1、.：.；摘 要工業(yè)消費(fèi)過程中的被控對(duì)象往往是多輸入多輸出系統(tǒng)，而且通常情況下被控變量又彼此關(guān)聯(lián)。多變量系統(tǒng)控制就是調(diào)整被控過程的多個(gè)輸入作用而使系統(tǒng)輸出到達(dá)某些指定的目的。由于多變量控制系統(tǒng)中存在耦合，因此為了獲得稱心的控制效果，通常要對(duì)多變量控制系統(tǒng)實(shí)施解耦控制。本設(shè)計(jì)針對(duì)A實(shí)驗(yàn)臺(tái)中管道壓力和流量的相互作用進(jìn)展了解耦控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。西門子S-PLC為控制器，用變頻器和電動(dòng)調(diào)理閥分別控制流量和壓力，從而實(shí)現(xiàn)了解耦控制，并運(yùn)用了組態(tài)開發(fā)了監(jiān)控畫面，實(shí)現(xiàn)了過程控制。關(guān)鍵詞：解耦控制；壓力；流量 ；監(jiān)控AbstractIn industial production processes, contro

2、lled objects are often multi-input and multi-output system in which controlled variables are associated with each other under normal circumstances. Multivariable control system is a system that adjusts multiple inputs in the controlled process and makes the system outputs to reach some specified tar

3、gets. Because of the coupling multivariable control systems, in order to obtain satisfactory control effect, decoupling control is usually implemented in multivariable control system . The paper designed a decoupling control system for the interaction between the pressure and flow in pipeline on A.

4、Siemens S- PLC as the controller, frequency converter and electric control valve control the flow and pressure separately in order to achieve a decoupling control, and the configuration development of the monitor screen is used to achieve the process control.Key Words: decoupling control; pressure;

5、flow; monitor目錄 TOC o - h z u HYPERLINK l _Toc 第一章 緒論 第一章 緒論.選題背景及A實(shí)驗(yàn)臺(tái)引見過程控制是消費(fèi)過程自動(dòng)控制的簡稱，這是自動(dòng)化技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。通常是指石油、化工、電力、冶金、輕工、建材、核能等工業(yè)消費(fèi)中延續(xù)的或按一定周期與程序進(jìn)展的消費(fèi)過程自動(dòng)控制。在現(xiàn)代工業(yè)消費(fèi)過程中，過程控制技術(shù)正在為實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)目的、提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)消費(fèi)率、改善勞動(dòng)條件、維護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面起著越來越大的作用。A過程控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)是以工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)工藝設(shè)備為背景，以自動(dòng)化教學(xué)要求和自動(dòng)化工程師認(rèn)證技藝測(cè)試要求為根據(jù)推出的實(shí)驗(yàn)、培訓(xùn)和測(cè)試平臺(tái)。 . A

6、總體架構(gòu)A測(cè)試平臺(tái)總體物理系統(tǒng)如圖-所示?？刂葡到y(tǒng)有多種，現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)能夠具有現(xiàn)場(chǎng)總線。圖- A測(cè)試平臺(tái)總體物理系統(tǒng)圖邏輯構(gòu)造如圖-所示。圖- 邏輯構(gòu)造圖A現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)特性：. 尺寸：毫米寬度X毫米深度X毫米高度。全不銹鋼框架。. 電力：三相接地四線制V%，單相三線制，V%，. 能耗：最大額定用電kw/h。自來水L，可反復(fù)運(yùn)用。A控制系統(tǒng)特性：. 尺寸：(寬度)X深度X高度。規(guī)范工業(yè)機(jī)柜。. 電力：單相三線制，V%，. 能耗：最大額定用電kw/h. 測(cè)試平臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)物理受控系統(tǒng)包括了測(cè)試對(duì)象單元、供電系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行器包括變頻器及移相調(diào)壓器，從而組成了一個(gè)只需接受外部規(guī)范控制信號(hào)的完好、獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)

7、境。下面運(yùn)用表示圖和流程圖方式引見現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的構(gòu)造、原理、操作和維護(hù)。為了防止動(dòng)力設(shè)備靜電積累而觸電或者損壞設(shè)備，所以系統(tǒng)必需可靠接地現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)包括三個(gè)水箱，一個(gè)大儲(chǔ)水箱，一臺(tái)鍋爐，一個(gè)工業(yè)用板式換熱器，兩個(gè)水泵，大功率加熱管，滯后時(shí)間可以調(diào)整的滯后系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)工藝流程圖如圖-所示。圖- 現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)工藝流程圖. 解耦的概念耦合是指兩個(gè)或兩個(gè)以上的體系或兩種運(yùn)動(dòng)方式間經(jīng)過相互作用而彼此影響以致結(jié)合起來的景象。 解耦就是用 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 數(shù)學(xué)方法將兩種運(yùn)動(dòng)別分開來處置問題，常用解耦方法就是忽略或簡化對(duì)所研討問題影響較小的一種運(yùn)動(dòng)，只分

8、析主要的運(yùn)動(dòng)。數(shù)學(xué)中解耦是指使含有多個(gè)變量的數(shù)學(xué)方程變成可以用單個(gè)變量表示的方程組，即變量不再同時(shí)共同直接影響一個(gè)方程的結(jié)果，從而簡化分析計(jì)算。經(jīng)過適當(dāng)?shù)目刂屏康倪x取， HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 坐標(biāo)變換等手段將一個(gè) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 多變量系統(tǒng)化為多個(gè)獨(dú)立的單變量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，即解除各個(gè)變量之間的耦合。最常見的有發(fā)電機(jī)控制，鍋爐調(diào)理等系統(tǒng)。軟件開發(fā)中的耦合偏向于兩者或多者的彼此影響，解耦就是要解除這種影響，加強(qiáng)各自的獨(dú)立存在才干，可以無限降低存在的耦合度，但不能根除，否那

9、么就失去了彼此的關(guān)聯(lián)，失去了存在意義。在現(xiàn)代化的工業(yè)消費(fèi)中，不斷出現(xiàn)一些較復(fù)雜的設(shè)備或安裝，這些設(shè)備或安裝的本身所要求的被控制參數(shù)往往較多，因此，必需設(shè)置多個(gè)控制回路對(duì)該種設(shè)備進(jìn)展控制。由于控制回路的添加，往往會(huì)在它們之間呵斥相互影響的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 耦協(xié)作用，也即系統(tǒng)中每一個(gè)控制回路的輸入信號(hào)對(duì)一切回路的輸出都會(huì)有影響，而每一個(gè)回路的輸出又會(huì)遭到一切輸入的作用。要想一個(gè)輸入只去控制一個(gè)輸出幾乎不能夠，這就構(gòu)成了“耦合系統(tǒng)。由于耦合關(guān)系，往往使系統(tǒng)難于控制、性能很差。三種解耦實(shí)際分別是：基于Morgan問題的解耦控制，基于特征

10、構(gòu)造配置的解耦控制和基于H_的解耦控制實(shí)際。在過去的幾十年中，有兩大系列的解耦方法占據(jù)了主導(dǎo)位置。其一是圍繞Morgan問題的一系列 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 形狀空間方法，這種方法屬于全解耦方法。這種基于準(zhǔn)確對(duì)消的解耦方法，遇到被控對(duì)象的任何一點(diǎn)攝動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致解耦性的破壞，這是上述方法的主要缺陷。其二是以Rosenbrock為代表的現(xiàn)代頻域法，其設(shè)計(jì)目的是被控對(duì)象的對(duì)角優(yōu)勢(shì)化而非 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 對(duì)角化，從而可以在很大程度上防止全解耦方法的缺陷，這是一種近似解耦方法。選擇

11、適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律將一個(gè) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 多變量系統(tǒng)化為多個(gè)獨(dú)立的單變量系統(tǒng)的控制問題。在解耦控制問題中，根本目的是設(shè)計(jì)一個(gè)控制安裝，使構(gòu)成的多變量控制系統(tǒng)的每個(gè)輸出變量僅由一個(gè)輸入變量完全控制，且不同的輸出由不同的輸入控制。在實(shí)現(xiàn)解耦以后，一個(gè)多輸入多輸出控制系統(tǒng)就解除了輸入、輸出變量間的交叉耦合，從而實(shí)現(xiàn)自治控制，即互不影響的控制?；ゲ挥绊懙目刂品绞?，曾經(jīng)運(yùn)用在發(fā)動(dòng)機(jī)控制、鍋爐調(diào)理等工業(yè)控制系統(tǒng)中。多變量系統(tǒng)的解耦控制問題，早在年代末就已提出，但直到年才由E.G.吉爾伯特比較深化和系統(tǒng)地加以處理。解耦的方法有三種：完全解耦控制，

12、靜態(tài)解耦控制和軟件解耦完全解耦控制，對(duì)于輸出和輸入變量個(gè)數(shù)一樣的系統(tǒng)，假設(shè)引入適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律，使控制系統(tǒng)的傳送函數(shù)矩陣為非奇特 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 對(duì)角矩陣，就稱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了完全解耦。使 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 多變量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全解耦的控制器，既可采用 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 形狀反響結(jié)合輸入變換的方式，也可采用 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 輸出反響結(jié)合補(bǔ)償安裝的方式

13、靜態(tài)解耦控制，一個(gè) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 多變量系統(tǒng)在 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 單位階躍函數(shù)見過渡過程 輸入作用下能經(jīng)過引入控制安裝實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)解耦時(shí)，就稱實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)解耦控制。對(duì)于 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 線性定常系統(tǒng)A，B，C，假設(shè)系統(tǒng)可用 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 形狀反響來穩(wěn)定，且 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank

14、系數(shù)矩陣A、B、C滿足關(guān)于秩的關(guān)系式，那么系統(tǒng)可經(jīng)過引入形狀反響和輸入變換來實(shí)現(xiàn)靜態(tài)解耦。多變量系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)解耦后，其閉環(huán)控制系統(tǒng)的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 傳送函數(shù)矩陣G(s當(dāng)s=時(shí)為非奇特 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 對(duì)角矩陣；但當(dāng)s時(shí)，G(s不是對(duì)角矩陣。對(duì)于滿足解耦條件的系統(tǒng)，使其實(shí)現(xiàn)靜態(tài)解耦的形狀反響矩陣K和輸入 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 變換矩陣L可按如下方式選擇：首先，選擇K使 HYPERLINK baike.

15、baidu/view/.htm t _blank 閉環(huán)系統(tǒng)矩陣ABK的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 特征值均具有負(fù)實(shí)部。隨后，選取輸入變換矩陣，式中D為非奇特對(duì)角矩陣，其各對(duì)角線上元的值可根據(jù)其他性能目的來選取。由這樣選取的K和L所構(gòu)成的控制系統(tǒng)必定是穩(wěn)定的，并且它的閉環(huán)傳送函數(shù)矩陣G(s當(dāng)s=時(shí)即等于D。在對(duì)系統(tǒng)參數(shù)變動(dòng)的敏感方面，靜態(tài)解耦控制要比完全解耦控制優(yōu)越，因此更適宜于工程運(yùn)用。軟件解耦，說起軟件的解耦必然需求議論 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 耦合度，降低耦合度即可以了解為解耦

16、，模塊間有依賴關(guān)系必然存在耦合，實(shí)際上的絕對(duì)零耦合是做不到的，但可以經(jīng)過一些現(xiàn)有的方法將耦合度降至最低。做事情要想事半功倍，就要高處著眼，觸摸到事情的脈絡(luò)。當(dāng)今流行著各種眼花繚亂的軟件框架，不論是struts，還是spring,hibernate，還是.net，還是各種前端UI框架，其設(shè)計(jì)的中心思想是：盡能夠減少代碼耦合，假設(shè)發(fā)現(xiàn)代碼耦合，就要采取解耦技術(shù)；解耦方法有但不限有如下幾種：a采用現(xiàn)有設(shè)計(jì)方式實(shí)現(xiàn)解耦，如 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 事件驅(qū)動(dòng)方式、 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank

17、察看者方式、 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 責(zé)任鏈方式等都可以到達(dá)解耦的目的；b采用面向接口的方式編程，而不是用直接的類型援用，除非在最小內(nèi)聚單元內(nèi)部。但運(yùn)用該方法解耦需求留意不要濫用接口。c HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 高內(nèi)聚，往往會(huì)帶來一定程度的低耦合度。高內(nèi)聚決議了內(nèi)部自行依賴，對(duì)外只提供必需的接口或音訊對(duì)象，那么由此即可達(dá)成較低的耦合度。解耦控制是 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 多變量系統(tǒng)控制的有效手段。在現(xiàn)代化的工業(yè)消費(fèi)中，不斷

18、出現(xiàn)一些較復(fù)雜的設(shè)備或安裝，這些設(shè)備或安裝的本身所要求的被控制參數(shù)往往較多，因此，必需設(shè)置多個(gè)控制回路對(duì)該種設(shè)備進(jìn)展控制。由于控制回路的添加，往往會(huì)在它們之間呵斥相互影響的 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 耦協(xié)作用,這就構(gòu)成了“ HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 耦合系統(tǒng)。由于 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 耦合關(guān)系，往往使系統(tǒng)難于控制、性能很差。在解耦控制問題中，根本目的是設(shè)計(jì)一個(gè)控制安裝，使構(gòu)成的多變量控制系統(tǒng)的每個(gè)輸出變量僅由一

19、個(gè)輸入變量完全控制，且不同的輸出由不同的輸入控制。在實(shí)現(xiàn) HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 解耦以后，一個(gè)多輸入多輸出控制系統(tǒng)就解除了輸入、輸出變量間的交叉 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 耦合，從而實(shí)現(xiàn)自治控制。對(duì)于輸出和輸入變量個(gè)數(shù)一樣的系統(tǒng),假設(shè)引入適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律,使控制系統(tǒng)的 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 傳送函數(shù)矩陣為非奇特 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 對(duì)角矩

20、陣系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了完全 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 解耦。使 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 多變量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完全解耦的控制器，既可采用 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 形狀反響結(jié)合輸入變換的方式，也可采用 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 輸出反響結(jié)合補(bǔ)償安裝的方式。. 管道壓力和流量的解耦控制管道流量壓力控制系統(tǒng)就是一個(gè)耦合的系統(tǒng)，如圖-，系統(tǒng)閥和系統(tǒng)閥對(duì)管道壓力的影響同樣

21、劇烈，對(duì)流量的影響程度也一樣。因此當(dāng)壓力偏低是開大控制閥，流量也將添加，此時(shí)經(jīng)過流量控制器而關(guān)小閥，結(jié)果又使管道中的壓力上升，閥和閥相互作用相互影響著，這是一個(gè)典型的關(guān)聯(lián)絡(luò)統(tǒng)，關(guān)聯(lián)絡(luò)數(shù)與溫度等其他要素?zé)o關(guān)，具有一致性。流量也有類似的情況圖- 管道壓力和流量耦合系統(tǒng)圖. 設(shè)計(jì)內(nèi)容. 設(shè)計(jì)要求熟習(xí)控制工藝流程、串級(jí)控制的原理，了解串級(jí)控制的特點(diǎn)，查閱相關(guān)科技文獻(xiàn)，掌握控制、檢測(cè)、通訊等技術(shù)要求；對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)展建模包括機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模；掌握液位和流量系統(tǒng)對(duì)控制的要求，提出控制方案包括方案論證與確定、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等內(nèi)容，完成硬件設(shè)計(jì)其中還包括實(shí)際分析、設(shè)計(jì)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)處置、設(shè)備及元器件選擇等，根

22、據(jù)工藝要求合理優(yōu)化，完成軟件需求的系統(tǒng)分析和編制；撰寫設(shè)計(jì)闡明書，繪制圖紙；指定內(nèi)容的外文資料翻譯。. 設(shè)計(jì)思想本文討論的是A實(shí)驗(yàn)臺(tái)管道壓力和流量的解耦控制，當(dāng)流量增大時(shí)，調(diào)小變頻器，同時(shí)管道壓力也變小，增大調(diào)理閥，壓力變小，但流量又會(huì)增大。為理處理這種耦合帶來的不便，經(jīng)過解耦，采用某種構(gòu)造，尋覓適宜的控制規(guī)律來消除系統(tǒng)中各控制回路之間的相互 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 耦合關(guān)系，使每一個(gè)輸入只控制相應(yīng)的一個(gè)輸出，每一個(gè)輸出又只遭到一個(gè)控制的作用。即讓電動(dòng)調(diào)理閥只控制壓力，變頻器只控制流量。如圖-所示： 圖- 管道壓力與流量解耦控制表

23、示圖A實(shí)驗(yàn)臺(tái)管道壓力與流量系統(tǒng)主要包括的對(duì)象有：下水箱，儲(chǔ)水箱，電動(dòng)調(diào)理閥，變頻器，增壓泵和送水管道以及管道中用到的旋塞閥。這些設(shè)備由實(shí)驗(yàn)臺(tái)上兩個(gè)支路并聯(lián)構(gòu)成：涉及的支路由增壓泵，儲(chǔ)水箱，渦輪番量計(jì)，部分供水管道以及管道中用到的旋塞閥；涉及的支路由渦輪番量計(jì)，壓力變送器，電動(dòng)調(diào)理閥下水箱，部分管道以及管道中用到的旋塞閥。由變頻器控制增壓泵的出水量來調(diào)整管道中的壓力與流量；由電動(dòng)調(diào)理閥控制閥門的開度也能調(diào)整管道中的壓力與流量如圖，水介質(zhì)由泵P變頻器U-驅(qū)動(dòng)從水箱V中加壓獲得壓頭，經(jīng)手閥QV-用于兩個(gè)支路銜接、流量計(jì)FT-、壓力傳感器PT、 電動(dòng)閥FV-、水箱V、 手閥QV-回流至水箱V而構(gòu)成水循

24、環(huán)，水箱只作為一連通器，其中，給水壓力由壓力變送器PT-測(cè)得，給水流量由FT-測(cè)得。本例為解耦調(diào)理系統(tǒng)，調(diào)理閥FV-為被控變量壓力PT-的支配變量，變頻器U-為被控變量流量FT-的支配變量， 兩條支路各自的調(diào)理器的運(yùn)算輸出經(jīng)過解耦器的函數(shù)解耦運(yùn)算，分別去控制各自調(diào)理回路的支配變量。管道中流量、壓力控制系統(tǒng)就是相互耦合的系統(tǒng)。變頻器和調(diào)理閥都對(duì)系統(tǒng)的壓力和流量呵斥影響，因此，當(dāng)壓力偏大而開大調(diào)理閥時(shí)，流量也將添加，假設(shè)此時(shí)經(jīng)過流量控制器作用而調(diào)小變頻器，結(jié)果又使管路的壓力下降，變頻器和調(diào)理閥相互影響，這是一個(gè)典型的關(guān)聯(lián)絡(luò)統(tǒng)。關(guān)聯(lián)的系數(shù)與溫度等參數(shù)無關(guān)。由于系統(tǒng)變頻器調(diào)理I支路流量， 調(diào)理閥調(diào)理I

25、I支路流量， 為了實(shí)現(xiàn)解耦實(shí)驗(yàn)，需求并聯(lián)兩個(gè)支路。并管之后還可以選擇運(yùn)用II支路的電磁流量計(jì)來進(jìn)展流量丈量。在解耦設(shè)計(jì)方面，他們可以經(jīng)過前饋補(bǔ)償解耦法或者對(duì)角陣解耦法 ，使得一個(gè)被調(diào)理量僅與一個(gè)調(diào)理器輸出量之間有關(guān)系，而與另一個(gè)獨(dú)立。從而到達(dá)解耦目的而設(shè)計(jì)中要處理的設(shè)計(jì)難題是，一個(gè)PID控制只需一個(gè)過程值輸入一個(gè)輸出，要處理兩輸入兩輸出的問題，需求設(shè)計(jì)解耦器，運(yùn)用兩個(gè)PID控制器；并且解耦器的設(shè)計(jì)是比較困難的，而兩個(gè)輸入和輸出組合一個(gè)PID調(diào)解器也是設(shè)計(jì)中的難題?？刂崎y和變頻器對(duì)系統(tǒng)壓力的影響程度同樣劇烈，對(duì)流量的影響程度也一樣。處理這些難題需求經(jīng)過數(shù)學(xué)建模來處理，這一點(diǎn)我會(huì)在第二章第二節(jié)會(huì)討

26、論到。第二章 系統(tǒng)方案選擇.常見控制規(guī)律的類型比例積分微分調(diào)理PID調(diào)理：PID調(diào)理器的動(dòng)作規(guī)律是 (.)或 (.)式中、TI和TD參數(shù)意義與PI、PD調(diào)理器一樣。.控制方案的比較選擇單回路控制系統(tǒng)是過程控制中構(gòu)造最簡單的一種方式，它只用一個(gè)調(diào)理器，調(diào)理器也只需一個(gè)輸入信號(hào)，從系統(tǒng)方框圖看，只需一個(gè)閉環(huán)。在大多數(shù)情況下，這種簡單系統(tǒng)曾經(jīng)可以滿足工藝消費(fèi)的要求，因此，它是一種最根本的、運(yùn)用最廣泛的控制系統(tǒng)。但是也有另外一些情況，譬如輸入輸出對(duì)象是多變量，別且之前還存在耦合，這往往要用到多個(gè)控制回路，這時(shí)單回路控制系統(tǒng)就無能為力了。另外，隨著消費(fèi)過程向著大型、延續(xù)和強(qiáng)化方向開展，對(duì)操作條件要求更加

27、嚴(yán)厲，參數(shù)間相互關(guān)系更加復(fù)雜，對(duì)控制系統(tǒng)的精度和功能提出許多新的要求，對(duì)能源耗費(fèi)和環(huán)境污染也有明確的限制。為此，需求在單回路的根底上，采取其它措施，組成復(fù)雜控制系統(tǒng)，而解耦控制系統(tǒng)就是處理多變量耦合，改善控制精度和控制質(zhì)量極為有效的控制系統(tǒng)。壓力和流量是工業(yè)消費(fèi)過程中常用的兩個(gè)參數(shù)，對(duì)壓力和流量進(jìn)展控制的安裝在工業(yè)消費(fèi)中運(yùn)用的非常普遍。而兩者之間又使典型的耦合關(guān)系，所以必需采取解耦控制才干獲得較好的控制效果.解耦控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立. 機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模的運(yùn)用對(duì)于管道中流量、壓力控制系統(tǒng)這個(gè)相互耦合的系統(tǒng)，變頻器和調(diào)理閥都對(duì)系統(tǒng)的壓力和流量呵斥影響。因此，當(dāng)壓力偏大而開大調(diào)理閥時(shí)，流量也將添

28、加，此時(shí)經(jīng)過流量控制器作用而調(diào)小變頻器，結(jié)果又使管路的壓力下降，變頻器和調(diào)理閥互間相互影響，這是一個(gè)典型的關(guān)聯(lián)絡(luò)統(tǒng)。關(guān)聯(lián)的系數(shù)與溫度等參數(shù)無關(guān)。如圖-所示圖- 管道壓力與流量解耦控制他們固定P在小范圍內(nèi)，由于不涉及溫度等問題，所以該過程根本上只與壓力和開度有關(guān)，是時(shí)不變的。假設(shè)把P定義成未知數(shù)，那么可以列出一個(gè)方程。運(yùn)用對(duì)角矩陣法進(jìn)展解耦算法。如圖-所示。圖- 解耦控制系統(tǒng)框Gc為流量-變頻器的調(diào)理器，反作用；Gc為壓力-調(diào)理閥的調(diào)理器，正作用。對(duì)于對(duì)象，被調(diào)量與調(diào)理量具有y = P關(guān)系，這里換一個(gè)變量符號(hào)。公式- Y1Y2=G11G12G21G22U1U2 (-) 參與控制系統(tǒng)，那么調(diào)理量來

29、源于解耦器，調(diào)理器 (可以是一個(gè)PID調(diào)理器，等等) 輸出就是解耦器輸入。 U1U2=D11D12D21D22UC1UC2 -對(duì)于采用了解耦器的系統(tǒng)傳送函數(shù)Y1Y2=G11G12G21G22D11D12D21D22UC1UC2 -綜合上面的關(guān)系，假設(shè)G矩陣的逆存在，那么他們可以設(shè)計(jì)D就等于它的逆乘以一個(gè)對(duì)角陣(可以是單位矩陣)，這樣可以使得一個(gè)被調(diào)理量僅與一個(gè)調(diào)理器輸出量之間有關(guān)系，而與另一個(gè)獨(dú)立。從而到達(dá)解耦目的。根據(jù)他們實(shí)驗(yàn)測(cè)得P=，P=，P設(shè)為未知數(shù)x。實(shí)踐數(shù)值P=kPa*%水柱，P=kPa*%水柱。那么增益矩陣為 (80-X)/75(5-X)/75(5-X)/75(80-X)/75 -

30、解耦矩陣(80-X)/(85-2X)(5-X)/(85-2X)(5-X)/(85-X)(80-X)/(85-2X) -留意壓力與流量有一個(gè)限制關(guān)系。簡單的，在變頻器為Hz，調(diào)理閥開度%時(shí)，這個(gè)壓力和流量將作為系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)的給定值，然后在這個(gè)值附近變動(dòng)。不能變化太大，否那么無法穩(wěn)定。假設(shè)量程范圍不一樣，或者水泵特性改了，那么整個(gè)矩陣不同。為了一致，設(shè)置如下：(80-X)/(85-2X)(5-X)/(85-2X)(5-X)/(85-X)(80-X)/(85-2X) -. PID參數(shù)的整定方法) 衰減振蕩法PID 控制器參數(shù)整定由于工業(yè)消費(fèi)平安穩(wěn)定性要求，在不允許進(jìn)展等幅振蕩實(shí)驗(yàn)，或者對(duì)象特性無法到達(dá)

31、等幅振蕩的場(chǎng)所，可以采用衰減振蕩法進(jìn)展PID控制器參數(shù)整定。與臨界比例度法比較而言，參數(shù)整定步驟完全一樣，獨(dú)一的區(qū)別是采用純比例作用得到:衰減振蕩時(shí)的純比例增益，Ks : 衰減的階躍干擾的呼應(yīng)曲線為參數(shù)整定計(jì)算根據(jù)。令Ts為: 衰減振蕩周期，PID 參數(shù)估算方法參見表-。衰減振蕩法控制器參數(shù)整定的優(yōu)點(diǎn)是，整定質(zhì)量較好、對(duì)工藝過程干擾較小、平安可靠。缺陷是，對(duì)于時(shí)間常數(shù)小的系統(tǒng)不易測(cè)取衰減振蕩周期TS，干擾頻繁的系統(tǒng)也不宜運(yùn)用。表- 衰減振蕩法PID 控制器參數(shù)整定計(jì)算表控制規(guī)律P(Kc)I(Ti)秒D(Td)秒PKSPI.KSO.TSPID.KS.TS.TS) 用閱歷法整定調(diào)理器的參數(shù)閱歷法是

32、根據(jù)階躍呼應(yīng)曲線的外形，調(diào)整控制器參數(shù)，具有簡一方便，適用于記錄曲線不規(guī)那么，外界干擾頻繁的控制系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。缺陷是參數(shù)整定破費(fèi)時(shí)間長、整定結(jié)果因人而異，沒有明確的規(guī)范。閱歷法的步驟如下：首先進(jìn)展純比例湊試。置積分時(shí)間最大Ti=，微分時(shí)間為零Td=。參考表- 大致選擇控制器的比例增益Kc或比例度PB的初值。將控制器投自動(dòng)，對(duì)設(shè)定值施加一個(gè)偏移，記錄呼應(yīng)曲線并察看曲線外形，盡量得到: 的衰減呼應(yīng)曲線。通常，加大增益Kc 呼應(yīng)曲線振蕩加強(qiáng)，減小Kc 呼應(yīng)曲線振蕩減弱。每改動(dòng)一次Kc 都要對(duì)設(shè)定值施加一個(gè)偏移，并記錄呼應(yīng)曲線，察看曲線外形，直到滿足要求。第二步進(jìn)展積分作用湊試。先選擇一個(gè)初始積分時(shí)間值

33、，減小積分時(shí)間，積分作用加強(qiáng)；加大積分時(shí)間，積分作用減弱。同比例湊試，每改動(dòng)一次積分時(shí)間，都要施加階躍干擾，并察看呼應(yīng)曲線。由于參與積分作用后系統(tǒng)穩(wěn)定性有所降低，應(yīng)將比例增益Kc 減小%左右，以便補(bǔ)償參與積分作用后導(dǎo)致的系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。假設(shè)需求，最后參與微分作用。微分時(shí)間越大，微分作用越強(qiáng)。微分時(shí)間Td 大約是積分時(shí)間Ti 的/。參與微分作用后，可適當(dāng)加大Kc，減小Ti。表- 閱歷法P.I.D.參數(shù)范圍系統(tǒng)P.I.D參數(shù)KcPB(%)Ti(秒)Td(秒)流量-.-壓力.-.-溫度.-液位.-按照以上三個(gè)步驟，經(jīng)過反復(fù)湊試直到稱心。閱歷法P.I.D.參數(shù)范圍如表- 所示。通常，對(duì)于數(shù)字式控制器而

34、言，P.I.D.的調(diào)整范圍如下：KC=. (PB=.%)、 Ti=s、 Td=s) 呼應(yīng)曲線法PID 控制器參數(shù)整定前面三種方法都不需測(cè)試對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，并且是在閉環(huán)系統(tǒng)中進(jìn)展參數(shù)整定。而呼應(yīng)曲線法是在開環(huán)情況下，測(cè)試廣義對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的控制器參數(shù)整定方法。本方法步驟如下：首先測(cè)取廣義對(duì)象在階躍輸入下的呼應(yīng)曲線。在呼應(yīng)曲線的拐點(diǎn)處作切線，經(jīng)過切線與初始值和新穩(wěn)態(tài)值的交點(diǎn)，可以測(cè)得廣義對(duì)象的時(shí)間常數(shù)TP 和純滯后時(shí)間。于是可以得到一階慣性加純滯后通道傳送函數(shù)簡化模型，表達(dá)了廣義對(duì)象動(dòng)態(tài)特性。按照表-提供的計(jì)算公式，計(jì)算得到控制器的最正確參數(shù)值。表- 呼應(yīng)曲線法PID控制器參數(shù)整定計(jì)算表控制規(guī)律P(

35、Kc)I(Ti)秒D(Td)秒PTp/KpPI.Tp.PID.Tp.閉環(huán)加階躍干擾實(shí)驗(yàn)整定參數(shù)的效果，由于能夠出現(xiàn)測(cè)試誤差，可適當(dāng)修正相關(guān)參數(shù)，直到呼應(yīng)曲線稱心為止。呼應(yīng)曲線法運(yùn)用普遍，具有較高的準(zhǔn)確度，測(cè)試時(shí)對(duì)消費(fèi)過程的干擾不大。然而，當(dāng)廣義對(duì)象是非自衡過程時(shí)無法運(yùn)用本方法。. 控制器的選擇. PLC的根本構(gòu)造PLC,即可編程邏輯控制器，它采用一類可編程的 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并經(jīng)過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或消費(fèi)過程可編程邏輯

36、控制器本質(zhì)是一種公用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件構(gòu)造根本上與微型計(jì)算機(jī)一樣，根本構(gòu)成為：電源可編程邏輯控制器的電源在整個(gè)系統(tǒng)中起著非常重要的作用。假設(shè)沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常任務(wù)的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也非常注重。普通交流電壓動(dòng)搖在+%(+%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將PLC直接銜接到交流電網(wǎng)上去中央處置單元(CPU) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 中央處置單元(CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接納并存儲(chǔ)從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲(chǔ)器、

37、I/O以及警戒定時(shí)器的形狀，并能診斷用戶程序中的語法錯(cuò)誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，首先它以掃描的方式接納現(xiàn)場(chǎng)各輸入安裝的形狀和數(shù)據(jù)，并分別存入 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)存放器內(nèi)。等一切的用戶程序執(zhí)行終了之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出形狀或輸出存放器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出安裝，如此 HYPERLINK baike.baidu/subview/.htm t _blank 循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，直到停頓運(yùn)轉(zhuǎn)。為了進(jìn)一步提

38、高可編程邏輯控制器的可靠性，對(duì)大型可編程邏輯控制器還采用雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個(gè)CPU出現(xiàn)缺點(diǎn)，整個(gè)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。存儲(chǔ)器存放系統(tǒng)軟件的存儲(chǔ)器稱為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器。存放運(yùn)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。輸入輸出 HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 接口電路現(xiàn)場(chǎng)輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場(chǎng)控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 存放器、選通電路和中斷懇求電路集成，作用可

39、編程邏輯控制器經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)輸出接口電路向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。功能模塊如計(jì)數(shù)、定位等功能模塊。通訊模塊. PLC的特點(diǎn)及運(yùn)用PLC其主要特點(diǎn)如下：.抗干擾才干強(qiáng)，可靠性高.控制系統(tǒng)構(gòu)造簡單，通用性強(qiáng).編程方便，易于運(yùn)用.功能完善.設(shè)計(jì)、施工、調(diào)試的周期短.體積小，維護(hù)操作方便。，運(yùn)用情況大致可歸納為以下鐘類型：開關(guān)量的邏輯控制模擬量控制運(yùn)動(dòng)控制過程控制數(shù)據(jù)處置通訊及聯(lián)網(wǎng)。由于微處置器芯片及有關(guān)元件的價(jià)錢大大下降和PLC功能的不斷完善及加強(qiáng)兩方面的緣由，目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛運(yùn)用于鋼鐵、采礦、石油化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、造紙、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化文娛等各個(gè)行業(yè)。. P

40、LC的任務(wù)階段PLC的個(gè)任務(wù)階段。當(dāng)PLC投入運(yùn)轉(zhuǎn)后，其任務(wù)過程普通分為采樣階段、用戶程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段三個(gè)階段。完成上述個(gè)階段即稱為一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，PLC的CPU以一定的掃描速度反復(fù)執(zhí)行上述個(gè)階段。PLC的掃描任務(wù)過程框圖如圖-所示，它清楚地描畫了PLC掃描的任務(wù)過程。圖- PLC的掃描任務(wù)過程輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入一切輸入形狀和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣終了后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入形狀和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的形狀和數(shù)據(jù)也不會(huì)改動(dòng)。因此，假設(shè)輸入

41、是脈沖信號(hào)，那么該脈沖信號(hào)的寬度必需大于一個(gè)掃描周期，才干保證在任何情況下，該輸入均能被讀入用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)展邏輯運(yùn)算，然后根據(jù) HYPERLINK baike.baidu/view/.htm t _blank 邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的形狀；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的形狀；或者確定能否要執(zhí)行該 HYPERLINK baike.baidu/v

42、iew/.htm t _blank 梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只需輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的形狀和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的形狀和數(shù)據(jù)都有能夠發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的形狀或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才干對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中假設(shè)運(yùn)用立刻I/O指令那么可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像存放器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像存放器會(huì)被立刻更新，這

43、跟立刻輸入有些區(qū)別輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序終了后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的形狀和數(shù)據(jù)刷新一切的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。. PLC對(duì)輸入/輸出的處置規(guī)那么根據(jù)上述任務(wù)特點(diǎn)，歸納出PLC對(duì)輸入/輸出的處置原那么如下。輸入映像存放器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點(diǎn)在上一個(gè)刷新器件的通/斷形狀。程序如何執(zhí)行取決于用戶所編寫程序和輸入/輸出映像存放器的內(nèi)容及各元件映像存放器的內(nèi)容。輸出映像存放器的數(shù)據(jù)，取決于輸出指令的執(zhí)行結(jié)果。輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)，由上一次輸出刷新期間輸出映像存放器中的數(shù)據(jù)決議。

44、輸出端子的通/斷形狀，由輸出鎖存器決.軟PLC的引見軟PLC開發(fā)系統(tǒng)實(shí)踐上就是帶有調(diào)試和編譯功能的PLC編程器，此部分具備如下功能：編程言語規(guī)范化，遵照IEC-規(guī)范，支持多言語編程共有種編程方式：IL，ST，LD，F(xiàn)BD和SFC，編程言語之間可以相互轉(zhuǎn)換；豐富的控制模塊，支持多種PID算法如常規(guī)PID控制算法、自順應(yīng)PID控制算法、模糊PID控制算法、智能PID控制算法等等，還包括目前流行的一些控制算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制；開放的控制算法接口，支持用戶嵌入本人的控制算法模塊；仿真運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，在線修正程序和編譯；強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能支持基于TCPIP網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程程序修正。

45、軟plc的運(yùn)用特點(diǎn)為：表達(dá)了IPC，PLC和DOC先進(jìn)技術(shù)的集成?？沙浞掷肞C平臺(tái)上的硬件和軟件資源，使控制系統(tǒng)更具特征；系統(tǒng)更開放，運(yùn)用更方便。軟件PLC經(jīng)過本人開發(fā)工具提供的OPC功能和Active控件，既可銜接Office軟件，也可銜接用VB，VC開發(fā)的軟件；基于PC+現(xiàn)場(chǎng)總線+分布式IO的控制系統(tǒng)簡化了復(fù)雜控制系統(tǒng)的體系構(gòu)造，提高了通訊效率和速度，降低了投資本錢。.單片機(jī)簡介單片機(jī)也被稱為微控制器Microcontroller Unit，單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，

46、并行總線，還有和硬盤作用一樣的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)他們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，它主要是作為控制部分的中心部件。單片機(jī)是靠程序運(yùn)轉(zhuǎn)的，并且可以修正。經(jīng)過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能。目前單片機(jī)浸透到他們生活的各個(gè)領(lǐng)域，單片機(jī)廣泛運(yùn)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、公用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng).控制器的選擇雖然軟PLC技術(shù)具有很大的開展?jié)摿Γ沁@項(xiàng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需求處理一些重要的題。其中主要是以PC為根底的控制引擎的實(shí)時(shí)性問題。軟PLC首選的操作系統(tǒng)是WindowsNT，但是它并不是一個(gè)硬實(shí)時(shí)的操作系統(tǒng)。傳統(tǒng)PLC具有硬實(shí)時(shí)性，正由于如此它才干提供快速、確

47、定而且可反復(fù)的呼應(yīng)。而要讓W(xué)indowsNT具有硬實(shí)時(shí)性，必需對(duì)它進(jìn)展擴(kuò)展，使得PC的控制義務(wù)具有最高的優(yōu)先級(jí)，不由于NT的系統(tǒng)功能和用戶程序的調(diào)用而被搶占。單片機(jī)缺陷：速度慢，功能不強(qiáng)，精度低，適宜民用，商用，不適宜工業(yè)用途。PLC是專為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的，在控制電路這一塊，功能的強(qiáng)大是前兩者無法比較的，經(jīng)過多種多樣的擴(kuò)展模塊，使外部接線量小、內(nèi)部任務(wù)性能的可靠性高，易學(xué)易懂，雖然單個(gè)CPU貴，但性價(jià)比是最高的。因此，我選擇了PLC作為控制器。第三章 供配電設(shè)計(jì)及器件選型.主回路部分在本設(shè)計(jì)中，電能雖然是工業(yè)消費(fèi)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品本錢中所占的比重普通很小除電化工業(yè)外。電能在消費(fèi)中的

48、重要性，并不在于它在產(chǎn)品本錢中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)消費(fèi)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大添加產(chǎn)量，提高產(chǎn)質(zhì)量量，提高消費(fèi)效率，降低消費(fèi)本錢，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)消費(fèi)過程自動(dòng)化。從另一方面來說，假設(shè)工廠的電能供應(yīng)忽然中斷，那么對(duì)工業(yè)消費(fèi)能夠呵斥嚴(yán)重的后果。因此，做好供配電任務(wù)對(duì)于開展工業(yè)消費(fèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有非常重要的意義。由于能源節(jié)約是供電任務(wù)的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國家經(jīng)濟(jì)建立具有非常重要的戰(zhàn)略意義，做好供配電設(shè)計(jì)，對(duì)于節(jié)能、援助國家經(jīng)濟(jì)建立，也具有艱苦的作用。系統(tǒng)的供配電要真實(shí)的保證各個(gè)器件的需求，并做好節(jié)能任務(wù)，就必需到達(dá)以下根本要求：平安 在電能的供應(yīng)、運(yùn)用中，

49、不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求。經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)費(fèi)要低，并盡能夠地節(jié)約電能和減少有色金屬的耗費(fèi)量。 圖- 主回路圖由于此次設(shè)計(jì)基于A實(shí)驗(yàn)臺(tái)，因此供配電設(shè)計(jì)也是基于實(shí)驗(yàn)室而設(shè)計(jì)。給一切設(shè)備進(jìn)展供電時(shí)，選擇三線四相制接線。此次供配電部分設(shè)計(jì)中，主要是給液位變送器、PLC、PC、變頻器、增壓泵以及照明供電.其中水泵選擇了兩相接線。斷路器QF可以對(duì)線路、電氣設(shè)備及電動(dòng)機(jī)實(shí)行維護(hù)，當(dāng)發(fā)生嚴(yán)重過電流、過載、短路、斷相、漏電等缺點(diǎn)時(shí)，自動(dòng)切斷電路，起到維護(hù)作用;熔斷器FU在當(dāng)電路發(fā)生嚴(yán)重過載或短路時(shí)，熔體熔斷而切斷

50、電路，到達(dá)維護(hù)的目的;PC,變頻器需求V的交流電供電；而PLC只需求V直流供電，電動(dòng)調(diào)理閥需求V交流供電，因此可將V交流電經(jīng)開關(guān)電源降到V直流電和交流電以供運(yùn)用。 . 控制回路設(shè)計(jì) 控制回路如以下圖所示。圖- 電氣接線圖當(dāng)系統(tǒng)上電后，同時(shí)，假設(shè)此時(shí)KA線圈得電，指示燈HL點(diǎn)亮，表示整個(gè)控制回路上電。假設(shè)此時(shí)選擇手動(dòng)擋，那么在按下SB按鈕后，線圈KA得電，觸點(diǎn)KA閉合堅(jiān)持自鎖，維持線圈KA得電，指示燈HL點(diǎn)亮，表示變頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。假設(shè)此時(shí)選擇自動(dòng)擋，那么線圈KA得電，觸點(diǎn)KA閉合，將這個(gè)選擇信號(hào)傳輸給PLC，PLC得到此信號(hào)后輸出讓線圈KA得電，同時(shí)觸點(diǎn)KA閉合使線圈KA得電，指示燈HL點(diǎn)亮，變

51、頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)。假設(shè)變頻器缺點(diǎn)，那么線圈KA失電，常閉觸點(diǎn)KA吸合，將缺點(diǎn)信號(hào)傳送給PLC，PLC得到缺點(diǎn)信號(hào)后輸出讓線圈KA和線圈KM得電，相應(yīng)的觸點(diǎn)吸合或斷開，到達(dá)斷開變頻器控制回路供電和變頻器供電的目的。表- 元件闡明稱號(hào)作用繼電器KA變頻器正常運(yùn)轉(zhuǎn)形狀繼電器KA允許自動(dòng)形狀繼電器KA自動(dòng)形狀輸出繼電器KA控制回路上電形狀檢測(cè)繼電器KA變頻器缺點(diǎn)繼電器KA斷開控制回路繼電器KM斷開變頻器供電斷路器QF上電；過流維護(hù)；指示燈HL變頻器正轉(zhuǎn)啟動(dòng)指示指示燈HL系統(tǒng)上電指示指示燈HL變頻器缺點(diǎn)報(bào)警按鈕開關(guān)SB斷開手動(dòng)形狀回路按鈕開關(guān)SB手動(dòng)形狀開場(chǎng)按鈕按鈕開關(guān)SB斷開選擇開關(guān)SA手/自動(dòng)形狀切換.

52、 PLC選型. PLC選型S-系列PLC是德國西門子公司聲場(chǎng)的一類小型的PLC。其優(yōu)點(diǎn)有上述的出色表現(xiàn)，因此，S-系列PLC一經(jīng)推出便遭到了寬廣工程技術(shù)人員的青睞。S-系列PLC是一種小型的PLC系統(tǒng)，其功能非常強(qiáng)大，許多功能可以到達(dá)大、中型PLC的程度，而價(jià)錢卻和小型PLC的一樣，因此，在西門子公司剛推出S-系列后，馬上就收到了廣泛的關(guān)注。S-系列中的CPU*系列，具有了多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，使得系統(tǒng)的集成非常方便，并且其在網(wǎng)絡(luò)中的強(qiáng)大功能，很容易地可以組成PLC網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)它具有功能齊全的變成和工業(yè)控制組態(tài)軟件，使得在控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)更加簡單，幾乎可以完成任何功能的控制義務(wù)。S-系

53、列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)所中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S-系列PLC的強(qiáng)大功能使其無論是單機(jī)或銜接在網(wǎng)絡(luò)上，都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能，其出色的表現(xiàn)表達(dá)在以下幾個(gè)方面。極高的可靠性。極豐富的指令集。易于掌握。便利的操作。豐富的內(nèi)置集勝利能。實(shí)時(shí)特性。強(qiáng)勁的通訊才干。豐富的擴(kuò)展功能。S-系列PLC的一個(gè)完好組成系統(tǒng)如圖-所示，它主要由以下幾部分組成。圖- S-系列PLC系統(tǒng)組成S-系列PLC的存儲(chǔ)系統(tǒng)由RAM和EEPROM兩種類型的存儲(chǔ)器構(gòu)成，如圖圖- CPU的存儲(chǔ)系統(tǒng)組成 所示，CPU模塊內(nèi)部配備了一定容量的RAM和EEPROM。同時(shí)，S-系列PLC的CPU模塊支持可選的EEPROM存儲(chǔ)器卡

54、。在CPU模塊內(nèi)部的超級(jí)電容和電池模塊用于長時(shí)間的保管數(shù)據(jù)，用戶數(shù)據(jù)可經(jīng)過主機(jī)的超級(jí)電容存儲(chǔ)假設(shè)干天。S-系列PLC的CPU的存儲(chǔ)容量如表-所示表- CPU的存儲(chǔ)容量主機(jī)CPU類型CPUCPUCPUCPU用戶程序區(qū)存儲(chǔ)容量KBKBKBKB用戶程序區(qū)存儲(chǔ)容量KBKBKBKB用戶存儲(chǔ)器類型EEPROMEEPROMEEPROMEEPROM本系統(tǒng)有一臺(tái)電機(jī)、一個(gè)液位傳感器、一個(gè)變頻器、五個(gè)繼電器，共有十八個(gè)I/O點(diǎn)，它們構(gòu)成被控對(duì)象。綜合分析各類PLC的特點(diǎn)，最終選西門子公司的S-系列的PLC。圖- CPU端子圖本系統(tǒng)由八個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，六個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)構(gòu)成被控對(duì)象。由于CPU集成個(gè)輸入點(diǎn)和個(gè)輸出點(diǎn)，

55、合計(jì)個(gè)數(shù)字量I/O 點(diǎn)，完全能滿足控制要求。此PLC可銜接個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至路數(shù)字量I/O點(diǎn)或路模擬量I/O點(diǎn)。K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。個(gè)獨(dú)立的kHz高速計(jì)數(shù)器，路獨(dú)立的kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。個(gè)RS通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自在方式通訊才干。I/O端子排可很容易地整體裝配。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展才干，更快的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。 CPU端子圖-。. I/O擴(kuò)展模塊特點(diǎn)及選型當(dāng)需求完成某些特殊功能的控制義務(wù)時(shí)，CPU主機(jī)可以銜接擴(kuò)展模塊，利用這些擴(kuò)展模塊進(jìn)一步完善CPU的功能。常用的擴(kuò)展模塊有兩

56、類，即模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊、特殊功能模塊。模擬量擴(kuò)展模塊類型如表-所列。表- 模擬量擴(kuò)展類型S- 主機(jī)的特殊功能模塊有多種類型，例如：功能模塊有EM位置控制模塊、EM Profibus-DP模塊、EM調(diào)制解調(diào)器模塊、CP-以太網(wǎng)模塊、CP- AS-I接口模塊等。. EM任務(wù)原理及運(yùn)用EM是最常用的模擬量擴(kuò)展模塊。 CPU經(jīng)過此模塊可以采集于本模塊相銜接現(xiàn)場(chǎng)的 HYPERLINK sbaidu/s?wd=%E%A%A%E%B%F%E%BF%A%E%F%B&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp_vvzkg t _blank 模擬信號(hào)，比如：壓力、流量等?？山邮茈娏鳌㈦妷盒盘?hào)，也可

57、銜接 HYPERLINK sbaidu/s?wd=%E%B%A%E%BA%BF%E%B%E%F%E%E%A&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp_vvzkg t _blank 兩線制變送器。EM有路 HYPERLINK sbaidu/s?wd=%E%A%A%E%B%F%E%F%E%BE%E%A&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp_vvzkg t _blank 模擬量輸入通道，同時(shí)還包括了一路 HYPERLINK sbaidu/s?wd=%E%A%A%E%B%F%E%F%E%BE%E%BA&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp_vvzkg t _

58、blank 模擬量輸出通道，輸出電壓、電流信號(hào)用 HYPERLINK sbaidu/s?wd=%E%BA%E%E%BF%E&hl_tag=textlink&tn=SE_hldp_vvzkg t _blank 于延續(xù)的控制EM模擬量擴(kuò)展模塊接線圖，如圖-。圖- EM模擬量擴(kuò)展模塊接線圖圖-演示了模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法，對(duì)于電壓信號(hào)，按正、負(fù)極直接接入X和X；對(duì)于電流信號(hào)，將RX和X短接后接入電流輸入信號(hào)的“端；未銜接傳感器的通道要將X和X短接。對(duì)于某一模塊，只能將輸入端同時(shí)設(shè)置為一種量程和格式，即一樣的輸入量程和分辨率。后面將詳細(xì)引見表-闡明如何用DIP開關(guān)設(shè)置EM擴(kuò)展模塊，開關(guān)到可選擇輸入模

59、擬量的單/雙極性、增益和衰減。由表-可知，DIP開關(guān)SW決議模擬量輸入的單雙極性，當(dāng)SW為ON時(shí)，模擬量輸入為單極性輸入，SW為OFF時(shí)，模擬量輸入為雙極性輸入。SW和SW決議輸入模擬量的增益選擇，而SW，SW，SW共同決議了模擬量的衰減選擇。表- EM的常用技術(shù)參數(shù)模擬量輸入特性模擬量輸入點(diǎn)數(shù)輸入范圍電壓單極性V V V mV mV mV 電壓雙極性V V .V V mV mV mV mV mV電流mA數(shù)據(jù)字格式雙極性 全量程范圍-+單極性 全量程范圍分辨率位A/D轉(zhuǎn)換器模擬量輸出特性模擬量輸出點(diǎn)數(shù)信號(hào)范圍電壓輸出 V電流輸出mA數(shù)據(jù)字格式電壓-+電流分辨率電流電壓位電流位由表-可知，DIP

60、開關(guān)SW決議模擬量輸入的單雙極性，當(dāng)SW為ON時(shí)，模擬量輸入為單極性輸入，SW為OFF時(shí)，模擬量輸入為雙極性輸入。SW和SW決議輸入模擬量的增益選擇，而SW，SW，SW共同決議了模擬量的衰減選擇。輸入校準(zhǔn)：模擬量輸入模塊運(yùn)用前應(yīng)進(jìn)展輸入校準(zhǔn)。其實(shí)出廠前曾經(jīng)進(jìn)展了輸入校準(zhǔn)，假設(shè)OFFSET和GAIN電位器已被重新調(diào)整，需求重新進(jìn)展輸入校準(zhǔn)。其步驟如下：切斷模塊電源，選擇需求的輸入范圍。接通CPU和模塊電源，使模塊穩(wěn)定分鐘。用一個(gè)變送器，一個(gè)電壓源或一個(gè)電流源，將零值信號(hào)加到一個(gè)輸入端。讀取適當(dāng)?shù)妮斎胪ǖ涝贑PU中的丈量值。調(diào)理OFFSET偏置電位計(jì)，直到讀數(shù)為零，或所需求的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值。將一個(gè)滿刻