【正文】 ) CPU 222/224/224XP/226 可方便地用數(shù)字量和模擬量擴(kuò)展模塊進(jìn)行擴(kuò) 展。 脈沖輸出 2 路高頻率脈沖輸出（最大 20KHz），用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)定位任務(wù)。EEPROM 存儲器模塊（選件 ）， 可作為修改與拷貝程序的快速工具（無需編程器），并可進(jìn)行輔助 軟件 歸檔工作。用戶數(shù)據(jù)（如標(biāo)志位狀態(tài)，數(shù)據(jù)塊， 定時(shí)器 ，計(jì)數(shù)器）可通過內(nèi)部的超級電容存貯大約 5天。電池模塊插在存儲器模塊的卡槽中。 該軟件功能強(qiáng)大，界面友好，有聯(lián)機(jī)幫助功能，主要為用戶開發(fā) PLC應(yīng)用程序使用；同時(shí)也可實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)，是 SIMATIC S7200用戶不可缺少的開發(fā)工具。 STEP 7 的 所有功能均有大量的在線幫助，用鼠標(biāo)打開或選中某一對象，按 F1 可以得到該對象的在線幫助。 STEP 7用 SIMATIC 管理器對項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽 SIMATIC SM C7 和 WinCC 的數(shù)據(jù)。 STEP 7Micro/WIN 編程軟件的主界面功能 STPE 7Micro/WIN 的基本功能是協(xié)助用戶完成應(yīng)用軟件的開發(fā)任務(wù)，例如創(chuàng)建用戶程序，修改和編輯原有的用戶程序；利用編程軟件可設(shè)置 PLC 的工作模式和參數(shù)，編譯、上載和下載用戶程序，進(jìn)行程序的運(yùn)行監(jiān)控等；它還具有簡單語法的檢查、對用戶程序的文檔管理和加密，以及提供在線幫助等功能。 基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 15 圖 STPE 7Micro/WIN 主界面 主界面可以分以下幾個(gè)區(qū)：菜單欄、工具欄、瀏覽條、指令樹窗 口、輸出窗口、狀態(tài)條和程序編輯器、局部變量表等（可同時(shí)或分別打開 5 個(gè)用戶窗口）。 STEP 7Micro/WIN 軟件編程 利用 STPE 7Micro/WIN 編程軟件編輯和修改控制程序是用戶要做的最基本的工作，以下是本設(shè)計(jì)的程序如下。 基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 16 LD LPS ITD AIW0, AC0 AENO D +6400, AC0 LRD DTR AC0, AC0 AENO /R , AC0 LRD MOVR AC0, VD100 AENO *R , AC0 LPP MOVR AC0, VD300 // 回路 PID 設(shè)定，組態(tài)軟件參數(shù) SP 值設(shè)置寫入 PID LD LPS MOVR VD304, AC0 AENO MOVR VD304, AC0 /R , AC0 LPP MOVR AC0, VD104 // 初始化 PID 參數(shù)，同時(shí)使能定時(shí)中斷 0 LD LPS MOVR , VD304 AENO MOVR , VD112 LRD MOVR , VD116 AENO MOVR , VD120 基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 17 LRD MOVR , VD124 AENO MOVB 0, VB190 LRD MOVB 100, SMB34 AENO ATCH INT0, 10 LPP ENI // 自動(dòng)狀態(tài)：把最后的結(jié)果 MV 輸出到 AQW0(轉(zhuǎn)換到 640032021) LDB= VB190, 0 MOVR VD308, AC0 *R , AC0 ROUND AC0, AC0 DTI AC0, AC0 +D +6400, AC0 MOVW AC0, AQW0 人機(jī)界面設(shè)計(jì) 組態(tài)軟件簡介 組態(tài)軟件在國內(nèi)是一個(gè)約定俗成的概念，并沒有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控軟件 ”。它有時(shí)候也稱為 “二次開發(fā) ”，組態(tài)軟件就稱為 “二次開發(fā)平臺 ”。一種組態(tài)軟件只能適合某種領(lǐng)域的應(yīng)用。如 DCS(集散控制系統(tǒng) )組態(tài)， PLC（ 可編程控制器 ）梯形圖組態(tài)。在其他行業(yè)也有組態(tài)的概念，如 AutoCAD， PhotoShop 等。從表面上看，組態(tài)工具的運(yùn)行程序就是執(zhí)行 自己特定的任務(wù)。 組態(tài)軟件大都支持各種主流工控設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，并且通常應(yīng)提供分布基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 18 式數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)功能。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI 應(yīng)用，開發(fā)時(shí)間長，效率低，可靠性差；或者購買專用的工控系 統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。隨著它的快速發(fā)展，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)控制、 SCADA、通訊及聯(lián)網(wǎng)、開放數(shù)據(jù)接口、對 I/O 設(shè)備的廣泛支持已經(jīng)成為它的主要內(nèi)容 監(jiān)控組態(tài)軟件 將會不斷被賦予新的內(nèi)容。 組態(tài)王簡介 組態(tài)王軟件經(jīng)過七 年開發(fā)，五年的各種突發(fā)環(huán)境的真實(shí)考驗(yàn)，九千例工程（鋼鐵，化工，電力，國屬糧庫，郵電通訊，環(huán)保，水處理，冶金等各行業(yè)）的現(xiàn)場運(yùn)行（包括 中華世紀(jì)壇 國家標(biāo)志性工程），現(xiàn)已成為國內(nèi)組態(tài)軟件的客戶首選，并且作為首家國內(nèi)組態(tài)軟件應(yīng)用于國防，航空航天等重大領(lǐng) 域 。組態(tài)王工程管理器的主要作用就是為用戶集中管理本機(jī)上的所有組態(tài)王工程。另外，組態(tài)王 開發(fā)系統(tǒng)提供工程加密，畫面和命令語言導(dǎo)入、導(dǎo)出功能。 B）圖庫 使 用圖庫具有很多好處：降低了工程人員設(shè)計(jì)界面的難度，縮短開發(fā)周期；用圖庫開發(fā)的軟件將具有統(tǒng)一的外觀，方便工程人員學(xué)習(xí)和掌握；利用圖庫的開放性，工程人員可以生成自己的圖庫元素， 一次構(gòu)造，隨處使用 ，節(jié)省了工程人員投資。 C）按鈕和圖形 組態(tài)王 支持按鈕的多種形狀和多種效果，并且支持位圖按鈕， 用戶可以構(gòu)造無限漂亮的按鈕。 D）可視化動(dòng)畫連接向?qū)? 通過可視化圖形操作，直接完成移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)的動(dòng)畫連接定義。組態(tài)王分 布式報(bào)警管理提供多種報(bào)警管理功能。組態(tài)王還可以記錄應(yīng)用程序事件和操作員操作信息。 組態(tài)王 提供一套全新的、集成的內(nèi)嵌式報(bào)表系統(tǒng)，內(nèi)部提供豐富的報(bào)表函數(shù)，用戶可創(chuàng)建多樣的報(bào)表。報(bào)表能夠進(jìn)行組態(tài)，例如有日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表、實(shí)時(shí)報(bào)表的組態(tài)，另外，報(bào)表打印時(shí)可以進(jìn)行預(yù)覽和頁面設(shè)置。 Active X 控件的引入在很大程度上方便了用戶，用戶可以靈活地編制一個(gè)符合自身需要的控件，或調(diào)用一個(gè)已有的標(biāo)準(zhǔn)控件，來完成一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，而無須在組態(tài)王中做大量的復(fù)雜的工作。組態(tài)王 版本中新增三個(gè)功能強(qiáng)大的控件，即數(shù)據(jù)表格控件（可將 ODBC 數(shù)據(jù)源里的大量數(shù)據(jù)在組態(tài)王中進(jìn)行顯示和打印）；歷史曲線控件（可動(dòng)態(tài)增刪曲線，進(jìn)行曲線比較，并且 數(shù)據(jù)來源可以是 ODBC 數(shù)據(jù)源）； PID 調(diào)節(jié)控件（對過程量進(jìn)行閉環(huán)控制，可實(shí)現(xiàn)三種 pid控制算法：標(biāo)準(zhǔn)型，歸一參數(shù)型，和近似微分型）。 OPC 節(jié)省了不同廠商的控制系統(tǒng)相連的工作量和費(fèi)用。 A） 支持遠(yuǎn)程撥號組態(tài)王 支持與遠(yuǎn)程設(shè)備間通過撥號方式進(jìn)行通訊。利用遠(yuǎn)程撥號能實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀況，隨時(shí)打印，報(bào)警和歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳等功能。 C）支持網(wǎng)絡(luò) DDE，組態(tài)王 版本支持 win2021 操作系統(tǒng)下的 DDEshare方式，實(shí)現(xiàn)組態(tài)王與 excel 和 vb 程序間通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。新增用戶組和安全區(qū)管理，999 個(gè)不 同級別的權(quán)限和 64 個(gè)安全區(qū)形成雙重保護(hù)，另外組態(tài)王能記錄程序運(yùn)行中操作員的所有操作。 組態(tài)王 提供全面的冗余功能，能夠有效地減少數(shù)據(jù)丟失的可能，增加了系統(tǒng)的可靠性， 方便了系統(tǒng)維護(hù)。對于這三種冗余方式，設(shè)計(jì)者可綜合運(yùn)用，可以同時(shí)采取或采取其中的任意一種或兩種。 組態(tài)王人機(jī)界面開發(fā) ，新建工程： 基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 圖 組態(tài)王工程管理界 面 ：把地理上分散的物理硬件在軟件變成集中的邏輯硬件。 圖 變量定義 ：完成各種需要畫面的繪制。 圖 動(dòng)畫連接 基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 5 系統(tǒng)調(diào)試 PID 控制的原理和特點(diǎn) ： 工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡稱 PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。 PID 控制，實(shí)際中也有 PI 和 PD 控制。 （ P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。對一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn) 態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（ System with Steadystate Error）。積分項(xiàng)對誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會增大。因此，比例 +積分（ PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會 出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “超前 ”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分（ PD）控制器能改善基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。這種閥門開度與被調(diào)參數(shù)的偏差成比例的調(diào)節(jié)規(guī)律，稱為比例調(diào)節(jié)。如果用一個(gè)數(shù)學(xué)式來表示比例調(diào)節(jié)作用，可寫成： eKu p??? （ 51） 式中 u? —— 調(diào)節(jié)器的輸出變化值； e? —— 調(diào)節(jié)器的輸入，即偏差； pK —— 比例調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)。 比例調(diào)節(jié)作用雖然及時(shí)、作用強(qiáng)，但是有余差存在，被調(diào)參數(shù)不能完全回復(fù)到給定值，調(diào)節(jié)精度不高，所以有時(shí)稱比例調(diào)節(jié)為“粗調(diào)”。 K=18 K=20 圖 比例控制 基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 比例積分調(diào)節(jié) 對于工藝條件要求較高余差不允許存在的情況下，比例作用調(diào)節(jié)器不能滿足要求了，克服余差的辦法是引入積分調(diào)節(jié)。而且比例度不僅影響比例部分，也影響積分部分，使總的輸出既具有調(diào)節(jié)及時(shí)、克服偏差有力的特點(diǎn)，又具有克服余差的性能。但是，積分時(shí)間太小，積分作用就太強(qiáng)，過程振蕩劇烈，穩(wěn)定程度低；積分時(shí)間太大，積分作用不明顯，余差消除就很慢。 K=20 TI=50 K=20 TI=70 圖 比例積分控制 比例積分微分調(diào)節(jié) 微分調(diào)節(jié)的作用主要是用來克服被調(diào)參數(shù)的容量滯后。比如當(dāng)看到偏差變化很大時(shí)，就估計(jì)到即將出基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 27 現(xiàn)很大 的偏差而過量地打開（關(guān)閉）調(diào)節(jié)閥，以克服這個(gè)預(yù)計(jì)的偏差，這種根據(jù)偏差變化速度提前采取的行動(dòng)，意味著有“超前”作用，因而能比較有效地改善容量滯后比較大的調(diào)節(jié)對象的調(diào)節(jié)質(zhì)量。 度 越大，微分時(shí)間 DT 越長，則調(diào)節(jié)器 從上式可知，偏差變化的速的輸出變化就越大。 K=20 TI=70 TD=5 K=20 TI=70 TD=2 圖 比例積分微分控制 由于實(shí)際微分器的比例度不能改變，固定為 100%，微分作用也只在參數(shù) 變化時(shí)才出現(xiàn)，所以實(shí)際微分器也不能單獨(dú)使用。 比例積分微分調(diào)節(jié)又稱 PID 調(diào)節(jié)，它可由下式表示： dted )(?基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 ])(1[1udt edTe dtTek DIp ??????? ? （ 54） PID 調(diào)節(jié)中，有三個(gè)調(diào)節(jié)參數(shù)，就是比例度 P、積分時(shí)間 IT 、微分時(shí)間 DT 。 由分析可知， PID 三作用調(diào)節(jié)質(zhì)量最 好， PI 調(diào)節(jié)第二， PD 調(diào)節(jié)有余差。 基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 29 結(jié) 論 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對 PLC 和組態(tài)王 的了解有了進(jìn)一步增強(qiáng)，加深了對 PLC 和組態(tài)王的理解，并對它們產(chǎn)生了濃厚的興趣，但我也深深的知道自己的不足之處，比如說對應(yīng)用指令的不熟悉，大大地加深了我的程序復(fù)雜程度。可以看出它對理論教學(xué)起到了必要的補(bǔ)充和拓寬作用，對培養(yǎng)既具有扎實(shí)理論功底又具有相當(dāng)實(shí)踐能力的人才必不可少。當(dāng)時(shí)編完一個(gè)程序后感覺是正確的?？紤]到各種可能發(fā)生的情況。 液位控制有滯后的環(huán)節(jié)，在具體的調(diào)試時(shí)，調(diào)節(jié)過程比較緩慢。 基于組態(tài)的 PLC 液位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 致 謝 本課題在選題及研究過程中得到 趙 老師的悉心指導(dǎo)。 趙 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí) 四 載，卻給以終生受益無窮之道。 感謝 謝 *****的 老師對我的教育培養(yǎng)。老師為我提供了良好的研究條件，謹(jǐn)向各位同仁表示誠摯的敬