基于s7-300的單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)統(tǒng)畢業(yè)論文-wenkub.com
2025-07-01 22:06 本頁(yè)面
【正文】 在此，我致以衷心的感謝！同時(shí)還要感謝大學(xué)期間教我知識(shí)和學(xué)問(wèn)的所有老師，這是我以后人生道路上一筆寶貴的財(cái)富。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，李老師對(duì)我提出的問(wèn)題不厭其煩，并在百忙之中抽出時(shí)間給我解答，設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題，李老師都及時(shí)給予我們明確的方向，鼓勵(lì)我自己進(jìn)行獨(dú)立思考并給予啟發(fā)性的建議，從而使我在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中得到了鍛煉，提高了我自主學(xué)習(xí)和動(dòng)手的能力，使我對(duì)所學(xué)的專業(yè)理論知識(shí)有了進(jìn)一步的了解和提高，為今后走向工作崗位奠定了良好的基礎(chǔ)。從畢業(yè)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備到結(jié)束，李老師給予了我極大的支持、鼓勵(lì)和幫助。特別是對(duì)于S7300的應(yīng)用，從陌生到了解到漸漸熟悉到基本掌握，這個(gè)過(guò)程雖然比較困難，但卻是收獲頗豐。在軟件的開(kāi)發(fā)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，主要針對(duì)PLC的模塊化編程、數(shù)據(jù)的歸一化與設(shè)計(jì)液位控制系統(tǒng)的組態(tài)監(jiān)控畫(huà)面，通過(guò)上位機(jī)控制實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制，基本達(dá)到了對(duì)液位控制系統(tǒng)的要求。在組態(tài)畫(huà)面的建立中我又了解了組態(tài)軟件對(duì)現(xiàn)代工業(yè)監(jiān)控的便利性和重要性。首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求編寫(xiě)程序流程圖，然后通過(guò)實(shí)物的實(shí)際情況反復(fù)的編程練習(xí)，一一解決了編程時(shí)遇到的困難。在硬件的調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了不少的問(wèn)題，首先是PLC和外圍電路的連接，遇到了一連串的低壓電器連接的問(wèn)題，在指導(dǎo)老師的正確指導(dǎo)下我很快就掌握了連接方法。圖311 數(shù)據(jù)詞典創(chuàng)建界面圖312 定義變量對(duì)話框 設(shè)置上位機(jī)通訊連接設(shè)備雙擊圖39上位機(jī)組態(tài)軟件界面的左側(cè)“設(shè)備——COM1”進(jìn)入如圖313所示“設(shè)置串口 COM1”界面，如圖設(shè)置波特率為9600，偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位為7，停止位為1，同學(xué)超時(shí)為3000毫秒，通信方式為RS422，點(diǎn)擊確定。雙擊圖39上位機(jī)組態(tài)軟件界面左側(cè)的數(shù)據(jù)詞典，進(jìn)入數(shù)據(jù)詞典的創(chuàng)建界面。通過(guò)雙擊窗口左側(cè)的“畫(huà)面”，“數(shù)據(jù)詞典”，“設(shè)備——COM1”可以創(chuàng)建相應(yīng)的組態(tài)畫(huà)面，組態(tài)數(shù)據(jù)詞典，設(shè)置設(shè)備通信參數(shù)。它適用于從單一設(shè)備的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理和故障診斷，到網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分布式大型集中監(jiān)控管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。組態(tài)王軟件提供了資源管理器式的操作界面，并且提供了以漢字作為關(guān)鍵字的腳本語(yǔ)言支持，也提供了多種硬件驅(qū)動(dòng)程序。下載之前應(yīng)將CPU存儲(chǔ)器復(fù)位，將其切換到STOP模式，下載完成后在切換到運(yùn)行模式運(yùn)行用戶程序。OB1的程序片段如圖37所示。圖35 STEP7硬件組態(tài)2. 符號(hào)編輯單擊Symbols圖標(biāo)，進(jìn)入符號(hào)編輯器，對(duì)全局變量命名，這樣可以增加程序的可讀性，而且有利于程序的輸入及變量的變更。 PLC程序控制流程PLC程序控制流程圖如圖34所示。3) 狀態(tài)Ⅰ：延時(shí)若干時(shí)間后若依然為狀態(tài)Ⅰ，則開(kāi)關(guān)輸出組合減1，使MM420的輸出頻率下調(diào)一個(gè)級(jí)別，直至水位進(jìn)入狀態(tài)Ⅱ，或者開(kāi)關(guān)輸出組合為001（0Hz）。表31 變頻器輸出頻率與PLC輸出的關(guān)系速度0010Hz01010Hz01115Hz10020Hz10130Hz11040Hz11150Hz000不用 PLC控制要求和策略 水位檢測(cè)信號(hào)的安置如圖33所示，一共設(shè)置4個(gè)水位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，檢測(cè)方式為有水時(shí)閉合。上位機(jī)也可對(duì)相應(yīng)的地址進(jìn)行賦值，來(lái)設(shè)定相關(guān)參數(shù)。而且具有耐污、耐顛簸、抗摔性強(qiáng)、耐酸堿，不怕磁場(chǎng)影響、不怕金屬體影響、不怕水壓變化影響、不怕光線影響，沒(méi)有盲區(qū)，不怕固體漂浮物的影響的優(yōu)點(diǎn)。它可以直接與PLC搭配工作，判斷有水時(shí)輸出24V，無(wú)水時(shí)0V，電流容量2A 。液位變送器包括一個(gè)表頭，兩邊都有蓋子，打開(kāi)蓋子，一邊的表內(nèi)部可以調(diào)節(jié)零點(diǎn)或滿量程，另一邊內(nèi)部用于接線。本變頻器由微處理器控制，并采用絕緣柵雙極型晶體管作為功率輸出器件，具有很高的運(yùn)行可靠性和功能多樣性。正常狀態(tài)時(shí)，綠色LED亮；當(dāng)輸出電路過(guò)載時(shí)，LED指示燈會(huì)閃爍；如果輸出端斷路，則輸出電壓為0，此時(shí)LED變暗。圖25 SM334模擬量輸入端子接線圖模擬量輸出模塊用于將CPU送給它的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為成比例的電流信號(hào)或電壓信號(hào)，對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制，其主要轉(zhuǎn)換部分是D/A轉(zhuǎn)換器。模擬量輸入模塊的輸入信號(hào)一般是模擬量變送器輸出的標(biāo)準(zhǔn)直流電壓、電流信號(hào)。這里選用的是SM334 AI4/AO28/8位的模塊，它具有4個(gè)輸入、2個(gè)輸出，精度是8位。CPU 313C2DP實(shí)物如圖22所示。 CPU型號(hào)的選擇S7300有20種不同等級(jí)的CPU，分別使用于不同等級(jí)的控制要求。且指令集成功能強(qiáng)大，可用于復(fù)雜控制。不需附加任何硬件、軟件、編程，就可建立一個(gè)MPI網(wǎng)絡(luò)。圖21 液位控制系統(tǒng) PLC的選型S7300是模塊化的通用型PLC，適用于中等性能的控制要求。本課題研究?jī)?nèi)容：（1）控制器的算法（2）通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)控制（3）對(duì)輸入變量的轉(zhuǎn)換與歸一化（4）組態(tài)軟件的使用（5）實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)液位的實(shí)時(shí)監(jiān)控2 液位控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 液位控制系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 硬件設(shè)計(jì)是在對(duì)課題進(jìn)行深入分析，對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行調(diào)查之后所進(jìn)行的基礎(chǔ)性工作，是軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的前提。工廠自動(dòng)化（FA）、計(jì)算機(jī)集成過(guò)程控制（CIPS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）和企業(yè)資源綜合規(guī)劃（ERP）等方案的規(guī)劃和實(shí)施，正在成為提高工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵手段。此時(shí)的大型生產(chǎn)過(guò)程一般都是分散系統(tǒng)，這樣可以使生產(chǎn)過(guò)程控制分散進(jìn)行，將發(fā)生故障和危險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)分散。為了提高控制質(zhì)量和滿足特殊工藝的控制要求，開(kāi)發(fā)使用了多種復(fù)雜控制系統(tǒng)方案，例如串級(jí)控制、前饋控制、比值控制、均勻控制等。到20世紀(jì)50年代后期至60年代，先后出現(xiàn)了氣動(dòng)和電動(dòng)單元組合儀表，采用了集中監(jiān)控與集中操作的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工廠儀表化和局部自動(dòng)化。而對(duì)于過(guò)程控制技術(shù)，在20世紀(jì)40年代以前，工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平相對(duì)落后，生產(chǎn)過(guò)程大多處于手工操作狀態(tài)，操作工通過(guò)目測(cè)判斷生產(chǎn)過(guò)程的狀態(tài)，手動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程，生產(chǎn)效率很低。PLC的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖11所示。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。智能化也往往是從設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)開(kāi)始。近幾十年來(lái)，自動(dòng)控制系統(tǒng)已被廣泛使用，在其研究與發(fā)展上也已趨于完備，而控制的概念更是應(yīng)用在許多生活周圍的事物。其次，針對(duì)S7300PLC的進(jìn)行模塊化編程，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的歸一化等功能。西門(mén)子公司的S7300系列PLC以結(jié)構(gòu)緊湊，擴(kuò)展能力強(qiáng)，高性價(jià)比的特點(diǎn)在許多行
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