【正文】 損失兩部分，公式為：H吸=H吸高+H吸損。排出揚程包括排出高度和排出管路阻力損失兩部分，公式為：H排=H排高+H排損。自吸泵的揚程可用真空表檢測，排出揚程可用壓力表檢測。因此，泵的性能研究變得格外重要，根據(jù)泵的特性曲線比較泵的揚程，功率和泵的總效率，作為選泵的依據(jù)。該曲線的作用是泵以一定的流量點，都可以在曲線上找出一組與其相對應的揚程、軸功率、效率，這一組參數(shù)稱為工作狀態(tài)，簡稱工況或工況點，一般泵的額定參數(shù)就是與設計工況點相重合或相接近，設計工況點和最佳工況點相重合或很接近。 油泵的工況點泵的正常工況點和額定工況點在額定工況點下的效率相對較高，額定工況點是廠家設定的工況點，但是我們在設計使用中不一定達到，或者超過這個工況點都是有可能的，因此一般規(guī)定一個范圍，稱為泵的高效區(qū)。實際運行的工況時油泵性能曲線圖，根據(jù)實際，設計揚程與流量，這個點就是正常工況點。 變頻調(diào)速分析及供油系統(tǒng)的理論模型 變頻調(diào)速的原理變頻器其原理便是先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然后再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源以供給電動機，即交直交的控制方式。由式可知,電機轉速與頻率近似成正比，改變頻率fs，就可以平滑地調(diào)節(jié)電機的轉速，從而可以連續(xù)方便地改變運送介質(zhì)的流量。通過改變電動機的轉速就可方便地改變泵的出水量，可以有效保證期望的工況，降低系統(tǒng)的電動損耗。 流量特性及管路特性曲線，3為nnn3對應的三條流量特性曲線，且n1n2n3。在管路特性曲線B的情況下，減少油泵轉速，則工作點C1將下移到C2或C3，流量也相應的由Q1減到Q2或Q3。工況點調(diào)節(jié)也可以通過改變管路特性曲線的方法，即通過改變閥門開度的大小，來實現(xiàn)調(diào)節(jié)流量的大小。這種方案，控制閥一般安裝在泵的出口管線上，簡單可行，應用范圍廣，但是這種方案，總的機械效率低，特別是在閥門開度較小時，閥門上的壓降較大，對于大功率泵，損耗的功耗相當大，因此是不經(jīng)濟的。實際的做法便是再抽水泵的出水口加上一個擋板，這個擋板擋住了水流，這棟樓需要多少水就把擋板開到多大，這樣一來，很多能量便浪費在擋板上了。供油泵是生產(chǎn)運行中能耗較大的電力設備，在正常應用中，都是通過控制供油泵出口的循環(huán)閥門開度來調(diào)節(jié)供油的流量和壓力，不僅造成了大量的能源浪費在閥門上，而且油流量的增加致使管線油溫快速上升，天氣溫度較高時，還會造成很大安全隱患。油泵應用變頻器，即可提高工效，又可節(jié)約用電，保護電機及設備。 恒壓供油系統(tǒng)的理論模型 恒壓控油控制原理框圖變頻恒壓供油將管網(wǎng)的油壓傳遞給S7300，S7300根據(jù)設定的壓力值讓實際壓力跟隨其變化，以達到恒壓供油的目的。如此使P回歸給定值，如果PID參數(shù)設置恰當，可獲得比較滿意的調(diào)節(jié)的效果，這個調(diào)節(jié)過程可用符號簡潔地表達為：相反，當干擾使出口壓力P下降時有：很明顯，這是一個閉環(huán)負反饋控制系統(tǒng)，如果把方塊圖中Z信號旁的“”變成“+，”E就等于P+Z，系統(tǒng)變成了正反饋，就不能克服干擾，此時，可見，在正反饋控制系統(tǒng)中，反饋值上升，系統(tǒng)將越來越偏離給定值。在實際工程應用中200控制點數(shù)一般不會超過64個；300的系統(tǒng)一般不超過512個；400則基本上就是大型系統(tǒng)了上千點都不足為奇。這些參數(shù)可以查詢相關的手冊。分析被控對象的工藝過程，統(tǒng)計系統(tǒng)的I/O點數(shù)和I/O類型。估算公式如下：DIDO=K[i=1Nαi+bi+c] (31)式31中，DI/DO——要估算的輸入和輸出點數(shù)量；K——～； αi——單個系統(tǒng)類型參數(shù)； bi——單個系統(tǒng)點數(shù)； C——其他點數(shù) N——單個系統(tǒng)的總數(shù)[7]。S7300對于不同的控制功能分為各種控制模塊，如果用戶需要增加控制任務時，只要增加相應的功能模塊即可，這種配置方案，為當今最為流行的控制方案。按照電動機的電壓等級和容量也分為很多類型。不同的產(chǎn)品系列其性能、功能不同。因為油泵電機是變頻器直接拖動的，所以變頻器的選型變得尤為重要，首先，要考慮的便是變頻器的容量，太小，拖不動電機，會造成油泵經(jīng)常性的停機；太大，雖可以拖動電機，但從經(jīng)濟上考慮顯然是不合適的，一般情況下，變頻器的選型滿足以下條件即可：I. 變頻器的電壓等級要與油泵電機相符II. ～。為此，CP340配有三種不同的驅動程序。綜上所述：本次設計選擇 CP340型號為 CP340RS422/485 訂貨號為3401CH020AE0 HMISIMATIC WinCC和SIMATIC WinCC Flexible無論從功能還是應用范圍上，都被認為是兩款不同的軟件。西門子公司還提供的了技術論壇，很多工程師們遇到的問題，都將出現(xiàn)在里面，西門子公司的技術人員也會提供在線解答，方便大家的學習。WinCC系統(tǒng)組件建立的各種編輯器可以生成工藝畫面、設置畫面、監(jiān)控畫面、腳本、報警、趨勢曲線和打印報表，功能強大，操作者可以根據(jù)設計要求進行目的性的選擇。u 與自動化系統(tǒng)的無縫集成u 與自動化網(wǎng)絡系統(tǒng)的集成u 與MES系統(tǒng)的集成u 與相應的軟硬件系統(tǒng)一起，實現(xiàn)系統(tǒng)級的診斷。綜上所訴：本次選擇WinCC組態(tài)監(jiān)控整個系統(tǒng) 硬件接線圖 系統(tǒng)網(wǎng)絡結構示意圖 系統(tǒng)硬件結構圖PC機與S7300和WinCC與S7300通過以太網(wǎng)經(jīng)交換機X208進行通訊,，Wincc ，MM440的從站地址為4（P0918）。 電源電路的設計 電源接線圖 數(shù)字量接口設計 數(shù)字量接線圖 模擬量接口設計 2線制4～20mA接線圖 CP340接口設計下圖說明了RS485模式下CP340和通訊伙伴連接時的接線圖（兩線制模式）。第四章 軟件系統(tǒng)設計 軟件設計簡介 PLC工作方式在編寫程序時，有必要了解一下PLC的工作過程。 S7300數(shù)據(jù)類型S7300的數(shù)據(jù)類型分為以下三種：基本數(shù)據(jù)類型、復合數(shù)據(jù)類型和參數(shù)類型。二、字節(jié)（byte）一個字節(jié)由8個bit組成。范圍：00～FF（十進制0～255）。防止地址重疊，造成沒有必要的錯誤。因此，雙字為32位。以上的字節(jié)、字和雙字數(shù)據(jù)類型均為無符號數(shù)，即只有正數(shù)，沒有負數(shù)。六、32位整數(shù)（DINT，Double Integer）32位整數(shù)和16位整數(shù)一樣，為有符號數(shù)。七、浮點數(shù)（Real）浮點數(shù)為32位，可以用來表示小數(shù)[12]。星期天代碼為1，星期一～星期六代碼分別是2～7。主要包括以下幾種數(shù)據(jù)類型：一、TIMER（定時器類型）、COUNTER（計數(shù)器類型）在函數(shù)或者函數(shù)塊中定義定時器和計數(shù)器，只有程序塊調(diào)用時才執(zhí)行。三、ANY（10字節(jié)指針類型）在本次程序調(diào)試中，讀DP從站數(shù)據(jù)和寫DP從站數(shù)據(jù)用到SFC14和SFC15，參數(shù)RECORD引腳的數(shù)據(jù)類型就是ANY類型，S7300 CPU的RECORD參數(shù)總是需要完整的指定DB參數(shù)（例如：控制電機啟停是PZD報文P BYTE 4）,，前兩個字為電機的控制字，后兩個字則為狀態(tài)字。 S7300數(shù)據(jù)高位低位編寫程序前，我們要了解S7300的數(shù)據(jù)類型，一個雙字高字節(jié)為MB0低字節(jié)為MB3，這個順序和其他的PLC或計算機的編程語言剛好相反，例如：～MB3組成，MB0為最高字節(jié)，MB3為最低字節(jié)。、、 變量表用變量表可以說明此結論，我們輸入十進制數(shù)87654321，顯示二進制為1000_0111_0110_0101_0100_0011_0010_0001,從圖中可明顯看出MB0為高位，MB3為地位，在此次程序編寫過程中，有一個速度設置按鈕，將設置的速度存儲到MW36中，在進行換算是，將其先轉換為雙精度整形，然后利用雙精度整數(shù)函數(shù)，經(jīng)過一定的線性轉換， 轉換成泵的額定轉速，保存在MD60中，那么問題出現(xiàn)了，怎樣從MD60中取出速度參數(shù)（速度保存在MW中，數(shù)值一般為0～2800r/min），很顯然，我們?nèi)〉匚籑W62即可，注：由于數(shù)值較小，我們可以忽略數(shù)據(jù)溢出的情況。 地址重疊問題如果修改了一個數(shù)據(jù)，另一個數(shù)據(jù)也發(fā)生了變化，最大的可能就是地址發(fā)生了重疊。如果我們選用MD4，則選用以下地址的時候就要慎重了，MWMWMBMBMBMB～、～、～、～。比方說，我們從別人的電腦上下載一部電影保存在優(yōu)盤上，把優(yōu)盤插到自己的電腦上進行觀看，但有時候，我不想這樣，我就要在別人的電腦上直接觀看。要特別注意了，別人電腦上的電影，會“實時些”，優(yōu)盤上的電影，過幾天看可能就會過時了。模擬量輸入輸出口的地址可以從HW Config中查到，本次使用的CPU 315F2 PN/DP的模擬量輸入地址為272～279，輸出地址為272～275,本次使用的模擬量輸入模塊為4通道輸入，2通道輸出，如果使用1通道電流輸入，則輸入可寫成PIW272，使用1通道電流輸出，則輸出可寫成PQW272，以此類推。FB可以用來保存數(shù)據(jù)，它有單獨背景數(shù)據(jù)塊，當調(diào)用FC時，會需要找全局地址進行保存，這樣做不但麻煩而且會造成前面所說的地址重疊?？梢灾苯釉L問保存在DB塊中的數(shù)據(jù)，訪問時可以使用絕對地址也可以使用符號地址，復雜的數(shù)據(jù)可以通過結構化的形式存儲。如果打開了數(shù)據(jù)塊DB50，則可以省略第一個小數(shù)點前面的數(shù)據(jù)塊編號，當然也可以先開打開后訪問，相對而言，前者不容易出錯，建議使用直接訪問數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。 背景數(shù)據(jù)塊和全局數(shù)據(jù)塊的區(qū)別共享數(shù)據(jù)塊又稱全局數(shù)據(jù)塊，共享數(shù)據(jù)塊相當于C語言中的全局地址，任何函數(shù)塊都可以調(diào)用其內(nèi)部數(shù)據(jù)。也只有FB可以隨時地訪問其背景數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)。如果增加或刪除默認的參數(shù)或變量，必須更新FB所有的背景數(shù)據(jù)塊或者刪除并重新建立。多次使用同一個功能塊時需要調(diào)用不同的背景數(shù)據(jù)塊，可以將這些數(shù)據(jù)塊中的數(shù)據(jù)存放在一個多重背景數(shù)據(jù)塊中，但是需要增加一個管理多重背景的功能塊。數(shù)字量和傳感器的物理量在數(shù)值上并不相等，需要通過一定的轉換才能直接使用。然后計算，所以我們將模塊讀入的數(shù)據(jù)，得到的值就跟420mA所對應的真實值基本上一致了。在控制系統(tǒng)中，各種控制運算參數(shù)及結果都是以一定的單位、符號的實際量表示的。控制量的計算結果向實際輸出控制的轉換是由模擬量輸出模塊完成的。模擬量的輸出整定是一個線性處理的過程。并將結果寫入OUT。 自動控制系統(tǒng)的性能要求現(xiàn)如今，在人們的日常生活中，自動控制系統(tǒng)無處不在，如房間溫度調(diào)節(jié)、濕度調(diào)節(jié)、全自動洗衣機、自動車庫等，他們在一定程度上代替或增強了人類器官的功能[14]。在恒壓供油系統(tǒng)中，由壓力傳感器傳回來的壓力值就需要恒定。除了穩(wěn)態(tài)誤差滿足規(guī)定的要求外，自動控制系統(tǒng)，還應滿足動態(tài)過程的性能要求?？刂葡到y(tǒng)的動態(tài)過程不僅要是穩(wěn)定的，并且希望過渡時間（又稱調(diào)整時間）越短越好，震蕩幅度越小越好，衰減的越快越好[16]。模塊化編程是把一項控制任務分成若干個獨立任務的程序塊，并放在不同的功能（FC）、功能塊（FB）中，在主程序中調(diào)用相關塊。功能（FC）和功能塊（FB）本質(zhì)上是劃分為塊的現(xiàn)行編程。組織塊OB1是循環(huán)執(zhí)行的程序，新建項目時系統(tǒng)自動生成空的OB1。在油泵控制程序中多次調(diào)用FB和FC來實現(xiàn)對油泵的控制。共享數(shù)據(jù)塊DB1存放MM440報文，DB52，DB51存放MODBUS數(shù)據(jù)，DB50存放接收到的數(shù)據(jù)。循環(huán)中斷OB35主要完成模擬量的采樣和輸出，其采樣周期可以自行設定。OB1的循環(huán)執(zhí)行時間為150ms，OB35循環(huán)中斷執(zhí)行時間為200ms。主程序OB1即循環(huán)處理的用戶程序。如果使用了由事件控制的程序處理，通常只是將其作為主程序的補充。 OB1程序流程圖 FC1程序流程圖 FC2程序流程圖本次設計中PLC作為從站，主站STM32的發(fā)出指令，PLC根據(jù)STM32發(fā)出的指令進行響應，主要是在接受到的數(shù)據(jù)后，判斷是否是給自己的數(shù)據(jù)。并判斷傳輸過來數(shù)據(jù)的地址標識符，判斷是否為自己的數(shù)據(jù)，不是自己的數(shù)據(jù)直接清空接收緩存區(qū)，并不做任何響應。 FC6程序流程圖 關鍵程序設計1．本次設計既能面板控制也能HMI控制；在面板控制和HMI控制下，又有手動和自動功能，采用SR觸發(fā)器來實現(xiàn)此功能。上限和下限根據(jù)現(xiàn)場控制要求進行設定。首先將壓力傳感器讀回來的數(shù)值進過輸入整定，傳給中間變量MW9，然后進過FC105進行工程量轉換，存儲在浮點型變量MD10，將MD10經(jīng)過FB1進行濾波處理。 變量聲明表對接收的數(shù)據(jù)進行CRC校驗。同時觸發(fā)發(fā)送標志，發(fā)送數(shù)據(jù)給主站，表示接收成功。復位發(fā)送完成標志位[18]。第五章 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) PLC與MM440通信測試 PROFIBUS網(wǎng)絡通信簡介PROFIBUS，是一種國際化．開放式．不依賴于設備生產(chǎn)商的現(xiàn)場總線標準。廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化?？蓪崿F(xiàn)現(xiàn)場設備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，從而為實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設備智能化提供了可行的解決方案[11]。 Step 7硬件組態(tài)打開Step 7軟件，通過FILE菜單選擇NEW新建一個項目，在NAME欄中輸入項目名稱，取名為wudi，并選擇存儲位置，項目屏幕的左側選中該項目，在右側彈出的快捷菜單中選擇Insert New Object插入SIMATIC 300 Station， 組態(tài)主站硬件配置時，尤其要注意實際硬件的型號和訂貨號，這些尤為重要，如果配置錯誤，在硬件下載時，會提示相關錯誤，操作者可以按照提示的錯誤進行修改，或者打開西門子的幫助文件，進行檢索，西門子公司也提供了在線查錯功能，相對而言，第三種方法用得最多，也最為廣泛。用戶數(shù)據(jù)類型選擇PPO1型，從下圖可以看出，其地址由紅色框圈出，PKW地址為256（100HEX），PZD地址為264(108HEX)。SFC要求必須以十六進制格式輸入地址。 組態(tài)從站 報文介紹S7300通過DP總線與MM440