【正文】 在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師章家?guī)r老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。當(dāng)然，本控制系統(tǒng)還有很多不足的地方。最后，實(shí)現(xiàn)了用組態(tài)王對反應(yīng)釜液位遠(yuǎn)程的監(jiān)控。其次，是進(jìn)行控制方案的設(shè)計(jì)，采用PID串級控制，其中以反應(yīng)釜為被控對象；以反應(yīng)釜液位為主被控參數(shù)；以主回路流量為副被控參數(shù)；以電動調(diào)節(jié)閥電壓為控制參數(shù)；以PLC為控制器。由此可得出結(jié)論，此控制系統(tǒng)的抗干擾性能良好。經(jīng)過PID控制器的調(diào)節(jié)，反應(yīng)釜的液位趨于穩(wěn)定，在設(shè)定值附近。打開PID開關(guān)，打開反應(yīng)釜的閥門開關(guān)，進(jìn)行運(yùn)行調(diào)試。 組態(tài)王與PLC的通訊連接采用 MPI電纜通訊方式： 硬件連接：此種方法使用S7300PLC上的MPI編程口，使用西門子標(biāo)準(zhǔn)編程電纜連接到計(jì)算機(jī)的串口上。 在工程瀏覽器左側(cè)的“工程目錄顯示區(qū)”中選擇“畫面”選項(xiàng)，在右側(cè)視圖中雙擊“新建”圖標(biāo)。監(jiān)控畫面主要有水泵，電動調(diào)節(jié)閥，反應(yīng)釜，液位顯示儀表，實(shí)時趨勢圖構(gòu)成。： 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王軟件”最核心的部分。 在計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備硬件連接好后，為了實(shí)現(xiàn)組態(tài)王和外部設(shè)備的實(shí)時數(shù)據(jù)通訊，必須在組態(tài)王的開發(fā)環(huán)境中對外部設(shè)備和相關(guān)變量加以定義。我的工程新建完成，點(diǎn)擊開發(fā)即可進(jìn)入組態(tài)王工程瀏覽器。單擊工程管理器上的“新建”，彈出“新建工程向?qū)е弧保? 點(diǎn)擊“瀏覽”，選擇新建工程所要存放的路徑。 系統(tǒng)流程圖主要反映了反應(yīng)釜液位控制系統(tǒng)的整個系統(tǒng)的控制流程，： 組態(tài)王工程管理器是用來建立新工程，對添加到工程管理器的工程做統(tǒng)一的管理。對用戶而言,操作簡單易學(xué)且編程簡單,參數(shù)輸入與修改靈活,具有多次或重復(fù)仿真運(yùn)行的控制能力,可以實(shí)時地顯示參數(shù)變化前后系統(tǒng)的特性曲線,能很直觀地顯示控制系統(tǒng)的實(shí)時趨勢曲線,這些很強(qiáng)的交互能力使其在自動控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)揮理想的效果。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時趨勢曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。其中監(jiān)控層對下連接控制層，對上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的實(shí)時監(jiān)測與控制，且在自動控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。用通用組態(tài)軟件開發(fā)的應(yīng)用程序，當(dāng)現(xiàn)場（包括硬件設(shè)備或系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）或用戶需求發(fā)生改變時，不需作很多修改而方便地完成軟件的更新和升級；（2）封裝性（易學(xué)易用），通用組態(tài)軟件所能完成的功能都用一種方便用戶使用的方法包裝起來，對于用戶，不需掌握太多的編程語言技術(shù)（甚至不需要編程技術(shù)），就能很好地完成一個復(fù)雜工程所要求的所有功能；（3）通用性，每個用戶根據(jù)工程實(shí)際情況，利用通用組態(tài)軟件提供的底層設(shè)備（PLC、智能儀表、智能模塊、板卡、變頻器等）的I/O Driver、開放式的數(shù)據(jù)庫和畫面制作工具，就能完成一個具有動畫效果、實(shí)時數(shù)據(jù)處理、歷史數(shù)據(jù)和曲線并存、具有多媒體功能和網(wǎng)絡(luò)功能的工程，不受行業(yè)限制。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當(dāng)工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動而離去時，則必須同其他人員或新手進(jìn)行源程序的修改，因而更是相當(dāng)困難。 FB41 PID控制模塊的使用； PID模塊是進(jìn)行模擬量控制的模塊，可以完成恒液位的控制功能 在 中，打開Libraries\standard library PID Control block\FB41,將其調(diào)入OB1中，首先分配背景數(shù)據(jù)塊DB41，再給各個管腳輸入地址。如果輸入的整形數(shù)小于K1，輸出限位到LO_LIM，并返回錯誤代碼。 （4）編程編寫控制程序，調(diào)用功能塊FB41，PID控制模塊，打開Libraries\standard library PID Control block\FB41,將其調(diào)入OB1中，首先分配背景數(shù)據(jù)塊DB41，再給各個管腳輸入地址。在圖項(xiàng)目窗口中，選中左邊窗口中的“SIMATIC300 Station”，右邊窗口出現(xiàn)Hardware和CPU的圖標(biāo)，雙擊“Hardware”進(jìn)入硬件組態(tài)界面，： 插入電源PS 307 2A，輸入模塊AI8x12Bit,輸出模塊DO8x12Bit,： 系統(tǒng)硬件圖（3）編輯符號表 在程序中可以用絕對地址訪問變量，但是使用符號地址可以使程序更容易閱讀理解。（1）創(chuàng)建項(xiàng)目首先雙擊桌面上的STEP7的圖標(biāo)，打開SIMATIC管理器，在“File”菜單下單擊“New Project Wizard”： 選擇CPU型號，選擇CPU3152DP，選擇OB1，選擇語言為FBD 。SFB 作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序空間，是具有存儲能力的塊，它需要一個背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到CPU 中。數(shù)據(jù)塊分為共享數(shù)據(jù)塊（DB）和背景數(shù)據(jù)塊（DI）。用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲器(背景數(shù)據(jù)塊)。功能是“無存儲區(qū)”的邏輯塊。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用OB1 并用這個調(diào)用啟動用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動。從而使大規(guī)模的程序更容易理解，可以對單個的程序部分進(jìn)行標(biāo)化。它的指令語法與一個繼電器梯形邏輯圖相似：當(dāng)電信號通過各個觸點(diǎn)復(fù)合元件以及輸出線圈時，梯形圖可以讓你追蹤電信號在電源示意線之間的流動。另外，可以從可編程控制器中上載一個工作站，或從一個S7 CPU 中上載塊到PG/PC。 在完成組態(tài)，參數(shù)賦值，程序創(chuàng)建和建立在線連接后，可以下載整個用戶程序或個別塊到一個可編程序控制器。為可編程模板編制的軟件存儲在對象文件夾中。在組態(tài)硬件時，可以借助于模板樣本對可編程控制器中的CPU 及各模板進(jìn)行定義，通過雙擊站來啟動硬件組態(tài)的應(yīng)用程序。項(xiàng)目可用來存儲為自動化任務(wù)解決方案而生成的數(shù)據(jù)和程序。STEP7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包中提供一系列的應(yīng)用工具，如：SIMATIC管理器、符號編輯器、硬件診斷、編程語言、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。這種工藝流程圖集中了工作的全部信息。該方法在單一的條件控制系統(tǒng)中，非常好用，相當(dāng)于組合邏輯電路，但和時間有關(guān)的控制系統(tǒng)中，就很復(fù)雜。（2）對照PLC的I/O端子接線圖，將繼電器電路圖上的被控器件（如接觸器線圈、指示燈、電磁閥等）換成接線圖上對應(yīng)的輸出點(diǎn)的編號，將電路圖上的輸入裝置（如傳感器、按鈕開關(guān)、行程開關(guān)等）觸點(diǎn)都換成對應(yīng)的輸入點(diǎn)的編號。經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法用于較簡單的梯形圖設(shè)計(jì)。先置微分時間TD=0，逐漸加大TD，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)。（2）整定積分環(huán)節(jié) 若在比例控制下穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需加入積分控制。 對于工程整定法，工程人員無需知道對象的數(shù)學(xué)模型，無需具備理論計(jì)算所學(xué)的理論知識，就可以在控制系統(tǒng)中直接進(jìn)行整定，因而簡單、實(shí)用，在實(shí)際工程中被廣泛的應(yīng)用常用的工程整定法有經(jīng)驗(yàn)整定法、臨界比例度法、衰減曲線法、自整定法等。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)是液位控制系統(tǒng)，液位的慣性比較小，所以采樣時間不能太長，本系統(tǒng)采樣1s. 參數(shù)整定 經(jīng)過上述的分析，該液位控制系統(tǒng)就已經(jīng)基本確定了，在系統(tǒng)投運(yùn)之前還要進(jìn)行控制器的參數(shù)整定。為保證主回路為負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)乘積必須為負(fù)，所以主調(diào)節(jié)器的放大系數(shù) K1 0，主調(diào)節(jié)器作用方式為反作用方式。 調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定副調(diào)節(jié)器作用方式的確定： 首先確定調(diào)節(jié)閥，出于實(shí)驗(yàn)裝置的易操作方面考慮采用電動調(diào)節(jié)閥，這樣保證調(diào)節(jié)的精度，調(diào)節(jié)閥的 Kv 0 。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動控制作用，這是選擇規(guī)律的基本出發(fā)點(diǎn)。(3) 微分控制Ｔd對系統(tǒng)性能的影響：微分作用可以改善動態(tài)特性，Ｔd偏大時，超調(diào)量較大，調(diào)節(jié)時間較短。Ｋc太小，又會使系統(tǒng)的動作緩慢。 PID控制器的選取及整定 PID控制器的組成PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。請預(yù)先將PLC與計(jì)算機(jī)的通信條件相符合。模擬信號使用屏蔽電纜或雙絞線電纜輸出。對用戶來說,分布式I/O單元可作為一個集中式單元來處理(相同的組態(tài)、編址和編程).全面支持 PROFIBUS DP V1 標(biāo)準(zhǔn)。作為程序裝載存儲器的微型存儲卡（最大為 8 MB）也允許將可以項(xiàng)目（包括符號和注釋）保存在 CPU 中。它已經(jīng)依照量化框架作了優(yōu)化，以便使用SIMATIC工程工具，如： 用SCL編程； 用S7GRAPH進(jìn)行順序控制編程； 另外，CPU 為采用軟件來實(shí)現(xiàn)一些簡單的工藝任務(wù)提供了一個理想的平臺，例如：簡單的運(yùn)動控制； 使用 STEP 7 塊或運(yùn)行軟件“標(biāo)準(zhǔn)/模塊化PID控制” 來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制任務(wù)的解決方案。S7300 CPU3152DP是全數(shù)字化高性能帶有大中型程序存儲器和PROFIBUS DP主/從接口的CPU。S7300 是是模塊化小型PLC系統(tǒng)，大范圍的各種功能模塊可以非常好地滿足和適應(yīng)自動控制任務(wù)，各種單獨(dú)的模塊之間也可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。通常只需修改部分程序即可，全部調(diào)試完畢后，交付試運(yùn)行。開始時，先不帶上輸出設(shè)備（接觸器線圈、信號指示燈等負(fù)載）進(jìn)行調(diào)試。（4）分配PLC的I/O地址根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕，選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號指示燈等各種輸入輸出設(shè)備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的PLC的型號列出I/O設(shè)備與PLC輸入輸出端子的對照表，以便繪制PLC外部I/O接線圖和編制程序。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體的確定PLC的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。（3）保證控制系統(tǒng)安全可靠。接線要求：（I/O對應(yīng)關(guān)系表）（1）反應(yīng)釜液位的檢測輸出A/D模塊中，IN0通道輸入；（2）主通道流量的檢測輸出A/D模塊中，IN1通道輸入；（3）副流量的檢測輸出A/D模塊中，IN2通道輸入；（4）溫度信號的檢測輸出A/D模塊中，IN3通道輸入；（5）閥位反饋信號的檢測輸出A/D模塊中，IN4通道輸入；（6）水泵出口壓力信號檢測輸出A/D模塊中，IN5通道輸入；（7）主調(diào)節(jié)閥開度的控制輸入D/A模塊中的IO0通道輸出；（8）可控硅的電壓控制輸入D/A模塊中的IO1通道輸出；（9）變頻器的輸入D/A模塊中的IO2通道輸出；（10）副調(diào)節(jié)閥開度的輸入D/A模塊中的IO3通道輸出；（11）模塊之間用RS485總線連接；（12）模塊與計(jì)算機(jī)通訊：RS232通訊總線。A/D模塊中，IN0為反應(yīng)釜液位的檢測，IN1為主流量的檢測，IN3為副流量的檢測，IN4為溫度信號的檢測，IN5為閥位反饋信號的檢測，IN6為水泵出口壓力信號的檢測。 模擬量輸出模塊 D/A牛頓7024模塊4路模擬輸出，電流(4—20mA) 電壓（1—5V）信號均可。150mV，177。10V，177。 （3）由于葉輪進(jìn)口不可能形成絕對真空，因此離心泵吸水高度不能超過10米，加上水流經(jīng)吸水管路帶來的沿程損失，實(shí)際允許安裝高度（水泵軸線距吸入水面的高度）遠(yuǎn)小于10米。由此可見，若離心泵葉輪不斷旋轉(zhuǎn)，則可連續(xù)吸水、壓水，水便可源源不斷地從低處揚(yáng)到高處或遠(yuǎn)方。不會影響教師授課減少麻煩?？蓡蜗嗷蛘呷喙╇?，頻率可高達(dá)200HZ。變頻器不僅調(diào)速平滑、范圍大、效率高、啟動電流小、運(yùn)行平穩(wěn)，而且節(jié)能效果明顯，所以應(yīng)用越來越廣泛。： 電動調(diào)節(jié)閥 變頻器變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。在使用維修中，在易爆場所嚴(yán)禁通電開蓋維修和對隔爆面進(jìn)行撬打。同時還應(yīng)特別注意，調(diào)節(jié)閥的安裝位置是否符合工藝過程的要求。 　?。?）調(diào)節(jié)閥安裝前應(yīng)對管路進(jìn)行清洗，排除污物和焊渣。如果是安裝在露天或高溫場合，應(yīng)采取防水、降溫措施。同時還應(yīng)對以下項(xiàng)目進(jìn)行調(diào)試：基本誤差限、全行程偏差、回差、死區(qū)、泄漏量（在要求嚴(yán)格的場合時進(jìn)行）。反饋:電機(jī)運(yùn)行，通過齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)，由三接頭的滑動變阻器輸出閥門的定位信號，此外還有三根線的限位信號（全開、全閉、公共線）。工作原理： 工作電源為DC24V、AC220V、AC380V等電壓等級。需要說明的是，要使式(3—37)嚴(yán)格成立，必須使電磁流量計(jì)測量條件滿足下列假定：①磁場是均勻分布的恒定磁場；②被測流體的流速軸對稱分布；③被測液體是非磁性的；④被測液體的電導(dǎo)率均勻且各向同性。管道內(nèi)部的兩個電極測量產(chǎn)生的感應(yīng)電壓。屬國內(nèi)首創(chuàng)，技術(shù)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。 　　因運(yùn)輸過程中為了不使浮球組件損壞，故出廠前將浮球組件取出液位計(jì)主體管外，待液位計(jì)安裝完畢后，打開底部排污法蘭，再將浮球組件重新裝入主體管內(nèi)，注意浮球組件重的一頭朝上，不能倒裝。液位計(jì)主體周圍不容許有導(dǎo)磁體靠近否則直接影響液位計(jì)工F確工作。液位變送器(本安型)； 　可選配報(bào)警器、變送器： 　　現(xiàn)場指示、信號遠(yuǎn)傳(4~20mA或HART)、一機(jī)多能； 　　上下閥門裝有安全鋼珠，當(dāng)玻璃因意外損壞時，鋼珠在容器內(nèi)壓的作用下自動密封，防止容器內(nèi)液體外溢，并保證操作人員安全。10mm 　測量原理：浮力原理、磁耦合傳感技術(shù) 測量介質(zhì)：各種液體及腐蝕、易燃易爆液體介質(zhì) 　　 輸出形式：現(xiàn)場顯示、報(bào)警、變送器輸出 　　工作壓力：≤ 　　 介質(zhì)溫度：≤450℃ 　　介質(zhì)密度：≥　　 介質(zhì)粘度：≤該系列的液位計(jì)可以做到高密封，防泄漏和適用于高溫、高壓、耐腐蝕的場合。壓力變送器的被測介質(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