【正文】 其中4001中接收啟停信號(hào)，4002和4003兩個(gè)字保存壓力數(shù)值，4004和4005兩個(gè)字保存頻率數(shù)值，可以看到從站已經(jīng)正確返回這些數(shù)據(jù)。發(fā)送06功能代碼啟停電機(jī) 發(fā)送06命令 WinCC組態(tài)界面分析 HMI控制任務(wù)HMI是系統(tǒng)和操作員交流的橋梁，操作人員可以根據(jù)HMI上顯示的狀態(tài)信息，進(jìn)行系統(tǒng)故障和系統(tǒng)工藝流程的判斷，其給用戶提供了直觀的操作界面。HMI控制任務(wù)如下： 實(shí)時(shí)的壓力趨勢(shì)顯示——把壓力傳感器傳回來的值通過PLC處理用曲線的形式顯示在HMI上，可與設(shè)定壓力對(duì)比，為用戶提供了判別系統(tǒng)穩(wěn)定性的依據(jù)。 歸檔數(shù)據(jù)——將速度，頻率，壓力，報(bào)警等參數(shù)保存至數(shù)據(jù)庫中，方便以后有據(jù)可查。 報(bào)表的產(chǎn)生與打印——把資料轉(zhuǎn)換成報(bào)表的格式，以時(shí)間為過濾條件，把報(bào)表打印出來。 報(bào)警的產(chǎn)生——定義一些警報(bào)產(chǎn)生的條件，比如變頻器故障報(bào)警，壓力報(bào)警，通知工程師進(jìn)行處理。 工程師對(duì)過程的控制——工程師通過用戶界面來控制整個(gè)工藝過程。例如：工程師可以設(shè)置壓力值或者手動(dòng)操作啟動(dòng)油泵。 工藝流程界面——根據(jù)現(xiàn)場流程，給操作員一個(gè)直觀的操作界面，同時(shí)顯示各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。 連接狀態(tài)的顯示——顯示與PLC的通信狀態(tài)。 授權(quán)登錄——在手動(dòng)操作下，只有級(jí)別較高的人才可以使用。 工藝界面 工藝界面，可以看到左側(cè)為畫面切換和停止按鈕，上方顯示界面信息從左至右為（工程名稱，界面名稱，系統(tǒng)時(shí)間，與PLC的連接狀態(tài)，當(dāng)前登錄的用戶）。畫面窗口中顯示工藝流程界面畫面，指示燈顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時(shí)參數(shù)顯示轉(zhuǎn)速，電壓，電流，功率因數(shù)等基本參數(shù)，油泵旁顯示當(dāng)前頻率，壓力傳感器旁顯示壓力測定值，右下角為手動(dòng)操作按鈕，Slow（10HZ），Normal（30HZ），F(xiàn)ast（40HZ），該手動(dòng)操作按鈕與手動(dòng)操作界面按鈕的區(qū)別在于速度不可調(diào)節(jié)。 手動(dòng)操作界面 手動(dòng)操作界面手動(dòng)操作順序，開手動(dòng)（手動(dòng)指示燈點(diǎn)亮）（輸入速度）按下速度設(shè)置—按下復(fù)位按鈕（復(fù)位指示燈點(diǎn)亮）按下啟動(dòng)按鈕電機(jī)將按照設(shè)置的速度啟動(dòng)，按下停機(jī)按鈕電機(jī)停止—按下點(diǎn)動(dòng)按鈕電機(jī)將按照P1082設(shè)定的頻率轉(zhuǎn)動(dòng)，松開即停止，其方向設(shè)置可以在以下幾種方式下完成：電機(jī)啟動(dòng)前、電機(jī)運(yùn)行中以及電機(jī)點(diǎn)動(dòng)前。狀態(tài)顯示當(dāng)前變頻器和電機(jī)的狀態(tài)，如果發(fā)生報(bào)警，故障和過載，指示燈將閃爍顯示。手動(dòng)操作運(yùn)行不能作為控制系統(tǒng)的主要運(yùn)行方式，只能在設(shè)備調(diào)試時(shí)用，或作為臨時(shí)后備用。只有調(diào)試人員有其操作權(quán)限。 報(bào)警界面 報(bào)警組態(tài) 報(bào)警界面在WINCC中實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警功能有四種方法: C腳本播放wav文件 C腳本觸發(fā)PC蜂鳴器 VBS腳本調(diào)用媒體播放器 報(bào)警器HORN的使用本次設(shè)計(jì)使用HORN報(bào)警器，報(bào)警器需要單獨(dú)安裝。 趨勢(shì)界面 趨勢(shì)界面趨勢(shì)界面顯示設(shè)定壓力和當(dāng)前壓力的關(guān)系，聯(lián)合調(diào)試時(shí)，系統(tǒng)是否穩(wěn)定，就是由此曲線計(jì)算得出。 歷史數(shù)據(jù) 變量歸檔組態(tài) 歷史數(shù)據(jù)界面報(bào)表打印 報(bào)表打印界面 報(bào)表布局界面打印按鈕的C腳本這里腳本的功能用于合成報(bào)警過濾的條件。其中Sprint函數(shù)用于把ReportBeginTime和ReportEndTime中的字符串做拼接傳送給變量szBuffer，從而獲得報(bào)警過濾條件。調(diào)用內(nèi)部函數(shù)SetTagChar函數(shù)把拼接后的字符串szBuffer的值，傳送給變量AlarmFilter。調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)RPTjobPrint（打印函數(shù)），TimeRangePrint為打印作業(yè)的名稱。 登錄與退出快捷鍵分配登錄的快捷鍵分配為Ctrl+A，退出快捷鍵分配為Ctrl+Z，當(dāng)按下登錄快捷鍵的時(shí)候顯示登陸窗口 登陸界面登錄完成后，當(dāng)前登錄用戶顯示當(dāng)前登錄的人的名稱，按下Ctrl+Z退出當(dāng)前登錄。 水流動(dòng)畫腳本介紹使用折線對(duì)象來實(shí)現(xiàn)水流動(dòng)畫，與動(dòng)畫觸發(fā)器配合，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水流的啟停、方向及速度的控制。代碼說明：不斷修改代表水流的折線polyline01的X坐標(biāo)值，從210到330之間變化。這導(dǎo)致折線中的虛線點(diǎn)位置發(fā)生變化，從而產(chǎn)生流動(dòng)的效果。X值增加對(duì)應(yīng)水流向右，X值減少對(duì)應(yīng)水流向左。X值增加或減少的步長影響水流的速度。啟動(dòng)按鈕的VBS腳本首先使兩個(gè)水流折線可見。然后根據(jù)速度設(shè)定值，以不同的觸發(fā)周期激活動(dòng)畫觸發(fā)器。最后設(shè)置啟動(dòng)變量WaterFlowStart為真。停止按鈕VBS腳本將控制兩個(gè)水流的動(dòng)畫觸發(fā)器取消激活，然后隱藏水流折線，并設(shè)置WaterFlowStart控制變量為假即可。向左向右只要設(shè)置WaterFlowDirection為True或False設(shè)置水流速度：將動(dòng)畫觸發(fā)器周期設(shè)置為500ms。感覺是慢的。設(shè)置動(dòng)畫觸發(fā)器的周期為125ms。同時(shí)水流速度變量WaterFlowSpeed值1。設(shè)置動(dòng)畫觸發(fā)器的周期為125ms，同時(shí)水流速度變量WaterFlowSpeed值為2。與中速相比，動(dòng)畫觸發(fā)器使用相同的周期，但是速度變量設(shè)置為2。 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析 PID算法的實(shí)現(xiàn)程序調(diào)用PID功能塊FB41，F(xiàn)B41為位置式PID算法，由于PID控制的功能塊參數(shù)很多，結(jié)合功能塊對(duì)應(yīng)的框圖來學(xué)習(xí)和理解這些參數(shù)。: FB41原理框圖PID是根據(jù)閉環(huán)控制系統(tǒng)的給定值SPn與實(shí)際輸出值C(t)的偏差來進(jìn)行控制的，控制偏差如下:et=SPnc(t) （）將偏差的比例、積分和微分的線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控現(xiàn)象進(jìn)行控制，其傳遞函數(shù)形式為[12]:Gs=UsEs=Kp1+1TIS+TDS （） Kp——比例系數(shù)；TI——積分時(shí)間常數(shù)；TD——微分時(shí)間常數(shù)[21]。比例積分微分規(guī)律綜合了比例調(diào)節(jié)，比例積分調(diào)節(jié)，比例微分調(diào)節(jié)三種調(diào)節(jié)規(guī)律的優(yōu)點(diǎn)，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整Kp、TI、TD，可以獲得相當(dāng)好的控制過渡過程。 PID死區(qū)從控制系統(tǒng)的性能要求上，我們可以允許被控量在允許的范圍內(nèi)波動(dòng)，我們?cè)试S被控量的 誤差大小，被稱為PID的死區(qū)寬度[11]。PID調(diào)節(jié)的最終結(jié)果是設(shè)定值和反饋值相等。而一般情況下，反饋值采樣會(huì)收到一些干擾，如供電電源紋波等等。在反饋值已經(jīng)等于設(shè)定值的情況下，希望PID不在調(diào)節(jié)，若干擾的范圍是5到+5，設(shè)置一個(gè)5到+5不調(diào)節(jié)的門檻，誤差超過這個(gè)范圍在進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。這個(gè)門檻就是死區(qū)。設(shè)置這個(gè)死區(qū)后，系統(tǒng)穩(wěn)定后，不易收到其他信號(hào)的干擾。死區(qū)的寬度可根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試來確定，死區(qū)太小，控制動(dòng)作過于頻繁，達(dá)不到穩(wěn)定被控對(duì)象的目的；死區(qū)太大，則系統(tǒng)將產(chǎn)生較大的滯后。經(jīng)多次調(diào)試，本次死區(qū)寬度設(shè)置為DEAB_W=。 PID參數(shù)整定使用S7300的的FB41塊做PID運(yùn)算，F(xiàn)B41在OB35塊中調(diào)用，OB35的循環(huán)中斷時(shí)間為200ms，則FB41的采樣時(shí)間cycle參數(shù)也設(shè)置為200ms，cycle的值需要設(shè)置的小于等于OB35的執(zhí)行周期。比例調(diào)節(jié)是依據(jù)“偏差的大小”來動(dòng)作，積分調(diào)節(jié)是依據(jù)“偏差是否存在”來動(dòng)作，微分調(diào)節(jié)是依據(jù)“偏差變化速度”來動(dòng)作的。了解了這些調(diào)節(jié)器的作用，我們可以知道曲線的變化是由什么調(diào)節(jié)器改變的，再來相應(yīng)的調(diào)節(jié)其參數(shù)。本次采用臨界比例度法來調(diào)節(jié)參數(shù)首先將調(diào)節(jié)器設(shè)置為純比例控制（即積分時(shí)間TI為“∞”，本次設(shè)置為5000s，使積分器不起作用，微分時(shí)間TD設(shè)為“0”，使微分器不起作用）。然后逐漸增大比例增益GAIN并施加干擾作用，直至控制系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩的過渡過程， 等幅振蕩曲線這時(shí)的比例度稱為臨界比例度δk=1/950，振蕩周期稱為臨界振蕩周期Tk=5s。根據(jù)表三經(jīng)驗(yàn)公式來確定調(diào)節(jié)器的各參數(shù)。表三 臨界比例度法調(diào)節(jié)器參數(shù)表應(yīng)采用的控制規(guī)律δ（%）TI(min)TD(min)P2δkPIPID得到這組數(shù)據(jù)之后，再在運(yùn)行中優(yōu)化這些參數(shù)，直到得到較好的波形即可。FB41在OB35中調(diào)用，如果OB35的中斷時(shí)間是200ms，肉眼是看不出其在OB1中調(diào)用的不同，如果在硬件組態(tài)中，把中斷時(shí)間改為2s，那么很明顯就可看出FB41每隔2s執(zhí)行一次。PID調(diào)整可以通過打開PID控制面板，選擇PID背景數(shù)據(jù)塊，調(diào)整PID參數(shù)。： PID控制面板 系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析調(diào)節(jié)參數(shù)只能在一定范圍內(nèi)起作用，如果方案不合理，工況的改變，則無論怎樣調(diào)節(jié)比例度，積分時(shí)間和微分時(shí)間，都不會(huì)達(dá)到調(diào)節(jié)預(yù)定的質(zhì)量要求?？紤]安全因素，,本次設(shè)計(jì)的壓力定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其調(diào)節(jié)過程的曲線在曲線界面中已給出，現(xiàn)在分析其參數(shù)：： 最大偏差A(yù)=1400=140Kp；余差C=1000=100KP；第一個(gè)超調(diào)量B=140100=40KP，第二個(gè)超調(diào)量B’=110100=10KP，第三個(gè)超調(diào)量B’’=105100=5KP；新穩(wěn)態(tài)值的177。2%范圍內(nèi)為100*177。2%=177。2KP，即進(jìn)入98——102KP，則認(rèn)為過渡過程結(jié)束，從圖中可知過渡時(shí)間約為：19：35：1019：34：20=50s,振蕩周期為T=16：29：0716：29：33=26s衰減比n=B/B39。=40/10=4,實(shí)踐數(shù)據(jù)表明，衰減比一般在4～10左右較好，這時(shí)系統(tǒng)具有較好的快速性，因此，本系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)條件。 故障分析 調(diào)用程序塊無能流通過 無能流程序圖，F(xiàn)C1似乎沒有調(diào)用，實(shí)際已經(jīng)調(diào)用，只是顯示問題，在調(diào)用FC1前加入條件（常開或常閉觸點(diǎn)）或在FC1的程序結(jié)尾使用“（SAVE）”指令，可以改變FC1的調(diào)用顯示狀態(tài)。 變頻器斷電啟動(dòng)后報(bào)A0703伴隨著F0070，復(fù)位后，恢復(fù)正常。報(bào)A0703原因：（1）變頻器沒有收到來自PLC主站的給定信號(hào)，或者給定信號(hào)無效。檢查PLC給出的PZD1（控制字1）的格式是否完全正確，尤其是BIT10是否為“1”。（2）MM440的主站或故障、停機(jī)、停電都會(huì)引起變頻器報(bào)警A0703。在主站恢復(fù)正常后變頻器復(fù)位故障即可恢復(fù)正常。報(bào)F0070故障的原因：（1）是變頻器與PLC之間的通訊出了問題，變頻器在所設(shè)定的時(shí)間內(nèi)接收不到合適的報(bào)文而產(chǎn)生的故障。（2）如果能夠排除尚未PLC故障的話，檢查DP網(wǎng)絡(luò)的走線，以避免PLC與變頻器之間的通訊干擾。檢查通訊模塊上的顯示燈是什么狀態(tài)?如果是綠燈閃亮的話，那是PLC沒給變頻器報(bào)文（檢查PLC的控制報(bào)文。當(dāng)某種原因發(fā)送了沒有內(nèi)容的報(bào)文時(shí)，會(huì)出現(xiàn)異常）。如果是常亮的話，就要檢查EMC的問題。包括通訊模塊的供電方式、包括通訊電纜的抗干擾防護(hù)、通訊系統(tǒng)接地方式等等。檢查通訊接頭。如果找不到任何原因，設(shè)置P2040=0，屏蔽掉故障。經(jīng)過不斷地調(diào)試運(yùn)行，最終確定原因BIT10位沒有給“1”值，修改過后，F(xiàn)0070故障基本上沒有出現(xiàn)過，系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。 WINCC背景變成紅色，連接狀態(tài)顯示為NO WinCC故障顯示出現(xiàn)這種狀態(tài)表示W(wǎng)inCC與S7300 PLC連接斷開，有三種可能:一是查看以太網(wǎng)線是否正確連接；二是WinCC中連接參數(shù)——TCP/IP,包括IP地址、機(jī)架號(hào)、插槽號(hào)是否設(shè)置正確。三是WinCC是否變成演示模式。我們還可以通過WinCC中工具卡選項(xiàng)，選擇驅(qū)動(dòng)程序連接狀態(tài)，點(diǎn)擊下面的更新按鈕，查看當(dāng)前的連接狀態(tài)，連接成功，表示正常；斷開連接，表示連接失敗。 LED燈故障診斷S7300PLC有很強(qiáng)的自查錯(cuò)功能，當(dāng)PLC自身故障或外圍設(shè)備發(fā)生故障或損壞時(shí)，都可以借助PLC上具有的診斷指示燈功能的發(fā)光二極管的亮滅來診斷。CPU 315F2 PN/DP 上的LED指示燈有SF、DC5V、FRCE、RUN、STOP、BFBF2,在調(diào)試過程中，出現(xiàn)了SF燈和BF1燈同時(shí)亮的情況，在線查看CPU診斷消息，發(fā)現(xiàn)有兩種錯(cuò)誤，一個(gè)就是從站的地址與MM440上的不一致，還有一個(gè)便是DP總線接口發(fā)生松動(dòng)。當(dāng)排除這些故障后，BF燈消失，SF燈也隨之消失。如果硬件組態(tài)錯(cuò)誤，則也可能出現(xiàn)類似錯(cuò)誤。 壓力傳感器零點(diǎn)問題在沒有加壓的情況下，電流輸出大于4mA,說明傳感器需要矯正。 沒有加壓時(shí)讀出的的數(shù)字量在變送器沒有加壓的情況下，調(diào)節(jié)零點(diǎn)電阻器，或輸出電流4mA（）；變送器加壓至滿量程，調(diào)節(jié)滿程電阻器，使PIW272輸出27648，或輸出電流20mA。反復(fù)調(diào)節(jié)三次以上，直至信號(hào)輸出正常即可。 PID曲線抖動(dòng)嚴(yán)重 PID曲線圖由于本次傳感器的接的是普通的線，沒有加干擾防護(hù)；且壓力傳感器離泵的出水口比較近，會(huì)造成傳感器抖動(dòng)帶來的較大干擾。為了減少電子干擾，對(duì)于模擬信號(hào)，應(yīng)使用雙絞屏蔽電纜，屏蔽層一點(diǎn)接地來解決此問題，擾動(dòng)將會(huì)小一些。再加入軟件濾波則更加有效的解決了曲線抖動(dòng)問題。 自吸泵吸不上油的原因本次調(diào)試就發(fā)現(xiàn)剛買的泵的進(jìn)口處沒有密封好，導(dǎo)致出口處一直在出氣，進(jìn)口處沒有吸氣，經(jīng)過加泡沫墊圈得以解決此問題。第六章 總結(jié)隨著畢業(yè)照拍攝結(jié)束，畢業(yè)設(shè)計(jì)也即將步入尾聲，回想起從三月份進(jìn)入學(xué)校至今整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程，感慨良多，收獲頗多。剛進(jìn)來對(duì)用一些設(shè)計(jì)軟件頗為吃力，到現(xiàn)在的得心應(yīng)手，對(duì)主從站通信方面知識(shí)從生澀到精通，也搞明白了如何將Modbus RTU通信協(xié)議替換掉Modbus ASCII通信協(xié)議。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且還提高了本人的動(dòng)手能力，以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力， 在本次設(shè)計(jì)中，充分考慮了PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，即實(shí)用性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性、以及先進(jìn)性；本文嚴(yán)格按照PLC控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)思想和方法，包括被控對(duì)象的分析與描述，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，模擬調(diào)試，聯(lián)機(jī)調(diào)試以及技術(shù)文檔整理。本篇論文也有明顯的創(chuàng)新，例如恒壓供油可以降低泵的啟停次數(shù)，減少了泵的磨損損耗；通過中控室就可以操作整個(gè)系統(tǒng)，操作界面簡潔明了，大大降低了操作人員工作的復(fù)雜性；采用現(xiàn)場總線控制，其性能穩(wěn)定