【正文】 作電壓：220VAC。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長(zhǎng)。具有精度高、技術(shù)先進(jìn)、體積小、重量輕、推動(dòng)力大、功能強(qiáng)、控制單元與電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化、可靠性高、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，電源為單相220V，控制信號(hào)為4～20mADC或1～5VDC，輸出為4～20mADC的閥位信號(hào)，使用和校正非常方便。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥采用智能直行程電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，用來(lái)對(duì)控制回路的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式，工作時(shí)需提供24V直流電源，輸出：4～20mADC。壓力傳感器、變送器三個(gè)壓力傳感器分別用來(lái)對(duì)上、中、下三個(gè)水箱的液位進(jìn)行檢測(cè)，其量程為0～5KPa。有效提高了實(shí)驗(yàn)裝置的使用年限。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。上、中、下水箱可以組合成一階、二階、三階單回路液位控制系統(tǒng)和雙閉環(huán)、三閉環(huán)液位串級(jí)控制系統(tǒng)。水箱結(jié)構(gòu)獨(dú)特，由三個(gè)槽組成，分別為緩沖槽、工作槽和出水槽，進(jìn)水時(shí)水管的水先流入緩沖槽，出水時(shí)工作槽的水經(jīng)過(guò)帶燕尾槽的隔板流入出水槽，這樣經(jīng)過(guò)緩沖和線性化的處理，工作槽的液位較為穩(wěn)定，便于觀察。上、中、下水箱采用深藍(lán)色優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃，堅(jiān)實(shí)耐用，透明度高。最后用具體的調(diào)試曲線比較說(shuō)明這一點(diǎn)。 單閉環(huán)控制系統(tǒng)原理單閉環(huán)控制系統(tǒng)屬于簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，只有一個(gè)控制器和一個(gè)變送器。主調(diào)節(jié)器具有自己獨(dú)立的設(shè)定值，它的輸出作為副調(diào)節(jié)器1的設(shè)定值，副調(diào)節(jié)器1的輸出作為副調(diào)節(jié)器2的設(shè)定值，而副調(diào)節(jié)器2的輸出信號(hào)則是送到調(diào)節(jié)閥去控制生產(chǎn)過(guò)程。其中副環(huán)在控制過(guò)程中起著粗調(diào)的作用，主環(huán)用來(lái)完成細(xì)調(diào)任務(wù)，最終使被調(diào)量滿(mǎn)足工藝要求，無(wú)論主環(huán)還是副環(huán)都有各自的調(diào)節(jié)對(duì)象，測(cè)量變送元件和調(diào)節(jié)器。 三閉環(huán)控制系統(tǒng)原理三閉環(huán)控制系統(tǒng)屬于串級(jí)控制系統(tǒng)，是改善調(diào)節(jié)過(guò)程極其有效的方法。 水箱液位控制系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 三水箱液位控制設(shè)計(jì) 為了能清晰地進(jìn)行比較，對(duì)三容水箱閉環(huán)控制系統(tǒng)作了兩個(gè)方案：三閉環(huán)液位控制和單閉環(huán)液位控制，以其控制效果說(shuō)明其優(yōu)缺點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)是控制下水箱的液位達(dá)到給定值。該系統(tǒng)由一個(gè)主控制回路和兩個(gè)副控制回路組成。系統(tǒng)中盡管有三個(gè)調(diào)節(jié)器，但他們作用各不相同。副環(huán)具有快速作用，它能有效的克服二次擾動(dòng)的影響；改善了對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，提高系統(tǒng)的工作頻率；對(duì)負(fù)荷和操作條件的變化有一定的自適應(yīng)能力[1,5]?？刂破饔幸粋€(gè)自己獨(dú)立的設(shè)定值，它的輸出給調(diào)節(jié)閥去控制生產(chǎn)過(guò)程，當(dāng)上中水箱有擾動(dòng)時(shí)控制器不能馬上動(dòng)作，只有當(dāng)擾動(dòng)影響到下水箱時(shí)，變送器才能夠檢測(cè)到，液位控制的本身就有很大的滯后，加上多個(gè)容器就很難控制了。 硬件組成部分水箱包括上水箱、中水箱、下水箱和儲(chǔ)水箱。上、中水箱尺寸均為：D=25cm，H=20cm；下水箱尺寸為：D=35cm，H=20cm。水箱底部均接有擴(kuò)散硅壓力傳感器與變送器，可對(duì)水箱的壓力和液位進(jìn)行檢測(cè)和變送。儲(chǔ)水箱由不銹鋼板制成，尺寸為：長(zhǎng)寬高為68cm52cm43cm完全能滿(mǎn)足上、中、下水箱的實(shí)驗(yàn)供水需要。管道及閥門(mén)整個(gè)系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成，所有的手動(dòng)閥門(mén)均采用優(yōu)質(zhì)球閥，徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。其中儲(chǔ)水箱底部有一個(gè)出水閥，當(dāng)水箱需要更換水時(shí)，把球閥打開(kāi)將水直接排出。采用工業(yè)用的擴(kuò)散硅壓力變送器，帶不銹鋼隔離膜片，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。（本裝置已將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)）。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥型號(hào)為：QSTP16K。水泵本裝置采用磁力驅(qū)動(dòng)泵，型號(hào)為16CQ8P，流量為30升/分，揚(yáng)程為8米，功率為180W。電磁閥在本裝置中作為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路，起到階躍干擾的作用。 三水箱液位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 三水箱液位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)是由上中下三個(gè)水箱串聯(lián)構(gòu)成，主要是控制下水箱的液位達(dá)到給定值。目的是減少上中水箱的時(shí)間常數(shù)，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。下水箱液位是主控制量，上中水箱的液位是副控制量。由于副控回路的輸出要求能快速、準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)主調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)的變化規(guī)律，對(duì)副參數(shù)的動(dòng)態(tài)性能和余差無(wú)特殊的要求，因而副調(diào)節(jié)器可采用P或PI調(diào)節(jié)器[1]。硬件組態(tài)的任務(wù)就是在STEP7中生成一個(gè)與實(shí)際的硬件系統(tǒng)完全相同的系統(tǒng)。硬件組態(tài)確定了PLC輸入輸出變量的地址，為設(shè)計(jì)用戶(hù)程序打下了基礎(chǔ)[4]。在PLC啟動(dòng)時(shí)，CPU自動(dòng)向其他模塊傳送設(shè)置的參數(shù)。插槽4安裝數(shù)字量的輸入輸出模塊SM323， 。前四個(gè)輸入是1~5V的電壓測(cè)量信號(hào)，分別對(duì)應(yīng)下中上水箱的液位測(cè)量，后四個(gè)輸入是溫度測(cè)量信號(hào)。 AO模塊SM332接線圖插槽7是通訊模塊CP3431，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)將計(jì)算機(jī)和PLC鏈接在一起。系統(tǒng)程序由PLC制造廠商設(shè)計(jì)編寫(xiě)的，并存入PLC的系統(tǒng)存儲(chǔ)器中，用戶(hù)不能直接讀寫(xiě)與更改。在PLC的應(yīng)用中，最重要的是用PLC的編程語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)用戶(hù)程序，以實(shí)現(xiàn)控制目的。以下簡(jiǎn)要介紹幾種常見(jiàn)的PLC編程語(yǔ)言。梯形圖與繼電器電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠熟悉繼電器控制的電氣人員掌握，特別適合于數(shù)字量邏輯控制。觸點(diǎn)代表邏輯輸入條件，例如外部的開(kāi)關(guān)，按鈕和內(nèi)部條件等。指令框用來(lái)表示定時(shí)器，計(jì)數(shù)器或者數(shù)學(xué)運(yùn)算等附加指令。語(yǔ)句表比較合適經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員使用，可以實(shí)現(xiàn)某些不能用梯形圖或功能塊圖表示的功能。一些復(fù)雜的功能（例如數(shù)學(xué)運(yùn)算功能等）用指令框來(lái)表示，有數(shù)字電路基礎(chǔ)的人很容易掌握。邏輯圖語(yǔ)言有數(shù)字電路基礎(chǔ)的電氣技術(shù)人員較容易掌握高級(jí)語(yǔ)言隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，為了增強(qiáng)PLC的運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理及通信等功能，以上編程語(yǔ)言無(wú)法很好地滿(mǎn)足要求。采用高級(jí)語(yǔ)言后，用戶(hù)可以像使用普通微型計(jì)算機(jī)一樣操作PLC，使PLC的各種功能得到更好的發(fā)揮[1,3]。 程序流程圖程序段5：MD8247。程序段18和19：控制器控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，控制器的輸出是浮點(diǎn)數(shù)，轉(zhuǎn)換成0~27648的數(shù)，取MD74的低字MW76中的16位整數(shù)運(yùn)算結(jié)果送到PQW288，該地址連接著電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，進(jìn)而控制調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。GAIN、TI和TD是比例、積分和微分時(shí)間的輸入端口。監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì) WinCC系統(tǒng)簡(jiǎn)介WinCC運(yùn)行于個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動(dòng)化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目、可視窗口和菜單選項(xiàng)，使用方式靈活，功能齊全。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計(jì)周期，而且提高了工作效率。用戶(hù)也可將WinCC作為系統(tǒng)擴(kuò)展的基礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)放式接口，開(kāi)發(fā)其自身需要的應(yīng)用系統(tǒng)。借助于模塊化的設(shè)計(jì)，能以靈活的方式對(duì)其加以擴(kuò)展。WinCC集生產(chǎn)過(guò)程和自動(dòng)化于一體，實(shí)現(xiàn)了相互間的集成。本系統(tǒng)在上位監(jiān)控機(jī)和控制器之間