【正文】 的關(guān)系。 圖21水槽液位串級控制系統(tǒng)工藝流程圖 表21 液位水槽裝置設(shè)備選型名稱型號規(guī)格精度數(shù)量制造廠家中央處理器模塊（CPU）CPU312 IFM內(nèi)存RAM擴(kuò)展到64K1模擬量輸入模塊（AI）SM331處理2點輸入信號。其中SM331為8路模擬量輸入模塊， SM332為4路模擬量輸出模塊。、特點PLC是面向用戶專為在工作環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的專用計算機(jī)。（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計的，要能適應(yīng)這樣一個具有很強(qiáng)的電噪聲、電磁干擾、機(jī)械振動、極端溫度和濕度很大的工業(yè)環(huán)境中，那么，在PLC硬件設(shè)計方面，首先應(yīng)對器件嚴(yán)格篩選和優(yōu)化，而且在電路結(jié)構(gòu)及工藝上采取了一些獨特的方式。（2）編程簡單、直觀PLC是面向現(xiàn)場，考慮到大多數(shù)電氣技術(shù)人員熟悉繼電器控制線路的特點，在PLC的設(shè)計上，沒有采用微機(jī)控制中常用的匯編語言，而是采用一種面向控制過程的梯形圖語言。電氣工程師和具有一定知識的電工工藝人員都可以在很短的時間內(nèi)學(xué)會。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言（Sequential Function Chart）,使編程更簡單方便。PLC可連接成為功能很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，低速網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離達(dá)500~2500m，高速網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離為500~1000m,網(wǎng)上結(jié)點可達(dá)1024個，并且高速網(wǎng)絡(luò)和低速網(wǎng)絡(luò)可以級連，兼容性好。在從繼電器控制系統(tǒng)改造到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器箱附近并將連線接向已有接線端，而且改換很方便，只要將PLC的輸入/輸出端子連向已有的接線端子排即可。從一開始，PLC便以易維護(hù)作為設(shè)計目標(biāo)?？傊?，在工業(yè)應(yīng)用中使用PLC的優(yōu)點是顯而易見的。 PLC總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。（1）產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展大型PLC采用微處理器系統(tǒng)，可同時進(jìn)行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強(qiáng)了過程控制和數(shù)據(jù)處理功能。小型PLC的整個結(jié)構(gòu)向小型模塊結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，操作使用十分簡便。（2）編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化1985年，世界上張楚了第一 臺光筆編程器，近幾年來，不少廠家先后開發(fā)了各種特色的智能編程器，可進(jìn)行在線編程。（3）發(fā)展多樣化 PLC發(fā)展的多樣化主要體現(xiàn)在三個方面：產(chǎn)品類型、編程語言和應(yīng)用領(lǐng)域。 （5）網(wǎng)絡(luò)與通訊能力增強(qiáng)計算機(jī)與PLC之間以及各個PLC之間的聯(lián)網(wǎng)和通訊的能力不斷增強(qiáng)。目前，工業(yè)中普遍采用金子塔結(jié)構(gòu)的多級工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。電容式差壓變送器的檢測元件采用電容式壓力傳感器，組成分測量和放大兩大部分。整機(jī)的精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高、抗振性強(qiáng)，其基本誤差一般為177。%。采用兩線制方式，輸出電流為420mA DC國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號，可和其他接受420mA DC信號的儀表配套使用，構(gòu)成各種控制系統(tǒng)。即安裝、調(diào)校和使用非常方便。 圖22電容式差壓變送器構(gòu)成方框圖輸入差壓△Pi作用于測量部件的中心感壓膜片，使其產(chǎn)生位移S，從而使感壓膜片（即可動電極）與兩弧形電極（即固定電極）組成的差動電容器的電容量發(fā)生變化。　 差壓式流量計(以下簡稱DPF或流量計)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。通常以檢測件的型式對DPF分類，如孔扳流量計、文丘里管流量計及均速管流量計等。差壓計既可用于測量流量參數(shù)，也可測量其他參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。第一部分為節(jié)流裝置，它將被測流量值轉(zhuǎn)換成差壓值；第二部分為信號的傳輸管線；第三部分為差壓變送器，用來檢測差壓并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號。當(dāng)信號壓力維持在一定值，閥門就維持在一定開度上。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，維護(hù)方便，成本低廉，得到廣泛應(yīng)用。正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號增加時，推桿的位移向外；反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)在輸入信號增加時，推桿的位移向內(nèi)。因此，稱為正作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 圖24氣動薄膜調(diào)節(jié)閥(a)、（b）氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的特點①正、反作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本相同，由上膜蓋、下膜蓋、薄膜膜片、推桿、彈簧、調(diào)節(jié)件、支架和行程顯板等組成。③可通過調(diào)節(jié)件的調(diào)整，改變彈簧初始力，從而改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推力。輸出的位移稱行程，由行程顯示板顯示。國產(chǎn)氣動薄膜調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程有10mm、16mm、25mm、40mm、60mm和100mm等六種規(guī)格。⑥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥可添加位移轉(zhuǎn)換裝置，使直線位移轉(zhuǎn)換為角位移，用于旋轉(zhuǎn)閥體。⑧氣動薄膜調(diào)節(jié)閥可添加手輪機(jī)構(gòu)，在自動控制失效時采用手輪進(jìn)行降級操作，提高系統(tǒng)可靠性。與傳統(tǒng)氣動薄膜調(diào)節(jié)閥相比，高低和重量約可降低30%。側(cè)裝式氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也稱增力式執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它采用增力裝置將氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)的水平推力經(jīng)杠桿的放大，轉(zhuǎn)換為垂直方向的推力。它通常與偏心旋轉(zhuǎn)閥配套使用。第3章水槽液位串級控制系統(tǒng)方案的選擇和分析串級控制系統(tǒng)的概述串級控制系統(tǒng)有主、副兩個控制回路，主、副調(diào)節(jié)器相串聯(lián)工作，其中主調(diào)節(jié)器有自己獨立的給定值R，它的輸出m1作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的輸出m2控制執(zhí)行器，以改變主參數(shù)C1。（1）改善了過程的動態(tài)特性；（2）能及時克服進(jìn)入副回路的各種二次擾動，提高了系統(tǒng)抗擾動能力；（3）提高了系統(tǒng)的魯棒性；（4）具有一定的自適應(yīng)能力。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，它的控制任務(wù)是使主參數(shù)等于給定值（無余差），故一般宜采用PI或PID調(diào)節(jié)器。主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇正如單回路控制系統(tǒng)設(shè)計中所述，要使一個過程控制系統(tǒng)能正常工作，系統(tǒng)必須采用負(fù)反饋。各環(huán)節(jié)的放大系數(shù)極性是這樣規(guī)定的：當(dāng)測量值增加，調(diào)節(jié)器的輸出也增加，則調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)Kc為負(fù)（即正作用調(diào)節(jié)器），反之，Kc為正（即反作用調(diào)節(jié)器）；本裝置所用電動調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)Kv恒為正；當(dāng)過程的輸入增大時，即調(diào)節(jié)器開大，其輸出也增大，則過程的放大系數(shù)K0為正，反之K0為負(fù)。而后，將主調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)在所求得的數(shù)值上，再進(jìn)行整定，求取第二次副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值，然后再整定主調(diào)節(jié)器。（二） 兩步整定法兩步整定法就是第一步整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)，第二步整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。記下相應(yīng)的比例度δ2S和振蕩周期T2S。（3）根據(jù)求取的δ1S、T1S和δ2S、T2S值，按單回路系統(tǒng)衰減曲線法整定公式計算主、副調(diào)節(jié)器的比例度δ、積分時間TI和微分時間Td的數(shù)值。（三） 一步整定法 由于兩步整定法要尋求兩個4：1的衰減過程，這是一件很花時間的事。所謂一步整定法，就是根據(jù)經(jīng)驗先確定副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，然后將副回路作為主回路的一個環(huán)節(jié)，按單回路反饋控制系統(tǒng)的整定方法整定主調(diào)節(jié)器的參數(shù)。（2）按照單回路控制系統(tǒng)的任一種參數(shù)整定方法來整定主調(diào)節(jié)器的參數(shù)。根據(jù)主調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K1 和副調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K2的匹配原理，適當(dāng)調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使主參數(shù)品質(zhì)指標(biāo)最佳。（四）主、副控制器正反作用的選擇。 ① 副控制器的正、反作用要根據(jù)副回路的具體情況決定，而與主回路無關(guān)。本設(shè)計中副控制器采用的是反作用型式。副回路的放大倍數(shù)可視為“正”，因變送器一般為“正”，這樣主控制器的正負(fù)特性與主對象的正負(fù)特性一樣。 水箱液位的串級控制系統(tǒng)，它是由主控、副控兩個回路組成。副控回路中的調(diào)節(jié)器稱副調(diào)節(jié)器，控制對象為中水箱，又稱副對象，中水箱的液位為系統(tǒng)的副控制量。副調(diào)節(jié)器的的輸出直接驅(qū)動電動調(diào)節(jié)閥，從而達(dá)到控制下水箱液位的目的。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)器輸出信號的變化規(guī)律，對副參數(shù)的動態(tài)性能和余差無特殊的要求，因而副調(diào)節(jié)器可采用P調(diào)節(jié)器。實驗之前先將儲水箱中貯足水量，然后將閥門F1F1F17全開，將中水箱出水閥門F1下水箱出水閥門F111開至適當(dāng)開度（要求閥F110稍大于閥F111），其余閥門均關(guān)閉。將“LT2中水箱液位”鈕子開關(guān)撥到“OFF”的位置，將“LT3下水箱液位”鈕子開關(guān)撥到“ON”的位置。3．打開上位機(jī)MCGS組態(tài)環(huán)境，打開“智能儀表控制系統(tǒng)”工程，然后進(jìn)實驗十的監(jiān)控界面。將主控儀表設(shè)置為“手動”，并將輸出值設(shè)置為一個合適的值，此操作可通過調(diào)節(jié)儀表實現(xiàn)。6．按本章第一節(jié)中任一種整定方法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，并按整定得到的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器設(shè)定。（干擾作用在主對象或副對象）（3）將閥F1F113開至適當(dāng)開度（改變負(fù)載）；（4）將電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥F13或F14（同電磁閥）開至適當(dāng)開度；以上幾種干擾均要求擾動量為控制量的5％～15％，干擾過大可能造成水箱中水溢出或系統(tǒng)不穩(wěn)定。8．適量改變主、副控調(diào)節(jié)儀的PID參數(shù)，重復(fù)步驟7，用計算機(jī)記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。⑶干擾F同時同時主環(huán)和副環(huán)①作用方向相同干擾F同時使L2T↑→L2C↓(反作用)→L1C↓(反作用) L1T↑→L1C↓(反作用) LV↓↓ 液位L2,L1↓↓②作用方向相反干擾F作用使L2T↑→L2C↓(反作用)→L1C↓(反作用) L1T↓→L1C↑(反作用) LV變化很小 液位L2,L1變化不大第4章西門子相關(guān)內(nèi)容西門子Simatic Step7簡介串級系統(tǒng)的實現(xiàn)完全在軟件中，以程序的形式完成。用于回路調(diào)節(jié)和組態(tài)畫面的功能不斷完善，而且PLC的抗干擾的能力也非常強(qiáng)，對電源的質(zhì)量要求比較低。S7300系列PLC產(chǎn)品的程序設(shè)計開發(fā)環(huán)境采用SIEMENS公司提供的STEP7來實現(xiàn)。在STEP 7程序中，可使用標(biāo)準(zhǔn)語言梯形邏輯（LAD）、功能塊圖（FBD）或語句表（STL）生成STEP 7程序。STEP 7可編程控制器包括一個供電單元，一個CPU，以及輸入和輸出模板（I/O模板）。在中通過地址尋址I/O模板。 圖41 SIMAIC S7300站工作原理本裝置中PLC控制方案采用了德國西門子公司的S7200和S7300PLC，其中西門子S7200PLC采用的是Step 7MicroWIN 32編程軟件，而西門子S7300PLC采用的是Step 7編程軟件。 圖42 S7200:CPU設(shè)計表 41 S7200:技術(shù)參數(shù) 圖43 S7300:CPU設(shè)計表42 S7300:技術(shù)參數(shù)S7300系列PLC 硬件組態(tài)實例一、S7300系列PLC單機(jī)架硬件組態(tài)單機(jī)架硬件組態(tài)最多配置8個擴(kuò)展模塊。插槽2為CPU模塊配置。二、S7300系列PLC多機(jī)架硬件組態(tài)最多配置4個機(jī)架。在4個機(jī)架上最多可安裝32個模塊。插槽2為CPU模塊配置。通過IM3