【正文】 四、設(shè)計(jì)內(nèi)容與步驟分析PROFIBUS 離散I/O控制系統(tǒng)的工作原理和組成，確定硬件配置。本設(shè)計(jì)要求應(yīng)用STEP 7軟件，采用梯形圖語(yǔ)言編程。 設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是通過(guò)PROFIBUSDP總線(xiàn)實(shí)現(xiàn)用按鈕對(duì)燈的亮、滅的控制，比如幾盞燈的逐一點(diǎn)亮或者以其它規(guī)律點(diǎn)亮或熄滅。SM331和分布式I/O模塊ET200M直接相連，ET200M掛接到PROFIBUSDP總線(xiàn)上，PROFIBUSDP總線(xiàn)上掛接有控制器CPU3152 DP（CPU3152 DP為PROFIBUSDP總線(xiàn)上的DP主站），從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)離散I/O信號(hào)與CPU之間的信號(hào)傳輸。三、設(shè)計(jì)題目及要求 如右圖所示,選取現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制柜中的32個(gè)綠色按鈕和32個(gè)橙色指示燈為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。2. 計(jì)算機(jī)及編程軟件STEP WINCC。熟悉基本的PLC梯形圖編程語(yǔ)言。掌握PROFUBUS開(kāi)關(guān)量I/O系統(tǒng)的硬件配置方案。五、系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件分為上位機(jī)軟件和下位機(jī)軟件兩部分，下位機(jī)軟件采用SIEMENS的STEP7，上位機(jī)軟件采用SIEMENS的WINCC，上、下位機(jī)軟件應(yīng)用介紹分別見(jiàn)附錄一、二。l 能進(jìn)行單變量到多變量控制系統(tǒng)及復(fù)雜過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。l 一個(gè)被調(diào)參數(shù)可在不同動(dòng)力源、不同執(zhí)行器、不同的工藝管路下演變成多種調(diào)節(jié)回路，以利于討論、比較各種調(diào)節(jié)方案的優(yōu)劣。l 真實(shí)性、直觀性、綜合性強(qiáng)，控制對(duì)象組件全部來(lái)源于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。四、系統(tǒng)特點(diǎn)l 被控參數(shù)全面,涵蓋了連續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的液位、壓力、流量及溫度等典型參數(shù)。2．控制站：控制站主要包含CPU、以太網(wǎng)通信模塊、DP鏈路、分布式I/O DP從站和變頻器DP從站構(gòu)成?？諌簷C(jī)設(shè)有氣量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)儲(chǔ)氣罐內(nèi)的氣壓超過(guò)額定排氣壓力時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)會(huì)自動(dòng)切斷電源使空壓機(jī)自動(dòng)停止工作，氣壓開(kāi)關(guān)自動(dòng)復(fù)位，空壓機(jī)又重新工作，使儲(chǔ)氣罐內(nèi)壓縮空氣壓力保持在一定范圍內(nèi)。4. 控制器控制器采用SIEMENS公司的S7300 CPU，型號(hào)為3152DP，本CPU既具有能進(jìn)行多點(diǎn)通信功能的MPI接口，又具有PROFIBUSDP通信功能的DP通信接口。 電磁閥：在本裝置中作為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用?？梢葡郤CR調(diào)壓裝置：采用可控硅移相觸發(fā)裝置，輸入控制信號(hào)為4～20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長(zhǎng)。變頻器：本裝置采用SIEMENS帶PROFIBUSDP通信接口模塊的變頻器，其輸入電壓為單相AC220V，輸出為三相AC220V。它具有精度高、體積小、重量輕、推動(dòng)力大、耗氣量少、可靠性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。本裝置采用兩套流量傳感器、變送器分別對(duì)變頻支路及盤(pán)管出口支路的流量進(jìn)行測(cè)量，調(diào)節(jié)閥支路的流量檢測(cè)采用SIEMENS帶PROFIBUSPA通信接口的檢測(cè)和變送一體的電磁式流量計(jì)。渦輪流量計(jì)型號(hào)：LWGY10，流量范圍：0～，精度：%。 Pt100傳感器精度高，熱補(bǔ)償性能較好。溫度傳感器：本裝置采用五個(gè)Pt100傳感器，分別用來(lái)檢測(cè)鍋爐內(nèi)膽、鍋爐夾套以及盤(pán)管的水溫。2. 檢測(cè)裝置壓力傳感器、變送器：采用SIEMENS帶PROFIBUSPA通信協(xié)議的壓力傳感器和工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，擴(kuò)散硅壓力變送器含不銹鋼隔離膜片，同時(shí)采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。(2) 加溫鍋爐及盤(pán)管不銹鋼加溫鍋爐，包括加熱層（加溫內(nèi)筒）和冷卻層（冷卻夾套），均由不銹鋼精制而成，可利用它進(jìn)行溫度實(shí)驗(yàn)。儲(chǔ)水箱內(nèi)部有兩個(gè)橢圓形塑料過(guò)濾網(wǎng)罩，以防雜物進(jìn)入水泵和管道。圖12 控制對(duì)象總貌圖1. 被控對(duì)象（1）水箱包括大容積的不銹鋼儲(chǔ)水箱1套、有機(jī)玻璃工作水箱4只，容積大于40升。管路系統(tǒng)采用快速連接管道，可以自由拆裝組合，管路中設(shè)置了電磁閥，可以實(shí)現(xiàn)手自動(dòng)切換。兩路獨(dú)立的供水系統(tǒng)（主副回路），分別由兩只獨(dú)立的水泵驅(qū)動(dòng)供水，主回路采用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)儀表，副回路采用常規(guī)儀表。二、系統(tǒng)組成實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)象主要由網(wǎng)孔板、不銹鋼儲(chǔ)水箱、有機(jī)玻璃水箱、電加熱鍋爐(由不銹鋼鍋爐內(nèi)膽加溫筒和封閉式鍋爐夾套構(gòu)成)、純滯后盤(pán)管等組成?，F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案1． 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)的組成與認(rèn)識(shí)一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介T(mén)HPCAT2型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置是基于PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)通信協(xié)議，在傳統(tǒng)過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置的基礎(chǔ)上升級(jí)而成的新一代現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置分為控制系統(tǒng)和控制對(duì)象兩部分，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖11所示：圖11 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖控制對(duì)象總貌圖如圖12所示。在實(shí)驗(yàn)屏的下面布置有儲(chǔ)水箱和兩套供水系統(tǒng)。主要包括磁力泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、壓力變送器、液位變送器、差壓變送器、溫度傳感器等。在調(diào)節(jié)閥的旁路設(shè)計(jì)有旁路閥。有機(jī)玻璃工作水箱采用淡藍(lán)色優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃，不但堅(jiān)實(shí)耐用，而且透明度高，便于直接觀察液位的變化和記錄結(jié)果。除此之外，儲(chǔ)水箱還設(shè)計(jì)了液位報(bào)警保護(hù)系統(tǒng)，以免水泵空轉(zhuǎn)而影響水泵的使用壽命。模擬工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的管道輸送和滯后環(huán)節(jié)的純滯后盤(pán)管，為了確保大滯后時(shí)間常數(shù)，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度達(dá)20多米，管徑為15mm。壓力傳感器用來(lái)對(duì)上、下水箱的液位進(jìn)行檢測(cè)，因?yàn)闉槎€(xiàn)制，故工作時(shí)需串接24V直流電源。五個(gè)Pt100傳感器的檢測(cè)信號(hào)中檢測(cè)鍋爐內(nèi)膽溫度的一路到SIEMENS帶PROFIBUSPA通信協(xié)議的溫度變送器，直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)；另外四路經(jīng)過(guò)常規(guī)溫度變送器，可將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mADC電流信號(hào)。流量傳感器、轉(zhuǎn)換器：流量傳感器分別用來(lái)對(duì)調(diào)節(jié)閥支路、變頻支路及盤(pán)管出口支路的流量進(jìn)行測(cè)量。輸出：4～20mA標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。3. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥：采用SIEMENS帶PROFIBUSPA通信協(xié)議的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來(lái)進(jìn)行控制回路流量的調(diào)節(jié)。由CPU直接發(fā)送的數(shù)字信號(hào)控制閥門(mén)的開(kāi)度，本氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)進(jìn)行零點(diǎn)校正，使用和校正都非常方便。水泵：本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，型號(hào)為16CQ8P，流量為32升/分，揚(yáng)程為8米，功率為180W。其中一只為三相380V恒壓驅(qū)動(dòng)，另一只為三相變頻220V輸出驅(qū)動(dòng)。輸出電壓用來(lái)控制加熱器加熱，從而控制鍋爐的溫度。電磁閥型號(hào)為：2W16025 ；工作壓力：最小壓力為0Kg/㎝2，最大壓力為7Kg/㎝2 ；工作溫度：－5～80℃。5. 空氣壓縮機(jī)用于給氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥提供氣源，電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)連桿帶動(dòng)活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使汽缸、活塞、閥組所組成的密閉空間容積產(chǎn)生周期變化，完成吸氣、壓縮、排氣的空氣壓縮過(guò)程，壓縮空氣經(jīng)繞有冷卻翅片的排氣銅管、單向閥進(jìn)入儲(chǔ)氣罐。三、總線(xiàn)控制柜總線(xiàn)控制柜有以下幾部分構(gòu)成：1．控制系統(tǒng)供電板：該板的主要作用是把工頻AC220V轉(zhuǎn)換為DC24V，給主控單元和DP從站供電。3．溫度變送器： PA溫度變送器把PT100的檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后傳送給DP鏈路。l 本裝置由控制對(duì)象、綜合上位控制系統(tǒng)、上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)三部分組成。l 執(zhí)行器中既有氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，又有變頻器、可控硅移相調(diào)壓裝置，調(diào)節(jié)系統(tǒng)除了有設(shè)定值階躍擾動(dòng)外，還可以通過(guò)對(duì)象中電磁閥和手動(dòng)操作閥制造各種擾動(dòng)。l 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)使2個(gè)信號(hào)在本對(duì)象中存在著相互耦合，二者同時(shí)需要對(duì)原獨(dú)立調(diào)節(jié)系統(tǒng)的被調(diào)參數(shù)進(jìn)行整定，或進(jìn)行解耦實(shí)驗(yàn)，以符合工業(yè)實(shí)際的性能要求。l 各種控制算法和調(diào)節(jié)規(guī)律在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)軟件平臺(tái)上都可以實(shí)現(xiàn)。2. PROFIBUS DP總線(xiàn)開(kāi)關(guān)量控制 LED燈的PLC控制及其實(shí)現(xiàn)一、設(shè)計(jì)目的掌握通過(guò)PROFIBUSDP總線(xiàn)讀取/控制開(kāi)關(guān)量的原理與方法。掌握STEP 7軟件的編程應(yīng)用流程。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. THPCAT2型現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置（控制柜內(nèi)部分）。3. 萬(wàn)用電表一只。燈和按鈕信號(hào)連接到2個(gè)數(shù)字I/O模塊SM323中，每個(gè)SM323模塊包含16路DI和16路DO。32個(gè)按鈕按從上到下，從左到右的順序，～、～、～、～；32個(gè)指示燈按從上到下，～、～、～、～。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，我設(shè)計(jì)的基本目標(biāo)是讓六個(gè)燈