【正文】 通道 37 WX4 2井水位儀 A/D 單元 CH1 通道 38 WX6 水池水位儀 A/D 單元 CH2 通道 39 WX8 A 區(qū)水位儀 A/D 單元 CH3 通道 40 WX10 B 區(qū)水位儀 A/D 單元 CH4 通道 主要元器件簡介 圖 43 3051/1151LT系列 法蘭 式變送器 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 表 46 3051/1151LT系列 法蘭 式變送器 規(guī)格 名稱 型號 測量 范圍（ kPa） 最大工作 壓力（ Mpa） 準(zhǔn)確 度等級 法蘭式液 位變送器 1151LT4 0－ ～ ≤ 、 1151LT6 0－ 117－ 690 (1)主要特點 a．品種齊全、精度高、穩(wěn)定性好、價格比同類進(jìn)口儀表便宜； b．量程和零位可在外部連續(xù)調(diào)節(jié)； c．正遷移可達(dá) 500%，負(fù)遷移可達(dá) 600%（最小量程時）； d．阻尼可調(diào)； (2)工作原理 被測介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，作用在 δ 元件 (即敏感元件 )的兩隔離膜片上，通過隔離膜片和 δ 元件內(nèi)的填充液傳送到預(yù)張緊的測量膜片兩側(cè)。測量膜片與兩側(cè)絕緣體上的電極各組成一個電容器，在無壓力通入或兩側(cè)壓力均等時測量膜片處于中間位置，兩側(cè)兩電容器的電容量相等。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時，致使測量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過檢測此電容極板上的差動電容，再由電子線路把差動電容轉(zhuǎn)換放大成420mADC 的二線制電流信號。壓力變送器和絕對壓力變送器的工作原理和差壓變送器相同 ,所不同的是低壓室壓力是大氣壓或真空。 圖 44 δ 元件的結(jié)構(gòu)圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 (3)功能范圍 使用對象：液體、氣體和蒸氣。 輸出信號： 4～ 20mADC。（特殊可為四線制 0～ 10mADC 輸出）。 供電電源：供電電源為 12～ 45VDC，帶數(shù)字顯示器為 15～ 45VDC，一般 24VDC。 負(fù) 載： 與供電電源有關(guān)，負(fù)載阻抗 R與電源電壓 V的關(guān)系式為 R≤ 50(V12)Ω。（帶表頭時負(fù)載能力有所降低） 型投入式液位變送器 圖 45 WP311型投入式液位變送器 WP311 型投入式液位變送器（也稱 靜壓式液位變送器 ） 選用進(jìn)口帶防腐膜片敏感組件，將芯片裝入一個不銹鋼（或聚四氟乙烯）殼體內(nèi)。頂部的鋼帽起保護(hù)傳感器的作用，也能使被測液體流暢地接觸到膜片。該產(chǎn)品采用特制的通氣電纜，使感壓膜片的背壓腔與大氣良好相通，測量液位不受外界大氣壓變化的影響，測量準(zhǔn)確，長期穩(wěn)定性好，并具有優(yōu)良的密封及防腐性能，符 合船用標(biāo)準(zhǔn)，可直接投入到水、油等液體中長期使用。聚四氟乙烯材料的外殼及電纜可測量多種強(qiáng)腐蝕性液體 ，如表 47所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 表 47 WP311型投入式液位變送器 技術(shù)指標(biāo) 量 程 ： 0 — ～ 200mH 工作溫度 ： － 20 ～ 85 ℃ 過 載 ： 150% FS 綜合精度 ： ， ， 級 保護(hù)等級 ： IP68 穩(wěn) 定 性 ： %FS / 年 測量介質(zhì) ： 與不銹鋼 (1Cr18Ni9Ti) 或聚四氟乙烯兼容的介質(zhì) 基于 PLC 的給水控制系統(tǒng)電路設(shè)計 考慮到 PLC 控 制系統(tǒng)的可靠性問題，電源是控制系統(tǒng)引入干擾的主要途徑之一，特別是對于系統(tǒng)中存在大接觸器、大電機(jī)等的場合，更易引入干擾信號。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，采用了隔離變壓器對 PLC 供電，并在一次側(cè)采用 380VAC 供電。 對系統(tǒng)中，要求有常用和備用、手動和自動兩種運(yùn)行狀態(tài)不允許同時運(yùn)行，由連鎖可靠性要求，除了在 PLC 內(nèi)部進(jìn)行軟件連鎖外，同時還利用接觸器的輔助觸點進(jìn)行了必要的電氣連鎖，以提高系統(tǒng)的可靠性。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 第 5 章 基于 PLC 的給水控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 PLC 程序設(shè)計的常用方法 在工程中，對 PLC應(yīng)用程序的 設(shè)計有多種方法，這些方法的使用，也因各個設(shè)計人員的技術(shù)水平和喜好有較大差異。現(xiàn)將常用的幾種應(yīng)用程序的設(shè)計方法簡 要進(jìn)行介紹。 經(jīng)驗設(shè)計法 在 PLC發(fā)展的初期，沿用了設(shè)計繼電器電路圖的方法來設(shè)計梯形圖。即在一些典型電路的基礎(chǔ)上，根據(jù)被控對象對控制系統(tǒng)的具體要求，不斷地修改和完善梯形圖。有時需要多次反復(fù)地調(diào)試和修改梯形圖，不斷地增加中間編程元件和輔 助觸點，最后才能得到一個較為滿意的結(jié)果。經(jīng)驗設(shè)計法也叫試湊法。 經(jīng)驗設(shè)計法對于一些比較簡單的控制系統(tǒng)的設(shè)計是比較奏效的。但是，由于這種方法主要是依靠設(shè)計人員 的經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計，所以對設(shè)計人員的要求也比較高，特別是要求設(shè)計者有一定的實踐經(jīng)驗，對工業(yè)控制系統(tǒng)和工業(yè)上常用的各種典型環(huán)節(jié)比較熟悉。對于較復(fù)雜的系統(tǒng)，經(jīng)驗法一般設(shè)計周期長，不易掌握，系統(tǒng)交付使用后，維護(hù)困難。所以，經(jīng)驗法一般只適合于較簡單的或與某些典型系統(tǒng)相類似的控制系統(tǒng)的設(shè)計。 邏輯設(shè)計法 邏輯設(shè)計方法是根據(jù)數(shù)字電子技術(shù)中的邏輯設(shè)計方法進(jìn)行 PLC程序的設(shè)計。該方法使用邏輯表達(dá)式描述實際問題。在得出邏輯表達(dá)式后根據(jù)邏輯表達(dá)畫梯形圖，或者直接用邏輯表達(dá)式寫助記符程序。該方法在純粹的條件控制系統(tǒng)中，非 常好用。因為純粹的條件控制系統(tǒng)相當(dāng)于組合邏輯電路，邏輯表達(dá)式書寫簡 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 單。 但是在和時間有關(guān)的控制系統(tǒng)中，就顯得復(fù)雜。因為，這時的控制問題就相當(dāng)于 順序邏輯問題，不僅要考慮條件，還要考慮時間。用邏輯設(shè)計法設(shè)計 PLC應(yīng)用 程序的一般步驟如下 : 列出執(zhí)行元件動作節(jié)拍表 。 繪制電氣控制系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖 。 進(jìn)行系統(tǒng)的邏輯設(shè)計 。 編寫程序 。 時序圖設(shè)計法 如果 PLC各輸出信號的狀態(tài)變化有一定的時間順序，可用時序圖法設(shè)計程序。因為在畫出各輸出信號的時序圖后，容易理順各狀態(tài)轉(zhuǎn)換的時刻和轉(zhuǎn)換的條件， 從而 建立清晰的設(shè)計思路。 時序圖設(shè)計法歸納如下 : 把時序圖劃分成若干個時間區(qū)段，確定各區(qū)段的時間長短。找出區(qū)段間的分界點，弄清分界點處各輸出信號狀態(tài)的轉(zhuǎn)換關(guān)系和轉(zhuǎn)換條件。 根據(jù)時間區(qū)段的個數(shù)確定需要的定時器數(shù)量，分配定時器號，確定各定時器的設(shè)定值，明確各定時器開始定時和定時時間到這兩個關(guān)鍵時刻對各輸出信號 狀態(tài)的影響。 明確各 I/O 信號之間的時序關(guān)系，畫出各 I/O信號的工作時序圖。 根據(jù)定時器的功能明細(xì)表、時序圖和 I/O分配畫出梯形圖。 順序控制設(shè)計法 所謂順序控制，就是按照生產(chǎn)工藝預(yù) 先規(guī)定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據(jù)內(nèi)部狀態(tài)和時間的順序，在生產(chǎn)過程中各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)自動地有秩序地進(jìn) 行操作。順序控制設(shè)計法又稱步進(jìn)控制設(shè)計法。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 順序控制設(shè)計法最基本的思想是將系統(tǒng)的一個工作周期劃分為若干個順序相連的階段，這些階段稱為步。步是根據(jù)輸出量的狀態(tài)變化來劃分的，在任何一步之內(nèi)，各輸出量的 ON/OFF狀態(tài)不變，但是相鄰兩步的輸出量發(fā)生了變化。 對那些按動作的先后順序進(jìn)行控制的系統(tǒng)，非常適合使用順序控制設(shè)計法編 程。順序控制設(shè)計法規(guī)律性很強(qiáng)，雖然編出的程序偏長，但程序結(jié)構(gòu)清晰、可讀 性強(qiáng)。 在用順序控制 設(shè)計法編程時，功能表圖是很重要的工具。功能表圖能清楚地 表現(xiàn)出系統(tǒng)各工作步的功能、步與步之間的轉(zhuǎn)換順序及其轉(zhuǎn)換條件。 用順序控制設(shè)計法編程的基本步驟是 : 分析控制要求。將控制過程分成若干個工作步，明確每個工作步的功能，弄清步的轉(zhuǎn)換是單向進(jìn)行 (單序列 )還是多向進(jìn)行 (選擇或并行序列 )的，確定步的轉(zhuǎn)換條件 (可能是多個信號的“與”、“或”等邏輯組合 )，必要時可畫一個工作 流程圖。 為每個步設(shè)定控制位?？刂莆蛔詈檬褂猛粋€內(nèi)存單元的若干連續(xù)位。若用定時器 /計數(shù)器的輸出作為轉(zhuǎn)換條件，則應(yīng)確定各定時器 /計數(shù)器的編號和設(shè)定 值。 確定所需輸入和輸出點的點數(shù)。確定所需輸入和輸出點的個數(shù)，選擇 PLC機(jī)型，做出 I/O分析。 在前兩步的基礎(chǔ)上畫出功能表圖、畫梯形圖 添加某些特殊要求的程序 順序控制設(shè)計法有一定的規(guī)律可循，所編寫的程序易讀、易檢查、易修改，是常用的設(shè)計方法之一。使用順序控制設(shè)計法的關(guān)鍵有三條 :一是理順動作順序，明確各步的轉(zhuǎn)換條件 :二是準(zhǔn)確地畫出功能表圖 。三是根據(jù)功能表圖正確地畫出 相應(yīng)的梯形圖，最后再根據(jù)某些特殊功能要求，添加部分控制程序。 根據(jù)對自來水控制系統(tǒng)的分析、研究及考慮本人的實際情況，本論文采用 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 了 順序控制設(shè)計法。 PLC 軟件設(shè)計概述 PLC控制系統(tǒng)軟件開發(fā)的過程與任何軟件的開發(fā)一樣，先要進(jìn)行可行性研究，然后，還要經(jīng)歷需求分析、軟件設(shè)計、編碼實現(xiàn)、軟件測試和運(yùn)行維護(hù)等幾個環(huán)節(jié)。要想使開發(fā)的 PLC應(yīng)用系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，能夠安全、可靠并令用戶滿意， 都要依賴于一個好的軟件開發(fā)過程。 PLC軟件開發(fā)過程主要包括幾個環(huán)節(jié) : 需求分析 。 軟件設(shè)計 。 編程實現(xiàn) 。 軟件測試。 PLC 應(yīng)用軟件的設(shè)計是一項十分復(fù)雜的工作，它要求既要有 PLC、計算機(jī)程序設(shè)計的基礎(chǔ)，又要有自動控制的知識，還要有一定 的現(xiàn)場實踐經(jīng)驗。 基于 PLC 的給水控制系統(tǒng)控制流程 根據(jù) PLC 編程的特點，程序運(yùn)行至“結(jié)束”之后，自動返回至“開始”進(jìn) 行下一次掃描運(yùn)行。 根據(jù)控制系統(tǒng) PLC 控制流程，不難得到其梯形圖，梯形圖如附錄 1所示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 結(jié) 論 本課題是一個應(yīng)用研究型課題。其目的是借鑒當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域以廣泛應(yīng)用的 PLC控制技術(shù)，在各種設(shè)計方法、設(shè)計思路并存的今天，尋求一種 PLC在工業(yè) 自動控制中的通用方法。 在工業(yè)自動化領(lǐng)域中，隨著自動控制理論、計算機(jī)技術(shù)和 PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC以其高性價比、高可靠性、廣泛的適用性和組 成控制系統(tǒng)的簡潔性等諸多優(yōu)點，得到越來越廣泛的應(yīng)用。為了更好的運(yùn)用 PLC到自動控制系統(tǒng)中去，本論文對 PLC的控制、工作原理和應(yīng)用方法進(jìn)行了闡述，重點對當(dāng)今我國工控領(lǐng)域常用的各種 PLC，包括松下 FP0系列、 SIMATIC S7系列、 GE Fanue系列、 OMRON系列和三菱系列， 進(jìn)行了性能比較。從總體來看，各種系列 PLC都己經(jīng)較成熟，在控制系統(tǒng)中可相互替代。隨著 PLC應(yīng)用的普及，各種設(shè)計方法應(yīng)運(yùn)而生。本論文在對比、綜合各種設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，重點提出了一整套 PLC在工業(yè)現(xiàn)場控制中的設(shè)計步驟和方法。從系統(tǒng)的硬件選 型、設(shè)計到軟件的設(shè)計方法。重點對比討論了系統(tǒng)軟件設(shè)計的經(jīng)驗設(shè)計法、時序圖法、邏輯 設(shè)計法和順序控制狀態(tài)設(shè)計法。總結(jié)出了經(jīng)驗設(shè)計法適用于簡單的、原有的繼電器觸點控制的技術(shù)改造控制 。時序圖法適用于要求嚴(yán)格的時間配合的控制系統(tǒng)設(shè)計 。邏輯設(shè)計法適用于開關(guān)量控制的邏輯關(guān)系較強(qiáng)的控制系統(tǒng)，這種設(shè)計方法可 以使得邏輯控制關(guān)系非常簡潔 。順序控制狀態(tài)設(shè)計法適用于大的、系統(tǒng)狀態(tài)復(fù)雜 的控制系統(tǒng)，這種設(shè)計方法可以使得控制系統(tǒng)狀態(tài)的變化簡單明了，便于軟件的 PLC工控系統(tǒng)設(shè)計及其在給水控制中的應(yīng)用 組合。 本論文在綜合當(dāng)今諸多 PLC控制系統(tǒng) 設(shè)計方法的基礎(chǔ)上，提出了自己的系統(tǒng)設(shè)計思路，并進(jìn)行了大量成功的實驗研究和系統(tǒng)開發(fā)。 由于本人的研究能力和研究時間有限，本論文之中肯定存在不足之處，希望 在以后的工作、學(xué)習(xí)中加以補(bǔ)充和完善。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 致 謝 在這篇論文的寫作過程中，我深感自己的專業(yè)知識水平學(xué)的不扎實。活到老學(xué)到老 ，人生就是一個不斷學(xué)習(xí)和完善的過程 。 這次畢業(yè)論文能夠得以順利完成， 得力于 老師 諄諄教導(dǎo)和同學(xué)的幫忙 ， 更感謝各位學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)給了我這次鍛煉自己發(fā)現(xiàn)自己不足的機(jī)會 。我要在這里對他們表示深深的謝意！ 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 ， 就像一條蘇醒的巨龍，欲 待騰發(fā)。而我們就是巨龍的細(xì)胞，不斷的用知識強(qiáng)大自己，為這條龍能飛的更高而努力。這里嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、優(yōu)美的校園環(huán)境 讓 我大學(xué)四年過的很充實和愉快。雖然 四年時間過得很快 ，但我確實學(xué)到了很多有用的知識，尤其是對我思想和方法上的指導(dǎo) 。 感謝我的指導(dǎo)老師 — 彭景春 老師， 從畢業(yè)設(shè)計開始就督促我按照計劃一步一步的進(jìn)行，使我的畢設(shè)有條不紊的做下來；在我不懂的時候細(xì)心和耐心的給我講解與指導(dǎo)。 沒有您的悉心指導(dǎo)就沒有這篇論文的順利完成。 感謝所有教授過我課程的老師們，是你們誨人不倦才有了現(xiàn)在的我。 感謝身邊所有的朋友與同學(xué)，謝謝你們 四年來的關(guān)照與寬容，與你們一起走過的繽紛時代，將會是我一生最珍貴的回憶。