【正文】 感謝 李宏偉老師的指導(dǎo)和幫助 , 是老師的智慧和汗水，幫助我們完成了整個畢業(yè)設(shè)計的工作。將四年大學(xué)以來的學(xué)習(xí)作了一個最后的總結(jié)和歸納，并融會于這份畢業(yè)設(shè)計之中。 以西門子公司的 S7200 系列 PLC 作為主控機(jī)，通過編程實現(xiàn)對系統(tǒng)信號的處理，速度更快、功能更強(qiáng)、具有更高的可靠性和更寬廣的應(yīng)用前景。 圖 512 通過動畫連接中的特殊選擇， 將組態(tài)中的畫面與 PLC 的輸入、輸出點(diǎn)數(shù)相對應(yīng)，然后對組態(tài)進(jìn)行運(yùn)行，最終設(shè)計的組態(tài)畫面如圖 513所示。 如圖 5 511所示對變量進(jìn)行定義。在定義數(shù)據(jù)庫變量時，您只要把 I /O 變量連結(jié)到這臺設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。 本教程中使用仿真 PLC和組態(tài)王通信。 天津工程師范學(xué)院 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計 23 圖 59 定義設(shè)備和變量 組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的設(shè)備或程序都作為外部設(shè)備。 如圖 58所示。 繪制圖素的主要工具放置在圖形編輯工具箱內(nèi)。 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，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到組態(tài)王開發(fā)或運(yùn)行環(huán)境等。 TOUCHVEW 是“組態(tài)王 ” 軟件的實時運(yùn)行環(huán)境，在應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境中建立的圖形畫面只有在 TOUCHVEW 中才能運(yùn)行。您需要在這個環(huán)境中完成畫面設(shè)計、動畫連ytytytyt天津工程師范學(xué)院 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計 21 接等工作。它由工程瀏覽器（ Touch Explorer）、工程管理器（ ProjManager）和畫面運(yùn)行系統(tǒng)（ TouchVew）三部分組成。如圖5 5 55所示。而當(dāng)實際液位與給定液位的誤差小于一定值時，則恢復(fù)積分校正作用，以消除也為系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，利用 PLC的簡單、直觀的梯形圖編程功能，可以方便的確定積分分離 PID 控制進(jìn)程，實現(xiàn)液位系統(tǒng)的積分分離 PID 控制，改善系統(tǒng)的控制性能，減少超調(diào)量，縮短調(diào)整時間。 在 DDZⅢ 型組合儀表中，常規(guī) PID 控制算法由于在參數(shù)經(jīng)常放生變化時，可以根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行在線整定并可獲得預(yù)期的控制效果，因此廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。按照測量變送器送來的信號與給定值進(jìn) 行比較，得到偏差信號，并以預(yù)先設(shè)定的參數(shù) (比例系數(shù)、積分時間、微分時間 )進(jìn)行運(yùn)算 .且將運(yùn)算結(jié)果送至執(zhí)行器，本設(shè)計中的執(zhí)行器是調(diào)壓模塊?？刂破魇强刂葡到y(tǒng)的核心，被控對象在外界的各種擾動作用下，使得被控變量偏離給定值，要想達(dá)到被控變量的恒定值，首先由變送器對被測址進(jìn)行 檢側(cè)，感受被控變量的變化并將它轉(zhuǎn)換成電流信號，然后控制器將檢測元件及變送器送來的測量信號與設(shè)定值信號進(jìn)行比較得出偏差(以符號 e表示 )。但 PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡單、對模型具有易操作等優(yōu)點(diǎn)，仍被廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電力、輕工、機(jī)械和自動化等工業(yè)過程控制中。已經(jīng)成為過程控制中應(yīng)用最廣泛的一種控制規(guī)律 ,據(jù)不完全統(tǒng)計工業(yè)控制的控制器中 PID類控制器占 90﹪以上。系統(tǒng)主程序主要是完成硬件初始化和循環(huán)檢測。報警燈在報警時產(chǎn)生閃爍的效果，便于工作人員發(fā)現(xiàn)。變頻器外部接線圖如圖 42所示。 PLC 在這里直接控制電機(jī)的啟動和停止，它在接收了變頻器的信號后，對當(dāng)前的液位值與設(shè)定值進(jìn)行比較，通過內(nèi)部程序進(jìn)行運(yùn)行或停止，如果液位滿足報警條件將會進(jìn)行報警，同時停止自動運(yùn)行。 天津工程師范學(xué)院 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 自 動 按 鈕手 動 按 鈕停 止 按 鈕I 0 . 11 MI 0 . 0I 0 . 2ML +1 LQ 0 . 0Q 0 . 1Q 0 . 2Q 0 . 3Q 0 . 4Q 0 . 52 LQ 0 . 6Q 0 . 7NL 1S 7 2 0 0P L CC P U 2 2 6A C 2 2 0 VD C 2 4 V3 LK M 1液 位 傳 感 器電 機(jī) 接 觸 器D C O M ED I N 1變 頻 器 運(yùn) 行 、 停 止 信 號I 0 . 3I 0 . 4Q 1 . 0Q 1 . 1聲 光 報 警I 0 . 5 圖 41 PLC外部接線圖 PLC 采集傳感器、監(jiān)控電機(jī)及變頻器等有關(guān)的各類對象的信息。所以，在控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中綜合考慮控制要求、可靠性 等多方面的因素，選用 異步 電 動 機(jī)。 六、速度響應(yīng)性能不同 步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要 200～ 400毫秒。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動瞬間的慣性力矩。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2022RPM 或 3000RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上為恒功率輸出。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動器上采用細(xì)分技術(shù)等。 的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的 1/655。 。( 由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器進(jìn)行細(xì)分 )，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。 、176。 ；德國百格拉公司（ BERGER LAHR）生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為 176。 、 176。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。在目前國內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。10% ， 50HZ177。該裝置應(yīng)為分體式，應(yīng)包括傳感器、變送器、傳感器專用連接電纜及全部安裝附件。系統(tǒng)的抗干擾能力、靈敏度、穩(wěn)定性、控制精度、速度等指標(biāo)均與傳感器有重要關(guān)系。 天津工程師范學(xué)院 2022屆本科生畢業(yè)設(shè)計 10 傳感器的分類 傳感器的種類繁多，不勝枚舉。但 是由于傳感器輸出信號一般都是很微弱，需要有信號調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路將其放大或轉(zhuǎn)換為 容易傳輸、處理、記錄和顯示的形式。 液位傳感器的選型 傳感器的定義 傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律 轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。 通過改變電動機(jī)工作電源頻率達(dá)到改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。 變頻器的調(diào)速原理 變頻調(diào)速技術(shù)的基本原理是根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速與工作電源輸入頻率成正比的關(guān)系 : （ 31） 式中， n—— 表示電機(jī)轉(zhuǎn)速 。它與傳統(tǒng)的交流拖動系統(tǒng)相比，利用變頻器對交流電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制，有許多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)電、容易實現(xiàn)對現(xiàn)有電動機(jī)的調(diào)速控制、可以實現(xiàn)大范圍內(nèi)的高效連續(xù)調(diào)速控制、實現(xiàn)速度的精確控制。 2個 RS485 通訊 /編程口，具有 PPI通訊協(xié)議、 MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。它 集成 24輸入 /16輸出共 40個數(shù)字量 I/O 點(diǎn)，完全能滿足控制要求。 目前在國內(nèi)市場上有從美國、德國、日本等國引進(jìn)的多種系列 PLC，國內(nèi)也有許多廠家組裝、開發(fā)數(shù)十種 PLC，故 PLC 系列標(biāo)準(zhǔn)不一，雖然編程語言及符號各不相同，但編程思想和邏輯指令卻和類似，功能也大同小異。第三，設(shè)計安裝容易，維護(hù)工 作量少?？删幊炭刂破鳎?PLC）有以下優(yōu)點(diǎn)： 第一，可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)，平均故障時間為幾十萬小時。 隨著現(xiàn)代社會生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化水平 的 日益提高及微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展 ， 當(dāng)今的 PLC已將 3C (Computer， Control， Communication)技術(shù) ,即微型計算機(jī)技術(shù) 、 控制技術(shù)及通信技術(shù)融為一體，又應(yīng)用到 “ 3電 ” 控制領(lǐng)域，即電控 、 電儀 、 電信這三個領(lǐng)域的一種 高 可靠性控制器，是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要支柱。 設(shè)備的初期投資主要指購置費(fèi)、運(yùn)輸與保險費(fèi)、安裝費(fèi)、輔助設(shè)施費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)、關(guān)稅費(fèi)等。通常是以設(shè)備單位開動時間的能源消耗量來表示；在化工、冶金和交通運(yùn)輸行業(yè)，也有以單位產(chǎn)量的能源消耗量來評價 設(shè)備的能耗情況。例 如，設(shè)備及其控制室內(nèi)的噪聲必須小于規(guī)定值；設(shè)備控制信號、油漆色調(diào)、危險警示等都必須盡可能地符合絕大多數(shù)操作者的生理與心理要求。通常要考慮的主要事項如下 ①操作機(jī)構(gòu)及其所設(shè)位置應(yīng)符合勞動保護(hù)法規(guī)要求，適合一般體型的操作者的要求。 此外，要有良好的售后服務(wù)質(zhì)量，維修技術(shù)要求盡量符合設(shè)備所在區(qū)域情況。 ⑥狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷能力。 ④標(biāo)準(zhǔn)化、組合化原則。 ②結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。 (2)設(shè)備的維修性 同樣，人們希望投資購置的設(shè)備一旦發(fā)生故障后能方便地進(jìn)行維修，即設(shè)備的維修性要好。 可靠性在很大程度上取決于設(shè)備的設(shè)計與制造。除上面基本要求外，設(shè)備操作控制的要求也很重要，一般要求設(shè)備操作輕便，控制靈活。但有些設(shè)備無法直接估計產(chǎn)量，則可用主要參數(shù)來衡量，如車床的中心高、主軸轉(zhuǎn)速，壓力機(jī)的最大壓力等。系統(tǒng)控制流程圖如圖 22所示。 液位控制系統(tǒng)是一個以 PLC 為核心，變頻器為調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，通過液位傳感器反饋的信息，從而控制電動機(jī)的運(yùn)行、停止實現(xiàn)液位控制的目的。報警是根據(jù) PLC 處理輸入的信息相應(yīng)的對液位系統(tǒng)出現(xiàn)的一些故障和超標(biāo)進(jìn)行聲光報警。 液位控制系統(tǒng)的大腦 —— PLC， PLC 為本系統(tǒng)的核心，相當(dāng)于人的大腦，它把所得到的各種信息進(jìn)行分析、識別、比較，并做出判斷和決策，自主控制后面的動作、報警部分，完成對液位控制的作業(yè)任務(wù)。畫面的開發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng) TOUCHMAK 和工程運(yùn)行系統(tǒng) TOUCHVEW 來完成的。即當(dāng)我們 不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID控制技術(shù)。采用變頻器對電極實行變頻調(diào)速，相比以往的接觸器直接控制，很大程度上降低了電能的消耗，并且對液位的控制也更為精確。 傳統(tǒng)的 PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)，長期以來被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制過程中，目前在全世界的過程控制中仍有 90％是采用 PID控制器 。液位控制系統(tǒng)就是應(yīng)用非常廣泛的一種自動控制系統(tǒng)，它在一定程度上解決了長期以來一直困擾人們的難題。生產(chǎn)設(shè)備中多變量、非線性的被控對象越來越多，對控制性能指標(biāo)