【正文】 流信號(hào)轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的角行程信號(hào)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由齒輪，杠桿，或者齒輪加杠桿，帶動(dòng)閥桿運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)直行程或角行程反饋：電機(jī)運(yùn)行，通過(guò)齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，由三接頭的滑動(dòng)變阻器輸出閥門(mén)的定位信號(hào)，此外還有三根線的限位信號(hào)（全開(kāi)，全閉,公共線）。通過(guò)分析我選擇霍尼韋爾ML7420A6033E,其參數(shù)具體如下：電 源： 24Vac(177。15%) 50Hz/60Hz功 耗： 7VA 最大（24Vac）輸入信號(hào)： 0~10 Vdc 或2~10Vdc信號(hào)源輸出阻抗： 1KΩ負(fù) 載： 最大1mA軸桿推力： 600 牛頓執(zhí)行器行程： 20mm環(huán)境溫度： 10℃ ~+50℃儲(chǔ)存溫度： 40℃ +70℃最大閥介質(zhì)溫度： 150℃，若介質(zhì)溫度超過(guò)150℃ 手動(dòng)調(diào)節(jié)閥選型 手動(dòng)閥門(mén)我選擇旋塞閥。旋塞閥主要優(yōu)點(diǎn)：（1）適用于經(jīng)常操作，啟閉迅速、輕便。（2）流體阻力小。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)體積小，重量輕，便于維修。（4）密封性能好（5）不受安裝方向的限制，介質(zhì)的流向可任意。（6）無(wú)振動(dòng)，噪聲小。旋塞閥安裝注意事項(xiàng)：①、要留有閥柄旋轉(zhuǎn)的位置。②、不能用作節(jié)流。③、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋塞閥應(yīng)直立安裝。適用介質(zhì)范圍：硝酸類(lèi)、水公稱(chēng)壓力范圍：表38 二通不銹鋼旋塞閥主要性能規(guī)范：型號(hào)公稱(chēng)壓力PN(MPa)試驗(yàn)壓力PS(MPa)適用介質(zhì)工作溫度殼體密封X43W—硝酸類(lèi)≤250X43W—醋酸類(lèi)20~150 熔斷器選型（1）熔斷器的概念熔斷器是一種利用物質(zhì)過(guò)熱熔化的性質(zhì)制作的保護(hù)電器。當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過(guò)載或短路時(shí)，將有超過(guò)限定值的電流通過(guò)熔斷器而將熔斷器的熔體熔斷而切斷電路，達(dá)到保護(hù)的目的。（2)熔斷器的分析選型本設(shè)計(jì)所選熔斷器用于保護(hù)電動(dòng)機(jī)，所以熔斷器額定電流應(yīng)為IFN=3*（P/V）.本設(shè)計(jì)中泵，所以泵線路因選熔斷器的額定電流應(yīng)為IFN=3*（P/V）=3*[(250+400)/220]=。在本設(shè)計(jì)中熔斷器保護(hù)的是小容量的電動(dòng)機(jī)，一般考慮它的過(guò)流保護(hù)即可，這時(shí)熔體的熔化系數(shù)可適當(dāng)小些，應(yīng)采用熔體為鉛錫合金的熔絲或RC1A系列熔斷器。故本設(shè)計(jì)選擇RC1A10型的熔斷器。其基本技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示：表39 瓷插式熔斷器基本技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓/V額定電流/A熔體額定電流/A熔體材料極限分?jǐn)嗄芰?KARC1A10380106,10鉛錫合金絲 斷路器選型 （1）斷路器的概念低壓斷路器又稱(chēng)自動(dòng)開(kāi)關(guān)，俗稱(chēng)＂空氣開(kāi)關(guān)＂也是指低壓斷路器，它是一種既有手動(dòng)開(kāi)關(guān)作用，又能自動(dòng)進(jìn)行失壓、欠壓、過(guò)載、和短路保護(hù)的電器。它可用來(lái)分配電能，不頻繁地啟動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，對(duì)電源線路及電動(dòng)機(jī)等實(shí)行保護(hù)，當(dāng)它們發(fā)生嚴(yán)重的過(guò)載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路，其功能相當(dāng)于熔斷器式開(kāi)關(guān)與過(guò)欠熱繼電器等的組合。（2）斷路器的分析選型斷路器的額定電流要不小于線路的計(jì)算負(fù)荷電流。計(jì)算負(fù)荷電流=有功功率/(*220*)=(250+400)/（*220*)=。線路的額定電壓為220V，故本設(shè)計(jì)選用DZ20G1250型斷路器。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示:表310 塑料外殼式低壓斷路器主要技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)額定電壓/V殼架等級(jí)額定電流/A斷路器額定電流/A瞬時(shí)脫扣電流整定值備注DZ20G100交流380直流2201001,20,32,40,50,63,80,100配用10IN保護(hù)電動(dòng)機(jī)用7ING為高分?jǐn)嗄芰π? 中間繼電器選型（1）概念中間繼電器(intermediate relay)：用于繼電保護(hù)與自動(dòng)控制系統(tǒng)中，以增加觸點(diǎn)的數(shù)量及容量。 它用于在控制電路中傳遞中間信號(hào)。中間繼電器的結(jié)構(gòu)和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區(qū)別在于：接觸器的主觸頭可以通過(guò)大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過(guò)小電流。所以，它只能用于控制電路中。 它一般是沒(méi)有主觸點(diǎn)的，因?yàn)檫^(guò)載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數(shù)量比較多。新國(guó)標(biāo)對(duì)中間繼電器的定義是K，老國(guó)標(biāo)是KA。一般是直流電源供電。少數(shù)使用交流供電。（2）分析選型在本設(shè)計(jì)中最大負(fù)荷電流=Pmax/U=650/220=。泵線路因選中間繼電器的最大負(fù)荷電流應(yīng)為最大負(fù)荷電流=Pmax/U=650/220=，線路的額定電壓為220V繼電器的線圈的電流類(lèi)型應(yīng)為交流，工作環(huán)境是常溫，濕度適中，沒(méi)有強(qiáng)電磁干擾的室內(nèi)環(huán)境，所以所選中間繼電器的型號(hào)為JZ744。 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) （1）概念轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)又稱(chēng)組合開(kāi)關(guān)，與刀開(kāi)關(guān)的操作不同，它是左右旋轉(zhuǎn)的平面操作。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)具有多觸點(diǎn)、多位置、體積小、性能可靠、操作方便、安裝靈活等優(yōu)點(diǎn)，多用于機(jī)床電氣控制線路中電源的引入開(kāi)關(guān)，起著隔離電源作用，還可作為直接控制小容量異步電動(dòng)機(jī)不頻繁起動(dòng)和停止的控制開(kāi)關(guān)。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)同樣也有單極、雙極和三極。（2）分析選型根據(jù)本設(shè)計(jì)的情況選擇LW62型的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，其觸頭排列特征如下表所表311 系列轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)觸頭排列特征型號(hào)觸頭座數(shù)觸頭座排列形式觸頭對(duì)數(shù)LW62 2 單列式 6 按鈕（1）概念按鈕：是一種常用的控制電器元件，常用來(lái)接通或斷開(kāi)‘控制電路（其中電流很?。?，從而達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)或其他電氣設(shè)備運(yùn)行目的的一種開(kāi)關(guān)。（2）選型本設(shè)計(jì)中電 路電流不超過(guò)5A，故選擇按鈕型號(hào)為L(zhǎng)A1822。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下表所示：表312 控制按鈕技術(shù)數(shù)據(jù)型號(hào)規(guī)格結(jié)構(gòu)型式觸點(diǎn)對(duì)數(shù)按鈕常開(kāi)常閉鈕數(shù)顏色LA1822500V5A元件221紅或綠或黑或白 渦輪流量變送器特點(diǎn)及選型LWGB系列渦輪流量傳感器（以下簡(jiǎn)稱(chēng)傳感器）基于力矩平衡原理，屬于速度式流量?jī)x表。傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輕巧、精度高、復(fù)現(xiàn)性好、反應(yīng)靈敏，安裝維護(hù)使用方便等特點(diǎn)，廣泛用于石油、化工、冶金、供水、造紙等行業(yè)，是流量計(jì)量和節(jié)能的理想儀。LWGB型渦輪流量傳感器是在LWGY基本型渦輪流量傳感器的基礎(chǔ)上增加24VDC供電420mA兩線制電流變送功能，特別適合于與顯示儀、工控機(jī)、DCS等計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)配合使用。(1)結(jié)構(gòu)特征傳感器為硬質(zhì)合金軸承止推式，不僅保證精度，耐磨性能提高，而且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固以及拆裝方便等特點(diǎn)。(2)工作原理流體流經(jīng)傳感器殼體，由于葉輪的葉片與流向有一定的角度，流體的沖力使葉片具有轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，克服摩擦力矩和流體阻力之后葉片旋轉(zhuǎn)，在力矩平衡后轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，在一定的條件下，轉(zhuǎn)速與流速成正比，由于葉片有導(dǎo)磁性，它處于信號(hào)檢測(cè)器（由永久磁鋼和線圈組成）的磁場(chǎng)中，旋轉(zhuǎn)的葉片切割磁力線，周期性的改變著線圈的磁通量，從而使線圈兩端感應(yīng)出電脈沖信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器的放大整形，形成有一定幅度的連續(xù)的矩形脈沖波，可遠(yuǎn)傳至顯示儀表，顯示出流體的瞬時(shí)流量或總量。在一定的流量范圍內(nèi)，脈沖頻率f與流經(jīng)傳感器的流體的瞬時(shí)流量Q成正比。本次設(shè)計(jì)采用的是LWGB15渦輪流量變送器。其參數(shù)如表所示：表313 渦輪流量計(jì)參數(shù)表型號(hào)精度范圍 輸出供電電壓LWGB15 03m3/h420mADC 24V 壓力變送器特點(diǎn)及選型壓力變送器是指以輸出為標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的壓力傳感器，是一種接受壓力變量按比例轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)的儀表。它能將測(cè)壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)（如4~20mADC等），以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測(cè)量、指示和過(guò)程調(diào)節(jié)。壓力變送器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。下面就簡(jiǎn)單介紹一些常用壓力變送器的原理及其應(yīng)用、壓力變送器是用于測(cè)量液體、氣體或蒸汽的液位、密度和壓力，然后將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成4～20mA DC信號(hào)輸出。壓力變送器主要有電容式壓力變送器和擴(kuò)散硅壓力變送器，陶瓷壓力變送器，應(yīng)變式壓力變送器等。壓力變送器根據(jù)測(cè)壓范圍可分成一般壓力變送器（～35MPa）和微差壓變送器（0～），負(fù)壓變送器三種。壓力變送器的主要作用把壓力信號(hào)傳到電子設(shè)備，進(jìn)而在計(jì)算機(jī)顯示壓力其原理大致是：將水壓這種壓力的力學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流（420mA）這樣的電子信號(hào)壓力和電壓或電流大小成線性關(guān)系，一般是正比關(guān)系。所以，變送器輸出的電壓或電流隨壓力增大而增大由此得出一個(gè)壓力和電壓或電流的關(guān)系式壓力變送器的被測(cè)介質(zhì)的兩種壓力通入高、低兩壓力室，低壓室壓力采用大氣壓或真空，作用在δ元（即敏感元件）的兩側(cè)隔離膜片上，通過(guò)隔離片和元件內(nèi)的填充液傳送到測(cè)量膜片兩側(cè)。壓力變送器是由測(cè)量膜片與兩側(cè)絕緣片上的電極各組成一個(gè)電容器。當(dāng)兩側(cè)壓力不一致時(shí)，致使測(cè)量膜片產(chǎn)生位移，其位移量和壓力差成正比，故兩側(cè)電容量就不等，通過(guò)振蕩和解調(diào)環(huán)節(jié)當(dāng)壓力直接作用在測(cè)量膜片的表面，使膜片產(chǎn)生微小的形變，測(cè)量膜片上的高精度電路將這個(gè)微小的形變變換成為與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)，然后采用專(zhuān)用芯片將這個(gè)電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的42OmA電流信號(hào)或者15V電壓信號(hào)由于測(cè)量膜片采用標(biāo)準(zhǔn)話集成電路，內(nèi)部包含線性及溫度補(bǔ)償電路，所以可以做到高精度和高穩(wěn)定性，變送電路采用專(zhuān)用的兩線制芯片，可以保證輸出兩線制42OmA電流信號(hào)。此次設(shè)計(jì)采用FB0803CE2R壓力變送器。參數(shù)如下表所示：表314 FB0803CE2R壓力變送器參數(shù)表供電電壓輸出量程最大工作壓力精確度24VDC 4 ~20mA0~150 225KPa0級(jí)第4章 PLC軟件設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)步驟1)制定運(yùn)行方案，制定方案就是根據(jù)解耦的要求，分析流量計(jì)變送器輸入?yún)?shù)與變頻器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輸出信號(hào)與各種操作之間的邏輯關(guān)系，確定需要檢測(cè)的量和控制的方法。根據(jù)之前對(duì)解耦控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建?？僧?huà)出流程圖。2)畫(huà)出A3000實(shí)驗(yàn)臺(tái)管道壓力與流量解耦控制流程圖。3)編寫(xiě)程序，分配硬件資源，為梯形圖的各種繼電器或接點(diǎn)進(jìn)行編號(hào)，再按照技術(shù)說(shuō)明，用梯形圖進(jìn)行編程。4)最后進(jìn)行軟件測(cè)試。剛編寫(xiě)好的程序難免有這樣或那樣的缺陷。為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除程序錯(cuò)誤，減少系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的工作量，需要進(jìn)行離線測(cè)試。 STEP7編程軟件簡(jiǎn)介STEP 7編程軟件用于SIMATIC SMC7和基于PC的WinAC，是供它們編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)工具。STEP 7具有以下功能：硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測(cè)試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。在STEP 7中，用項(xiàng)目來(lái)管理一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件和軟件。STEP 7用SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽SIMATIC SMC7和WinAC的數(shù)據(jù)。實(shí)現(xiàn)STEP 7各種功能所需的SIMATIC軟件工具都集成在STEP 7中。 STEP 7的標(biāo)準(zhǔn)版只配置了3種基本的編程語(yǔ)言，梯形圖（LAD）、功能塊圖（FDB）和語(yǔ)句表（STL），有鼠標(biāo)拖放、復(fù)制和粘貼功能。語(yǔ)句表是一種文本編程語(yǔ)言，使用戶能節(jié)省輸入時(shí)間和存儲(chǔ)區(qū)域，并且“更接近硬件”。STEP 7專(zhuān)業(yè)版的編程語(yǔ)言包括S7SCL（結(jié)構(gòu)化控制語(yǔ)言）、S7GRAPH（順序功能圖語(yǔ)言）、S7 HiGraph和CFC，這四種語(yǔ)言對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)版是可選的。STEP 7用符號(hào)表編輯器工具管理所有的全局變量，用于定義符號(hào)名稱(chēng)、數(shù)據(jù)類(lèi)型和全局變量的注釋。使用這一工具生成的符號(hào)表可供所有應(yīng)用程序使用，所有工具自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)參數(shù)的變化。測(cè)試功能和服務(wù)功能包括設(shè)置斷點(diǎn)、強(qiáng)制輸入和輸出、重新布線、顯示交叉參考表、狀態(tài)功能、直接下載和調(diào)試塊、同時(shí)監(jiān)測(cè)幾個(gè)塊的狀態(tài)等。程序中的特殊點(diǎn)可以通過(guò)輸入符號(hào)名或地址快速查找。STEP 7的幫助功能：選定想要得到的在線幫助的菜單目錄，或打開(kāi)對(duì)話框，按F1鍵便可得到與它們有關(guān)的在線幫助。執(zhí)行菜單命令“Help”→“Contents”進(jìn)入幫助窗口，借助目錄瀏覽器尋找需要的幫助主題，窗口中的檢索部分提供了按字母順序排列的主題關(guān)鍵詞，可以查找與某一關(guān)鍵詞有關(guān)的幫助。 程序流程圖 主程序圖41 主程序流程圖 首先進(jìn)行一系列的狀態(tài)檢測(cè)，在檢測(cè)均正常的情況下給變頻器上電，啟動(dòng)變頻器，變頻器正常啟動(dòng)后就開(kāi)始調(diào)用子程序，首先是PID初始化，然后PID讀入數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)輸入轉(zhuǎn)換，將PID運(yùn)算的值輸出給解耦器之后，解耦器經(jīng)過(guò)解耦通過(guò)輸出轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)輸出給PLC擴(kuò)展模塊，最后反饋給變頻器和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。 PID初始化 PID初始化首先給PID0和PID1的P賦值，然后預(yù)置采樣時(shí)間，再分別給PID0和PID1的I和D賦值，再將PID0和PID1設(shè)定為自動(dòng)狀態(tài)。與此同時(shí)設(shè)定中斷時(shí)間，并將中斷0與中斷事件連接 圖42 PID初始化流程圖 解耦控制首先計(jì)算解耦系數(shù)，判斷PID1調(diào)節(jié)器是否為自動(dòng)狀態(tài)，如果為否，就將手動(dòng)輸入值給模擬輸入通道AO1,之后再判定PID0調(diào)節(jié)器是否為自動(dòng)；如果為是，就將PID1的計(jì)算輸出值給AO1。接著判定PID0是否為自動(dòng)狀態(tài)，如果為否，就將手動(dòng)輸入值給模擬輸入通道AO0。如果為是，就將PID0的計(jì)算輸出值給AO0。同時(shí)將PID0和PID1的計(jì)算輸出值送入解耦器，分別將數(shù)據(jù)輸出到AO0和AO1。之后再自動(dòng)讀入PID0和PID1的設(shè)定值。圖43 解耦器流程圖 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分1)A/D轉(zhuǎn)換 圖44 A/D轉(zhuǎn)換流程圖從I/O模擬擴(kuò)展模塊EM235中讀入數(shù)據(jù)AIN，判斷數(shù)據(jù)是否超過(guò)限值32000，如果超出了，就將32000賦給AIN；接著判斷數(shù)據(jù)是否低于限值6400，如果低于6400，就將6400賦給AIN。如果數(shù)據(jù)在限值之內(nèi)就通過(guò)計(jì)算方法將AIN中的值轉(zhuǎn)化到0到1之間再輸出。2）D/A轉(zhuǎn)換部分從模擬通道AO0和AO1中讀入數(shù)據(jù)，判斷它是否超過(guò)限值1，如果超過(guò)，就將1