【正文】 壓力到達上限時，活動觸點與上限觸頭接通，繼電器J2動作，其常閉觸頭斷開，切斷J1供電，其常開點斷開，J3釋放，電機停轉。 如此往復，達到自動控制的目的。三、電接點壓力表接線圖圖中：JZJZ2—繼電器及觸點CJ—接觸器及觸點RJ—熱繼電器M—電機 YX—電接點壓力表L—下限接點（綠）H—上限接點（紅）B—公共接點（黃） 兩線制和四線制儀表的接線區(qū)別變送器從接線上來分可分為二線制和四線制,用較普遍的還是二線制.二線制的變送器，電源供電與信號輸出在同一回路上，變送器輸出信號正極出來接系統(tǒng)AI模塊的負極；負極出來接系統(tǒng)AI模塊的正極。四線制的變送器，電源與信號線分開,輸出信號正極出來接系統(tǒng)AI模塊的正極：輸出信號負極出來接PLCAI模塊的負極：余下二線的正極接24v電源正極：負極接24v電源負。在熱電阻中有兩線制、三線制、四線制兩線制沒有線路電阻補償，配線簡單，但要帶進引線電阻的附加誤差。因此不適用制造A級精度的熱電阻，且在使用時引線及導線都不宜過長。 三線制有線路電阻補償，可以消除引線電阻的影響，測量精度高于2線制。作為過程檢測元件，其應用最廣。9_$p,Rp39。D39。WP)D四線制:在熱電阻的根部兩端各連接兩根導線的方式稱為四線制，其中兩根引線為熱電阻提供恒定電流I，把R轉換成電壓信號U，再通過另兩根引線把U引至PLC。這種引線方式可完全消除引線的電阻影響，但成本較高，主要用于高精度的溫度檢測。與熱電阻連接的檢測設備（溫控表、PLC輸入等）一般都有四個接線端子。I+、I、V+、V。 其中，I+、I端是為了給熱電阻提供恒定的電流，V+、V是用來監(jiān)測熱電阻的電壓變化，依次檢測溫度變化。4線就是從熱電阻兩端引出4線，和4個端子連接。 3線就是引出3線，這需要檢測設備方的I\V短接。2線就使引出2線，這需要檢測設備方的I\V、I+/V+短接。、控制原理、通訊控制系統(tǒng)采用上下位機的形式，系統(tǒng)框圖如圖2 所示。圖2 中上位機為安裝了組態(tài)軟件的工控機，負責監(jiān)控管理下位機以及實時數據顯示和存儲。 下位機為PLC，負責控制現場水處理設備和將設備實時數據上傳至上位機。兩者通過RS485 進行數據通信。觸摸屏則在現場通過PLC 對設備運行狀態(tài)進行顯示及控制。 圖控制系統(tǒng)框圖工控機用來作為人機界面，也可以作為上位機來控制PLC。PLC是執(zhí)行系統(tǒng)，執(zhí)行各種功能要求。組態(tài)軟件是將PLC和工控機結合的軟件。工控機與PLC 的通信通過RS232C/PPI 多主站電纜來完成，它將S7200 的編程口通過RS232 轉RS485 接頭與計算機的RS232 口相連，在下位機的編程環(huán)境和WINCC 組態(tài)軟件中設置后，使工控機作為網絡中的主站，S7200CPU作為從站。PLC 與觸摸屏的通訊通過RS485 實現。4 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)軟件設計概述 PLC系統(tǒng)軟件設計，首先要進行可行性分析，然后再經歷需求分析、軟件設計、編碼實現、軟件測試、運行等。再開發(fā)過程中應保證軟件開發(fā)的質量、應盡可能的減少錯誤，并提高維護性，以便迅速修正。在系統(tǒng)的軟件開發(fā)的過程中，各個環(huán)節(jié)之間的的關系如圖41。，PLC系統(tǒng)軟件開發(fā)過程包括：1. 需求分析；2. 軟件設計；3. 編程實現；4. 軟件測試。 系統(tǒng)的軟件設計首先設計人員須深入現場，明確PLC控制系統(tǒng)必須具備的更明確的要求和技術指標，并形成軟件設計說明書，在此基礎上進行了解并熟悉被控對象的控制要求，能和性能，為應用軟件設計提出總體設計，將整個軟件根據功能分成若干獨立部分，分析它們之間在邏輯上、時間上的相互關系，使設計總體結構上清晰、簡潔、流程合理[8]。需求分析是指用戶對目標軟件系統(tǒng)在功能、行為、性能、設計約束等方面的期望。通過對應用問題及其環(huán)境的理解分析，建立信息、功能及系統(tǒng)行為的模型，將用戶需求精確化、完全化，最終完成需求規(guī)格說明。需求分析中包括：1. 功能分析：PLC軟件功能分析是系統(tǒng)軟件設計中的重要組成部分，對控制系統(tǒng)的整體功能要求，可以通過硬件途徑、軟件途徑或者硬/軟途徑結合來實現?？刂乒δ苁荘LC控制系統(tǒng)的根本，控制系統(tǒng)最基本的要求就是如何通過PLC對被控對象進行人們所希望的控制。圖41 系統(tǒng)軟件設計環(huán)節(jié)關系2. I/O信號及數據結構分析： I/O分析的主要內容：一是定義每個輸入信號并確定其地址；二是定義每個輸出信號確定其地址；三是審核上述的分析設計是否滿足系統(tǒng)規(guī)定的功能要求。3. 編寫需求規(guī)格說明：主要寫出任務概述，功能需求，性能需求等。軟件設計過程是對程序結構、數據結構和過程細節(jié)逐步求精的過程。軟件設計師將需求規(guī)格說明逐步轉化為程序的過程。軟件設計主要包括兩部分：一是軟件需求確定軟件和數據的總體框架；二是將其精化成軟件的算法和數據結構。：模塊化設計是PLC程序設計和編織最有效和最基本的方法。當某一功能模塊過大時，應認為的分成若干的子模塊。：數據結構設計的任務，就是對程序中所有的數據結構進行具體的規(guī)劃和設計，合理的對內存進行估算，提高內存的利用率。：程序結構考慮軟件總體結構中模塊之間的控制分層關系，而軟件過程設計的任務主要是描述算法的細節(jié)，以及模塊間的處理順序，用流程圖、框圖、梯形圖等工具老描述。：（1）包括整體應用軟件功能要求。軟件模塊功能要求；被控設備（生產過程）及其動作時序、精度、記時、響應要求；輸入裝置、輸入條件、執(zhí)行裝置、輸出條件和接口條件。（2）程序編制依據，輸入模塊和輸出模塊接口或I/O信號表；數據結構表。（3）軟件測試包括模塊單元測試的原則、特殊功能測試的設計、整體測試原則。 PID控制設計在生產過程自動控制的發(fā)展歷程中，PID控制是歷史最久、生命力最強的基本控制方式。在本世紀40年代以前，除在最簡單的情況下可采用開關控制外，它是唯一的控制方式。PID控制具有很多優(yōu)點。，可以廣泛的應用于各種行業(yè)；，使用方便，容易通過簡單的硬件和軟件方式實現。由于其有這些優(yōu)點，PID控制直到現在仍然是應用最廣泛的基本控制方式之一。溫度是一個普通而又重要的物理量，在許多領域里，人們需對溫度進行測量和控制，長期以來，國內外科技工作者對溫度控制器進行了廣泛深入的研究，產生了大批溫度控制器，如：性能成熟、應用廣泛的PID調節(jié)器、智能控制PID調節(jié)器、自適應控制等。 PID控制原理PID調節(jié)器又稱為比例積分微分調節(jié)器，它具有比例、積分、微分三種調節(jié)，可見，溫度PID調節(jié)器有三個可設定參數，即比例放大系數、積分時間常數、微分時間常數。對一個控制系統(tǒng)而言，合理地設置這三個參數，可取得較好的控制效果。圖25 PID控制系統(tǒng)原理圖PID控制器各個部分的作用及其在控制中的調節(jié)規(guī)律如下：比例增益P比例增益 P就是用來設置差值信號的放大系數的。任何一種變頻器的參數P 都給出一個可設置的數值范圍，一般在初次調試時，P可按中間偏大值預置．或者暫時默認出廠值，待設備運轉時再按實際情況細調。比例增益部分用于保證控制量的輸出含有與系統(tǒng)偏差成線性關系的分量，能夠快速反應系統(tǒng)輸出偏差的變化情況。由經典控制理論可知，比例環(huán)節(jié)不能徹底消除系統(tǒng)偏差，系統(tǒng)偏差隨比例系數的增大而減少，但比例系數過大將導致系統(tǒng)不穩(wěn)定。積分時間I如上所述．比例增益P越大，調節(jié)靈敏度越高，但由于傳動系統(tǒng)和控制電路都有慣性，調節(jié)結果達到最佳值時不能立即停止，導致超調，然后反過來調整，再次超調，形成振蕩。為此引入積分環(huán)節(jié)I，其效果是，使經過比例增益P放大后的差值信號在積分時間內逐漸增大 (或減小) ，從而減緩其變化速度，防止振蕩。但積分時間I太長，又會當反饋信號急劇變化時，被控物理量難以迅速恢復。因此，I的取值與拖動系統(tǒng)的時間常數有關：拖動系統(tǒng)的時間常數較小時，積分時間應短些；拖動系統(tǒng)的時間常數較大時，積分時間應長些。微分時間D微分時間D是根據差值信號變化的速率，提前給出一個相應的調節(jié)動作，從而縮短了調節(jié)時間，克服因積分時間過長而使恢復滯后的缺陷。D的取值也與拖動系統(tǒng)的時間常數有關：拖動系統(tǒng)的時間常數較小時，微分時間應短些；反之，拖動系統(tǒng)的時間常數較大時，微分時間應長些。由于微分環(huán)節(jié)在系統(tǒng)傳遞函數中引入了一個零點，如果使用不當會使系統(tǒng)不穩(wěn)定。 PID控制器的參數整定PID控制器的參數整定是控制系統(tǒng)設計的核心內容。它是根據被控過程的特性確定PID控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。它主要是依據系統(tǒng)的數學模型，經過理論計算確定控制器參數。這種方法所得到的計算數據未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。PID控制器參數的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應曲線法和衰減法。兩種方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經驗公式對控制器參數進行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數，都需要在實際運行中進行最后調整與完善?，F在一般采用的是臨界比例法。利用該方法進行 PID控制器參數的整定步驟如下：(1)首先預選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié)，直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應出現臨界振蕩，記下這時的比例放大系數和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數。 PID的反饋邏輯所謂反饋邏輯，是指被控物理量經傳感器檢測到的反饋信號對變頻器輸出頻率的控制極性。 P、I、D參數調整原則各參數的預置是相輔相成的，運行現場應根據實際情況進行如下細調：被控物理量在目標值附近振蕩，首先加大積分時間I，如仍有振蕩，可適當減小比例增益P。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復，首先加大比例增益P，如果恢復仍較緩慢，可適當減小積分時間I，還可加大微分時間D。 PID恒壓供水設計及實現變頻恒壓供水的基本原理以壓力傳感器和變頻器組成閉環(huán)系統(tǒng)，根據系統(tǒng)管網的壓力來調節(jié)電機的轉速，實現水壓恒定，得到恒壓供水的目的。西門子MICROMASTER430變頻器的內置PID功能，利用裝在水泵附近的主出水管上的壓力傳感器，感受到的壓力轉化為420mA電信號作為反饋信號。根據賓館的層高設定壓力值作為給定值，變頻器內置調節(jié)器作為壓力調節(jié)器，調節(jié)器將來自壓力傳感器的壓力反饋信號與出口壓力給定值比較運算，其結果作為頻率指令輸送給變頻器，調節(jié)水泵的轉速使出口壓保持一定。由于壓力傳感器是兩線傳感器在接線必須采用正確的接線方式，將變頻器的+24V控制電源連接到傳感器的+端， 傳感器的連接到PID的+輸入，同時還必須將PID的端連接到變頻器控制電源的0V端。具體接線圖如圖2圖2中把傳感器送回的電流信號送入到變頻器的模擬量輸入2作為反饋值， PID閉環(huán)控制功能的具體參數設置如圖3參數的設定方法：PID主設定值P2253可選擇的源有以下幾種，模擬輸入、固定PID設定值、已激活的PID設定值。西門子公司從S7200系列PLC中的CPU215，CPU216開始增加了用于閉環(huán)控制的PID指令。西門予公司的S7200系列的PLC都有配套的STEP7Micro/WIN32編程軟件，該軟件可以在PC機上運行，為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應用程序提供了良好的編程環(huán)境。STEP7Micro/WIN32提供了PID指令向導，指導使用者定義一個閉環(huán)控制過程的PID算法，該算法程序由編程軟件自動插入到主程序中。 STEP 7 STEP7 概述 STEP7 編程軟件用于西門子SCM7和機遇PC的WINAC，是供他們編程、監(jiān)視、參數設置的標準工具；它具有以下功能：硬件配置和參數設置、通信組態(tài)、編程、測試、啟動和維護、文檔、運行和診斷功能等。其所有功能的在線幫助，也給使用帶來了很多方便。STEP的硬件接口：MPI/PC適配器用于連接安裝了STEP7的PC的RS232C接口和PLC的MPI接口。,。而CP561CP5512可以將PC連入MPI或者PREFIBUS網絡，通過網絡實現與PC的通信。也可以通過工業(yè)計算機的以太網通信卡CP1512或CP1612通過以太網與PLC的通信。 STEP的功能:STEP7的標準版只配置了3中編程語言：梯形圖、功能塊圖和語句表，有鼠標拖動復制、粘貼功能。語句語言是一種文本語言，能使用戶節(jié)省輸入時間和存儲空間，并且更接近硬件。：STEP7用符號表編輯器工具管理所有的全局變量；用于定義符號名稱、數據類型和全局變量的注釋。使用這一工具生成的符號表可供所有應用程序使用，所有工具自動識別系統(tǒng)參數的變化。、服務功能和幫助：測試和服務功能包括斷點、強制輸入輸出、多CPU運行、重新布線、顯示交叉參考表、狀態(tài)功能、直接下載和調試快、同時監(jiān)測幾個塊的狀態(tài)。程序中的特殊點可以通過輸入符號名或地址來快速查找。其幫助有在線幫助和菜單幫助，使用十分方便。 STEP7硬件組態(tài)與參數設計先創(chuàng)建項目。生成項目后，可以先選擇組態(tài)硬件，然后在生成軟件程序。也可以在沒有硬件組態(tài)的情況下，首先生成軟件。在項目中，第一層為項目，第二層為站（station），站是組態(tài)硬件的起點?！癝7 program”文件夾是編寫程序的起點，所有的軟件均存放在該文件中。，S7200各種模塊的參數都用STEP7編程軟件來設置。在STEP的西門子管理器中點擊“HARDWARE”圖標，進入“HW config”畫面后，雙擊CPU模塊所在的行，在彈出“Properties”窗口中點擊某一選項卡，便可以設置相應的屬性。表41時鐘存儲器各位對應的時鐘脈沖周期與頻率位76543210周期/S21