【正文】 控制。2 流量比值控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（a），方框圖如圖21（b）所示 單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)圖 (b)方框圖該系統(tǒng)中有兩條支路，一路是來自于變頻器—磁力泵支路的流量Q1，它是一個(gè)主流量；另一路是來自于氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路的流量Q2，它是系統(tǒng)的副流量。 硬件設(shè)計(jì) 水箱包括下水箱和儲水箱。下水箱尺寸為：d=35cm,h=20 cm。儲水箱尺寸為：長寬高=68cm52㎝43㎝。 調(diào)節(jié)閥氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥是由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩部分組成的，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是接收輸入的氣源信號，產(chǎn)生相應(yīng)的推力，使推桿發(fā)生位移，推動(dòng)閥門動(dòng)作；而閥是指與管路聯(lián)接的閥體組件部分，它接受執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿推力，改變閥桿位移，從而改變閥門開度，最終控制流體流量的變化。 QS智能型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 普通手動(dòng)閥門 KYB壓力變送器KYB系列壓力、液位變送器是在引進(jìn)國外先進(jìn)制造技術(shù)和設(shè)備并吸取了國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)工藝和關(guān)鍵零部件基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個(gè)全新產(chǎn)品，可精確地連續(xù)測量液體、氣體或蒸汽的壓力，絕對壓力或液位，并轉(zhuǎn)換輸出正比于被測量程的4～20mADC 二線制標(biāo)準(zhǔn)信號。泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長。 變頻流量計(jì) 管道 整個(gè)系統(tǒng)管道采用敷塑不銹鋼管組成，所有的水閥采用優(yōu)質(zhì)球閥，徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。其中儲水箱底有一個(gè)出水閥，當(dāng)水箱需要換水時(shí)，將球閥打開讓水直接排出。處理器對每條二進(jìn)制指令的處理時(shí)間大約為 50 ns，每個(gè)浮點(diǎn)預(yù)算的時(shí)間為 181。2）256 KB 工作存儲器（相當(dāng)于大約 85 K 條指令）；與執(zhí)行程序段相關(guān)的大容量工作存儲器可以為用戶程序提供足夠的空間。裝載存儲器還可用于數(shù)據(jù)歸檔和配方管理。多達(dá) 32 個(gè)模塊，（4排結(jié)構(gòu)）4）MPI多點(diǎn)接口。在這些連接中，始終為編程器和 OP 分別預(yù)留一個(gè)連接。（2）I/O模塊SM323 DI8/DO8*DV24SIMATIC S7300 的數(shù)字輸入/輸出模塊，使控制器靈活地與任務(wù)相適應(yīng)，用于連接數(shù)字傳感器和執(zhí)行元件。C可同時(shí)控制的輸入點(diǎn)數(shù)。SM 3317KF020AB0是8點(diǎn)輸入。SM 3325HD010AB0是8點(diǎn)輸出。變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，能實(shí)現(xiàn)對交流異步電機(jī)的軟起動(dòng)、變頻調(diào)速、提高運(yùn)轉(zhuǎn)精度、改變功率因數(shù)、過流/過壓/過載保護(hù)等功能。具有通用磁通矢量控制方式，在1Hz情況下，可以使轉(zhuǎn)矩提高到150%。帶安全停止功能，實(shí)現(xiàn)緊急停止有二種方法，通過控制MC接觸器來切斷輸入電源或?qū)ψ冾l器內(nèi)部逆變模塊驅(qū)動(dòng)回路進(jìn)行直接切斷，以符合歐洲標(biāo)準(zhǔn)的安全功能，目的是節(jié)約設(shè)備投入。西門子 CP5611卡可以實(shí)現(xiàn)PC(計(jì)算機(jī))與SIMATIC S7之間的PROFIBUS/MPI通訊連接。3) WINCC 組態(tài)軟件4）STEP 7 軟件 電控箱接線設(shè)計(jì)電動(dòng)閥支路流量計(jì)PIW272 PQW288SM331 SM332PIW274 PQW290電動(dòng)調(diào)節(jié)閥變頻器支路流量計(jì)變頻器 模擬量模塊接線圖 根據(jù)本設(shè)計(jì)要求在電控箱里接線，設(shè)計(jì)用到PLC模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332。軌道是一種專用的金屬機(jī)架，只需要將模塊掛在DIN標(biāo)準(zhǔn)的安裝軌道上，然后用螺絲鎖緊就可以了。電源模塊總是安裝在機(jī)架的最左邊，CPU模塊緊靠電源模塊。S7300用背板總線將除電源模塊之外的各個(gè)模塊連接起來。安裝時(shí)先將總線連接器插在CPU模塊上，并固定在導(dǎo)軌上，然后依次裝入各個(gè)模塊[13]。有的CPU模塊集成了數(shù)字量I/O，有的同時(shí)集成了數(shù)字量I/O和模擬量I/O。大多數(shù)CPU還有后備電池盒，存儲器插槽可以插入多達(dá)數(shù)兆字節(jié)的Flash EPROM微存儲器卡（簡稱MMC），用于掉電后程序和數(shù)據(jù)的保存。在所有的模式中，都可以通過MPI接口與其他設(shè)備通信。電源模塊、CPU、信號模塊、功能模塊、接口模塊和通信處理器都安裝在導(dǎo)軌上。[11]圖 S7300 PLC DC 連接器 (CPU 313 以上) 多點(diǎn)接口 STEP 7設(shè)計(jì) 建立工程 打開SIEMENS Manager點(diǎn)擊next，然后選擇CPU Type為3152 DP,MPI地址為2。 硬件配置硬件組態(tài)是指在窗口中對機(jī)架，模塊，分布式I/O(DP)機(jī)架，以及接口子模塊等進(jìn)行排列。在組態(tài)表中，STEP 7 自動(dòng)給每個(gè)模塊分配一個(gè)地址。（1） 系統(tǒng)的組態(tài)：選擇硬件機(jī)架，并將所選的模塊分配給機(jī)架中希望的插槽。（3） 模塊的參數(shù)設(shè)置，可以防止輸入錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。在第二個(gè)卡槽中安裝CPU，CPU的型號為CPU3152 DP AG100AB0。雙擊模擬量輸出模塊，彈出輸出方式編輯，這里智能電動(dòng)閥是通過電流控制的，用的是第一個(gè)I/O口，所以選擇第一個(gè)I/O口的輸出類型為電流型，輸出范圍為4~20mA。在程序中，我們在程序中建立主程序OB子程序OB35和報(bào)警程序OB122。 功能塊介紹塊功能的簡要描述還可參考組織塊（OB）OB決定用戶程序的結(jié)構(gòu)組織塊和程序結(jié)構(gòu)系統(tǒng)功能塊（SFB）系統(tǒng)功能（SFC）SFB和SFC集成在S7 CPU中可以讓你訪問一些重要的系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能塊（SFB）和系統(tǒng)功能（SFC）功能塊（FB）FB是帶有“存儲區(qū)域”的塊，你可以自己編程這個(gè)存儲區(qū)域功能塊（FB）功能（FC）FC中包含經(jīng)常使用的功能的例行程序功能（FC）背景數(shù)據(jù)塊（背景DB）當(dāng)一個(gè)FB/SFB被調(diào)用時(shí)，背景DB與該塊相關(guān)聯(lián)，他們可在編譯過程中自動(dòng)生成背景數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊（DB）DB是用于存儲用戶數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)區(qū)域，除了指定給一個(gè)功能塊的數(shù)據(jù)，還可以定義可以被任何塊使用的共享數(shù)據(jù)共享數(shù)據(jù)塊（DB）OB1模塊，當(dāng)PLC開啟時(shí)，即下水箱電磁閥開通。當(dāng)用戶定義時(shí)間間隔時(shí)，必須確保在兩次循環(huán)中斷之間的時(shí)間隔中，有足夠的時(shí)間處理循環(huán)中斷自己的服務(wù)程序。由于程序較短，所以將程序?qū)懺贠B35里。對副設(shè)定值MAN的設(shè)定將在上位機(jī)設(shè)計(jì)里介紹。L 92 L MD 3 *R T 6 NOP 0DB42為變頻器的PID控制，PIW274為變頻器支路的流量測量值，PQW290為變頻器。CALL CONT_C , DB42 COM_RST := MAN_ON := PVPER_ON:= P_SEL := I_SEL := INT_HOLD:= I_ITL_ON:= D_SEL := CYCLE := SP_INT := PV_IN := PV_PER :=PIW274 MAN := GAIN := TI := TD := TM_LAG := DEADB_W := LMN_HLM := LMN_LLM := PV_FAC := PV_OFF := LMN_FAC := LMN_OFF := I_ITLVAL:= DISV := LMN := LMN_PER :=PQW290 QLMN_HLM:= QLMN_LLM:= LMN_P := LMN_I := LMN_D := PV := ER := NOP 0FB41模塊FB41稱為連續(xù)控制的PID用于控制連續(xù)變化的模擬量，其功能是S7300提供的標(biāo)準(zhǔn)的已經(jīng)為用戶編制好程序的塊，用戶可以直接調(diào)用它們，以便高效地編制自己的程序，但不能修改這些功能塊。過程變量的輸入：可以用兩種方式輸入過程變量（即反饋值）：(1) 用PV_IN(過程輸入變量)輸入浮點(diǎn)格式的過程變量，此時(shí)開關(guān)量PVPER_ON(外圍設(shè)備過程變量ON)應(yīng)為0狀態(tài)。(2) 用PV_PER(外圍設(shè)備過程變量)輸入外圍設(shè)備（I/O）格式的過程變量，即用模擬量輸入輸出的數(shù)字值作為PID調(diào)節(jié)的過程變量，此時(shí)開關(guān)量PVPER_ON應(yīng)為1狀態(tài)。外圍設(shè)備過程變量轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)：外圍設(shè)備（即模擬量輸入模塊）正常范圍的最大輸出值（%）為27648（6C00H），%%之間的浮點(diǎn)數(shù)格式的數(shù)值，CPR_IN的輸出（以%為單位）用下式計(jì)算： （）外圍設(shè)備過程變量的標(biāo)準(zhǔn)化：PV_NORM功能用下面的公式將CPR_IN的輸出PV_R格式化： （）式中： PV_FAC —— 過程變量的系數(shù)，；PV_OFF —— 過程變量的偏移量。如果設(shè)定值有物理意義，實(shí)際值（即反饋量）也可以轉(zhuǎn)換為該物理值。在手動(dòng)模式中，控制變量（Manipulated Variable，即控制器的輸出值）被手動(dòng)選擇的值MAN（手動(dòng)值）代替。在上位機(jī)設(shè)置中，可以設(shè)定副設(shè)定值，讓電動(dòng)閥支路流量恒定。 輸出量轉(zhuǎn)換為外圍設(shè)備（I/O）格式控制器輸出值如果要送給模擬量輸出模塊中的D/A轉(zhuǎn)換器，需要用“CPR_OUT”功能轉(zhuǎn)換為外圍設(shè)備（I/O）格式的變量LMN_PER。FB41的輸入?yún)?shù)，如表52所示 FB41的輸入?yún)?shù)參數(shù)名稱數(shù)據(jù)類型地址說明默認(rèn)值COM_RSTBOOL完全重新起動(dòng)，為1時(shí)執(zhí)行初始化程序FALSECYCLETIME2采樣時(shí)間，兩次塊調(diào)用之間的時(shí)間，取值范圍=20msT1s SP_INTREAL6內(nèi)部設(shè)定值輸入，取值范圍為177。4 上位機(jī)組態(tài)與程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)用組態(tài)軟件的是西門子公司的WinCC，它是Windows Control Center（視窗控制中心）的簡稱，是HMI/SCADA軟件中的后起之秀。它集成了SCADA、組態(tài)、腳本（Script）語言和OPC等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了Windows操作系統(tǒng)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。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、可視窗口和菜單選擇，使用方便靈活，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。用戶也可以將WinCC作為系統(tǒng)擴(kuò)充的基礎(chǔ)，通過開放式接口，開發(fā)其自身需要的應(yīng)用系統(tǒng)。從形式和操作上看，控制中心與Windows資源管理器相似。數(shù)據(jù)管理器：在WinCC項(xiàng)目中用于處理中央任務(wù)的啟動(dòng)。 WinCC的發(fā)展及應(yīng)用從面市伊始，用戶就對SIMATIC WinCC印象深刻。依據(jù)這種戰(zhàn)略思想，WinCC，這一運(yùn)行于Microsoft Windows 2000和XP下的Windows控制中心，已發(fā)展成為歐洲市場中的領(lǐng)導(dǎo)者，乃至業(yè)界遵循的標(biāo)準(zhǔn)。突出的優(yōu)點(diǎn)：通用的應(yīng)用程序；適合所有工業(yè)領(lǐng)域的解決方案；多語言支持，全球通用；可以集成到所有自動(dòng)化解決方案內(nèi)；內(nèi)置所有操作和管理功能；可簡單、有效地進(jìn)行組態(tài)；可基于Web持續(xù)延展；采用開放性標(biāo)準(zhǔn)，集成簡便集成的Historian 系統(tǒng)作為IT 和商務(wù)集成的平臺；可用選件和附加件進(jìn)行擴(kuò)展；“全集成自動(dòng)化” 的組成部分。在組態(tài)軟件的運(yùn)行環(huán)境下，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況將實(shí)時(shí)地保存在變量的數(shù)值中，操作人員監(jiān)控過程數(shù)據(jù)，他在計(jì)算機(jī)上發(fā)布的指令通過變量傳送給生產(chǎn)現(xiàn)場。WinCC使用變量管理器來組態(tài)變量。WinCC與自動(dòng)化控制系統(tǒng)間的通訊依靠通訊驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)；自動(dòng)化控制系統(tǒng)與WinCC工程間的數(shù)據(jù)交換通過過程變量來實(shí)現(xiàn)。它位于WinCC項(xiàng)目管理器的瀏覽窗口中。 新建新驅(qū)動(dòng)器連接在WINCC變量中建立SIEMENS S7 PROTOCOL SUIT,選擇MPI，新建驅(qū)動(dòng)程序連接，點(diǎn)擊系統(tǒng)參數(shù)，選擇邏輯設(shè)備名稱為“CP5611”，如圖： WINCC系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置再進(jìn)入選擇參數(shù)窗口，設(shè)置插槽號為2， PLC 315—2DP的插槽號為2。如下圖所示： 新建變量 按上面步驟建立所有外部變量， 外部變量 外部變量名稱數(shù)據(jù)類型參數(shù)地址程序中名稱manon二進(jìn)制變量DB42,MAN_ONpselect二進(jìn)制變量DB42, P_SELiselect二進(jìn)制變量DB42, I_SELdselect二進(jìn)制變量DB42, D_SELsp1浮點(diǎn)數(shù)32位IEEE754DB42, DD6SP_INTfushe浮點(diǎn)數(shù)32位IEEE754DB41, DD16MANp