【正文】 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠圓滿完成，這與李老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，對(duì)我們嚴(yán)格要求是分不開(kāi)的。在建立PLC和組態(tài)通信連接時(shí)也遇到了不少的困難，變量的類型的選擇、變量域的使用等等各個(gè)方面的匹配。圖310 系統(tǒng)組態(tài)畫面 上位機(jī)組態(tài)軟件數(shù)據(jù)詞典的創(chuàng)建創(chuàng)建了組態(tài)畫面之后，畫面指示畫面并不能起到監(jiān)控作用。單擊FC1和FC2的圖標(biāo)，可分別對(duì)它們進(jìn)行編程，圖38是功能FC1的部分程序。 控制要求和策略：1) 上限位：點(diǎn)亮上限位報(bào)警指示燈，開(kāi)關(guān)輸出組合為001（0Hz）。圖29 變送器接線和調(diào)節(jié)圖水位開(kāi)關(guān)分為：電容式水位開(kāi)關(guān)、電子式水位開(kāi)關(guān)、電極式水位開(kāi)關(guān)、光電式水位開(kāi)關(guān)、音叉式水位開(kāi)關(guān)、浮球式水位開(kāi)關(guān)等。由圖24知，模擬量輸入模塊由多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換器、光隔離元件、內(nèi)部電源和邏輯電路組成。而且，就其價(jià)格而言，又較S7400要經(jīng)濟(jì)得多。設(shè)計(jì)單容液位控制系統(tǒng)中，控制方式采用了位式控制算法，控制核心為S7300系列的CPU313C2DP以及PLC內(nèi)部A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊，檢測(cè)元件為壓力傳感器，執(zhí)行器為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。過(guò)程控制裝置與系統(tǒng)的發(fā)展大致分為以下幾個(gè)階段：1. 局部自動(dòng)化階段（20世紀(jì)50—60年代）這個(gè)階段的過(guò)程控制系統(tǒng)絕大多數(shù)是單輸入單輸出系統(tǒng)；被控參數(shù)主要有溫度、壓力、流量和物位四種參數(shù)；控制的目的是保持這些工藝參數(shù)的穩(wěn)定，確保安全生產(chǎn)。假若我們能使用此系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)維持液位的高度，那么工作人員便可輕易的在操作室獲知整個(gè)設(shè)備的儲(chǔ)水狀況，因此，液面高度是工業(yè)控制過(guò)程中一個(gè)重要的參數(shù)，特別是在動(dòng)態(tài)的狀態(tài)下，采用適合的方法對(duì)液位進(jìn)行檢測(cè)、控制，不僅能收到很好的效果，而且提升了工作效率。我國(guó)近年來(lái)工業(yè)自動(dòng)化水平逐漸提高，PLC在許多行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 PLC及過(guò)程控制技術(shù)的概述及發(fā)展可編程控制器是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。這時(shí)的過(guò)程控制系統(tǒng)大量采用單元組合儀表和組裝式儀表，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了車間范圍和大型系統(tǒng)的集中監(jiān)控。 單容水箱的液位控制系統(tǒng)如下圖21所示。相比之下，CPU 312C適用于對(duì)處理能力有較高要求的小型應(yīng)用；CPU 313C滿足對(duì)處理能力和響應(yīng)時(shí)間要求較高的場(chǎng)合，但不帶主站/從站接口；CPU 312適用于全集成自動(dòng)化的基本型CPU及中等處理速度的小規(guī)模應(yīng)用；CPU 314適用于中等處理量的應(yīng)用；而CPU 3152 DP、CPU 3152 PN/DP、CPU 3172DP、CPU 3172 PN/DP及CPU 3193 PN/DP，固然有較高的性能，可用于要求較高的應(yīng)用，但對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是不經(jīng)濟(jì)的，也是不必要的。模塊輸入電壓為單相交流120/230V，50/60Hz；輸出電壓為DC24V，具有短路和斷路保護(hù)。產(chǎn)品豎向安裝時(shí)，水位到達(dá)紅線就動(dòng)作，有一定的防波浪功能。最終目的是使得水位穩(wěn)定在狀態(tài)Ⅱ。組態(tài)王（KINGVIEW）軟件是國(guó)內(nèi)第一家較有影響的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)公司產(chǎn)品。同法創(chuàng)建組態(tài)畫面中各個(gè)元件的數(shù)據(jù)詞典，畫面就和PLC的數(shù)據(jù)聯(lián)系了起來(lái)，通過(guò)組態(tài)軟件與PLC通訊，實(shí)現(xiàn)組態(tài)畫面對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，成功地解決了組態(tài)王與PLC的連接通信，組態(tài)動(dòng)畫的設(shè)置與連接。我還要感謝自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院的各位領(lǐng)導(dǎo)和胡山老師給予的指導(dǎo)和幫助。但由于時(shí)間的原因，在設(shè)計(jì)中還有存在很多不足之處，請(qǐng)各位專家和老師指正。通過(guò)反復(fù)的連接操作訓(xùn)練后，這些問(wèn)題得到了妥善的解決。在本設(shè)計(jì)中，上位機(jī)組態(tài)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)液位控制過(guò)程中工作人員可直接通過(guò)電腦監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，及在線改變參數(shù)的設(shè)置。如圖36所示，對(duì)各個(gè)開(kāi)關(guān)、水位狀態(tài)、報(bào)警指示燈等等都進(jìn)行了變量命名。如圖32所示，以S7300 作為控制器，西門子公司的變頻器MM 420作為執(zhí)行器，并利用它的順序控制功能，輸出7個(gè)可設(shè)定的固定頻率來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制進(jìn)水流量達(dá)到控制水位的目的。具有易于安裝、調(diào)試，快速相應(yīng)，正常狀態(tài)下無(wú)跳閘運(yùn)行，更好的動(dòng)態(tài)特性，過(guò)/欠電壓保護(hù)，短路保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。它是不可編程的，通過(guò)硬件連線來(lái)定義測(cè)量和輸出類型。若有PROFIBUSDP接口，就可建立一個(gè)DP網(wǎng)絡(luò)?；凇凹泄芾?，分散控制”理念，在數(shù)字儀表和計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的集散型控制系統(tǒng)（DCS, Distributed Control System）在大型生產(chǎn)過(guò)程控制中得到廣泛應(yīng)用。 圖11 PLC硬件結(jié)構(gòu)框圖PLC作為一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)具有以下特點(diǎn)：高可靠性豐富的I/O接口模塊采用模塊化結(jié)構(gòu)編程簡(jiǎn)單易學(xué)安裝簡(jiǎn)單，維修方便20世紀(jì)末期，可編程控制器的發(fā)展特點(diǎn)是更加適應(yīng)于現(xiàn)代工業(yè)的需要。最后，利用組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)人機(jī)對(duì)話界面，通過(guò)上位機(jī)控制實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制，上下限參數(shù)的在線設(shè)置，及液位測(cè)量值的在線監(jiān)控；達(dá)到液位控制系統(tǒng)的技術(shù)要求。其次，針對(duì)S7300PLC的進(jìn)行模塊化編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的歸一化等功能。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖11所示。此時(shí)的大型生產(chǎn)過(guò)程一般都是分散系統(tǒng)，這樣可以使生產(chǎn)過(guò)程控制分散進(jìn)行，將發(fā)生故障和危險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)分散。不需附加任何硬件、軟件、編程，就可建立一個(gè)MPI網(wǎng)絡(luò)。這里選用的是SM334 AI4/AO28/8位的模塊，它具有4個(gè)輸入、2個(gè)輸出，精度是8位。本變頻器由微處理器控制，并采用絕緣柵雙極型晶體管作為功率輸出器件，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性。上位機(jī)也可對(duì)相應(yīng)的地址進(jìn)行賦值，來(lái)設(shè)定相關(guān)參數(shù)。圖35 STEP7硬件組態(tài)2. 符號(hào)編輯單擊Symbols圖標(biāo)，進(jìn)入符號(hào)編輯器，對(duì)全局變量命名，這樣可以增加程序的可讀性，而且有利于程序的輸入及變量的變更。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。在硬件的調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了不少的問(wèn)題，首先是PLC和外圍電路的連接，遇到了一連串的低壓電器連接的問(wèn)題，在指導(dǎo)老師的正確指導(dǎo)下我很快就掌握了連接方法。特別是對(duì)于S7300的應(yīng)用，從陌生到了解到漸漸熟悉到基本掌握，這個(gè)過(guò)程雖然比較困難，但卻是收獲頗豐。在此，我致以衷心的感謝！同時(shí)還要感謝大學(xué)期間教我知識(shí)和學(xué)問(wèn)的所有老師，這是我以后人生道路上一筆寶貴的財(cái)富。在軟件的開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，主要針對(duì)PLC的模塊化編程、數(shù)據(jù)的歸一化與設(shè)計(jì)液位控制系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫面，通過(guò)上位機(jī)控制實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制，基本達(dá)到了對(duì)液位控制系統(tǒng)的要求。圖311 數(shù)據(jù)詞典創(chuàng)建界