【正文】 最后感謝四年里陪伴我的同學(xué)、朋友們，有了他們我的人生才豐富，有了他們我在奮斗的路上才不孤獨，謝謝他們。 本文設(shè)計了一種基于 PLC 的儲罐液位控制系統(tǒng)。 MATLAB 是當(dāng)今世界上最為流行的數(shù)學(xué)軟件之一，除了其主軟件包提供的一些通用功能外，還提供了擴充主程序包，解決不同專業(yè)領(lǐng)域問題的工具箱以及交互式仿真環(huán)境 Simulink。 （ 2） 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。 CPU進入 RUN 方式后首次使 PID 塊有效，由于沒有使能位的正跳變，那么就不能進行無擾動切換。如圖 42所示為 PID 回路控制指令。積分環(huán)節(jié)主要用于消除控制系統(tǒng)的積 累誤差，使系統(tǒng)稱為無靜差系統(tǒng)。 EM235 具有 4路模擬量輸入和 1路模擬量輸出，它的輸入信號可以是不同量程的電壓或電流，其電壓、電流是由開關(guān) SW SW2 到 SW6 設(shè)定。一是 PLC 可帶 I/O 點數(shù)。 2) 大系統(tǒng)的機型選擇 不管是慢過程大系統(tǒng)還是快速控制大系統(tǒng)，其控制系統(tǒng)都是由多臺 PLC 構(gòu)成?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外圍設(shè)備，都按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴充其功能的原則設(shè)計。由于它結(jié)構(gòu)簡單，容易掌握，價格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面極廣，在工業(yè)控制領(lǐng)域中一直占主導(dǎo)地位。其次，磁浮子式、浮筒式、電容式液位計也有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用量。 2. 滯后不是很大 。這樣就不可能在負荷變化時，適時的對控制器參數(shù)進行修改。 根據(jù)以上幾條原則綜合考慮，這里我們選電開閥。 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 系統(tǒng)性能指標(biāo) 將儲罐內(nèi)的稀鹽酸液位控制在 系統(tǒng)方案設(shè)計 由工藝要求可知，該系統(tǒng)只有一個被控變量即：液位；其控制精度要求也不是很高，根據(jù)在滿足控制要求的情況下，盡量選擇簡單易行的控制方案這一原則，這里選用單回路反饋控制系統(tǒng)。 7. 總結(jié)全文 。 為了解決人工控制的 控制準(zhǔn)確度低、控制速度慢、靈敏度低等一系列問題。仿真 。PLC 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 II Abstract This article is designed based on PLC, tank level control system. It takes a series s7200 CPU224 and an analog quantities of EM235 expansion module to level detection and electric valve opening regulation. System main function is to achieve constant low level PID control and limiting alarm. The main contents of this paper: the choice of the control system plan, system hardware configuration, PID algorithm introduced, system modeling and simulation, and PLC programming. PLC programming with the design of the tank level control have the advantage of simple wiring, easy programming, easy to modify, easy maintenance and so on. Key word: tank 。從而我們引入了工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制。 寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 2 控制系統(tǒng)方案設(shè)計 儲罐液位控制 的發(fā)展及現(xiàn)狀 儲罐液位測量來源于石油和化工業(yè)，是工業(yè)測量中極為廣闊的領(lǐng)域。單回路控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，所需自動控制裝置少，投資較低，操作維護也比較方便，該控制方案完全可以滿足本系統(tǒng)的控制要求。這樣即使控制閥斷電，閥門也會處于關(guān)閉狀態(tài)。一種解決的辦法就是 選擇帶有自整定功能的控制器，它能根據(jù)負荷的變化及時修改控制器的參數(shù)，以適應(yīng)變化了的新情況。 3. 系統(tǒng)設(shè)計的經(jīng)濟性 。隨著科技發(fā)展，磁致伸縮式、超聲波式和射頻導(dǎo)納式液位計的用量將會迅速增加，壓力（差壓）式液位計比例會有所下降。但是繼電接觸器控制有明顯的缺陷，設(shè)備體積大，可靠性差，動作速度慢，功能少，難于實現(xiàn)復(fù)雜控制，特別是由于它是靠硬鏈接邏輯構(gòu)成系統(tǒng)，接線復(fù)雜，當(dāng)生產(chǎn)工藝或?qū)ο蟾淖儠r，原有的接線和控制盤就要更換，所以通用性和靈活性較差。 上世紀(jì) 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 發(fā)展最快的時期，年增長率一直保持為30%~ 40% 。這類系統(tǒng)可以由一個上位機（可以是工業(yè)控制計算機或高檔 PLC）和多臺下位 PLC 構(gòu)成，其中每一臺下位 PLC 控制系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)。有的手冊或產(chǎn)品目錄單上給出的最大輸入點數(shù)或最大輸出點數(shù)，常意味著只插輸入模塊或只插入輸出模塊的容量，即實際給出的是輸入和輸出容量之和，有時也稱為掃描容量，需格 外注意。 EM235 有 1路模擬量輸出，其輸出可以是電壓也可以是電流。微分環(huán)節(jié)則是與偏差的寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 變化有關(guān)系，偏差越大其控制作用越強，以抑制偏差的增大，如偏差的變化減小，其控制作用就減弱，以抑制偏差的減小。該指令有兩個操作數(shù) TBL 和LOOP，兩者均是 BYTE 型，限用 VB 區(qū)域。 在許多控制系統(tǒng)中，有時只應(yīng)用一種或兩種環(huán)路控制的方法?；芈份敵鍪?~ 之間的一個標(biāo)準(zhǔn)化了的實數(shù)值。 Simulink 是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進行建模、 仿真和分析的交互式軟件。它以一臺 S7200 系列的 CPU224 和一個模擬量擴展模塊 EM235 進行液位檢測和電動閥門開度調(diào)節(jié)。 e馬 , 陪 F?l m 嫄 W壙獑 ??N€?)? 0?q??3 拞屓 ??p勌 m: b5a漬 璺 1疆 l v~0瘩艌 v€ ??` 2屘 b瘌 〆妋 4U~K 袢 , 疀薤 ` , A6 玭 $? $ 徤 ?| ッ ?罪 =T ?G駁 op1尚懇袹戦疈 u圻 ?賡 O?a?*{p懡 0L ) w懱 拽 ?E???/ 扢 ] ?9镃 /潺 hRＱ烞 b蔔 Ye 嚁劑 Bb?捚 ?慳曥 T?UF UZ !醋 M[ M蘇 g壺鰷伸 ?? ?qf g%厧 139。 我還要感謝 我的輔導(dǎo)員以及在大學(xué)四年中給我們授課的所有老師們，是他們讓我學(xué)到了很多很多知識，讓我看到了世界的精彩，讓我學(xué)會了做人做事。在石油工業(yè)、化工成產(chǎn)、電力工程、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類流體的液位高度進行檢測和控制。 可得有純延遲儲罐的微分方程為 ()dhT h K u tdt ?? ? ? ? ? ? （ ） 在零初始條件下，對上式兩端進行拉氏變換，即可得到有純延遲儲罐的傳遞函數(shù) ()() ( ) 1H s K sGs eU s Ts ?? ????? （ ） 取其典型參數(shù)代入上式，得該儲罐的傳遞函數(shù)為 1 3() 3 0 1 sG s es ?? ? （ ） 系統(tǒng)仿真 ,1 MATLAB 語言中 Simulink 交互式仿真環(huán)境簡介 MATLAB 語言是一種用于科學(xué)和工程計算的高級語言，在科學(xué)計算、自動控制、動態(tài)系統(tǒng)仿真、信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、優(yōu)化、小波分析、圖形處理等領(lǐng)域提供了強大的處理功能，具有很高的編程效率。下面的寧夏理工 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 25 算式可以用于標(biāo)準(zhǔn)化給定值或過程變量值： ( / )Ra w Pa n setN o rmR R S Off?? () 式中 NormR 標(biāo)準(zhǔn)化的實數(shù)值 RawR 沒有標(biāo)準(zhǔn)化的實數(shù)值或原值 setOff 單極性為 ，雙極性為 PanS 值域大小，可能的最大值減去可能的最小值，單極性為 32021（典型值），雙極性為 64000（典型 值）。 （ 1）置給定值（ nSP ） =過程變量（ nPV ） （ 2）置過程變量當(dāng)前值（ 1?nPV ） =過程變量現(xiàn)值（ nPV ） （ 3）置積分項前項（ MX ） =輸出值（ nM ） PID 使能位的默認值是 1，在 CPU 啟動或從 STOP 方式轉(zhuǎn)到 RUN 方式時建立。） PID 回路指令 PID 回路指令（包括比例、積分、微分回路）在邏輯堆棧棧頂（ TOS）值為 1 的前提下用來進行 PID 運算。但同時過大的比例系統(tǒng)也容易引起系統(tǒng)超調(diào)量增大，導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩。 CPU224 配有 1 個 RS485 通信 /編程口，具有 PPI 通信、 MPI 通信和自由方式通信能力。在此基礎(chǔ)上選擇控制器時還需注意兩個問題。 三是有專門要求的設(shè)備，如飛剪，這時輸入 /輸出容量不是關(guān)鍵參數(shù)，更重要的是控制速度功能，選用高速計數(shù)功能模板。它采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)計算等面向用戶的指令，并通過數(shù)字量和 模擬量的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。 在最小量程時，最大正遷移為 ；最大負遷移為 URL. 溫度范圍：介質(zhì)溫度 40~149℃ （灌充硅油） 儲存溫度 ： 18℃ ~204℃ （灌充惰性氣體） 整機工作溫 度： 20℃ ~70℃（帶數(shù)字表頭） 相對濕度： 0~100% 靜壓和超壓極限： 150b 法蘭； （絕對壓力） ~（在 37℃ ，充硅油） 容積變化量：小于 3cm 阻尼：時間常數(shù)在 ~ 之間可調(diào) 啟動時間： 3s，無需預(yù)熱 PLC 機型選擇 PLC 歷史及發(fā)展現(xiàn)狀 20 世紀(jì) 20 年代起，人們把各種繼電器、定時器、接觸器及其觸點按一定的邏 輯關(guān)系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機械，這就是大家所熟悉的傳統(tǒng)繼電接觸器控制系統(tǒng)。這除了在性價比方面存在一定的優(yōu)勢外，還有設(shè)計和應(yīng)用的習(xí)慣問題。 聯(lián)系本 任務(wù) 研究內(nèi)容，從以下幾個三個方面綜合考慮，在此控制系統(tǒng)中，控制閥上不加裝閥門定位器： 1. 系統(tǒng)控制精度要求不高 。然而負荷的變化往往具有隨機性，不可預(yù)知。如果釜液是易凝結(jié)、易結(jié)晶、易聚合的物料時，控制閥則 應(yīng)選擇電關(guān)式，以防控制閥失去能源時閥門關(guān)閉，停止蒸汽進入而導(dǎo)致釜內(nèi)液體的結(jié)晶和凝聚。正 常運行時綠燈亮。應(yīng)用 PLC 編程實現(xiàn)本課題的控制要求。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運行慣性大、控制滯后等特點， 自動控制難度較高 。液位控制 。 level 。一個系統(tǒng)的液位是否穩(wěn)定，直接影響到了工業(yè)生產(chǎn)的安全與否、生產(chǎn)效率的高低、能源是否能夠 得到合理的利用等一系列重要的問題。準(zhǔn)確的液位測量是生產(chǎn)過程控制的重要手段。單回路反饋控制系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象（簡稱對象）或被控過程（簡稱對象）、測量變送裝置、控制器和控制閥。不會使鹽酸一直流向儲罐，以致鹽酸溢出造成事故。另一種解決辦法就是根據(jù)負荷變化對對象影響的情況，選擇相應(yīng)特性的控制閥來進行補償，使得廣義對象（包括控制閥和對象及測變環(huán)節(jié)）的特性在負荷的變化時保持不變。 6) 系統(tǒng)關(guān)聯(lián)性分析 由于該儲罐上只有一個液位控制系統(tǒng)，且只存在一個被控變量，因而不存在系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的問題。 在本系統(tǒng)中，綜合考慮技術(shù)要求及性價比，選擇差壓變送器 。 20 世紀(jì) 60年代末期，美國的汽車制造業(yè)競爭激烈，各生產(chǎn)廠家的汽車型號不斷更行，它必然要求生產(chǎn)線的 控制系統(tǒng)亦隨之改變，以及對整個開發(fā)系統(tǒng)重新配置。在這時期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC 逐漸進入過程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。這種系統(tǒng)機型的 選擇可以采用如下方案。二是 PLC通信距離和速度。 采用 CPU224 擴展 EM235 可以實現(xiàn) 14點數(shù)字量數(shù)字量輸入， 10 點數(shù)字量輸出， 4 點模擬量輸入， 1點模擬量輸出。 由于計算機是數(shù)字化工作模式，在處理連續(xù)函數(shù)時，需將之離散化。其中 TBL 是回路表的起始地址； LOOP 是回路號，可以是 7~0 的整數(shù)。例如，可能只需要比例控制或比例積分控制。在回路輸出可以用于驅(qū)動模擬輸出之前，回路輸出必須轉(zhuǎn)換成一個 16 位的標(biāo)定整數(shù)值。在控制系統(tǒng)設(shè)計、 DSP 設(shè)計、通信系統(tǒng)設(shè)計及其他一些領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。系統(tǒng)主要實現(xiàn)的功 能是恒液位 PID 控制和高低限報警。 t? € 戯憤焿驆罳騙 ^萡 P ? 躀 cP縮蒕 \ ?nP砫 }?C?Z豸值 ? 箾殶竛吐 K?M轂 ?藑琶 qv栃 ?? 譇 橒 忋喏曚 NI 耔 nENB峢 mT鸏 s眑 +? 該Ζ |紖 ? !汩 ?膾 f 抙氄宨澻 S箔 X M竴玐訨 ?V?腡 ?, B衹絵 2n吞 輷匽 e馬 e馬 ,陪 F?lm 嫄 W壙獑 ??N€?)? 0?q??3 拞屓 ??p勌 m :b5a漬 璺 1疆 l v~0瘩艌 v€ ??` 2屘 b瘌 〆妋 4U~K 袢 ,疀薤 ` , A6 玭 $? $ 徤 ?|ッ ?罪 =T ?G駁 op1尚懇袹戦疈 u圻 ?賡 O?a?*{p懡 0L ) w懱 拽 ?E???/ 扢