【正文】 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題 到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助 。 除了敬佩 周 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并 將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，深深地激勵(lì)著我。 如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。另外，專用供水變頻器其內(nèi)置供水專用 PID調(diào)節(jié)器，外部只需加一只壓力傳感器，即可方便地組 成閉環(huán)供水系統(tǒng)，使整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)更加簡單及可靠。 ④、“ 退出系統(tǒng)”按紐的動(dòng)畫連接如圖 625所示： 37 圖 625 “退出系統(tǒng)”按紐動(dòng)畫連接 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表的動(dòng)畫連接如圖 626所示： 圖 626 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表動(dòng)畫連接 歷史數(shù)據(jù)曲線動(dòng)畫連接如圖 627所示： 38 圖 627 歷史數(shù)據(jù)曲線動(dòng)畫連接 整個(gè)工程配置完成后，進(jìn)行保存，打開“工程瀏覽器”中的 VIEW菜單可打開主畫面運(yùn)行。 ③、水箱、管道壓力、設(shè)定壓力、設(shè)定水位、變頻器頻率動(dòng)畫連接如圖 619至 圖623所示： 圖 619 水箱動(dòng)畫連接 圖 620 管道壓力動(dòng)畫連接 35 圖 621 設(shè)定壓力動(dòng)畫連接 圖 622 設(shè)定水位動(dòng)畫連接 36 圖 623 變頻器頻率動(dòng)畫連接 設(shè)定壓力按紐 的 動(dòng)畫連接如圖 624所示： 圖 624 設(shè)定壓力增加 對應(yīng)的命令語言為： \\本站點(diǎn) \管道設(shè)定壓力 =\\本站點(diǎn) \管道設(shè)定壓力 +1。 if(\\本站點(diǎn) \出水閥門 ==1) \\本站點(diǎn) \出水流體控制 =\\本站點(diǎn) \出水流體控制 +6。\\本站點(diǎn) \水泵開關(guān) ==1) \\本站點(diǎn) \進(jìn)水流體控制 =\\本站點(diǎn) \進(jìn)水流體控制 +6。 29 根據(jù)上述方法建立圖 69至 圖 612，如下所示： 圖 69 主畫面 圖 610 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表 30 圖 611 歷史數(shù)據(jù)曲線 圖 612 報(bào)警窗口 注：在使用報(bào)警里， 需要設(shè)置報(bào)警的變量 必須在定義變量時(shí)定義，如圖 613所示： 31 圖 613 報(bào)警變量的定義 圖形的動(dòng)畫連接 主畫面的動(dòng)畫連接 ①、主畫面中進(jìn)水閥、出水閥、水泵的動(dòng)畫連接，如圖 614至 圖 616所示： 圖 614 進(jìn)水閥動(dòng)畫 連 接 32 圖 615 出水閥動(dòng)畫連接 圖 616 水泵動(dòng)畫連接 ②、進(jìn)水、出水控制流體動(dòng)畫連接 如 圖 617至 圖 618所示： 33 圖 617 進(jìn)水流體 控制 動(dòng)畫連接 圖 618 出水流體控制動(dòng)畫連接 進(jìn)水、出水控制流體的命令語言為： if(\\本站點(diǎn) \進(jìn)水閥門 ==1amp?；绢愋偷淖兞恳部梢园凑諗?shù)據(jù)類型分為離散型、實(shí)型、整型和字符串型。每當(dāng)外部設(shè)備或遠(yuǎn)程應(yīng)用程序中的值改變時(shí)，組態(tài)王系統(tǒng)中的變量值也會(huì)自動(dòng)改變。變量可以分為基 27 本類型和特殊類型兩大類，基本類型的變量又分為內(nèi)存變量和 I/O變量兩種 ： “ I/O變量”指的是組態(tài)王與外部設(shè)備或其它應(yīng)用程序交換的變量。 數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。如圖 61至 圖 63所示： 圖 61 新建工程向?qū)?一 圖 62 新建工程向?qū)Ф? 25 圖 63 新建工程向?qū)? 定義硬件設(shè)備 在工程瀏覽器中點(diǎn)擊 “ 設(shè)備 ” “ 新建 ”，根據(jù)向?qū)Фx設(shè)備，如圖 6圖65所示： 圖 64 定義硬件設(shè)備 i7017 26 圖 65 定義硬件設(shè)備 i7024 點(diǎn)擊 COM1，進(jìn)行串口設(shè)置 ， 如圖 66所示： 圖 66 通訊串口設(shè)置 定義組態(tài)王數(shù)據(jù)變量 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王軟件”最核心的部分。 保存工程并運(yùn)行 。 編寫命令語言，通過腳本程序的編寫以完成較復(fù)雜的操作上位控制。 定義硬件設(shè)備并添加工程變量，添加工程中需要的硬件設(shè)備和工程中使用的變量，包括內(nèi)存變量和 I/O變量。 使用方便 有很多 PLC 廠家提供具有 PID 控制能力的產(chǎn)品，如 PID閉環(huán)控制模塊、 PID控制指令和 PID 控制系統(tǒng)功能模塊等，使用起來都很方便，只需要設(shè)置一些參數(shù)就可以了。 有較強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性 根據(jù)控制對象的具體情況可以采用 PID 控制器的多種變種和改進(jìn)的控制方式，但一般比例控制室必不可少的。而使用 PID 控制就可以達(dá)到比較滿意的效果。它忽略了實(shí)際系統(tǒng)中的非線性和時(shí)變性，與實(shí)際系統(tǒng)有較大的差距。 令給定值不變 SPn=SPn1，為了下一次的計(jì)算，就必須保存本次的過程變量 PVn 23 作為下一次的 PVn1，在某些控制系統(tǒng)內(nèi)，可能只需要 P、 I、 D 中的一種或者兩種類型。 PID 控制器的數(shù)字化 設(shè) TS 采樣周期， t=0 為系統(tǒng)開始運(yùn)行的時(shí)間，用矩形積分來近似精確積分，用差分近似精確微分，將式 51離散化， 第 n次采樣時(shí)控制器的輸出為 : Mn=Kcen+(KI+??nj je1+Minitial)+KD(enen1) (62) 式中 en為第 n 次采樣時(shí)的誤差值； en1為第 n1 次采樣的誤差值； KC、 KI和KD分別為 PID 回路的增益、積分項(xiàng)的系數(shù)和微分項(xiàng)的系數(shù)。在連續(xù)控制系統(tǒng)中，信號都為連續(xù)變化的模擬量，我們設(shè)定 sp(t)為給定值， pv(t)為反饋量，誤差為 e(t)=sp(t)pv(t),PID的輸出量 =比例項(xiàng) +積分項(xiàng) +微分項(xiàng) +輸出的初始值，即： M(t)=Kc(e+ ?1011 edtT +TDdtde )+Minitial (61) 式中 M(t)為輸出量； Minitial為回路輸出的初始值； Kc 為 PID 回路的增益； TI和 TD分別為積分時(shí)間和微分時(shí)間。PD控制器構(gòu)成的超前校正，可以提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度，獲得足夠的快速性，但是穩(wěn)態(tài)精度會(huì)受到影響； PI 控制器構(gòu)成的滯后校正，可提高穩(wěn)態(tài)精度，卻又犧牲了快速性； PID 控制器實(shí)現(xiàn)的滯后 、超前校正兼有二者的優(yōu)點(diǎn)，可以全面提高系統(tǒng)的控制性能，只不過具體的實(shí)現(xiàn)和調(diào)試要復(fù)雜一些 [16]。組態(tài)王擁有豐富的工具箱、圖庫和操作向?qū)?，在工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛 [9]。管理人員不需要深入生產(chǎn)現(xiàn)場，就可以獲得實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)。使現(xiàn)場的信息 實(shí)時(shí)地傳送到控制室。在工程瀏覽器的畫面開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在畫面運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境中才能運(yùn)行。工程瀏覽器是“組態(tài)王”軟件的核心部分和管理開 發(fā)系統(tǒng)，是應(yīng)用工程的開發(fā)環(huán)境，內(nèi)嵌畫面開發(fā)系統(tǒng)，可完成對畫面的設(shè)計(jì)、動(dòng)畫的連接等工作。該軟件包由工程管理器、工程瀏覽器、畫面運(yùn)行系統(tǒng)三部分組成。其擴(kuò)展性強(qiáng)，可與管理計(jì)算機(jī)或控制計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)通信。驅(qū)動(dòng)程序較為豐富，如支持 DDE、板卡、 OPC服務(wù)器、 PLC、智能儀表、智能模塊等 。 21 第 6 章 水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 組態(tài)王簡介 組態(tài)王 (KingView)是目前國內(nèi)比較流行的一種國產(chǎn)工業(yè)自動(dòng)化通用組態(tài)軟件，適用于中小規(guī)模工業(yè)監(jiān)控機(jī)，價(jià)格低廉。 主要技術(shù)參數(shù) ： 測量范圍 ： 米 工藝 ： 擴(kuò)散硅 陶瓷電容 藍(lán)寶石 電容任選 分體式一體 式可選 量程 ： 米 輸出 ： 420mA (2 線制 ) 供電 ： 推薦 24VDC 性能和優(yōu)點(diǎn) ： 其機(jī)械結(jié)構(gòu)對過載及腐蝕性介質(zhì)具有高抵抗性 ； 高精度、長期穩(wěn)定的陶瓷電容和進(jìn)口擴(kuò)散硅測量單元 ； 密封的電子模塊及雙濾波壓力補(bǔ)償系統(tǒng)可抵抗氣候現(xiàn)場變化的影響 ； 電子模塊可輸出 420mA 信號并同時(shí)帶有過壓保護(hù)的模塊 ； 選擇集成的溫度傳感器 Pt100 可同時(shí)進(jìn)行物位及溫度的測量 。 固態(tài)結(jié)構(gòu) ， 無可動(dòng)部件 ， 高可靠性 ， 使用壽命長 。 同時(shí) ， 通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔 ， 再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負(fù)壓腔相連 ， 以抵消傳感器背面的 Po， 使傳感器測得壓力為 :ρ .， 顯然 ， 通過測取壓力 P， 可以得到液位深度 。 圖 51 CBM2100/CBM2700 投入式靜壓液位計(jì) 適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測量 .精巧的結(jié)構(gòu) ,簡單的調(diào)校和靈活的安裝方式 ， 提供了 .4~20mA、 0~5v、 0~10mA 等標(biāo)準(zhǔn)信號輸出 。 S500 系列變頻器功率范圍： ～ （三相 380V， FRS540 系列） ～ （單相 220V， FRS520S 系列） S500 系列變頻器特點(diǎn)： (1)自動(dòng)轉(zhuǎn)矩提升，實(shí)現(xiàn) 6Hz 時(shí) 150%轉(zhuǎn)矩輸出 ； (2)數(shù)字式撥盤，設(shè)定簡單快捷 ； 19 (3)柔性 PWM，實(shí)現(xiàn)更 低噪音運(yùn)行 ； (4)15 段速 ,PID,420mA 輸入和漏、源型轉(zhuǎn)換等多項(xiàng)能 ； (5)可提供 RS485 通信功能 。 ℃ 溫度系數(shù) 177。 % 滿量程 零點(diǎn)漂移 電壓輸出 : 177。 主要參數(shù)如表 52 所示： 18 表 52 i7024主要參數(shù)表 通 道 4 光電隔離 3750 Vrms LED指示 燈 電源和通訊 輸出類型 mA, V 輸出范圍 0~20mA,4~20mA, 0~5V,+/5V,0~10V,+/10V 分 辨 率 14位 精度 : 177。使用方便，可以非常容易的和常見的 SCADA/HMI 以及 PLC軟件進(jìn)行通訊。通用型好，內(nèi)置泓格專利自適應(yīng)芯片，方便組網(wǎng)連接。 35V 隔 離 3000V DC i7024 4 通道模擬量輸出模塊 ： i7024 產(chǎn)品具有內(nèi)置的微處理器和 堅(jiān)固的工業(yè)級塑料外殼，被廣泛的應(yīng)用于各種工業(yè)環(huán)境。20μV/℃ 滿程量漂移 177。 20mA 采樣速率 10 次 /秒 (total) 帶 寬 Hz 精 度 177。 5V, 177。 500mV , 177。 主要參數(shù) 如表 51 所示： 表 51 i7017主要參數(shù)表 通 道 8路差動(dòng) 、 6路差動(dòng) +2 路單端 ( 跳線選擇 ) 分 辨 率 16位 輸入類型 mV, V , mA (接 125Ω 外電阻 ) 輸入范圍 177。 RS485 通訊網(wǎng)路如因故障或斷線，主控計(jì)算機(jī)和模塊間將無法互鎖無法通訊時(shí)，也會(huì)啟動(dòng)軟件看門狗。模塊萬一出現(xiàn) 程序飛跑時(shí)，可瞬間重新開機(jī)。 采集模塊采用 RS485 通訊網(wǎng)路，將分散的現(xiàn)場數(shù)據(jù)點(diǎn)的模擬量經(jīng) AD 變換傳輸?shù)街鳈C(jī)或由 PC控制遠(yuǎn)程主站點(diǎn)。 i7017 8 通道模擬量輸入模塊 ： i7017 共有 8 路差分輸入，模塊為 16 位分辨率，高達(dá) 的通訊速率，主要用于工業(yè)現(xiàn)場或其它分布式數(shù)據(jù)采集。上位 PC機(jī)實(shí)現(xiàn) RS485 的方式不一樣，主要有： RS232/RS485 將 RS232 轉(zhuǎn)換成 RS485， RS485 接口卡， USB/RS485將 USB轉(zhuǎn)換成 RS485。對于一般單