【正文】 開機畫面如圖 51，當(dāng)我們啟動系統(tǒng)后，我們進入開機畫面，其中上面有系統(tǒng)的名字是流量比值控制系統(tǒng)，另外還有兩個按鈕，它們的功能分別是：進入主界面和退出系統(tǒng)。 (2) 制作動態(tài)監(jiān)控畫面 利用工具箱中各畫圖工具繪制監(jiān)控系統(tǒng)界面，然后進行動畫連接。采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可極大地增強生產(chǎn)控制能力、提高工廠的生產(chǎn)力和效率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、減少成本及原料損耗。因為有誤差，積分調(diào)節(jié)就進行，直至無差。 以下為 PID 初始化程序，M33 是將程序指定到 PID 初始化部分。其原因是由于存在有較大慣性組件或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。這樣，即便誤差很小，積分項也會隨著時間的增加而加大，它推動控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進一步減小，直到等于零。 積分(I)控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、 積分、微分計算出控制量進行控制的。PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它 以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。M8000 起運行監(jiān)視的作用。根據(jù)以上控制要求統(tǒng)計控制系統(tǒng)的輸入輸出信號的名稱、代碼及地址編號如表442 所示。PLC 控制程序由一個主程序、若干子程序構(gòu)成，程序的編制在計算機上完成，編譯后通過 PC/PPI 電纜把程序下載到 PLC，控制任務(wù)的完成，是通過在 RUN 模式下主機循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的。該軟件的編程語言包含三種語言，即語句表(STL)語言、梯形圖(LAD) 語言、功能塊圖 (FBD)語言。控制要求：根據(jù)系統(tǒng)控制原理，由變頻器、水泵電機、流量轉(zhuǎn)換器和 PLC 模擬量模塊組成閉環(huán)系統(tǒng)。PLC 的輸出 Y0(KA1，KA1 是繼電器)，當(dāng) Y0 輸出是 1 的時候，KA1 線圈得電，KA1 常開觸點閉合，變頻器啟動。表 32　本系統(tǒng)主要硬件設(shè)備清單主要設(shè)備 型號可編程控制器(PLC) FX2N16MR模擬量轉(zhuǎn)換模塊 FX2N4AD//FX2N2DA變頻器 MM440(西門子)水泵電機 SFL28(3KW)電磁流量計 LDGDN25電磁閥 ZDLN 電動雙座調(diào)節(jié)閥　系統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計基于 PLC 的水流量控制系統(tǒng)電路圖見附錄 B 所示：水泵電機為 M1；QS1 為變頻器主電路的隔離開關(guān)；FU 為主電路的熔斷器。控制精度和性能比 DKZ 型有明顯提高。在此設(shè)計中要通過 PLC 給予模擬量輸出給調(diào)節(jié)閥來控制副流量的流速。根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號，自動控制閥門的開度，從而達到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)閥適用于空氣、水、蒸汽、各種腐蝕性介質(zhì)、泥漿、油品等介質(zhì)。當(dāng)然，也可以用開環(huán)控制的方法來實現(xiàn)，只不過，精度沒有負反饋來的準(zhǔn)確而己。 (5)修改管道的安裝方法： 當(dāng)介質(zhì)流速達不到要求時，應(yīng)當(dāng)選用較小口徑的流量計，這時應(yīng)使用異徑錐管或修改部分管道，使其與傳感器同口徑，但前后直管段至少須滿足：前直。此外流量計的安裝要求需要注意，為了你正確的測量，在選擇管道上位置時應(yīng)注意以下幾點要求： (l)傳感器既可在直管道上安裝，也可以在水平或傾斜管道上安裝，但要求二電極的中心連線處于水平狀態(tài)。因此，只要測量出 E 就可確定流量 Q ，這是電磁流量計的基本工作原理。電動勢 E 正比于磁通量密度 B ，測量管內(nèi)徑 d 與平均流速 v 的乘積。其電極頭與襯里內(nèi)表面基本齊平。變送器是由勵磁電路、信號濾波放大電路、A/D 采樣電路、微處理器電路、D/A 電路、變送電路等組成。流量傳感器是把流過管道內(nèi)的導(dǎo)電液體的體積流量轉(zhuǎn)換為線性電信號。LDGDN25 電磁流量計是為供水企業(yè)水計量貿(mào)易專門設(shè)計的，具有防水、防腐、防干擾、防雷擊的能力。SFL石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計16型低噪音生活給水泵在外殼、軸上采用不銹鋼材質(zhì)，葉輪、導(dǎo)葉采用鑄造件，經(jīng)過靜電噴塑處理，效率可提高 5%以上；采用低噪音電機，機械密封，前端配有泄壓保護裝置，噪聲更低(室外噪音 60 分貝)、磨損小、壽命更長；下軸承采用柔性耐磨軸承，噪音低，壽命長；采用低進低出的結(jié)構(gòu)設(shè)計，水力模型先進，性能更可靠。下表為 MM440 接口表：表 31　MM440 接口表端子 名稱 功能1 — 輸出 +10V2 — 輸出 0V3 ADC1+ 模擬輸入( 1+)4 ADC1 模擬輸入 1(—)5 DIN1 數(shù)字輸入 16 DIN1 數(shù)字輸入 27 DIN1 數(shù)字輸入 38 DIN1 數(shù)字輸入 49 — 隔離輸出+24V/Max100mA10 ADC2+ 模擬輸入 2(+)11 ADC2 模擬輸入 2(—)12 DAC1+ 模擬輸出 1(+)13 DAC1 模擬輸出 1(—)14 PTCA 連接 PTC15 PTCB 連接 PTC16 DIN5 數(shù)字輸入 517 DIN6 數(shù)字輸入 618 DOUT1/NC 數(shù)字輸出 1/常閉觸點19 DOUT1/NO 數(shù)字輸出 1/常開觸點20 DOUT1/COM 數(shù)字輸出 1/轉(zhuǎn)換觸點21 DOUT2/N0 數(shù)字輸出 2/常開觸點22 DOUT2/COM 數(shù)字輸出 2/轉(zhuǎn)換觸點23 DOUT3/NC 數(shù)字輸出 3/常閉觸點24 DOUT3/NO 數(shù)字輸出 3/常開觸點25 DOUT3/COM 數(shù)字輸出 3/轉(zhuǎn)換觸點26 DAC2+ 模擬輸出 2(+)27 DAC2 模擬輸出 2(—)28 — 隔離輸出 0V/Max100mA29 P+ RS485 端口30 P RS485 端口　水泵電機的選型水泵電機的選型基本原則，一是要確保平穩(wěn)運行；二是要經(jīng)常處于高效區(qū)運行，以求取得較好的節(jié)能效果。它的電源電壓規(guī)格很多，因而可在世界范圍內(nèi)應(yīng)用。變頻器的工作原理是把市電(380V 、50Hz )通過整流器變成平滑直流，然后利用半導(dǎo)體器件(GTO、GTR 或 IGBT )組成的三相逆變器，將直流電變成可變電壓和可變頻率的交流電。因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現(xiàn)象，所以應(yīng)選擇比通常容量稍大的變頻器。潤滑油潤滑時，在低速范圍內(nèi)沒有限制；在超過額定轉(zhuǎn)速以上的高速范圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤滑油用光的危險。 (4)使用變頻器控制高速電機時，由于高速電動機的電抗小，會產(chǎn)生較多的高次諧波。所以在選擇電動機和變頻器時，應(yīng)考慮到這種情況，適當(dāng)留有余量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。用戶可以根據(jù)自己的實際工藝要求和運用場合選擇不同類型的變頻器。當(dāng)所需風(fēng)量、流量減小時，利用變頻器通過調(diào)速的方式來調(diào)節(jié)風(fēng)量、流量，可以大幅度地節(jié)約電能。人們在實踐中常將生產(chǎn)機械分為三種類型: 恒轉(zhuǎn)矩負載、恒功率負載和風(fēng)機、水泵負載。根據(jù)控制功能不同，通用變頻器可分為三種類型：普通功能型 U/f 控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型 U/f 控制變頻器以及矢量控制高功能型變頻器。FX2N2DA 是將數(shù)字量轉(zhuǎn)化成模擬量，兩個個通道的外部連接是根據(jù)外部輸入電壓或電流的不同而不同。下面是 FX2N4AD 與 FX2N2DA 轉(zhuǎn)換模塊接線圖，如圖下圖： 圖 33　轉(zhuǎn)換模塊接口圖FX2N4AD 是將模擬量轉(zhuǎn)化成數(shù)字量，四個通道的外部連接是根據(jù)外部輸入電壓或電流的不同而不同。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字進入 PLC 系統(tǒng)，而輸出模塊正好相反；電源模塊用于為 PLC 各單元模塊的集成電路提供工作電源。三菱公司的 PLC 具有可靠性高，可擴展性好，又有較豐富的通信指令，且通信協(xié)議簡單等優(yōu)點；PLC 可以上接工控計算機，對自動控制系統(tǒng)進行監(jiān)測控制。石家莊鐵道大學(xué)四方學(xué)院畢業(yè)設(shè)計11可編程控制器(PLC) A/D 模塊流量變送器變頻器水泵電機圖 31　系統(tǒng)的電氣控制總框圖　PLC 及其轉(zhuǎn)換模塊的選型PLC 是整個流量控制系統(tǒng)的核心，它要完成對系統(tǒng)中所有輸入信號的采集、所有輸出單元的控制、流量的控制以及對外的數(shù)據(jù)交換。 (5)梯形圖中每個編程元件應(yīng)按一定規(guī)則加標(biāo)字母數(shù)字串。PLC 的輸出器件用圓圈表示，圓圈可以表示內(nèi)部繼電器線圈，輸出繼電器線圈或者是計數(shù)/定時的邏輯運算結(jié)果。邏輯關(guān)系明顯，相關(guān)知識人們?nèi)菀捉邮堋?單元類型：M基本元； E 輸入輸出混合擴展模塊； EX輸入專用擴展模塊； EY輸出專用擴展模塊； 輸出形式：R繼電器輸出； T晶體管輸出； S晶閘管輸出；　編程語言PLC 的控制功能是由程序?qū)崿F(xiàn)的。基本單元 (主機)有FX0、FX0S、 FXON、FXFXFX2C 、FX1S、FX2N、FX2NC9 個系列。機內(nèi)有實時鐘，PID 指令可實現(xiàn)模擬量閉環(huán)控制。小型機 FX2N 是近幾年推出的高功能整體式小型機。　PLC 硬件介紹本設(shè)計運用的是 FX 系列的 PLC，F(xiàn)X 系列的 PLC 系統(tǒng)配置靈活，可以根據(jù)自己的需要選擇不同的型號，還可以選用各種擴展單元和擴展模塊，組成不同 I/O 點和不同功能的控制系統(tǒng)。PLC 軟件編程基于 Windows 的編程語言標(biāo)準(zhǔn)，編程語言五種，指令表 梯形圖，順序功能圖，功能塊圖，結(jié)構(gòu)化文本，梯形圖為常用編程語言。PLC 電路通過內(nèi)部輸入的程序，對變頻器進行控制，從而改變水泵的轉(zhuǎn)速；流量計 2 是對副流量進行檢測的，流量計測得副流量的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給變送器 2，也就是 FX2N4AD 的 Channel two，將信號傳送給 PLC，即 FX2N16MR?！×髁勘戎迪到y(tǒng)控制流程流量比值系統(tǒng)控制流程如下:(1)系統(tǒng)通電，按照接收到有效的自控系統(tǒng)啟動信號后，首先啟動變頻器拖動電動機工作，根據(jù)流量變送器測得的管道實際流量和設(shè)定流量的偏差調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率，控制水泵電機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)輸出流量達到設(shè)定值，轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定到某一定值，這期間水泵電機工作在調(diào)速運行狀態(tài)。流量比值控制系統(tǒng)以管道主流量為控制目標(biāo)，在控制上實現(xiàn)出口管道的實際流量跟隨設(shè)定的流量給定值。此信號是模擬信號，讀入 PLC 時，需進行 A/D 轉(zhuǎn)換。通過對以上兩種方案的比較和分析，可以看出第二種控制方案更適合于本系統(tǒng)。具有良好的通信接口，可以方便地與其他的系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換，通用性強；由于 PLC 產(chǎn)品的系列化和模塊化，用戶可靈活組成各種規(guī)模和要求不同控制系統(tǒng)。這種方式控制精度高、控制算法靈活、參數(shù)調(diào)整方便，具有較高的性價比，但開發(fā)周期長，程序一旦固化，修改較為麻煩，因此現(xiàn)場調(diào)試的靈活性差，同時變頻器在運行時，將產(chǎn)生干擾，變頻器的功率越大，產(chǎn)生的干擾越大，所以必須采取相應(yīng)的抗干擾措施來保證系統(tǒng)的可靠性。雙閉環(huán)比值控制所用設(shè)備較多、投資較高，而且運行投入比較麻煩，只有在工業(yè)特定要求(如嚴(yán)格控制兩種物料比例)的情況下使用。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)另一優(yōu)點是升降負荷比較方便，只需緩慢改變主動量控制的給定值，這樣從動量自動跟蹤升降，并保持原來比值不變。本設(shè)計被控對象為電動閥支路的流量和變頻器－水泵支路的流量，每個支路上分別裝有流量傳感器對支路的流量進行測量，變頻器水泵支路的流量是系統(tǒng)的主動量 Q1，電動閥支路的流量是系統(tǒng)的從動量 Q2。經(jīng)過分析，選擇方案二的雙閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)來設(shè)計該生產(chǎn)控制系統(tǒng)更為合適。如果沒有這個要求，兩個單獨的閉環(huán)控制系統(tǒng)也能使兩個流量保持比例關(guān)系，僅僅在動態(tài)過程中，比例關(guān)系不能保證。 經(jīng)過分析，當(dāng)系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)時，比值關(guān)系是比較精確的；在動態(tài)過程中，比值關(guān)系相對而言不夠精確?？梢姡到y(tǒng)中沒有主對象和主調(diào)節(jié)器，這是單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與串級控制不同的地方，串級控制中的副變量是調(diào)節(jié)變量到被控變量之間總對象的一個中間變量，而在比值控制中，副流量不會影響主流量，這是兩者本質(zhì)上的區(qū)別。同時本設(shè)計需要用到變頻器、A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換器及其相關(guān)的連接，I/O的連接。主要是以 PLC 為核心，配合智能儀表，主要是通過 PLC 技術(shù)對流量進行比值的控制。目前，雖然我國在 PLC 生產(chǎn)方面非常弱，但在 PLC 應(yīng)用方面，我國是很活躍的，近年來每應(yīng)用的行業(yè)也很廣。在國內(nèi)的許多化工廠，水泥廠，鋼廠，尤其是國有老廠，其控制系統(tǒng)還在使用過時的模擬控制，甚至是全人工控制。目前，國外的可編程自動控制設(shè)備技術(shù)順應(yīng)時代潮流，與計算機技術(shù)同步發(fā)展，向著通用化、模塊化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化方向迅猛發(fā)展?？删幊炭刂破魇且环N專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場設(shè)備。應(yīng)用于所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等等。PLC 比值控制系統(tǒng)這個課題具有其重要的意義。根據(jù) PI 調(diào)節(jié)的輸出與輸入的偏差成正比，還與偏差對時間的積分成正比，消除了控制過程中產(chǎn)生的靜差。指導(dǎo)教師簽字 時 間 　　 年　 月 日摘 要流量比值控制系統(tǒng)的設(shè)計，主要是用 PLC 控制液體的比例，以便提高工業(yè)的智能化，通過流量比值控制可以使得工業(yè)上液體的混合準(zhǔn)確，能夠更好地控制液體的比例，節(jié)約資源。四、預(yù)期達到的結(jié)果在流量比值控制系統(tǒng)，運用 PLC 技術(shù)對其進行控制檢測，可以輕松的實現(xiàn)副流量隨主流量的變化而變化，而且可以克服副流量本身的干擾對比值的影響，使得主副流量的比值較為精確。要求副流量根據(jù)主流量的變化而變化。國內(nèi)的 PLC 市場主要是被國外產(chǎn)品占領(lǐng)，但是國內(nèi)也有自己的品牌如和利時、德維森、安控等等。其后許多國家相繼引進并發(fā)展這項技術(shù)，可編程控制器由此發(fā)展起來。PL