【正文】 最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝 。 大學(xué)本科的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束。自然科學(xué)． 2021 年 6 月 [16] David1 . Chan． DESIGN AND IMPLEME NTATION OF A VARIABLE FREQUENCY REGULATORY SYSTEM FOR WATER SUPPLY． Downloaded on January 1, 2021 at 07:01 from IEEE Xplore [17] Peng Xiaohong． The Variable Frequency and Speed Regulation Constant Pressure Water Supply System Based on PLC and Fuzzy Control． 2021 International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 39 附 錄 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 40 附圖 1 系統(tǒng) PLC控制程序 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 41 附圖 2 電氣控制系統(tǒng)主電路圖 附圖 3 控制電路圖 L 1L 2L 3FUNQSL 2L 1 L 3U V WM3 ～9 10EM 23 5 V 0 和 M 0 接口3 6接 PLC Q 0 . 0接 PLC 1 LKMNL PLCQ 0 . 0KM內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 42 附圖 4 水位控制系統(tǒng)外圍接線 附圖 5 水位控制系統(tǒng)主畫面 L 1L 2L 3FUNQSL 2L 1 L 3U V WM3 ～9 1036I 0 . 0 RAI 0 . 11 M1 L Q 0 . 0CPU 22424 VSB 1 SB 2A + A PEM 235V 0M 0KM內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 43 附圖 6 水位控制 畫面 附圖 7 PID參數(shù)設(shè)置畫面 附圖 8 水位監(jiān)控畫面 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 44 謝 辭 對于這次畢業(yè)設(shè)計的順利完成，我首先要感謝 孫志誠 副教授， 在這三個月中孫老師 細(xì)心的給我講解了許多關(guān)于 PLC、變頻器、供水原理 的 相關(guān) 知識，并在 我的 設(shè) 計過程中 遇到難題 時 給 出 了非常重要的意見。本畢業(yè)設(shè)計需要進一步完善的工作是觸摸屏的組態(tài)軟件監(jiān)控畫面 和 PLC 的連接 。 這種供水方式不論在設(shè)備的投資、運行的經(jīng)濟性，還是在系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、自動化程度等方面，都具有無法比擬的優(yōu)勢，而且具有顯著的節(jié)能效果。 水塔的出水量越多，水泵轉(zhuǎn)動的越快從而水塔的進水量越多 ，進水量和出水量相等時水位保持恒定 。此系統(tǒng)重點是根據(jù) 水塔水位的變化，控制 系統(tǒng) 可以 自動調(diào)節(jié)輸出頻率控制電動機的轉(zhuǎn)速，從而保持系統(tǒng) 水位的恒定。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 36 圖 415 水位監(jiān)控畫面 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 37 結(jié) 論 本課題主要研究的是 水塔水位控制系統(tǒng) 。 圖 413 水位控制系統(tǒng)畫面 圖 414 PID 參數(shù)設(shè)置畫面 生成和打開名為“趨勢畫面”的畫面。在項目視圖中“畫面→模板”中模板畫面中輸入文本域“水塔水位控制系統(tǒng)”，建立主畫面組態(tài)如圖 412所示。 圖 47 WinCC flexible 初始界面 圖 48 選擇 HMI 型號界面 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 33 圖 49 選擇設(shè)備 圖 410 項目畫面 在 410的項目視圖中，雙擊“項目→設(shè)備 1→通訊”下的“連接”，在連接表“名稱”列的第一行用 鼠標(biāo)雙擊，可以對連接進行命名，連接名改為“ PLC”，在這里選擇S7200 的 PLC，并在下方設(shè)置觸摸屏與 PLC 的通信設(shè)置，具體如圖 411所示。 選擇“創(chuàng)建一個空項目”，進入 48所示畫面，在該畫面里選擇 HMI型號。 啟動 WinCC flexible。 Protool 適用于單用戶系統(tǒng)， WinCC flexible 可以滿足各種需求，從但用戶、多用戶到基于網(wǎng)絡(luò)的工廠自動化控制與監(jiān)視。它同時能接收 PLC 發(fā)出的命令并加以執(zhí)行，例如動態(tài)地顯示開關(guān)量和模擬量等。觸摸屏檢測裝置安裝在顯示器的顯示表面，用于檢測用戶的觸摸位置，再將該處的信息傳送給觸摸屏控制器。觸摸屏是人機界面的發(fā)展方向，可以由用戶在觸摸屏的畫面上設(shè)置具有明確意義和提示信息的觸摸式按鍵，觸 摸屏的面積小，使用直觀方便， 以其易于使用、堅固耐用、反應(yīng)速度快、節(jié)省空間等優(yōu)點 得到越來越廣泛的使用。 人機界面最基本的功能是顯示現(xiàn)場設(shè)備（通常是 PLC）中開關(guān)量的狀態(tài)和寄存器中數(shù)字變量的值，用監(jiān)控畫面向 PLC發(fā)出開關(guān)量命令，并修改 PLC 寄存器中的參數(shù)。使用組態(tài)軟件可以很容易地生成人機 界面畫面，還可以實現(xiàn)某些動畫功能。 在使用人機界面時，需要解決畫面設(shè)計和通信的問題。在控制領(lǐng)域， HMI 一般特指用于操作人員與控制系統(tǒng)之間進行對話和相互作用的專用設(shè)備。 圖 45 屬性 PC/PPI 畫面 圖 46 通信口設(shè)置 觸摸屏 人機界面概述 人機界面又稱為人機接 口，簡稱為 HMI。在“ Transmission”中設(shè)置為 。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 30 圖 43 通道通信設(shè)置畫面 圖 44 接口設(shè)置畫面 單擊圖 42中左側(cè)“查看”下的“設(shè)置 PG/PC 接口”，出 現(xiàn)如圖 44所示畫面。 雙擊圖 42 中左側(cè)“查看”下的“系統(tǒng)塊”，出現(xiàn)如圖 43 所示的畫面。 圖 42 打開編程軟件的中文界面 通信設(shè)置 PC 與 S7200PLC 的連接可以采用 PC/PPI 電纜連接，也可以采用 CP5611 卡等進行通信，在本系統(tǒng)中采用 USB 接口的 PC/PPI 電纜進行連接通信。下面介紹如何把英文的操作界面轉(zhuǎn)換成中文的操作界面。每個程序塊都對應(yīng)一個局部變量表，在帶參數(shù)的子程序調(diào)用中，參數(shù)的傳遞就是通過局部變量進行的。梯形圖、語句表或功能圖表編輯器編寫用戶程序，或在聯(lián)機狀態(tài)下從 PLC 上裝用戶程序進行程序的編輯或修改。顯示軟件執(zhí)行狀態(tài)，編譯程序時，顯示當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)號、行號、列號；運行時，顯示運行狀態(tài)、通信波特率、遠(yuǎn)程地址等。顯示程序編譯的結(jié)果信息。提供編程時用到的所有快捷操作命令和 PLC 指令，可用“檢視”菜單的“指令樹”項決定是否將其打開。引導(dǎo)條包括程序塊（ Program Block）、符號表（ Symbol Table）、狀態(tài)圖表（ Status Chart）、數(shù)據(jù)塊（ Data Block）、系統(tǒng)塊（ System Block）、交叉索引（ Cross Reference）和通信（ Communications）七個組件，一個完整的項目文件通常包括前六 個組件。提供按鈕控制的快速窗口切換功能。 圖 41 打開編程軟件 軟件窗口畫面如上圖 41所示，包括標(biāo)題欄、菜單欄、瀏覽條、指令樹、輸出窗口、狀態(tài)條、局部變量表和程序編輯區(qū)等。 表 35 編寫符號表 序號 符號 地址 說明 1 設(shè)定值 VD204 范圍為 0～ 1實數(shù) 2 回路增益 VD212 3 采樣時間 VD216 4 積分時間 VD220 5 微分時間 VD224 6 控制輸出 VD208 范圍為 0～ 1實數(shù) 開始輸入控制I 0 . 0 = 1 ？水泵變頻啟動PID 運算水位低于100 cm ？Y水泵停止NY結(jié)束N輸入控制I 0 . 1 = 1 ？YN內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 27 7 檢測值 VD200 范圍為 0～ 1實數(shù) 8 啟動 9 停止 10 觸摸屏液位設(shè)定 VD100 范圍為 0～ 200實數(shù) 11 觸摸屏顯示液位值 VD110 范圍為 0～ 200實數(shù) 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 28 第四章 基于 PLC 的水塔水位控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 STEP7Micro/Win 軟件的使用 STEP7Micro/Win 軟件是 S7200 的編程軟件，可以在全漢化的界面下進行操作。 表 34 PID控制回路的 參數(shù)表 地址 參數(shù) 數(shù)值 VB200 過程變量當(dāng)前值 nPV 水位檢測計提供的模擬量經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換后的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值 VB204 給定值 nSP VB208 輸出值 nM PID回路的輸出值（標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)值） VB212 增益 cK VB216 采樣時間 sT VB220 積分時間 iT 3 VB224 微分時間 dT 0（關(guān)閉微分環(huán)節(jié)） VB228 上一次的積分值 xM 根據(jù) PID運算結(jié)果更新 VB232 上一次過程變量 1nPV? 最近一次 PID的變量值 水塔水位 PID 控制框圖 和系統(tǒng)流程圖 圖 32 系統(tǒng) PID 控制框圖 計算偏差 PLC 控制器 執(zhí)行機構(gòu)壓力傳感器設(shè)定 P內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計說明書 26 圖 33 水位控制系統(tǒng)流程圖 水塔水位控制回路程序 編寫 分析 PID 調(diào)節(jié) 及 I/O 分配。 表 33 PID控制 器 參數(shù) 工程整定 表 控制系統(tǒng) 參數(shù)范圍 溫度 ? =20～ 60% iT =180～ 600s dT =3～ 180s 壓力 ? =30～ 70% iT =24～ 180s 液位 ? =20～ 80% iT =60～ 300s 流量 ? =40～ 100% iT =6～ 60s 供水箱的控制要求見 系統(tǒng)控制任務(wù)。在第二步的基礎(chǔ)上增大微分時間，同時相應(yīng)的改變比例系數(shù)和積 分時間常數(shù)，逐步湊試，以獲得滿意的調(diào)節(jié)效果和控制參數(shù)。上述方法如果還不能保證有滿意的系統(tǒng)動態(tài)過程，則加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成比例積分微分調(diào)節(jié)器。整定時先置積分時間常數(shù)為一較大值，并將經(jīng)上一步整定得到的比例系數(shù)縮小為原值的 倍，然后減少積分時間常數(shù)，使在保持系統(tǒng)良好動態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。如果系統(tǒng)已滿意系統(tǒng)性 能指