【正文】 列，并從模塊 O 開始編號(hào)。模塊安裝完畢后，將模塊自帶的接線排插入主機(jī)上的擴(kuò)展總線插口。(4)為了在主機(jī)中進(jìn)行輸入模擬量轉(zhuǎn)換后數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的處理及為了輸出需要在模擬量單元中轉(zhuǎn)換為模擬量的數(shù)字量，要在主機(jī)中安排一定的存儲(chǔ)單元。一般使用模擬量輸入 AIW 及模擬量輸出 AQW 單元安排由模擬量模塊送來的數(shù)字量及待送入模塊轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量輸出的數(shù)字量。而在主機(jī)的變量存儲(chǔ)區(qū) V區(qū)存放處理產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。擴(kuò)展模塊的編址方法依 57 一 200 系列 PLC 技術(shù)手冊(cè)中有關(guān)規(guī)定。 EM235 的工作程序編制EM235 的工作程序編制一般包含以下內(nèi)容:(1) 設(shè)置初始化子程序。在該子程序中完成采樣次數(shù)的預(yù)置及采樣和單元清零的工作，為開始工作做好準(zhǔn)備。(2)設(shè)置模塊檢測(cè)子程序。該子程序檢查模塊的連接正確性及模塊工作的正確性。(3)設(shè)置子程序完成采樣及相關(guān)的計(jì)算工作。(4)工程所需的有關(guān)該模擬量的處理程序。(5)處理后模擬量的輸出工作。 硬件連接圖圖 53 硬件接線圖 控制系統(tǒng) I/O 地址分配PLC 的輸入 /輸出分配表（如表 51 所示）表 21 I/O 分配表編號(hào) 地址 說明 功能1 路模擬量輸出1 AQW0 輸出模擬量 控制輸入控制液壓閥1 路數(shù)字輸入，1 路模擬量輸入1 按鈕，手動(dòng)自動(dòng)切換 0 為手動(dòng)，1 為自動(dòng)2 AIW0 輸入模擬量 液位傳感器的值第 6 章 系統(tǒng)軟件應(yīng)用設(shè)計(jì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能主要是通過軟件來實(shí)現(xiàn)的,結(jié)合前面所述變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的控制要求,利用定時(shí)器中斷功能實(shí)現(xiàn) PID 控制的定時(shí)采樣及輸出控制,三臺(tái)水泵切換信號(hào)的生成、接觸器邏輯控制信號(hào)的綜合及報(bào)警處理等都由程序控制。在程序設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到負(fù)載均衡性原則,采取“先入先出” 的排隊(duì)策略,執(zhí)行變頻方式輪值,確保各水泵使用率基本均衡。生活及消防雙恒壓的兩個(gè)恒定值是采用數(shù)字式方式直接在程序中設(shè)定的。生活供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 70%,消防供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 90。PID 回路增益和時(shí)間常數(shù)初步設(shè)定為:增益 kc=、采樣時(shí)間 ts= s、積分時(shí)間 ti=30 控制效果。 為了恒定供水,在水壓降落時(shí)要升高變頻器的輸出頻率,當(dāng)變頻器達(dá)到上限頻率且一臺(tái)水泵還不能滿足恒壓要求時(shí),則把變頻運(yùn)行的水泵切換到工頻上運(yùn)行,同時(shí)需要變頻啟動(dòng)第二臺(tái)或第三臺(tái)水泵,直到滿足供水要求。判斷需不需要啟動(dòng)新水泵的標(biāo)準(zhǔn)就是變頻器的輸出頻率是否達(dá)到設(shè)定的上限值。為了判斷變頻器工作頻率達(dá)上限值的準(zhǔn)確性,應(yīng)濾去偶然的頻率波動(dòng)起的頻率達(dá)到上限的情況。變頻器控制水泵電機(jī)的每一次啟動(dòng)均為軟啟動(dòng),并規(guī)定各臺(tái)水泵必須交替使用,任一臺(tái)泵連續(xù)變頻運(yùn)行不得超過 3 h,因此每次需啟動(dòng)新水泵時(shí),將現(xiàn)行運(yùn)行的水泵從變頻器上切除,并換上工頻電源運(yùn)行,將變頻器復(fù)位并用于新運(yùn)行水泵的啟動(dòng)。三臺(tái)水泵的工作循環(huán)控制是使用水泵號(hào)加 1 的方法實(shí)現(xiàn)(到 3 在加 1 時(shí)等于零),即用水泵的總數(shù)結(jié)合水泵號(hào)實(shí)現(xiàn)水泵的輪換工作。 水位 PID 控制的邏輯設(shè)計(jì)水位 PID 控制程序分為 3 部分，每部分流程圖如下：（1） 主程序調(diào)用模塊，如圖 62 是所示。（2） 主程序調(diào)用子程序 0，如圖 63 所示。生活供水時(shí)系統(tǒng)設(shè)定為滿量程的 70%，本系統(tǒng)中的增益和時(shí)間常數(shù)為:增益 Kc=，采樣時(shí)間 Ts=1s，積分時(shí)間Ti=30min。（3）中斷子程序模塊，如圖 64 所示。其作用主要用于 PID 的相應(yīng)計(jì)算，在PLC 的常閉繼電器 的作用下工作，它包括 :設(shè)定回路輸入及輸出選項(xiàng)、設(shè)定回路參數(shù)、設(shè)定循環(huán)報(bào)警選項(xiàng)、為計(jì)算指定內(nèi)存區(qū)域、指定初始化子程序及中斷程序。圖 61 水位 PID 控制實(shí)現(xiàn)方式首次掃描●調(diào)用子程序 0 進(jìn)行啟動(dòng)計(jì)算機(jī)和初始化●條用子程序 0 初始化定時(shí)中斷主程序結(jié)束主程序開始圖 62 主程序調(diào)用模塊啟動(dòng)子程序設(shè)置 PID 參數(shù)裝入回路設(shè)定值=75%回路增益=裝入回路采樣 1S裝入積分時(shí)間 30min設(shè)定定時(shí)中斷時(shí)間為 100ms子程序 0 結(jié)束圖 63 主程序調(diào)用子程序 0啟動(dòng)中斷子程序 0定時(shí)中斷計(jì)數(shù)器值加 1中斷子程序 0 結(jié)束計(jì)數(shù)器值到達(dá)了嗎計(jì)算 PID 公式 1 1()n nMKeXKDe???AA對(duì)輸出值限制反饋仿真是否圖 64 中斷子程序模塊其中，各符號(hào)名說明如下： 在第 n 采樣時(shí)刻，PID 回路輸出的計(jì)算值nM PID 回路增益cK 在第 n 采樣時(shí)刻的偏差值ne 在第 n1 采樣時(shí)刻的偏差值1? 積分項(xiàng)的比例常數(shù)MX 積分項(xiàng)的前值KD 微分項(xiàng)的比例常數(shù) 梯形圖編程（1） 主程序部分。（2） 子程序 SBR_0。（3） 中斷程序 INT_0。 控制程序 //主程序（OBI）LD //首次掃描時(shí)CALL 0 //調(diào)用初始話子程序//子程序 0LD MOV_R , VD104 //裝入給定值 75%MOV_R , VD112 //裝入回路增益 MOV_R , VD118 //裝入采樣時(shí)間 MOV_R , VD120 //裝入積分時(shí)間 30minMOV_R , VD124 //關(guān)閉微分作用MOV_R 100, VD34 //設(shè)置定時(shí)中斷 0 的時(shí)間間隔為 100msATCH 0, 10 //設(shè)置定時(shí)中斷以執(zhí)行 PIDENI //允許中斷，子程序 0 結(jié)束//中斷程序 0LD I_DI AIW0, ACO //單極性模擬量經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換后存入累加器DI_R AC0, AC0 //32 位整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)DIV_R AC0, AC0 /R , AC0 //標(biāo)準(zhǔn)化累加器中的實(shí)數(shù)MOV_R ACO, VD100 //存入回路表LD //在自動(dòng)方式下，執(zhí)行 PID 指令PID VB100, 0 //回路表的起始地址為 VB100，回路號(hào)為 0LD MUL_R VD108, AC0 //PID 控制器的輸出值送入累加器*R , AC0 //將累加器中的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化ROUND AC0, AC0 //實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換為 32 位整數(shù)DI_I AC0, AC0 MOV_W AC0, AQW0 //將 16 位整數(shù)寫入到模擬量輸出（D/A ）寄存器 聯(lián)機(jī)（1） 聯(lián)機(jī)硬件圖（如圖 64） 64 聯(lián)機(jī)硬件圖（2） 運(yùn)行單擊水泵控制按鈕，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)關(guān)閉出水口，用手動(dòng)控制水泵后的輸入輸出控制液體閥，使水位達(dá)到滿水位的 75%，這時(shí)系統(tǒng)裝載 PID 參數(shù)和連接 PID 中斷服務(wù)程序。裝入回路設(shè)定值 VD104，回路增益 VD112，回路采樣時(shí)間 VD118，積分時(shí)間 VD120，同時(shí)設(shè)定定時(shí)中斷 0 的時(shí)間（SMB34）間隔 100ms,設(shè)定定時(shí)中斷執(zhí)行 PID 程序 INT_0。關(guān)閉微分作用 VD124。在中斷處，將過程變量（PV）轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)數(shù)。首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)（AIW0→AC0） ，將雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為實(shí)數(shù)，而后將數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化（AC0 ，→AC0）,最后將標(biāo)準(zhǔn)化后的 PV 存入回路表（AC0→VD100） 。而 控制手動(dòng)到自動(dòng)的切換，0 代表手動(dòng)，1 代表自動(dòng)。自動(dòng)方式下將把輸出值 Mn 轉(zhuǎn)換成 16 位的整數(shù)，首先判斷 Mn 為單極性且非負(fù)的數(shù)，把輸出值送到累加器（VD108,→AC0） ，然后標(biāo)準(zhǔn)化累加器中的值，將實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)，再將雙整數(shù)轉(zhuǎn)換成整數(shù)，最后將數(shù)值寫入模擬量輸出（ACO→AQW0） 。再去控制輸入控制液體閥以控制水箱維持一定水位。結(jié) 論 本課題研究結(jié)論本論文針對(duì)洛陽市某小區(qū)的生活供水要求，設(shè)計(jì)了一套由 PLC、PID 算法 、液位控制閥、水泵、計(jì)算機(jī)、通信模塊等主要設(shè)備構(gòu)成的水塔水位 PID 控制系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)供水方式普遍存在的效率低、可靠性差、自動(dòng)化程度不高等缺點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能、自動(dòng)可靠、維護(hù)簡(jiǎn)單、管理方便的穩(wěn)定供水。本系統(tǒng)具有以下的特點(diǎn):l)采用了可靠性高、使用簡(jiǎn)單、編程靈活的工控設(shè)備 PLC 和內(nèi)置 PID 調(diào)節(jié)模塊的變頻器作為主要控制設(shè)備，在全流量范圍內(nèi)利用變頻泵的連續(xù)調(diào)節(jié)和工頻泵的分級(jí)調(diào)節(jié)相結(jié)合，確保穩(wěn)定供水。2)系統(tǒng)具有完備的故障處理能力，可通過自動(dòng)工頻運(yùn)行、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制等方式確保供水，具有故障實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警和遠(yuǎn)程電話自動(dòng)報(bào)警功能，具有故障電機(jī)鎖定功能。3)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和 PLC 的有效結(jié)合，具有遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理能力，設(shè)計(jì)合理、先進(jìn)。4)系統(tǒng)采取水塔水位 PID 控制系統(tǒng)供水，節(jié)能效果明顯，設(shè)備簡(jiǎn)單。5)用了 PID 調(diào)節(jié)方式，水壓波動(dòng)小，響應(yīng)快。 課題存在問題與展望l)由于時(shí)間關(guān)系，供水監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不夠完善，例如沒有具體寫出上位機(jī)監(jiān)控軟件程序以及對(duì)具體的監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理。2)現(xiàn)有設(shè)計(jì)研究實(shí)現(xiàn)了供水系統(tǒng)的工況控制、調(diào)節(jié)和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控功能，將來還可以通過對(duì)更多現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與傳輸，如電壓、電流、功率、水位、PID算法、水流量等，通過開發(fā)上位機(jī)的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)具有綜合功能的供水自動(dòng)化控制與管理系統(tǒng)，提高后勤管理能力。 以上這部分工作有待在以后的學(xué)習(xí)與工作中進(jìn)一步完成。謝 辭在設(shè)計(jì)完成時(shí)，我首先感謝我的老師，*******的***老師，本文是在**老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從設(shè)計(jì)的選題、方案的制定、修改的全過程，一直到設(shè)計(jì)的完成，無不凝聚著老師大量的心血，在此謹(jǐn)致上我衷心的感謝。他平易近人、為人和善的生活態(tài)度和孜孜不倦、永攀高峰的工作精神給我留下了深刻的印象，并且這種獨(dú)特的人格魅力將在以后的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)激勵(lì)和鞭策我，驅(qū)使我去克服工作生活中的困難與低沉，是我學(xué)習(xí)的楷模，將使我受益終生。在此，祝朱老師祝褚老師事業(yè)更上一層樓，生活一切順心!同時(shí)，在作畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，我也得到了***同學(xué)們的諸多幫助，尤其是本組成員的幫助，他們不僅對(duì)我設(shè)計(jì)中的缺漏加以指出，幫我講解我所欠缺的知識(shí)，而且在生活中給了我無微不至的關(guān)懷，在此致上我深深的謝意，謝謝他們的幫助和關(guān)懷，在此，祝他們身體健康，事業(yè)有成!又是一年畢業(yè)時(shí)，在此離別之際，回首往事，歷歷在目，不由得對(duì)自己在******的的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，感慨萬千。憶往昔，特在此對(duì)幫助和關(guān)懷我的所有人致以最衷心的感謝! 在此，祝他們身體健康，事業(yè)有成 ! 我還要特別感謝*****和*******給我提供的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)的環(huán)境。祝先**的事業(yè)蓬勃發(fā)展、蒸蒸日上!最后，特別感謝多年來養(yǎng)育我的家庭。正是來自家庭的支持，我才有可能來到******繼續(xù)學(xué)習(xí)，才有可能使我的學(xué)習(xí)生涯取得更大的進(jìn)步。家庭給予我無私的幫助和關(guān)心，促使我在這個(gè)世界成長(zhǎng)并明白自身的價(jià)值所在。在此，我祝我的家人和親朋好友永遠(yuǎn)快樂，健康一生!最后，感謝各位評(píng)閱老師在百忙之中評(píng)閱本文。由于時(shí)間倉促，本人水平有限，難免有錯(cuò)誤和不足之處，敬請(qǐng)各位老師指正與賜教。 參考文獻(xiàn)[1] ：國防工業(yè)出版社，2022[2] ：[3] 范永生、 PLC 。北京：中國電力出版社2022[4] ：機(jī)械工業(yè)出版社，2022[5] 周美蘭、周封、 ：科技出版社，2022[7] : 中國電力出版社,2022[8] ，2022[9] 陳志新、 PLC 控制技術(shù)，中國林業(yè)出版社。2022[10] ，[11] 。[12] 鄭鳳翼、 S7200 系列 PLC 應(yīng)用 88 [13] 李克儉、（J）.廣西工業(yè)學(xué)院學(xué) 76～79[14] （J）.儀器儀表與分 16～19[15] 姚勇、李忠勤、（J）. 十二期 98～99[16] 王偉、張晶濤、 參數(shù)整定方法及應(yīng)用，制動(dòng)化學(xué)報(bào)，，347 一 35[17] 王亞剛，邵惠鶴，自整定 PDI 控制器的研究綜述(續(xù))。制動(dòng)化，[18] 張文慶，用 PLC 的軟件實(shí)現(xiàn) PID 閉環(huán)控制，. 7～8[19] 陳　娟，陳志強(qiáng)，PLC 在水塔水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J ]，安徽技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào), (4): 348—350[20] 西門子 SIMATIC S7200 可編程序控制器操作與編程指南［S］ ．重慶鋼鐵．附　錄附錄一：S7200—CPU 226 技術(shù)數(shù)據(jù)： 描述CPU 226 DC/DC/DCCPU 226 AC/DC/繼電器物理特性尺寸 (W X H X D)重量功耗196 x 80 x 62 mm550 g11 W196 x 80 x 62 mm660 g17 W存儲(chǔ)器特性程序存儲(chǔ)器 在線程序編輯時(shí) 非在線程序編輯時(shí) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 裝備 (超級(jí)電容) (可選電池)16384 bytes 24576 bytes