【正文】 如下圖為項目qian的所有塊。 （4）編程編寫控制程序，調(diào)用功能塊FB41，PID控制模塊，打開Libraries\standard library PID Control block\FB41,將其調(diào)入OB1中，首先分配背景數(shù)據(jù)塊DB41，再給各個管腳輸入地址。調(diào)用FC105，打開Libraries\standard library\TiS7 Converting Blocks\fc105,將其調(diào)入OB1中，給各個管腳輸入地址。，：  控制程序及分析 ： 程序分析： FC105功能是將一個IN輸入的整形數(shù)PIW258轉(zhuǎn)換成上限HILIM、下限LOLIM之間的實際的工程值，結(jié)果寫到OUT送到MD20. OUT = [ ((FLOAT (IN) – K1)/(K2–K1)) * (HI_LIM–LO_LIM)] + LO_LIM 常數(shù) K1 和K2 的值取決于輸入值（IN）是雙極性BIPOLAR 還是單極性UNIPOLAR。雙極性 BIPOLAR：即輸入的整形數(shù)為 –27648 到 27648，此時 K1 = – ， K2 =+ 單極性 UNIPOLAR：即輸入的整形數(shù)為 0 到 27648，此時 K1 = ， K2 = + K2，輸出 (OUT) 限位到HI_LIM, 并返回錯誤代碼。如果輸入的整形數(shù)小于K1，輸出限位到LO_LIM，并返回錯誤代碼。反向定標的實現(xiàn)是通過定義LO_LIM HI_LIM 來實現(xiàn)的。反向定標后的輸出值隨著輸入值的增大而減小。 輸入為PIW258；+003,+000；；輸出值PQW272；輸出值顯示到MWO，輸出到MD20。 FB41 PID控制模塊的使用； PID模塊是進行模擬量控制的模塊，可以完成恒液位的控制功能 在 中，打開Libraries\standard library PID Control block\FB41,將其調(diào)入OB1中，首先分配背景數(shù)據(jù)塊DB41，再給各個管腳輸入地址。 EN為控制使能端，；DSEL可以在PID算法中單獨激活或者取消激活PID操作，如果設(shè)置“啟動微分作用”，將啟動D操作，；CYCLE“采樣時間”輸入指定塊調(diào)用之間的時間，設(shè)置為1S；SPINT為液位設(shè)定值，+002；PVIN為實際的液位值，由MD20控制.。整個程序的功能是先把采集到的整形數(shù)PIW258轉(zhuǎn)換成設(shè)置范圍內(nèi)的工程值，通過PID控制器的調(diào)節(jié)使它接近設(shè)置值，從而完成對反應(yīng)釜的恒液位控制。 5. 利用組態(tài)王進行系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計 組態(tài)軟件描述 隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低，導致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須同其他人員或新手進行源程序的修改，因而更是相當困難。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述實際工程問題提供了一種嶄新的方法，因為它能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程?！　?組態(tài)（Configuration）為模塊化任意組合。通用組態(tài)軟件主要特點有（1）延續(xù)性和可擴充性。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級；（2）封裝性（易學易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個用戶根據(jù)工程實際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。 組態(tài)王開發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動控制系統(tǒng)，它以標準的工業(yè)計算機軟、硬件平臺構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。 它具有適應(yīng)性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。通?？梢园堰@樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實現(xiàn)對現(xiàn)場的實時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達、組態(tài)開發(fā)的重要作用。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。通過對監(jiān)控系統(tǒng)要求及實現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對監(jiān)控系統(tǒng)進行設(shè)計。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報警窗口、實時趨勢曲線等，可便利的生成各種報表。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能。 使用組態(tài)王實現(xiàn)控制系統(tǒng)實驗仿真的基本方法： 　　(1)圖形界面的設(shè)計 　　(2)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 　(3)建立動畫連接 　(4)運行和調(diào)試 　　使用組態(tài)王軟件開發(fā)具有以下幾個特點: 　 實驗全部用軟件來實現(xiàn),只需利用現(xiàn)有的計算機就可完成自動控制系統(tǒng)課程的實驗,從而大大減少購置儀器的經(jīng)費。 　 該系統(tǒng)是中文界面,具有人機界面友好、結(jié)果可視化的優(yōu)點。對用戶而言,操作簡單易學且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復仿真運行的控制能力,可以實時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實時趨勢曲線,這些很強的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實驗中可以發(fā)揮理想的效果。 　　在采用組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)編制應(yīng)用程序過程中要考慮以下三個方面: ?。?）圖形,是用抽象的圖形畫面來模擬實際的工業(yè)現(xiàn)場和相應(yīng)的工控設(shè)備。 ?。?）數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等。 　?。?）連接,就是畫面上的圖素以怎樣的動畫來模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行,以及怎樣讓操作者輸入控制設(shè)備的指令。 系統(tǒng)流程圖主要反映了反應(yīng)釜液位控制系統(tǒng)的整個系統(tǒng)的控制流程，： 組態(tài)王工程管理器是用來建立新工程，對添加到工程管理器的工程做統(tǒng)一的管理。工程管理器的主要功能包括：新建、刪除工程，對工程重命名，搜索組態(tài)王工程，修改工程屬性，工程備份、恢復，數(shù)據(jù)詞典的導入導出，切換到組態(tài)王開發(fā)或運行環(huán)境等。假設(shè)您已經(jīng)正確安裝了“”的話，可以通過以下方式啟動工程管理器： 點擊“開始”〉“程序”〉“”〉“”（或直接雙擊桌面上組態(tài)王的快捷方式）。： 新建：單擊此快捷鍵，彈出新建工程對話框建立組態(tài)王工程。單擊工程管理器上的“新建”，彈出“新建工程向?qū)е弧保? 點擊“瀏覽”，選擇新建工程所要存放的路徑。 點擊“下一步”進入“新建工程向?qū)е保凇肮こ堂Q”處寫上要給工程起的名字。 “工程描述”是對工程進詳細說明（注釋作用），我們的工程名稱是“監(jiān)控中心，工程描述是“對反應(yīng)釜的液位進行現(xiàn)場監(jiān)控”。 點擊完成，并將我的工程設(shè)置為組態(tài)王當前工程。我的工程新建完成，點擊開發(fā)即可進入組態(tài)王工程瀏覽器。： 工程創(chuàng)建完成 定義外部設(shè)備和數(shù)據(jù)變量 組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備或軟件程序都作為外部設(shè)備使用。外部硬件設(shè)備通常包括PLC、儀表、模塊、變頻器、板卡等；外部軟件程序通常指包括DDE、OPC等服務(wù)程序。按照計算機和外部設(shè)備的通訊連接方式，則分為：串行通信（232/422/485）、以太網(wǎng)、專用通信卡（如CP5611）等。 在計算機和外部設(shè)備硬件連接好后，為了實現(xiàn)組態(tài)王和外部設(shè)備的實時數(shù)據(jù)通訊，必須在組態(tài)王的開發(fā)環(huán)境中對外部設(shè)備和相關(guān)變量加以定義。為方便您定義外部設(shè)備，組態(tài)王設(shè)計了“設(shè)備配置向?qū)А币龑徊讲酵瓿稍O(shè)備的連接。 在組態(tài)王工程瀏覽器樹型目錄中，選擇設(shè)備，在右邊的工作區(qū)中出現(xiàn)了“新建”圖標, 雙擊此“新建”圖標，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂υ捒蛉鐖D所示。選擇西門子S7300，后進行進一步的設(shè)置。： 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王軟件”最核心的部分。在TouchVew 運行時，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為核心，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細信息。： 組態(tài)畫面創(chuàng)建 利用組態(tài)王可以將工業(yè)現(xiàn)場做成一個畫面，這個監(jiān)控畫面包含生產(chǎn)過程中的反應(yīng)裝置，執(zhí)行機構(gòu)和控制器。監(jiān)控畫面主要有水泵，電動調(diào)節(jié)閥，反應(yīng)釜，液位顯示儀表，實時趨勢圖構(gòu)成。泵開關(guān)控制水泵的停止與啟動，電動調(diào)節(jié)閥控制入口流量，出口閥門控制液體的流出。液位顯示儀表顯示當前反應(yīng)釜的液位。實時趨勢圖反映了當前某段時間內(nèi)反應(yīng)釜液位的趨勢。 在工程瀏覽器左側(cè)的“工程目錄顯示區(qū)”中選擇“畫面”選項，在右側(cè)視圖中雙擊“新建”圖標。彈出新建畫面對話框，對新建畫面的屬性進行設(shè)置。使用工具箱，調(diào)色板，圖庫管理器生成畫面。： 對畫面進行動畫連接，“動畫連接”就是建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫變量的對應(yīng)關(guān)系，監(jiān)控畫面完成后，可以利用PLC對反應(yīng)釜的液位進行實時控制，通過監(jiān)控畫面可以觀察到現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。 組態(tài)王與PLC的通訊連接采用 MPI電纜通訊方式： 硬件連接：此種方法使用S7300PLC上的MPI編程口，使用西門子標準編程電纜連接到計算機的串口上。 組態(tài)王對應(yīng)驅(qū)動：在組天王中對應(yīng)的設(shè)備定義向?qū)?PLC →西門子→S7300系列→MPI電纜。在組態(tài)王中設(shè)置PLC的地址，PLC地址在組態(tài)王中的設(shè)置方法是在設(shè)備地址中輸入PLC站號，PLC站號的范圍是1到64。 系統(tǒng)的運行測試 反應(yīng)釜液位SP設(shè)定值為40。打開PID開關(guān)，打開反應(yīng)釜的閥門開關(guān)，進行運行調(diào)試。經(jīng)過多次調(diào)試后在KP=80，TI=180，TD=1時，控制特性較好。 ： ： 由圖中曲線可以看出，反應(yīng)釜液位的設(shè)定值為50。打開控制閥門后，液位由初始值0開始增加，增加趨勢逐漸放緩并且有一點的超調(diào)，由于文中的截圖縮小很多，顯示不明顯。經(jīng)過PID控制器的調(diào)節(jié)，反應(yīng)釜的液位趨于穩(wěn)定，在設(shè)定值附近。由此得出此PID控制器控制效果良好。 系統(tǒng)抗干擾性能測試 在系統(tǒng)穩(wěn)定后，打開反應(yīng)釜的側(cè)進料開關(guān)，加干擾后對反應(yīng)釜的液位產(chǎn)生影響。：反應(yīng)釜監(jiān)控畫面：反應(yīng)釜液位的實時曲線： 在反應(yīng)釜液位趨于穩(wěn)定后，打開反應(yīng)釜側(cè)進料開關(guān)，相當于給系統(tǒng)加了一個干擾，加干擾后反應(yīng)釜的液位迅速上升，經(jīng)過PID控制器的調(diào)節(jié)，液位快速上升后，開始下降，一段時間后開始趨于穩(wěn)定，維持在設(shè)定值附近。由此可得出結(jié)論，此控制系統(tǒng)的抗干擾性能良好。 結(jié) 論反應(yīng)釜單元操作實訓裝置把化工技術(shù)、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)處理等最新的成果揉合在了一起，實現(xiàn)了工廠模擬現(xiàn)場化、故障模擬、故障報警、網(wǎng)絡(luò)采集、網(wǎng)絡(luò)控制等培訓任務(wù)。反應(yīng)釜液位控制的任務(wù)就是控制進料量和反應(yīng)過程中物料的消耗量保持動態(tài)平衡，從而維持反應(yīng)釜的液位在設(shè)定的范圍內(nèi)。本文首先介紹了過程控制實驗裝置以及單元反應(yīng)釜實驗系統(tǒng)，包括一些系統(tǒng)的組成和控制系統(tǒng)硬件的配置。其次，是進行控制方案的設(shè)計，采用PID串級控制，其中以反應(yīng)釜為被控對象；以反應(yīng)釜液位為主被控參數(shù)；以主回路流量為副被控參數(shù)；以電動調(diào)節(jié)閥電壓為控制參數(shù)；以PLC為控制器。然后，運用西門子S7300PLC編程軟件STEP7進行控制程序的編寫，實現(xiàn)控制器的設(shè)計。由于組態(tài)軟件具有強大的圖形編輯功能，豐富的動畫連接方式和實時數(shù)據(jù)庫操作能力，并且方便的語言編程。所以以組態(tài)王為基礎(chǔ)設(shè)計了整個上位機監(jiān)控系統(tǒng)。最后，實現(xiàn)了用組態(tài)王對反應(yīng)釜液位遠程的監(jiān)控。利用設(shè)計的控制算法，通過上位機監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控，觀察了PID控制的效果。通過觀察對比發(fā)現(xiàn)PID控制效果一段時間后能得到體現(xiàn)，液位在設(shè)定值附近波動很小。實驗證明, PLC 可編程控制器和組態(tài)王軟件結(jié)合有利于PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計、檢測, 具有良好的應(yīng)用價值。當然，本控制系統(tǒng)還有很多不足的地方。例如，系統(tǒng)的控制精度不高，主要原因是液位檢測采用的是磁翻轉(zhuǎn)液位計，精度不高；編程軟件里涉及到數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、縮放，因此，PID的值設(shè)置較為困難。致 謝 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《過程控制裝置反應(yīng)釜的液位控制》終于完成了，這意味著大學生活即將結(jié)束。在大學階段，我在學習上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。在本論文的寫作過程中，我的導師章家?guī)r老師傾注了大量的心血，從選題到開題報告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。同時我還要感謝在我學習期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學和朋友。寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學習的過