基于siemenss7300plc和opcserver技術(shù)的matlab在線單容水箱液位控制設(shè)計(jì)plc監(jiān)控程序設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-16 12:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3個(gè)選項(xiàng)，如圖7。圖 7 OpcEnum/OpcServer. WinCC屬性“安全”對(duì)話框以上3個(gè)選項(xiàng)分別添加everyone，interactive，network，system四個(gè)用戶，并勾選上所有權(quán)限選項(xiàng)，如圖8。（請(qǐng)注意是3個(gè)用戶，如果少了一個(gè)有可能出現(xiàn)找不到服務(wù)器的情況）圖 8 啟動(dòng)權(quán)限對(duì)話框啟用交互式用戶，選擇“交互式用戶”，如圖9。圖 9 啟動(dòng)交互式用戶（注：有時(shí)做好DCOM配置后，需要重新啟動(dòng)電腦才起作用。所以為了安全起見，建議最好重新啟動(dòng)一下電腦，再做下一步）。 本地安全策略設(shè)置（1）OPC 服務(wù)器和OPC Clicent都要進(jìn)行設(shè)置：打開“控制面板”“管理工具”選擇“本地安全策略”。（2）打開“安全選項(xiàng)”“網(wǎng)絡(luò)訪問”本地賬戶的共享和安全模式屬性。（3）選擇“經(jīng)典本地用戶以自己的身份驗(yàn)證”。（這一步不能忘，否則在連接OPC服務(wù)器時(shí)會(huì)出現(xiàn)“拒絕訪問”錯(cuò)誤提示?。? 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理及配置 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)MATLAB與PLC的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖10所示。系統(tǒng)以‘悌’字號(hào)過程控制設(shè)備中的水箱為控制對(duì)象，西門子S7300PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，以組態(tài)軟件WinCC為數(shù)據(jù)總控平臺(tái)，作為OPC服務(wù)器．以MATLAB做為OPC客戶端，進(jìn)行算法設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)控制和控制結(jié)果分析等，WinCC與S7300通過MPI通訊[6],。 MatlabWinCCS7300PLC悌字號(hào)過程設(shè)備OPC數(shù)據(jù)交換MPIAI/AODI/DO數(shù)據(jù)采集過程設(shè)備圖10 MATLAB和PLC遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)過程控制系統(tǒng)示意圖 系統(tǒng)原理在此系統(tǒng)中要求給定值即液位設(shè)定值為300mm，控制器為MATLAB及PLC，MATLAB主要實(shí)現(xiàn)的是PID參數(shù)的控制，PLC主要是實(shí)現(xiàn)信息采集及模/數(shù)、數(shù)/模的轉(zhuǎn)換。在系統(tǒng)的液位變送器將標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)（4～20mA）輸入給模擬量輸入模塊（SM331），經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到與液位成比例的數(shù)字量，然后進(jìn)行標(biāo)度轉(zhuǎn)換（FC105），通過WinCC寫入到Simulink中，在MATLAB的Simulink中與液位設(shè)定值（階躍輸入為300）比較，并按某種控制規(guī)律（PID控制算法）對(duì)誤差值進(jìn)行運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果（數(shù)字量）送給PLC經(jīng)過標(biāo)度反變換（FC106）后，輸入到模擬量輸出模塊（SM332），經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡娏餍盘?hào)送給智能調(diào)節(jié)閥，用來控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度[7]，通過它控制流入水箱的流量，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的閉環(huán)控制。系統(tǒng)的工作原理圖如圖11。給定值控制器執(zhí)行器液位變送器＋＋控制對(duì)象圖11 控制系統(tǒng)工作原理圖輸出值 硬件配置實(shí)驗(yàn)使用“悌”字號(hào)過程控制綜合自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)是由實(shí)驗(yàn)控制對(duì)象、實(shí)驗(yàn)控制臺(tái)及上位監(jiān)控PC機(jī)三部分組成。 智能儀表采用廈門宇電儀表有限公司生產(chǎn)的AI系列全通用人工智能調(diào)節(jié)儀表AI818，它是PID控制型的智能儀表，輸出為4～20mA DC信號(hào)。 變頻器采用西門子MM440變頻器 ,頻率0～650Hz。 S7300PLC電源模塊： PS307（5A）書出電流為5A；輸出電壓為24VDC；防短路和開路保護(hù)。CPU模塊： CPU3152DP帶有128KB的集成式RAM，最大模擬量I/O總數(shù)為1024 個(gè)。模擬量輸入模塊：SM331 AI 4xO/4～20mA；為一通道4輸入點(diǎn)；精度為15位。模擬量輸出模塊：SM332 AO 4x12位；4通道x4輸出；精度為12位；每個(gè)輸出通道可編程為：電壓輸出/電流輸出。網(wǎng)卡：西門子CP5611專用通訊網(wǎng)卡支持MPI，PROFIBUS 和工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，用于連接PLC 與WinCC 或者PLC之間互聯(lián)[8]。 檢測(cè)裝置壓力傳感器：KY–B380傳感器 量程為0～150Kpa；％；采用二線制傳輸方式，工作時(shí)需要提供24V直流電源，輸出4～20mA DC。液位變送器：KY–B3803變送器 量程為0～6KPa，％；采用二線制傳輸方式，工作時(shí)需要提供24V直流電源，輸出4～20mA DC。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥：采用智能直行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來對(duì)控制回路的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)為：QS智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 公稱直徑為20mm,行程為16mm；具有精度高，技術(shù)先進(jìn)，體積小、重量輕，推動(dòng)力大、控制單元與電動(dòng)執(zhí)行一體化、可用性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)；電源單相220V，控制信號(hào)為4～20mA DC或1～5V，輸出為4～20mA DC的閥位信號(hào)，使用和校正非常方便。 水泵水泵：本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，型號(hào)為20CQ–12P ，流量3m3/h,揚(yáng)程為12米。 軟件配置系統(tǒng)所用到的軟件主要有：MATLAB ，Step7 ，WinCC 。4 控制系統(tǒng)PLC程序設(shè)計(jì)及WinCC實(shí)時(shí)監(jiān)控 PLC程序設(shè)計(jì)液位的控制程序中需要采集過程值并需要把整型轉(zhuǎn)換成以工程單位表示的介于下限和上限之間的實(shí)型值，因此需要功能塊FC105轉(zhuǎn)換；PID的運(yùn)算輸出需要進(jìn)行把工程單位表 示且標(biāo)定于下限和上限的實(shí)型值轉(zhuǎn)換成整型值，因此需要功能塊FC106轉(zhuǎn)換。在組織塊OB1中進(jìn)行啟動(dòng)和停止的控制而液位的采集、輸出、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換存放在中斷服務(wù)程序OB35中。OB35每100ms掃描一次，即每100ms給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥一個(gè)輸出信號(hào)。PLC程序流程如圖12。程序介紹見附錄1。 控制流程由PLC作為控制器，調(diào)節(jié)閥作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，壓力液位變送器作為檢測(cè)裝置等來構(gòu)成一個(gè)單回路的恒液位控制系統(tǒng)。設(shè)備首次使用前進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定，以保證其精確度，變送器的最大載荷力不應(yīng)超過滿量程的120％。系統(tǒng)選擇水箱作為被測(cè)對(duì)象。實(shí)驗(yàn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門F1F1F13全開，將下水箱出水閥門F14開至一定開度，其余閥門均關(guān)閉。系統(tǒng)初始化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（A/D轉(zhuǎn)換）從PIW294讀入現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)標(biāo)度變換（FC105）開始Simulink中進(jìn)行PID運(yùn)算寫入MATLAB的Simulink中標(biāo)度反變換（FC106）結(jié)束寫回PLC中注： 輸入通道為PIW294 輸出通道為PQW304 圖中虛線框中為MATLAB應(yīng)用程序 PLC程序放在OB35組織塊中，OB35運(yùn)行方式為循環(huán)掃描。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換）從PQW304輸出現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)物結(jié)構(gòu)圖如圖13。圖12 PLC程序流程圖 WinCC簡(jiǎn)介 WinCC組態(tài)軟件的概況 WinCC中的OPC符合OPC基金會(huì)的OPC規(guī)范。WinCC可作為OPC服務(wù)器和OPC客戶機(jī)。在作為OPC 客戶機(jī)操
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