【正文】 我還要感謝自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院 的各位領(lǐng)導(dǎo)和 胡山 老師給予的指導(dǎo)和幫助。從設(shè)計(jì)的開始到結(jié)束， 李老師都嚴(yán)格要求和認(rèn)真檢查，讓我們受益非淺。 李 會(huì)艷 老師知識(shí)淵博，給 學(xué)生 在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間的學(xué)習(xí)與 實(shí)驗(yàn) 給予了極大的幫助和細(xì)心的指導(dǎo)。另外，也培養(yǎng)了自己嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)。 在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，成功地解決了組態(tài)王與PLC 的連接通信，組態(tài)動(dòng)畫的設(shè)置與連接。通過(guò)不斷的調(diào)試，最終建立比較完整的組態(tài)畫面，實(shí)現(xiàn)單容水箱液位控制系統(tǒng)的 監(jiān)控要求。軟件調(diào)試較硬件調(diào)試來(lái)說(shuō)要復(fù)雜的多。軟件調(diào)試的順利完成是建立于硬件調(diào)試之上的，所以在軟件調(diào)試之前首先要進(jìn)行硬件的調(diào)試工作，在 PLC 處于編程狀態(tài)下，檢測(cè)變頻器、傳感器 等，以確認(rèn)這些信號(hào)能夠正確地輸入 PLC 的輸入端口；確認(rèn)過(guò)程控制系統(tǒng)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)水泵上水、放水、啟動(dòng)、停止 及變頻器控制器下的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié) 等功能。同法創(chuàng)建組態(tài)畫面中各個(gè)元件的數(shù)據(jù)詞典，畫面就和 PLC 的數(shù)據(jù)聯(lián)系了起來(lái)，通過(guò)組態(tài) 軟件 與 PLC 通訊，實(shí)現(xiàn)組態(tài)畫面 對(duì)系統(tǒng)監(jiān)控。通過(guò)創(chuàng)建數(shù)據(jù)詞典并將圖 310 系統(tǒng)組態(tài)畫面中的各種元件和數(shù)據(jù)詞典連接起來(lái)，組態(tài)畫面則和系統(tǒng)的輸入輸出及各種狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，組態(tài) 軟件 通過(guò)與 PLC 通訊 實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控。 “組態(tài)王”軟件界面 雙擊打開組態(tài)王 軟件，上位機(jī)組態(tài)軟件界面如圖 39。采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強(qiáng)用戶生產(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、減少成本及原材料的消耗。 上位機(jī) 組態(tài) 軟件設(shè)計(jì) 組態(tài)王（ KINGVIEW）軟件是國(guó)內(nèi)第一家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司產(chǎn)品。 圖 38 FC1 程序片段 4. 程序下載與調(diào)試 OB FC FC2 編制完成后，通過(guò)硬件接口將計(jì)算機(jī)和 PLC 連接起來(lái)，就可以將程序下載給 CPU 進(jìn) 行在線調(diào)試。在 OB1 中首相對(duì)上、下限位的狀態(tài)進(jìn)行處理，然后通過(guò)對(duì)水位狀態(tài) 3 的判斷結(jié)果 ，調(diào)用相應(yīng)的減速、升速功能 F F2。如圖 35 所示。 最終目的是使得水位穩(wěn)定在狀態(tài) Ⅱ 。 2) 下限位：點(diǎn)亮下限位報(bào)警指示燈，開關(guān)輸出組合為 111（ 50Hz）。 圖 32 水位控制系統(tǒng) PLC 程序設(shè)計(jì) 固定頻率的 設(shè)定 PLC 輸出的 3 個(gè)開關(guān)量地址為 、 、 ，它們與變頻器輸出頻率之間的關(guān)系如表 31 所示。 圖 31 液位控制系統(tǒng)框圖 其中 A/D 轉(zhuǎn)換、 PLC 調(diào)節(jié) 、 D/A 轉(zhuǎn)換等運(yùn)算都是在 PLC 內(nèi)部執(zhí)行，同時(shí)為上位機(jī)提供可用的數(shù)據(jù)，用以顯示。產(chǎn)品豎向安裝時(shí)，水位到達(dá)紅線就動(dòng)作，有 一定的防波浪功能 。這里選用的是電子式水位開關(guān) BZ2401，檢測(cè)方式為有水時(shí)閉合。 圖 28 電動(dòng)機(jī)和電源接線方法 變送器 的確定 可采用擴(kuò)散硅液位變送器，用于 收集液位信號(hào)，產(chǎn)生 4~20mA 模擬信號(hào)，作為模擬量輸入信號(hào)傳遞給 PLC，進(jìn)行進(jìn)一步控制。 圖 27 電源模塊 變頻器 的選型 變頻器選用的是 MICROMASTER 420 系列， MM 420 是用于控制三相交流電機(jī)速度的變頻器系列。模塊輸入電壓為單相交流 120/230V， 50/60Hz；輸出電壓為 DC24V，具有短路和斷路保護(hù)。 圖 24 SM334 模擬量輸入模塊 原理圖 SM334 模擬量輸入模塊的接線如圖 25 所示。 模擬量輸入模塊用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為 CPU 內(nèi)部處理用的數(shù)字信號(hào)，其主要部分是 A/D 轉(zhuǎn)換器。這種模塊 目前 有SM334 AI4/AO2? 8/8 位 和 SM334 A4/AO2? 12 位兩個(gè)型號(hào)。 相比之下， CPU 312C 適用于對(duì)處理能力 有較高要求的小型應(yīng)用； CPU 313C 滿足對(duì)處理能力和響應(yīng)時(shí)間要求較高的場(chǎng)合，但不帶主站 /從站接口； CPU 312 適用于全集成自動(dòng)化的基本型 CPU 及中等處理速度的小規(guī)模應(yīng)用； CPU 314 適用于中等處理量的應(yīng)用；而 CPU 3152 DP、 CPU 3152 PN/DP、 CPU 3172DP、 CPU 3172 PN/DP及 CPU 3193 PN/DP，固然有較高的性能，可用于要求較高的應(yīng)用，但對(duì)于本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是不經(jīng)濟(jì)的，也是不必要的。所以， S7300是本次 設(shè)計(jì)中控制器的首選。簡(jiǎn)單實(shí)用的分散式結(jié)構(gòu)和多界 面網(wǎng)絡(luò)能力，使其應(yīng)用十分靈活。其 CPU 集成了過(guò)程控制功能，用于執(zhí)行用戶程序。 單容水箱的液位控制系統(tǒng)如下圖 21 所示。通過(guò)以上的器件設(shè)備、 位式 控制算法和上位機(jī)的組態(tài)等，實(shí)現(xiàn)液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 到 20 世紀(jì) 90 年代以后，隨著測(cè)量?jī)x表數(shù)字化、通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化和集散型控制技 術(shù) 日益成熟、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)以及基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化分布式控制系統(tǒng)逐步推廣、使用，使過(guò)程控制系統(tǒng)的開放性、兼容性和現(xiàn)場(chǎng)儀表與裝置的智能化水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。 3. 集散控制階段（ 20 世紀(jì) 70 年代中期至今） 20 世紀(jì) 70 年代，隨著大規(guī)模集成電路出現(xiàn)及微處理器的問(wèn)世，計(jì)算機(jī)的性價(jià)比和可靠性大為提高，采用了冗余技術(shù)和自診斷措施的工業(yè)計(jì)算機(jī)完全滿足工業(yè)控制對(duì)可靠性的要求，為新的過(guò)程 控制儀表、裝置與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)提供了強(qiáng)有力的支持。這時(shí)的過(guò)程控制系統(tǒng)大量采用單元組合儀表和組裝式儀表，生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了車間范圍和大型系統(tǒng)的集中監(jiān)控。生產(chǎn)的規(guī)模比較小，多用氣動(dòng)儀表進(jìn)行測(cè)量與控制，采用 ~ 的氣動(dòng)信號(hào)作為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，壓縮空氣為動(dòng)力的氣動(dòng)儀表實(shí)現(xiàn)就地的簡(jiǎn)單控制。目前 PLC 在國(guó)內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂(lè)等各個(gè)行業(yè)。 PLC 實(shí)質(zhì)是一種專門用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，所以 其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算 機(jī)相同，主要由中央處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器（ RAM、 ROM）、輸入輸出器件（ I/O 接口）、電源及編程設(shè)備幾大部分組成。 PLC 及過(guò)程控制技術(shù)的概述及發(fā)展 可編程控制器是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是在繼電器控制和計(jì)算機(jī)控制的基礎(chǔ)上開發(fā)的產(chǎn)品，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的以微處理器為核心，把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)高度信息化，新的高科技技術(shù)不斷應(yīng)用到各個(gè)方面中，使得智能化已成為一種發(fā)展的必然趨勢(shì)。其應(yīng)用范圍覆蓋石油、化工、制藥、生物、醫(yī)療、水利、電力、冶金、輕工、紡織、建材、核能、環(huán)境等許多領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。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)在許多行業(yè)受到青睞。 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) Tianjin University of Technology and Education 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班級(jí)學(xué)號(hào)： 自 0x0x 班 — xx 號(hào) 學(xué)生姓名： x x x 指導(dǎo)教師： x x x 副教授 二〇一〇 年 六 月 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 基于 S7300 的單容水箱液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) Design of LiquidLevel Control System Based on S7300 專業(yè)班級(jí)： 自動(dòng)化 0x0x 班 學(xué)生姓名： x x x 指導(dǎo)教師： x x x 副教授 學(xué) 院 ： 自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院 2021 年 6 月 摘