【正文】 信號的類型及變化范圍設(shè)置 DIP 開關(guān)，完成模塊的配置工作。必要時進行校準工作。(2)完成硬件的接線工作。注意輸入、輸出信號的類型不同，采用不同的接入方式。為防止空置端對接線端的干擾，空置端應(yīng)短接。接線還應(yīng)注意傳感器的線路盡可能的短，且應(yīng)使用屏蔽雙絞線，要保證 24Voc 傳感器電源無噪聲、穩(wěn)定可靠。(3)確定模塊安裝入系統(tǒng)時的位置，并由安裝位置確定模塊的編號。57 一200 擴展單元安裝時在主機的右邊依次排列，并從模塊 O 開始編號。模塊安裝完畢后，將模塊自帶的接線排插入主機上的擴展總線插口。(4)為了在主機中進行輸入模擬量轉(zhuǎn)換后數(shù)字數(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，要在主機中安排一定的存儲單元。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。而在主機的變量存儲區(qū) V區(qū)存放處理產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)。擴展模塊的編址方法依 57 一 200 系列 PLC 技術(shù)手冊中有關(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，為開始工作做好準備。(2)設(shè)置模塊檢測子程序。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 西門子 S7200 系列 CPU226 型硬件接線圖，如圖 54：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 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，手動自動切換 0 為手動，1 為自動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)計系統(tǒng)的自動控制功能主要是通過軟件來實現(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,利用定時器中斷功能實現(xiàn) PID 控制的定時采樣及輸出控制,三臺水泵切換信號的生成、接觸器邏輯控制信號的綜合及報警處理等都由程序控制。在程序設(shè)計時充分考慮到負載均衡性原則,采取“先入先出” 的排隊策略,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。生活供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 70%,消防供水時系統(tǒng)設(shè)定值為滿量程的 90。PID 回路增益和時間常數(shù)初步設(shè)定為:增益 kc=、采樣時間 ts= s、積分時間 ti=30 控制效果。 為了恒定供水,在水壓降落時要升高變頻器的輸出頻率,當變頻器達到上限頻率且一臺水泵還不能滿足恒壓要求時,則把變頻運行的水泵切換到工頻上運行,同時需要變頻啟動第二臺或第三臺水泵,直到滿足供水要求。判斷需不需要啟動新水泵的標準就是變頻器的輸出頻率是否達到設(shè)定的上限值。為了判斷變頻器工作頻率達上限值的準確性,應(yīng)濾去偶然的頻率波動起的頻率達到上限的情況。變頻器控制水泵電機的每一次啟動均為軟啟動,并規(guī)定各臺水泵必須交替使用,任一臺泵連續(xù)變頻運行不得超過 3 h,因此每次需啟動新水泵時,將現(xiàn)行運行的水泵從變頻器上切除,并換上工頻電源運行,將變頻器復位并用于新運行水泵的啟動。三臺水泵的工作循環(huán)控制是使用水泵號加 1 的方法實現(xiàn)(到 3 在加 1 時等于零),即用水泵的總數(shù)結(jié)合水泵號實現(xiàn)水泵的輪換工作。 水位 PID 控制的邏輯設(shè)計水位 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。生活供水時系統(tǒng)設(shè)定為滿量程的 70%，本系統(tǒng)中的增益和時間常數(shù)為:增益 Kc=，采樣時間 Ts=1s，積分時間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、設(shè)定回路參數(shù)、設(shè)定循環(huán)報警選項、為計算指定內(nèi)存區(qū)域、指定初始化子程序及中斷程序。圖 61 水位 PID 控制實現(xiàn)方式首次掃描●調(diào)用子程序 0 進行啟動計算機和初始化●條用子程序 0 初始化定時中斷主程序結(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裝入積分時間 30min設(shè)定定時中斷時間為 100ms子程序 0 結(jié)束圖 63 主程序調(diào)用子程序 0啟動中斷子程序 0定時中斷計數(shù)器值加 1中斷子程序 0 結(jié)束計數(shù)器值到達了嗎計算 PID 公式 1 1()n nMKeXKDe???AA對輸出值限制反饋仿真是否圖 64 中斷子程序模塊其中，各符號名說明如下： 在第 n 采樣時刻，PID 回路輸出的計算值nM PID 回路增益cK 在第 n 采樣時刻的偏差值ne 在第 n1 采樣時刻的偏差值1? 積分項的比例常數(shù)MX 積分項的前值KD 微分項的比例常數(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 //裝入采樣時間 MOV_R , VD120 //裝入積分時間 30minMOV_R , VD124 //關(guān)閉微分作用MOV_R 100, VD34 //設(shè)置定時中斷 0 的時間間隔為 100msATCH 0, 10 //設(shè)置定時中斷以執(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)換為實數(shù)DIV_R AC0, AC0 /R , AC0 //標準化累加器中的實數(shù)MOV_R ACO, VD100 //存入回路表LD //在自動方式下，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)標準化ROUND AC0, AC0 //實數(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（1） 聯(lián)機硬件圖（如圖 64） 64 聯(lián)機硬件圖（2） 運行單擊水泵控制按鈕，系統(tǒng)啟動時關(guān)閉出水口，用手動控制水泵后的輸入輸出控制液體閥，使水位達到滿水位的 75%，這時系統(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，回路采樣時間 VD118，積分時間 VD120，同時設(shè)定定時中斷 0 的時間（SMB34）間隔 100ms,設(shè)定定時中斷執(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)換為標準化的實數(shù)。首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)（AIW0→AC0） ，將雙整數(shù)轉(zhuǎn)換為實數(shù)，而后將數(shù)值標準化（AC0 ，→AC0）,最后將標準化后的 PV 存入回路表（AC0→VD100） 。而 控制手動到自動的切換，0 代表手動，1 代表自動。自動方式下將把輸出值 Mn 轉(zhuǎn)換成 16 位的整數(shù)，首先判斷 Mn 為單極性且非負的數(shù)，把輸出值送到累加器（VD108,→AC0） ，然后標準化累加器中的值，將實數(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)論本論文針對洛陽市某小區(qū)的生活供水要求，設(shè)計了一套由 PLC、PID 算法 、液位控制閥、水泵、計算機、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、自動化程度不高等缺點，可實現(xiàn)高效節(jié)能、自動可靠、維護簡單、管理方便的穩(wěn)定供水。本系統(tǒng)具有以下的特點:l)采用了可靠性高、使用簡單、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，可通過自動工頻運行、遠程手動控制和現(xiàn)場手動控制等方式確保供水，具有故障實時的現(xiàn)場報警和遠程電話自動報警功能，具有故障電機鎖定功能。3)系統(tǒng)實現(xiàn)了計算機和 PLC 的有效結(jié)合，具有遠程監(jiān)控與管理能力，設(shè)計合理、先進。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)備簡單。5)用了 PID 調(diào)節(jié)方式，水壓波動小，響應(yīng)快。 課題存在問題與展望l)由于時間關(guān)系，供水監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計不夠完善，例如沒有具體寫出上位機監(jiān)控軟件程序以及對具體的監(jiān)控界面的設(shè)計和數(shù)據(jù)處理。2)現(xiàn)有設(shè)計研究實現(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，將來還可以通過對更多現(xiàn)場數(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)上位機的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實現(xiàn)具有綜合功能的供水自動化控制與管理系統(tǒng)，提高后勤管理能力。 以上這部分工作有待在以后的學習與工作中進一步完成。謝 辭由于時間倉促，本人水平有限，難免有錯誤和不足之處，敬請各位指正與賜教。 參考文獻[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)學院學 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，制動化學報，，347 一 35[17] 王亞剛，邵惠鶴，自整定 PID 控制器的研究綜述(續(xù))，制動化技術(shù)，[18] 張文慶，用 PLC 的軟件實現(xiàn) PID 閉環(huán)控制，. 7～8[19] 陳　娟、陳志強，PLC 在水塔水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J ]，安徽技術(shù)師范學院學報, (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 1：S7200 —CPU 226 技術(shù)數(shù)據(jù)表（摘要）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存儲器特性程序存儲器 在線程序編輯時 非在線程序編輯時 數(shù)據(jù)存儲器 裝備 (超級電容) (可選電池)16384 bytes 24576 bytes 10240 bytes 100 小時/典型值(40176。C 時最少 70 小時) 200 天/典型值16384 bytes 24576 bytes 10240 bytes 100 小時/典型值(40176。C 時最少 70小時) 200 天/典型值I/O 特性本機數(shù)字量輸入 本機數(shù)字量輸出 本機模擬量輸入 本機模擬量輸出 數(shù)字 I/O 映象區(qū) 模擬 I/O 映象區(qū) 允許最大的擴展 I/O 模塊 允許最大的智能模塊 脈沖捕捉輸入 高速計數(shù)器 總數(shù) 單相計數(shù)器 兩相計數(shù)器 脈沖輸出24 輸入 16 輸出 無 無 256 (128 輸入/128輸出) 64(32 輸入/32 輸出) 7 個模塊 7 個模塊 24 6 個 6，每個 30KHz 4，每個 20KH