【正文】 300 的模擬量 I/O 模塊包括模擬量輸入模塊 SM33模擬量輸出模塊 SM332和模擬量輸入輸出模塊 SM334 和 SM335，通常選用 SM334 系列的模塊。這種模塊 目前 有SM334 AI4/AO2? 8/8 位 和 SM334 A4/AO2? 12 位兩個型號。它是不可編程的，通過硬件連線來定義測量和輸出類型。 模擬量輸入模塊用于將模擬信號轉換為 CPU 內部處理用的數字信號，其主要部分是 A/D 轉換器。各模擬量通道轉換是 順序執(zhí)行的，每個模擬量通道的輸入信號是被依次 輪流轉換的。 圖 24 SM334 模擬量輸入模塊 原理圖 SM334 模擬量輸入模塊的接線如圖 25 所示。如圖 26 所示。模塊輸入電壓為單相交流 120/230V， 50/60Hz；輸出電壓為 DC24V，具有短路和斷路保護。輸入電壓過高，可能損壞模塊；輸入欠壓，模塊關閉，停止工作。 圖 27 電源模塊 變頻器 的選型 變頻器選用的是 MICROMASTER 420 系列， MM 420 是用于控制三相交流電機速度的變頻器系列。具有易于安裝、調試，快速相應，正常狀態(tài)下無跳閘運行，更好的動態(tài)特性，過 /欠電壓保護，短路保護等優(yōu)點。 圖 28 電動機和電源接線方法 變送器 的確定 可采用擴散硅液位變送器，用于 收集液位信號，產生 4~20mA 模擬信號，作為模擬量輸入信號傳遞給 PLC，進行進一步控制。如圖29 所示。這里選用的是電子式水位開關 BZ2401，檢測方式為有水時閉合。 高低電平的信號 可 通過 PLC 來讀取，并驅動水泵等用電器工作。產品豎向安裝時，水位到達紅線就動作，有 一定的防波浪功能 。 下圖 210 為 BZ2401 普通型電子式水位開關 豎向安裝時的工作情況 ，適用常溫水體環(huán)境。 圖 31 液位控制系統(tǒng)框圖 其中 A/D 轉換、 PLC 調節(jié) 、 D/A 轉換等運算都是在 PLC 內部執(zhí)行，同時為上位機提供可用的數據，用以顯示。 液位控制系統(tǒng)的控制方案 如圖 32 所示，以 S7300 作為控制器，西門子公司的變頻器 MM 420 作為執(zhí)行器，并利用它的順序控制功能，輸出 7 個 可設定 的 固定頻率來控制電機的轉速，從而控制進水流量達到控制水位的目的。 圖 32 水位控制系統(tǒng) PLC 程序設計 固定頻率的 設定 PLC 輸出的 3 個開關量地址為 、 、 ，它們與變頻器輸出頻率之間的關系如表 31 所示。除了上 、下限位之外，開關 2 的作用是將水位劃分為 3 個狀態(tài)，狀態(tài)Ⅰ為 水位偏高 ,Ⅱ為適中，Ⅲ為偏低。 2) 下限位：點亮下限位報警指示燈，開關輸出組合為 111（ 50Hz）。 4) 狀態(tài) Ⅱ ：輸出不變。 最終目的是使得水位穩(wěn)定在狀態(tài) Ⅱ 。 圖 33 水位檢測示意圖 圖 34 控制流程圖 STEP 7 編程過程 1. 創(chuàng)建項目和硬件組態(tài) 激活 SIMATIC 管理器（ SIMATIC Manager），在新建項目窗口輸入“液位控制”，建立新項目。如圖 35 所示。如圖 36 所示，對 各個 開關、水位狀態(tài)、報警指示燈等等都進行了變量命名。在 OB1 中首相對上、下限位的狀態(tài)進行處理，然后通過對水位狀態(tài) 3 的判斷結果 ，調用相應的減速、升速功能 F F2。 圖 36 編輯符號表 圖 37 OB1 中主程序片段 2）編制功能 FC 在 SIMATIC 管理器中用 Inset 下拉菜單生成功能 FC1 和 FC2. 當水位為狀態(tài) 1 時， FC1 用于向下調節(jié)變頻器的輸出頻率；而 FC2 用于當水位為 狀態(tài) 3 時的頻率上調。 圖 38 FC1 程序片段 4. 程序下載與調試 OB FC FC2 編制完成后，通過硬件接口將計算機和 PLC 連接起來，就可以將程序下載給 CPU 進 行在線調試。為了便于調試可以建立變量表，用于顯示各個變量的實時狀態(tài)。 上位機 組態(tài) 軟件設計 組態(tài)王（ KINGVIEW）軟件是國內第一家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司產品。 它 是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過程控制設計、 現場操作以及工廠資源管理于一體，將一個企業(yè)內部的各種 生產系統(tǒng)和應用以及信息交流匯集在一起，實現最優(yōu)化管理。采用組態(tài)王軟件開發(fā)工業(yè)監(jiān)控工程，可以極大地增強用戶生產控制能力、提高工廠的生產力和效率、提高產品的質量、減少成本及原材料的消耗。 在本設計中， 上位機組態(tài) 實現了自動液位控制過程中工作人員可直接通過電腦監(jiān)測系統(tǒng)運行狀態(tài)，及在線改變參 數的設置。 “組態(tài)王”軟件界面 雙擊打開組態(tài)王 軟件，上位機組態(tài)軟件界面如圖 39。 圖 39 上位機組態(tài)軟件界面 上位機組態(tài)畫面的創(chuàng)建 雙擊 圖 39 上位機組態(tài)軟件界面 的左側“畫面”進入畫面創(chuàng)建界面，通過各種繪圖工具，和應用圖庫中的各 種元件創(chuàng)建如圖 310 所示的組態(tài)畫面。通過創(chuàng)建數據詞典并將圖 310 系統(tǒng)組態(tài)畫面中的各種元件和數據詞典連接起來，組態(tài)畫面則和系統(tǒng)的輸入輸出及各種狀態(tài)相對應，組態(tài) 軟件 通過與 PLC 通訊 實現對系統(tǒng)的監(jiān)控。數據詞典創(chuàng)建界面如圖 311。同法創(chuàng)建組態(tài)畫面中各個元件的數據詞典，畫面就和 PLC 的數據聯系了起來，通過組態(tài) 軟件 與 PLC 通訊，實現組態(tài)畫面 對系統(tǒng)監(jiān)控。然后 雙擊“新 I/O 設備”， 在如圖 314 所示“設備配置向導”對話框中選擇 FX2編程口，設置相應的名字和串口號，本設計設置為“新 I/O 設備”、 “ COM1” ,最后確定，完成上位機通訊連接設備設置。軟件調試的順利完成是建立于硬件調試之上的，所以在軟件調試之前首先要進行硬件的調試工作，在 PLC 處于編程狀態(tài)下，檢測變頻器、傳感器 等，以確認這些信號能夠正確地輸入 PLC 的輸入端口；確認過程控制系統(tǒng)可以正常運轉，實現水泵上水、放水、啟動、停止 及變頻器控制器下的轉速調節(jié) 等功能。通過反復的連接操作訓練后，這些問題得到了妥善的解決。軟件調試較硬件調試來說要復雜的多。系統(tǒng)有很多功能，要本著先單一，后多種，先簡單，后復雜的順序來編寫和調試程序，直到完全符合設計要求，完成最終的調試工作。通過不斷的調試，最終建立比較完整的組態(tài)畫面，實現單容水箱液位控制系統(tǒng)的 監(jiān)控要求。 結論 經過三個多月的艱苦努力，本設計基本上達到了設計目的。 在系統(tǒng)設計過程中，成功地解決了組態(tài)王與PLC 的連接通信，組態(tài)動畫的設置與連接。 由于液位控制過程中存在大滯后、時變、非線性等特點， 使系統(tǒng)的靈敏度和跟 隨性不理想。另外，也培養(yǎng)了自己嚴肅認真的科學態(tài)度和嚴謹求實的工作作風。 但由于時間的原因，在設計中還有存在很多不足之處，請各位專家和老師指正 。 李 會艷 老師知識淵博，給 學生 在畢業(yè)設計期間的學習與 實驗 給予了極大的幫助和細心的指導。 李 老師對我們一貫都是那么和藹可親，平易近人，這一點真的很難能可貴 ，也是我們需要學習的地方 。從設計的開始到結束， 李老師都嚴格要求和認真檢查，讓我們受益非淺。 老師嚴謹的治學態(tài)度，科學的研究方法，勤勉的工作作風和事事力求完美的工作態(tài)度是學生工作、學習和為人的榜樣。我還要感謝自動化與電氣工程學院 的各位領導和 胡山 老師給予的指導和幫助。今后，我將一如既往的努力，以回報你們的關心和支持！ 同時要 感謝我的同組同學在畢業(yè)設計期間給予我的幫助！感謝所有給過我支持 與幫助的老師和同學！ 真心的感謝我的父母，他們無微不至的關懷和全力支持使我順利完成學業(yè)，他們的諄諄教誨，給了我不斷超越自己的