【正文】 可以在定時(shí)中斷、子程序、步進(jìn)梯形指令區(qū)和轉(zhuǎn)移指令中使用，但是在執(zhí)行PID指令之前應(yīng)使用脈沖執(zhí)行的MOV指令將[S3]+7清零。在FX2N可編程序器中，具有參數(shù)自動(dòng)調(diào)整功能，該功能利用階躍響應(yīng)法自動(dòng)設(shè)定重要參數(shù)，如動(dòng)作方向、比例增益、積分時(shí)間、微分時(shí)間等，從而能得到最佳PID控制。3）基于PLC的PID控制在溫度控制中的實(shí)現(xiàn)要求對(duì)海水調(diào)節(jié)容器中的溫度進(jìn)行控制，是溫度嚴(yán)格按照給定的溫控曲線變化（），從而保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度。系統(tǒng)采用PID控制。 溫度控制曲線采用熱點(diǎn)偶對(duì)容器中溫度進(jìn)行檢測(cè)，并將熱電偶輸出通過FX2N4AD轉(zhuǎn)換后送給PLC，作為溫度反饋信號(hào)。運(yùn)用PLC的PID指令，將反饋信號(hào)與溫度給定曲線進(jìn)行PID運(yùn)算后得到的控制數(shù)據(jù)，通過FX2N4DA轉(zhuǎn)換成模擬量，在通過控制器來控制加熱和冷卻從而對(duì)溫度進(jìn)行控制。 基于PLC的溫度控制系統(tǒng) 為了實(shí)現(xiàn)控制要求，確定系統(tǒng)中有關(guān)參數(shù)如下:采樣時(shí)間T=,比例增益KP=，積分時(shí)間Ti=10s,微分時(shí)間Td=,。 溫度控制系統(tǒng)的PLC梯形圖 PH值及鹽度控制模塊PH值及鹽度控制系統(tǒng)主要由PLC主模塊，酸、堿、鹽及蒸餾水調(diào)節(jié)容器，電控閥、配量泵和PH值、鹽度監(jiān)測(cè)模塊組成。PLC主模塊負(fù)責(zé)處理輸入信號(hào)及調(diào)控容器中PH值和鹽度；電控閥及配量泵負(fù)責(zé)PH值及鹽度的配量；PH值、鹽度模塊對(duì)系統(tǒng)PH值和鹽度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 PH值及鹽度控制系統(tǒng)要求系統(tǒng)的PH值和鹽度要根據(jù)控制要求進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)PH值及鹽度中任一項(xiàng)低于或高于控制要求時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)整1 分鐘后仍不能脫離不正常狀態(tài)，應(yīng)使報(bào)警指示燈閃爍。系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)按鈕來啟動(dòng)控制程序，設(shè)置綠、黃、藍(lán)，三個(gè)指示燈來指示控制狀態(tài)。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。監(jiān)測(cè)模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，當(dāng)PH值滿足控制要求時(shí)1綠燈亮，鹽度滿足控制要求時(shí)2綠燈亮；而當(dāng)PH值高時(shí)1黃燈亮，同時(shí)盛有酸溶液和蒸餾水容器的電控閥打開，流入到配量泵中進(jìn)行配量，然后送到海水調(diào)節(jié)容器中。當(dāng)鹽度高時(shí)2黃燈亮，只有盛有蒸餾水容器的電控閥打開，流入到海水調(diào)節(jié)容器中調(diào)節(jié)；同樣，當(dāng)PH值低時(shí)1藍(lán)燈亮，同時(shí)盛有堿溶液和蒸餾水容器的電控閥打開，流入到配量泵中進(jìn)行配量，然后送到海水調(diào)節(jié)容器中。而當(dāng)鹽度低時(shí)2藍(lán)燈亮，盛有鹽溶液和蒸餾水容器的電控閥打開，流入到配量泵中進(jìn)行配量，然后送到海水調(diào)節(jié)容器中調(diào)節(jié)。在調(diào)節(jié)的整個(gè)過程攪拌電機(jī)始終運(yùn)轉(zhuǎn)，以確?？梢跃鶆虻恼{(diào)節(jié)。 控制流程圖及I/O地址分配1. 控制系統(tǒng)流程圖根據(jù)控制要求，建立流程圖。 PH值和鹽度模塊控制流程圖 2. I/O地址分配PH值及鹽度模塊所需要的輸入點(diǎn)5個(gè)，輸出點(diǎn)11個(gè)，其I/O分配表如下。 PH值及鹽度控制模塊輸入單元 PH值及鹽度控制模塊輸出單元 PH值及鹽度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[17]對(duì)于PH值及鹽度的調(diào)節(jié)只需要使用電控閥控制每個(gè)容器的開、關(guān)，在經(jīng)過配量泵進(jìn)行配量便可以完成調(diào)節(jié)。由于PH值及鹽度調(diào)節(jié)是一個(gè)相對(duì)較快的過程，所以也不必使用PID模塊進(jìn)行調(diào)節(jié)。 PH值及鹽度控制系統(tǒng)接線圖 PH值及鹽度傳感器首先將檢測(cè)到的信號(hào)通過PLC的模擬量模塊轉(zhuǎn)換后專遞到PLC的輸入端，PLC內(nèi)部經(jīng)過一系列的邏輯處理控制輸出信號(hào)。由輸出點(diǎn)控制繼電器動(dòng)作從而控制電控閥。液位傳感器攪拌電機(jī)啟動(dòng)啟動(dòng)鹽度指示燈PH值指示燈蒸餾水電控閥堿水電控閥酸水電控閥Y020Y017Y013Y012Y011故障指示燈Y010 PH值及鹽度控制系統(tǒng)PLC控制梯形圖觸摸屏的設(shè)計(jì)與溫度控制系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)相似，也是采用RS485通訊電纜與PLC的通訊模塊進(jìn)行連接。但是要重新進(jìn)行組態(tài)元件的連接與觸摸屏畫面的設(shè)計(jì)。 PH值及鹽度控制控制觸摸屏組態(tài)表 PH值及鹽度控制觸摸屏操作畫面 溶解氧控制模塊 溶解氧控制模塊與溫度控制模塊基本相似。由PLC主模塊，PLC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，溶解氧監(jiān)測(cè)模塊和氧氣調(diào)節(jié)模塊組成。PLC主模塊負(fù)責(zé)處理輸入信號(hào)及控制氧氣調(diào)節(jié)，PLC數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊負(fù)責(zé)將溶解氧信號(hào)由模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)據(jù)信號(hào)交由PLC主模塊處理，溶解氧模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)氧氣濃度的調(diào)節(jié)。 溶解氧控制系統(tǒng)要求根據(jù)控制要求對(duì)氧氣濃度進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)溶解氧濃度低于控制要求時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)，當(dāng)調(diào)整1 分鐘后仍不能脫離不正常狀態(tài)，應(yīng)使報(bào)警指示燈閃爍。系統(tǒng)設(shè)置一個(gè)啟動(dòng)按鈕來啟動(dòng)控制程序，設(shè)置綠、藍(lán)，兩個(gè)指示燈來指示溫度狀態(tài)。若被溶解氧濃度在要求范圍內(nèi)，綠燈亮，表示系統(tǒng)運(yùn)行正常；當(dāng)被溶解氧濃度低于預(yù)設(shè)值，黃燈亮，變頻器正傳運(yùn)行氧氣泵開啟進(jìn)行溶解氧補(bǔ)充。 控制流程圖及I/O地址分配1. 控制流程圖根據(jù)控制要求建立流程圖。 溶解氧濃度控制流程圖2. I/O地址分配 PH值及鹽度模塊所需要的輸入點(diǎn)5個(gè)，輸出點(diǎn)11個(gè)，其I/O分配表如下。 溶解氧濃度控制模塊輸入單元 溶解氧濃度控制模塊輸出單元 溶解氧濃度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[24]控制系統(tǒng)中需用PLC控制變頻器從而控制氧氣泵進(jìn)行供氧。所以首先應(yīng)將變頻器進(jìn)行接線。Y27Y25Y26Y23Y24Y20Y21Y22X23 X24X25X20X21X22KA 溶解氧濃度控制系統(tǒng)接線圖KA由Y20控制變頻電源，使變頻器能夠得電運(yùn)行；由Y24控制氧氣泵電機(jī)正傳運(yùn)行。 PLC控制變頻器的梯形圖圖故障指示變頻運(yùn)行變頻停止變頻電源Y21Y20Y23Y24Y21Y22X23Y20X22Y20X22X21X20X23PLC與變頻器的通訊設(shè)置與溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完全相同，在此不在贅述。2. 觸摸屏的設(shè)置同樣觸摸屏的設(shè)計(jì)與溫度及PH值和溶解氧控制系統(tǒng)相似，也是采用RS485通訊電纜與PLC的通訊模塊進(jìn)行連接。所以只需重新進(jìn)行組態(tài)元件的連接。 溶解氧濃度控制觸摸屏操作畫面3. 溶解氧濃度的PID設(shè)計(jì)同溫度控制一樣，溶解氧調(diào)節(jié)也是一個(gè)相對(duì)較慢的過程。所以，也采用PID控制，使調(diào)節(jié)可以更加精確、穩(wěn)定。其調(diào)節(jié)方法、原理和設(shè)計(jì)過程與溫度控制系統(tǒng)一樣，具體做法可參照溫度控制模塊，在此不再敘述。 本章小結(jié)本章系統(tǒng)的闡述了基于PLC的海洋環(huán)境仿真控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。并分為3部分：溫度控制模塊、PH值及鹽度控制模塊、溶解氧控制模塊，分別敘述了每個(gè)模塊的控制要求，系統(tǒng)的組成，設(shè)計(jì)原理以及設(shè)計(jì)方法等。全面而深入的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了論述，是整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的根本。第五章 總結(jié)與展望 全文總結(jié)本文主要分為5個(gè)章節(jié)全面系統(tǒng)的對(duì)基于PLC的海洋環(huán)境仿真控制系統(tǒng)進(jìn)行了論述。第一章主要介紹了本課題的研究目的和意義以及本課題在國內(nèi)外的發(fā)展概況；第二章對(duì)控制系統(tǒng)的組成做了描述，介紹了控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，每個(gè)模塊的作用以及控制系統(tǒng)的工作原理和過程；第三章主要是根據(jù)控制系統(tǒng)的要求對(duì)元器件進(jìn)行了介紹并完成了選型，為控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)墊定了基礎(chǔ)；第四章是本文的核心，主要完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了深入的探討與研究，采用了PLC與變頻器和觸摸屏結(jié)合的方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定、精確，而且操作更加清晰、簡潔。同時(shí)使用了PID的調(diào)節(jié)方式對(duì)溫度及溶解氧模塊進(jìn)行控制，進(jìn)而可以去除調(diào)節(jié)過程中的大延遲問題，使控制達(dá)到理想；第五章完成了對(duì)全文的總結(jié)和展望。通過在實(shí)驗(yàn)室中建立基于PLC的海洋環(huán)境仿真控制系統(tǒng)，可以方便的進(jìn)行海洋相關(guān)儀器、儀表的測(cè)試和標(biāo)定，以及對(duì)深海環(huán)境的探索和研究。完成了許多以前需要遠(yuǎn)洋才能實(shí)現(xiàn)的科研項(xiàng)目，既是對(duì)人力及物力的一種節(jié)約，而且具有很高的安全性。所以，在實(shí)驗(yàn)室中構(gòu)建的本控制系統(tǒng)具有很高的現(xiàn)實(shí)意義。 展望本文使用PLC與變頻器及觸摸屏結(jié)合的方式對(duì)海洋環(huán)境仿真控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。總體的設(shè)計(jì)方案還不是很完善，根據(jù)本文中存在的一些問題，還可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究：1. 因溫度、PH值、溶解氧等參數(shù)的調(diào)整會(huì)相互影響，所以應(yīng)事先對(duì)海水的溫度、PH值、溶解氧等參數(shù)相互關(guān)系進(jìn)行研究，得到溫度、溶解氧和PH值之間的關(guān)系變化曲線，在進(jìn)行控制調(diào)節(jié)時(shí)，利用這些關(guān)系對(duì)實(shí)際控制參數(shù)進(jìn)行修正，提高控制精度。2. 現(xiàn)有設(shè)計(jì)系統(tǒng)初步可以完成仿真實(shí)驗(yàn)，將來還應(yīng)根據(jù)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、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)具有綜合功能的海洋環(huán)境仿真控制系統(tǒng)系統(tǒng)，提高管理能力。參考文獻(xiàn)[1]呂東，何將三，劉少軍．深海資源開發(fā)技術(shù)的研究現(xiàn)狀[J]．礦山機(jī)械，2004， (09)：6～9.[2]莫杰．中國大洋礦產(chǎn)資源勘查進(jìn)展概況[J]．海洋地質(zhì)動(dòng)態(tài)，2000，16(3)：6～8.[3]呂華．海洋開發(fā)與管理的探討[J]．地質(zhì)科技管理，1999，(1)：7～11.[4]方銀霞，包更生，金翔龍．21世紀(jì)深海資源開發(fā)利用的展望[J]．海洋通報(bào)， 2000，19(5)：7339。78．[5]U．S．Congress．Office ofTechnology Assessment[R]．Marine Minerals：ExploringOurNew Ocean Frontier,Washington，DC：U．S．Government Printing Office，July,1987[6]簡曲．中太平洋富鈷結(jié)殼的研究[J]．礦業(yè)研究與開發(fā)．1999，19(1)：25一27。[7] 吳建強(qiáng),[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990.[8] [M].廣州：華南理工大學(xué)出版社，2000. 1.[9] [M].北京：電子工業(yè)出版社，1995.[10] 何衍慶,[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.[11]陳立定等，電氣控制與可編程控序控制器，廣州：華南理工大學(xué)出版社，2001： 113．114[12]張燕賓，SPWM變頻調(diào)速應(yīng)用技術(shù)(第2版)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002：244．251[13]金傳偉、毛宗源．，變頻調(diào)速技術(shù)在水泵控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，電子技術(shù)應(yīng)用，2000，(9)：3839[14]馬桂梅、譚光儀、陳次昌，泵變頻調(diào)速時(shí)的節(jié)能方案討論，四川工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，(3)：57[15]劉啟新等，電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)(第2版)，北京：中國電力出版社，2007：186[16]滿永奎、韓安榮、吳成東，通用變頻器及其應(yīng)用(第l版)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999：212[17]周萬珍、高鴻斌，PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用(第1版)，北京：電子工業(yè)出版社，2004186188[18]張燕賓、胡綱衡、唐瑞球，實(shí)用變頻調(diào)速技術(shù)培訓(xùn)教程(第l版)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003：183．184[19]林俊贊、李雄松、尹元日．PLC在恒壓供水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[20] [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.[21][M].北京：北京工業(yè)出版社，2002.[22] （第3版）[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，1998.[23] 黃立培、 張學(xué). 變頻器應(yīng)用技術(shù)及電動(dòng)機(jī)調(diào)速[M].人民郵電出版社。1999.[24] 韓安榮. 通用變頻器及其應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社2002.[25] M ITSUB ISH I人機(jī)界面圖像數(shù)據(jù)顯示操作終端GOT. DU系列產(chǎn)品樣本.[26]人機(jī)電子公司 EasyBuilder 500使用手冊(cè).　致 謝感謝天津理工大學(xué)的多位老師四年來的諄諄教導(dǎo)，讓我收獲無價(jià)的知識(shí)。本論文的工作是在我的導(dǎo)師朱均超老師的悉心指導(dǎo)下完成的，從課題的選題到論文的完成，朱老師都給予了我極大的關(guān)心、幫助和指導(dǎo)，并對(duì)論文提出了很多寶貴的意見和建議。朱老師高尚的師德、淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和豁達(dá)的為人，給我留下了深刻的印象，使我受益終身。在此謹(jǐn)致以最衷心的感謝和最誠摯的敬意。另外，感謝與我共同奮戰(zhàn)的同學(xué)們，感謝各位對(duì)我的幫助。感謝父母家人四年來的理解和支持。最后，在四年的本科學(xué)習(xí)即將結(jié)束之際，我再一次由衷地感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師、同學(xué)和朋友們！ 54