào)”。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（System with Steadystate Error）。當(dāng)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)。FX2N4DA中瞬時值和設(shè)定值等數(shù)據(jù)的讀出和寫入可用FROM/TO指令。當(dāng)使用FX2N2AD 并通過電流輸入或通過DC0~5V輸入時，就有必要通過偏移值和增益量進(jìn)行在調(diào)節(jié)DC0~10V，DC0~5V（輸入阻抗為200K歐姆）警告：當(dāng)輸入電壓超過DC+15V時，此單元有可能造成損壞4~20mA（輸入阻抗為250歐姆）警告：當(dāng)輸入電流超過2mA，+60mA時，此單元有可能造成損壞數(shù)字輸出12位分辨率（10V/4000）,(5V/4000)4uA{（204）/4000}集成精度正負(fù)1%全范圍（0~10V）正負(fù)1%（全范圍4~20mA）處理時間（順序程序和同步） 該模塊是4通道溫度輸入12位A/D轉(zhuǎn)換模塊。當(dāng)充滿管道連續(xù)流動的導(dǎo)電液體在磁場中垂直于磁力線方向通過時，由于導(dǎo)電液體切割磁力線，則在管道兩側(cè)的電極上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢E，E的大小與液體流動速度v有關(guān)：E=BDv108，式中，B為磁感應(yīng)強(qiáng)度；D為管道直徑，單位為cm。其驅(qū)動方式有自激型和他激型，圖2 給出的是自激型運放振蕩電路。一般的電源模塊輸入電壓是通過接線端子與供電電源相連的，而輸出信號則通過總線插座與PLC的CPU的總線相連。I/O模塊將外部輸入信號變換成CPU能接受的信號，或?qū)PU的輸出信號變換成需要的控制信號去驅(qū)動控制對象，以確保整個系統(tǒng)正常的工作。 綜上考慮，本次設(shè)計采用電磁式流量計來檢測呼喝液體的流量，進(jìn)而通過程序計算出液體的精確體積，達(dá)到精確控制混合過程的目的，關(guān)于電磁式流量計的具體工作原理和液體體積的計算方法在元件具體選擇處詳述。在美國、日本常稱作變面積流量計（Variable Area Flowmeter）或面積流量計。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程自動化中，流量是重要參數(shù)之一。缺點一是有零漂，穩(wěn)定性上稍微差些且難以補(bǔ)償；二是由于此次測試液體高度分為單一液體檢測和混合液體檢測，故在混合前后容器中液體密度會發(fā)生較大的變化，而且不易實現(xiàn)補(bǔ)償。（2） 熱電偶熱電偶也是一種感溫元件，屬于一次儀表?，F(xiàn)在PLC已經(jīng)發(fā)展成為不但具有邏輯控制功能，還具有過程控制功能、運動控制功能和數(shù)據(jù)處理功能、連網(wǎng)通訊功能等多種性能，是名副其實的多功能控制器。（3） 停止操作按下停止鍵S2，無論處于什么狀態(tài)系統(tǒng)均停止所有動作。本次設(shè)計是將PLC用于多種液體混合灌裝設(shè)置的控制，對學(xué)校與使用是很好的接結(jié)合。 22 23 23 23 三菱FX2系列PLC中PID指令的使用 24 在PLC中的PID控制的編程 25 25 27 硬件調(diào)試方法 28 常見的硬件故障 28 29 結(jié)論 31 參考文獻(xiàn) 32 第一章 緒論 課題的背景與意義1968年，美國最大的汽車制造商通用汽車（GM）公司提出了公開招標(biāo)方案，設(shè)想將功能完備靈活通用的計算機(jī)技術(shù)與繼電器便于使用的特點相結(jié)合，把計算機(jī)的編程方法和程序輸入方式加以簡化，用面向過程、面向問題的“自然語言”編程，生產(chǎn)一種新型的工業(yè)通用控制器，使人們不必花費大量的經(jīng)歷進(jìn)行計算機(jī)編程，也能像繼電器那樣方便的使用。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器在PLC中的應(yīng)用，使PLC的功能不斷得到增強(qiáng)，產(chǎn)品得到飛速發(fā)展。設(shè)計原則主要包括：工作條件；工程隊電氣控制線路提供的具體資料。系統(tǒng)復(fù)雜，在控制過程中，如果某個繼電器損壞，都會影響整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往非常困難，雖然繼電器本省價格不太貴，但是控制柜的安裝接線工作量大，因此整個控制柜價格非常高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。綜上考慮，本系統(tǒng)設(shè)計采用FX2N系列功能增強(qiáng)型PLC，配合用于模擬量輸入和輸出處理模塊，完成系統(tǒng)的各項要求。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。但是由于此次測試液體高度分為單一液體檢測和混合液體檢測，故在混合前后容器中液體密度會發(fā)生較大的變化，而且不易實現(xiàn)補(bǔ)償。它通常由一次儀表和二次儀表組成。流量檢測元件的輸出接近于線性。PLC根據(jù)生產(chǎn)實際要求，通過用戶程序?qū)D(zhuǎn)換后的信息進(jìn)行處理結(jié)果通過模擬量輸出模塊轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號或電流信號去驅(qū)動執(zhí)行元件。這些電源都由PLC本身的電源模塊供給，所以在實際應(yīng)用中要注意電源模塊的選擇。鉑熱電阻阻值與溫度關(guān)系為：（1）200℃t0℃時，RPt=100*[1+At+B*t2+C*t3*(t100)] ()（2） 0℃≤t≤850℃時，RPt=100*[1+At+B*t2] ()式中，A=10 3,B=10 8，C=10 13。產(chǎn)品具有自動功率調(diào)整，增益控制，溫度補(bǔ)償，先進(jìn)的檢測技術(shù)和計算技術(shù)，提高了儀表的測量精度，豐富的SIEMENS類的軟件功能對干擾回波有抑制功能，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、化工、建筑、糧食、給排水等行業(yè)，既可測量液體物料也可測量固體物料。電磁流量變送器的測量管道中無阻力元件，氣壓力損失小，流速范圍大，~10m/s；量程比達(dá)10：1；。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），3線，4通道（CH1,CH2,CH3,CH4）,3850PPM/176。額定電壓為220V，額定頻率為50Hz，采用三角形接法。 PID調(diào)節(jié)的各個環(huán)節(jié)及其調(diào)節(jié)過程（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。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(xì)調(diào)），所以又稱再調(diào)調(diào)節(jié)或重定調(diào)節(jié)。[S1]：存放設(shè)定值（SV）的地址。[S3]+23：輸出變化量（減方）報警設(shè)定值，032767。在數(shù)字計算機(jī)中，不保存所有的誤差項，實際上也不必要。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， 。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(fù)載能力差等。第1類故障點是在繼電器、接觸器。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。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)。楊老師多次詢問研究進(jìn)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。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。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。用戶可以在執(zhí)行PID指令以前修改回路表中積分項前值。是現(xiàn)實世界數(shù)值的未標(biāo)準(zhǔn)化的或原始的實數(shù)值表達(dá)式。該指令可以用中斷、子程序、步進(jìn)梯形指令和條件跳步指令。BIT2：0為無輸入變化量報警，1為輸出變化量報警有效。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(xué)表達(dá)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。 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(dá)到平衡狀態(tài)。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(jìn)行控制的。當(dāng)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。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。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。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(jìn)行初始化設(shè)置。在電磁流量計中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)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。從電橋獲取的差分信號通過兩級運放放大后輸入單片機(jī)。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。表達(dá)式為：E=KBLv ，式中，B為磁感應(yīng)強(qiáng)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)。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。這種方法是從聲波源發(fā)射聲波，測量聲波到達(dá)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(jìn)行測量。隨著科學(xué)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(biāo)越來越適用工業(yè)生產(chǎn)的要求。176。但工控機(jī)價格較高，將它用于開關(guān)量控制有些大材小用。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(jī)交互界面友好，應(yīng)具備數(shù)據(jù)儲存和分析匯總的能力。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(dá)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?；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(jī)攪拌后要達(dá)到一定的溫度才能將混合的液體輸出容器。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。對于人機(jī)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。（3） 工業(yè)控制計算機(jī)控制工控機(jī)采用總線結(jié)構(gòu)，各廠家產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速、使用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。DS18B20可以程序設(shè)定9~12位的分辨率，精度為177。 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。（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。壓差的大小不僅與流量還與其他許多因素有關(guān)，例如當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)信號。導(dǎo)電液體在磁場中流動切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。用掃描方式接受現(xiàn)場輸入裝置的狀態(tài)，并存入映像寄存器。在選擇電源模塊時，其額定輸出功率必須大于CPU模塊、所有I/O模塊、各種智能模塊等總的消耗功率之和，并且要留有30%左右的余量。圖10 Pt100內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖RRR4和Pt100組成傳感器測量電橋，為了保證電橋輸出電壓信號的穩(wěn)定性。15% 50Hz或DC24v（18v—30v） 電磁流量計電磁流量計的工作原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。