【正文】 在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中得到了 李 老師的悉心 指導(dǎo)。然而遇到困難，我都一直堅(jiān)持著，尋找各種方法來(lái)解決問(wèn)題，并不停鼓勵(lì)自己一定會(huì)成功的。如下圖： 情況二：變頻器 的頻率不斷減小 當(dāng)變頻器的頻率不斷減小直到達(dá)到下限頻率時(shí)，水泵就直接停止關(guān)閉。 （ 3） 程序的標(biāo)準(zhǔn)化 ① 標(biāo)號(hào)編程 用標(biāo)號(hào)編程制作可編程控制器程序的話，就不需要認(rèn)識(shí)軟元件的號(hào)碼而能夠根據(jù)標(biāo)示制作成標(biāo)準(zhǔn)程序。 在該系統(tǒng)中我們用硬件型設(shè)計(jì)這樣可以減少編程。但它不能測(cè)量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。 靜壓投入式液位變送器（液位計(jì)）適用于石油化工、 冶金 、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測(cè)量。觸摸屏由觸摸檢測(cè)部件和觸摸屏控制器組成；觸摸檢測(cè)部件安裝在顯示器屏幕前面，用于檢測(cè)用戶觸摸位置，接受后送觸摸屏控制器；而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測(cè)裝置上 接收觸摸信息，并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)，再送給CPU，它同時(shí)能接收 CPU 發(fā)來(lái)的命令并加以執(zhí)行。 噪音低：兩個(gè)低 噪音軸承支撐下的水泵，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，除電機(jī)微弱聲響，基本無(wú)噪音。 處理時(shí)間 TO 指令處理時(shí)間 2+FROM 指令時(shí)間 14 輸入特點(diǎn) 模塊不允許兩個(gè)通道有不同的輸入特性 表 A/D 轉(zhuǎn)換 （ 3） FX2N2DA 性能規(guī)格如下表 表 D/A 轉(zhuǎn)換性能 水泵選型 水泵有很多種，從原理上可以分為氣壓泵，離心泵，軸流泵，混流泵，螺旋泵等。這種對(duì)輸 13 入、輸出狀態(tài)的集中處理過(guò)程，稱為批處理，這是 PLC 工作的特點(diǎn)。 PLC 程序一 般用梯形圖形式表示。 PLC 具有邏輯判斷、計(jì)數(shù)、定時(shí)、步進(jìn)、跳轉(zhuǎn)、移位、記憶、四則運(yùn) 算和數(shù)據(jù)傳送等功能，可以實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、位置控制和過(guò)程控制等。 （ 2）確定 I/O 設(shè)備。可編程控制器液體自動(dòng)混合系統(tǒng)集成自動(dòng)控制技術(shù)，計(jì)量技術(shù)，傳感器技術(shù)等技術(shù)與一體的機(jī)電一體化裝置。 1 摘 要 在眾多生產(chǎn)領(lǐng)域中，經(jīng)常需要對(duì)貯槽，貯罐，水池等容器中的液位進(jìn)行監(jiān)控，以往采用傳統(tǒng)的繼電器接觸器控制，使用的硬件連接多，可靠性差，自動(dòng)化程度不高，目前已有許多的企業(yè)采用先進(jìn)控制器對(duì)傳統(tǒng)的控制器進(jìn)行改造，大大提高了控制系統(tǒng)的可靠性和自動(dòng)化程度，為企業(yè)提供了更可靠的生產(chǎn)保障。充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便。根據(jù)液位控制系統(tǒng)的功能要求，確定系統(tǒng)所需的輸入，輸出設(shè)備。 （ 3）編程方便，易于使用。而梯形圖是從繼電器控制的電氣原理圖演變而來(lái)的， PIC 程序中的動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)、線圈等概念均與繼電器控制電路相同。 模擬量輸入輸出模塊（ FX0N3A） （ 1） FX2N4AD 和 FX2N2DA 介紹 FX2N4AD 模擬特殊功能塊有兩個(gè)輸入通道和一個(gè)輸出通道，輸入通道接收模擬信號(hào)并將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字值；輸出通道采用數(shù)字值并輸出等 量模擬信號(hào)。氣壓泵是靠大氣壓提升水位。 故障率低：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，關(guān)鍵部分采用國(guó)際一流品質(zhì)；配套，整機(jī)無(wú)故障工作時(shí)間大大提高。 觸摸屏的主要類型 從技術(shù)原理來(lái)區(qū)別觸摸屏，可分為五個(gè)基本種類：矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏、電阻技術(shù)觸摸屏、電容技術(shù)觸摸屏、紅外線技術(shù)觸摸屏、表面聲波技術(shù)觸摸屏。精巧的結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)單 的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。 電磁流量計(jì)的工作原理 電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理工作的流量測(cè)量?jī)x表，用于測(cè)量具有一定導(dǎo)電性液體的體積流量。 PID 控制算法及特點(diǎn) PID控制算法的一般形式 PID控制器根據(jù)日標(biāo)值 (設(shè)定值 )r(t)與反饋值 (測(cè)量值 )c(t)構(gòu)成的控制偏差： e(t)=r(t)c(t) 將偏差的比例 (P)、積分 (I)和微分 (D)通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)受控對(duì)象進(jìn)行控制。用標(biāo)號(hào)編程做成的程序能夠依據(jù)匯編從而作為實(shí)際的程序來(lái)使用。如下圖： 28 綜上，當(dāng)液位達(dá)到恒液位值時(shí)，液位達(dá)到上限的關(guān)閉水泵讓液位下降，液位達(dá)到下限的打開(kāi)水泵使液位上升，然后再通過(guò) PID 計(jì)算，重復(fù)上面的過(guò)程。本次設(shè)計(jì)中我綜合運(yùn)用了在校內(nèi)外所學(xué)習(xí)的知識(shí)。從設(shè)計(jì)的開(kāi)始到論文的定稿，整個(gè)過(guò)程 李老師都一直關(guān)心著我 。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)必將成為我人生旅途上一個(gè)非常美好的回憶 ！ —— 張鵬 31 致 謝 首先衷心的感謝我的論文指導(dǎo)老師 李俊杰 老師。 在整個(gè)過(guò)程中，我也曾經(jīng)因?yàn)橛龅嚼щy失落過(guò)，也曾為成功的解決棘手問(wèn)題而熱情高漲。 工作系統(tǒng)控 制圖 以上就是 PLC 自動(dòng)控制液面的基本步驟，但是自動(dòng)控制液面還有幾種情況，下面我們就來(lái)一一分析下： 首先，當(dāng)我們選擇自動(dòng)控制時(shí)，我們?cè)O(shè)定了液位值時(shí)，相對(duì)應(yīng)的液位上下限值也隨之產(chǎn)生，同時(shí)通過(guò) PID 的計(jì)算，當(dāng)前液位值是高于還是低于設(shè)定值，然后把模擬信號(hào)傳遞給 PLC， PLC 通過(guò) AD 轉(zhuǎn)換，把所得的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，再轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)傳遞給變頻器，此時(shí)變頻器會(huì)出現(xiàn)兩種情況： 情況一：變頻器的頻率不斷增大 當(dāng)變頻器的頻率不斷增大直到達(dá)到上限頻率時(shí)，水泵由變頻啟動(dòng)運(yùn)行轉(zhuǎn)為工頻運(yùn)行。 此外，選擇 FX 系列的情況下，還能變換成 FXGP(DOS),FXGP(WIN)格式的文檔 （ 2） 利用 Windows 的優(yōu)越性，使操作性飛躍上升 能夠?qū)?Excel,Word 等作成的說(shuō)明數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)制，粘貼，并有效利用。 軟件型，使用離散形式的 PID控制算法在可編程序控制器上做 PID控制器。最大流量與最小流量的比值一般為 20： 1 以上，適用的工業(yè)管徑范圍寬，最大可達(dá) 3m，輸出信號(hào)和被測(cè)流量成線性，精確度較高，可測(cè)量電導(dǎo)率 ≥1μs/cm 的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的流體流量。第二類為非接觸式，分為超聲波液位變送器，雷達(dá)液位變送器等。工作時(shí)，我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏，然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來(lái)定位選擇信息輸入。 滴水不漏：不同材質(zhì)的硬質(zhì)合金密封，保證了不同介質(zhì)輸送均無(wú)泄漏。 177。 CPU 對(duì)各個(gè)輸入端進(jìn)行掃描，并將輸入端的狀態(tài)送到輸入狀態(tài)寄存器中；同時(shí)，把輸出狀態(tài)寄存器的狀態(tài)通過(guò)輸出部件轉(zhuǎn)換成外部設(shè)備能接受的電壓或電流信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)被控設(shè)備。內(nèi)部控制電路實(shí)際上也就是用戶根據(jù)控制要求編制的程序。 （ 2）控制功能強(qiáng)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟 液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與步驟，如下圖 所示 在液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要考慮以下幾點(diǎn)： （ 1）深入了解和分析 液體混合 控制系統(tǒng)的工藝條件和控制要求。 隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，原來(lái)的液體混合遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前自動(dòng)化的需要。 本文介紹了基于 FX2N型號(hào)的可編程控制器（ PLC），組態(tài)軟件的液面控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，采用 PID 算法實(shí)現(xiàn)液面的自動(dòng)控制。 可編程控制器多種液體自動(dòng)混合控制系統(tǒng)的特點(diǎn)： 系統(tǒng)自動(dòng)工作； 控制的單周期運(yùn)行方式； 由傳感器送入設(shè)定的參 數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制； 啟動(dòng)后就能自動(dòng)完成一個(gè)周期的工作，并循環(huán)。 （ 3）根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)選擇合適的 PLC 類型。 PLC 采用與繼電器電路相似的梯形圖編程，比較直觀，易懂易編，深受電氣技術(shù)人員和電工的歡迎，容易推廣應(yīng)用。 在 PLC 內(nèi)部還設(shè)有定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、移位器、保持器、內(nèi)部輔助繼電器等，繼電器控制系統(tǒng)沒(méi)有的器件，它們的線圈及動(dòng)合、動(dòng)斷觸點(diǎn)只能在 PLC 內(nèi)部控制電路中使用，而不能與外部電路相連。 FX2N4AD 的最大分辨率為 8 位。憑借活塞的運(yùn)動(dòng)，制造出一個(gè)近似真空，外部大氣壓將水壓上來(lái)。 維修方便：更換密封、軸承，簡(jiǎn)易方便。其中矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏已退出歷史舞臺(tái)。 4～ 20mA、 0～ 5V、 0～ 10mA等 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。測(cè)量精 度不受被測(cè)液體的黏度、密度及溫度等因素變化的影響，且測(cè)量管道中沒(méi)有任何阻礙液體流動(dòng)的部件，所以幾乎沒(méi)有壓力損失。其控制 規(guī)律為： ])( )(0 )(11)([)( td tdet dTteTteKptu ? ??? 22 式中 CK ： 調(diào)節(jié)器的比例系數(shù) iT ： 調(diào)節(jié)器的積分時(shí)間 dT ： 調(diào)節(jié)器的微分時(shí)間 e ： 調(diào)節(jié)器的偏差信號(hào) δ： 比例帶，它是慣用增益的倒數(shù) u： 輸出 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō) ， PID控制器各校正環(huán)節(jié) 的作用是這樣的： 比例環(huán)節(jié)： 即時(shí)成比例地反應(yīng)控制系統(tǒng)的偏差信號(hào) e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用以減小誤差。 ② 功能塊（略稱作 FB） FB 是以提高順序程序的開(kāi)發(fā)效率為目的而開(kāi)發(fā)的一種功能。 29 總 結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生 綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí) ,發(fā)現(xiàn) ,提出 ,分析和解決實(shí)際問(wèn)題 ,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程 .隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，可編程控制器（ PLC）已經(jīng) 成為 當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在。為很好的完成本次設(shè)計(jì)，我不斷地從廠里獲取機(jī)會(huì)并學(xué)習(xí)調(diào)試。 李 老師淵博的學(xué)識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn) 認(rèn)真的教學(xué) 態(tài)度，務(wù)實(shí)的工作作風(fēng)都深深地 感染 著我，并將成為我以后學(xué)習(xí)和工作的榜樣。挫折是一份財(cái)富， 經(jīng)歷 是一份擁有。拿這次畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，我不僅用了好幾個(gè)學(xué)過(guò)的軟件，還接觸了新的軟件。如果為自動(dòng)控制，那么就有以下的工作系統(tǒng)控制圖，人通過(guò)觸摸屏設(shè)置想要達(dá)到的水位，將模擬信號(hào)傳遞給 PLC， PLC 同過(guò)內(nèi)部的 AD 轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并且處理，然后再通過(guò) DA 轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)傳遞給變頻器，然后水泵電動(dòng)機(jī)變頻啟動(dòng)，當(dāng)液位達(dá)到液位上限時(shí)，碰觸到液位計(jì)，液位計(jì)將模擬信號(hào)傳遞給 PLC， PLC 又將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)處理后，又轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)傳遞觸摸屏顯示出來(lái)，同時(shí)停止水泵。 該軟件的主要特點(diǎn)是： 24 （ 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(yùn)動(dòng)控制（ SCPU）） ,FX系列的數(shù)據(jù) ,能夠轉(zhuǎn)換成 GPPQ,GPPA 格式的文檔。常見(jiàn)的 PID控制器的控制形式主要有兩種： 如圖 圖 PID控制原理圖 硬件型，即通用 PID控制器，在使用時(shí)只需要進(jìn)行線路的連接和 P， I， D 參數(shù)及目標(biāo)值的設(shè)定。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測(cè)流量范圍大。 分為兩類：一類為接觸式， 包括單 法蘭 靜壓 /雙法蘭差壓 液位變送器 ，浮球式液位變送器，磁性液位變送器， 投入式液位變送器 ，電動(dòng)內(nèi) 浮球液位變送器 ，電動(dòng)浮筒液位變送器， 電容式液位變送器 ，磁致伸縮液位變送器，侍服液位變送器等。 16 觸摸屏 觸摸屏的工作原理 為了操作上的方便，人們用觸摸屏來(lái)代替鼠標(biāo)或鍵盤。產(chǎn)品特點(diǎn)有： 運(yùn)行平穩(wěn)：泵軸的絕對(duì)同心度及葉輪優(yōu)異的動(dòng)靜平衡，保證平穩(wěn)運(yùn)行，絕無(wú)振動(dòng)。 數(shù)字 分辨率 8bit(位 ) 最小信號(hào) 分辨率 40mV（ 0~10V/0~250 依據(jù)輸入特性而變） 60μA（ 4~20mA/0~250 依據(jù)輸入特性而變） 總精度 177。 ④ 輸入、輸出更新階段 PLC 的 CPU 在每個(gè)掃描周期進(jìn)行一次輸入來(lái)進(jìn)行輸出更新。 ② 內(nèi)部控制電路 12 這部分的作用是運(yùn)算和處理由輸入部分得到的信息，并判斷應(yīng)產(chǎn)生哪些輸出。由于可靠性是用戶選用的首位依據(jù)，因此，每個(gè) PLC 生產(chǎn)廠都將可靠性作為第一指標(biāo)而加以研制，以單片機(jī)為核心，在硬件和軟件上采取大量的抗干擾措施，使 PLC 的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到 30 萬(wàn)小時(shí)以上，使