電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)課程實(shí)踐題目：流量的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：自動(dòng)化101班**：20101757學(xué)生：艾文鵬指導(dǎo)教師：朱俊林日期：2013年6月25日摘要流量控制是過(guò)程控制系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵。采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī),根據(jù)專家系統(tǒng)確定最優(yōu)工況的各試驗(yàn)流量,通過(guò)AD采集模塊接收流量計(jì)傳感器的數(shù)據(jù),對(duì)采集的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理分析并向PLC發(fā)出指令,PLC采用PI控制方法,通過(guò)PI控制的參數(shù)設(shè)定及自整定。根據(jù)PI調(diào)節(jié)的輸出與輸入的偏差成正比,還與偏差對(duì)時(shí)間的積分成正比,消除了控制過(guò)程中產(chǎn)生的靜差,實(shí)現(xiàn)了流量閉環(huán)調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確控制。設(shè)計(jì)了監(jiān)控軟件、PLC軟件、PLC與工控計(jì)算機(jī)的通信軟件,實(shí)現(xiàn)了流量的控制、數(shù)據(jù)采集和處理。試驗(yàn)說(shuō)明,PI控制方法對(duì)流量的調(diào)節(jié)具有較好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性。討論計(jì)算機(jī)水流量PLC監(jiān)控系統(tǒng)。選用電磁流量計(jì)和經(jīng)典文丘里管流量計(jì)系統(tǒng)。結(jié)合杰控組態(tài)軟件制作出人機(jī)界面，把組態(tài)與PLC進(jìn)展連接，組態(tài)與PLC間不斷進(jìn)展交換數(shù)據(jù)，通過(guò)組態(tài)畫面實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)流量的實(shí)時(shí)變化情況，然后定義與組態(tài)王實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備，通過(guò)PLC采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，并通過(guò)通信接口把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。關(guān)鍵詞：流量計(jì)；PLC；人機(jī)界面；控制系統(tǒng);流量調(diào)節(jié);PI控制目錄摘要2第一章引言31.1設(shè)計(jì)目的31.2設(shè)計(jì)主要過(guò)程31.3設(shè)計(jì)主要容31.3.1硬件模塊設(shè)計(jì)31.3.2組態(tài)軟件的應(yīng)用設(shè)計(jì)31.3.3基于STEP-7的程序設(shè)計(jì)31.3.4綜合設(shè)計(jì)3第二章系統(tǒng)的硬件選型32.1硬件選型32.2選型的步驟32.3選型的結(jié)果32.4選型技術(shù)參數(shù)3第三章系統(tǒng)的硬件構(gòu)造設(shè)計(jì)33.1整體構(gòu)造設(shè)計(jì)33.2硬件連接圖33.3系統(tǒng)I/O分配表33.4硬件組態(tài)和變頻器參數(shù)33.4.1硬件組態(tài)配置33.4.2變頻器參數(shù)設(shè)定3第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)34.1軟件設(shè)計(jì)整體構(gòu)架34.1.1杰控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)34.1.2組態(tài)設(shè)計(jì)34.1.3PLC程序設(shè)計(jì)流程圖34.1.4程序設(shè)計(jì)梯形圖34.2問(wèn)題及其解決方法34.3調(diào)試過(guò)程及方法34.4軟件調(diào)試結(jié)果3第五章設(shè)計(jì)總結(jié)3參考文獻(xiàn)3第一章引言1.1設(shè)計(jì)目的本次課程設(shè)計(jì)的目的是采用西門子S7-300系列PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。學(xué)習(xí)使用變頻器，并對(duì)其控與外控模式運(yùn)用自如；掌握PLC控制單元的使用，對(duì)西門子S7-300編程進(jìn)而對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)展控制；學(xué)會(huì)使用A\D、D\A轉(zhuǎn)換模塊，了解其工作機(jī)制，熟知模數(shù)、數(shù)模換換的接口地址通過(guò)模擬量I/O模塊，并對(duì)其進(jìn)展編程采集與控制；與此同時(shí)，學(xué)會(huì)使用不同的傳感器件流量計(jì)、電磁閥等的控制欲使用。熟悉杰控組態(tài)軟件的使用方法，根據(jù)所給資料自己獨(dú)立繪出一個(gè)上位機(jī)，設(shè)置相應(yīng)的變量，使整個(gè)上位機(jī)與我們的硬件設(shè)備連接起來(lái)，并對(duì)模擬量進(jìn)展閉環(huán)PID控制，到達(dá)PLC編程-上位機(jī)控制-實(shí)現(xiàn)整個(gè)流量的PLC過(guò)程控制系統(tǒng)的要求。通過(guò)杰控組態(tài)軟件進(jìn)展相應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，其顯示的容包括啟動(dòng)、停頓按鈕、PID參數(shù)給定窗口、給定流量、實(shí)際流量、相應(yīng)的實(shí)時(shí)曲線顯示窗口等功能，從而形成一個(gè)完整的過(guò)程控制系統(tǒng)。當(dāng)今，PLC的使用圍越來(lái)越廣，從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用于所有與自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等?？芍F(xiàn)在的工業(yè)生產(chǎn)和各領(lǐng)域的機(jī)械控制都是與此密切相關(guān)的，對(duì)其學(xué)習(xí)研究具有重大意義。1.2設(shè)計(jì)主要過(guò)程考慮到這次是對(duì)過(guò)程控制系統(tǒng)的初次整體設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)分為四個(gè)步驟進(jìn)展，分別為：第一步，過(guò)程控制柜模塊選取，所選取的流量傳感器、電磁閥等硬件的連接和變頻器的控制方式設(shè)置；第二步，基于杰控組態(tài)軟件的上位機(jī)設(shè)計(jì)，我們需要根據(jù)資料學(xué)習(xí)的東西包括工程管理、設(shè)備通信、運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)、畫面制作、畫面顯示、變量報(bào)警等，通過(guò)這些木塊的學(xué)習(xí)進(jìn)而組合形成一個(gè)我們需要的界面控制臺(tái)；第三步，基于STEP-7的S7-300PLC程序的設(shè)計(jì)，使用FB41背景數(shù)據(jù)塊和FC105、FC106模塊實(shí)現(xiàn)整個(gè)環(huán)節(jié)的A/D、D/A、PID閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；第四步，所有局部的綜合控制設(shè)計(jì)，將前期設(shè)計(jì)的所有模塊進(jìn)展所有的整合一體設(shè)計(jì)調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)我們的設(shè)計(jì)要求。1.3設(shè)計(jì)主要容1.3.1硬件模塊設(shè)計(jì)我們需要的物理設(shè)備有主要有，一個(gè)儲(chǔ)水箱、一個(gè)裝水箱、流量計(jì)一個(gè)、電動(dòng)閥一個(gè)、變頻器一個(gè)，水泵一個(gè)和假設(shè)干開關(guān)水管等材料構(gòu)成。1.3.2組態(tài)軟件的應(yīng)用設(shè)計(jì)組態(tài)軟件系統(tǒng)是集多年P(guān)LC工程應(yīng)用、開發(fā)和效勞經(jīng)歷,基于WindowsNT、Windows2000/*P操作平臺(tái),獨(dú)立研制開發(fā)的純32位、高檔次的軟件,其運(yùn)行穩(wěn)定、速度快、簡(jiǎn)單易用、功能強(qiáng)大、擴(kuò)展性好,能為用戶提供經(jīng)濟(jì)完善的工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控解決方案。本次組態(tài)軟件需要使用的功能有，首先，學(xué)會(huì)如何使用工程管理包括備份和調(diào)入等；完成設(shè)備通訊的設(shè)計(jì)，主要包括S7TCP驅(qū)動(dòng)安裝、啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)、定義設(shè)備數(shù)據(jù)表、監(jiān)視設(shè)備數(shù)據(jù)表，設(shè)備數(shù)據(jù)表的定義至關(guān)重要，它是直接和我們的程序控制連接起來(lái)的紐帶；緊接著就是畫面制作了，按照設(shè)計(jì)的需求繪制一個(gè)相對(duì)美觀的界面，然后添加一些靜態(tài)文本、按鍵、文本框、曲線圖、柱狀圖等，從而構(gòu)成一個(gè)完整的控制界面；選擇相應(yīng)的畫面，啟動(dòng)畫面顯示。1.3.3基于STEP-7的程序設(shè)計(jì)本次程序設(shè)計(jì)主要采用梯形圖的方式，設(shè)計(jì)的過(guò)程首先使用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊FC105對(duì)流量計(jì)的數(shù)值進(jìn)展實(shí)時(shí)采集，SCALE功能承受一個(gè)整型值(IN)，并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT。FC105轉(zhuǎn)換得到的數(shù)值再作為FB41模塊進(jìn)展PID調(diào)節(jié)，然后將調(diào)節(jié)得出的結(jié)果送給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊FC106進(jìn)展轉(zhuǎn)換，SCALE功能承受一個(gè)整型值(IN)，并將其轉(zhuǎn)換為以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT。輸出的結(jié)果再送給變頻器，從而實(shí)現(xiàn)變頻器的外控模式調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)流量的控制。1.3.4綜合設(shè)計(jì)完成了上述各個(gè)模塊之后，再進(jìn)展綜合設(shè)計(jì)，整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)就是由硬件外圍電路和設(shè)備加軟件控制局部控制的。我們通過(guò)PLC編程，再與組態(tài)軟件進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制界面，繼而控制物理設(shè)備的完整控制系統(tǒng)。第二章系統(tǒng)的硬件選型2.1硬件選型本設(shè)計(jì)硬件主要包括，過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)備一套〔包括三個(gè)流動(dòng)水箱、一個(gè)儲(chǔ)水水箱、假設(shè)干水管、開關(guān)假設(shè)干、抽水泵一個(gè)等〕、流量計(jì)一個(gè)、電動(dòng)閥一個(gè)、變頻器一套等?？紤]到流量的精度和準(zhǔn)確度，本設(shè)計(jì)采用艾特自動(dòng)化儀表的MLF-1流量計(jì)，根本參數(shù)有：流量精度為0.5級(jí)，輸出信號(hào)為4-20毫安，量程圍為0.3立方米，口徑10毫米等變頻器采用西門子全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器MicroMaster420,它是全新一代模塊化設(shè)計(jì)的多功能標(biāo)準(zhǔn)變頻器。它友好的用戶界面，讓你的安裝、操作和控制象玩游戲一樣靈活方便。全新的IGBT技術(shù)、強(qiáng)大的通訊能力、準(zhǔn)確的控制性能、和高可靠性都讓控制變成一種樂(lè)趣。水泵電動(dòng)機(jī)采用松久電機(jī)的A02-7112系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，功率為370W，額定電壓380伏，額定電流1.0A，額定頻率50HZ，轉(zhuǎn)速2780r/min，絕緣等級(jí)B，噪聲65dB硬件組態(tài)采用可編程控制器CPU314C-2PN/DP，CPU314C-2DP是緊湊型CPU，適合安裝在分布式構(gòu)造中。通過(guò)其擴(kuò)展工作存儲(chǔ)器，該緊湊型CPU也適用于中等規(guī)模的應(yīng)用。集成的數(shù)字量和模擬量輸入和輸出可與過(guò)程信號(hào)直接連接。集成的的PROFIBUSDP主站/從站以及PROFINETIO控制器/I-設(shè)備接口，用于PROFIBUS和PROFINET的分布式連接。這使得CPU314C-2PN/DP可作為進(jìn)展快速處理的分布式單元使用，也可作為PROFIBUS和PROFINET系統(tǒng)中具有低端現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的上位控制器。采用西門子電源模塊PS307/5A，6ES7307-1EA01-0AA0西門子PS307/5A/10A電源模塊單元為S7-300/ET200M提供電源，將120/230伏交流電壓轉(zhuǎn)變到所需要的24伏直流工作電壓輸出電流2安、5安或10安。S7-300需要24伏直流電源。PS307負(fù)載電源模塊將120或230伏交流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)?4伏直流工作電壓。24伏直流電源用來(lái)為SIMATICS7-300和傳感器及執(zhí)行元件供電模擬量輸入采用SM331,命令地址為6ES7331-7KF02-OABO，標(biāo)稱型號(hào)是AI8*12Bit，光電隔離，U/I/熱電偶/電阻中斷，診斷；分辨率9、12、14位，八位模擬量輸入。模擬量輸出采用SM332，命令地址為6ES7332-5HD01-OABO，標(biāo)稱型號(hào)是AO4*12Bit，光電隔離，U/I診斷；分辨率11、12位，四位模擬量輸出。數(shù)字量模塊SM323數(shù)字量輸入/輸出模塊,8輸入，8輸出。24VDC；8出，24VDC，0.5A，晶體管輸出，光電隔離，擴(kuò)展溫度圍PS3075AAI8*12Bit6ES7331-7KF02-OABOAO4*12Bit6ES7332-5HD01-OABODI8/DO8*DC24V/0,5A6ES7323-1BH01-0AA02.2選型的步驟硬件的選型是從本設(shè)計(jì)的核心去實(shí)現(xiàn)的，硬件方面要符合標(biāo)準(zhǔn)輸入電壓、電流、頻率等。因此選型的步驟可以分為如下幾步來(lái)進(jìn)展：了解設(shè)計(jì)所提供的硬件資源，根據(jù)所有的設(shè)備進(jìn)展實(shí)踐選型；確定流量最大時(shí)流量計(jì)的最大值，以確定所選AD采集設(shè)備符合要求；確定電源模塊是否符合設(shè)備的規(guī)格；確定變頻器所能設(shè)置的最大頻率值；確定DA采集到的數(shù)據(jù)值是否符合設(shè)備要求；2.3選型的結(jié)果最終確定采用的硬件設(shè)備主要有，艾特自動(dòng)化儀表的MLF-1流量計(jì)，變頻器采用西門子全新一代標(biāo)準(zhǔn)變頻器MicroMaster420，水泵電動(dòng)機(jī)采用松久電機(jī)的A02-7112系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)，硬件組態(tài)采用可編程控制器CPU314C-2PN/DP。2.4選型技術(shù)參數(shù)一、MLF-1流量計(jì)根本參數(shù)有：流量精度為0.5級(jí)，輸出信號(hào)為4-20毫安，量程圍為0.3立方米，口徑10毫米等。二、變頻器MicroMaster420200V-240V±10%，單相/三相，交流，；380V-480V±10%，三相，交流，0.37kW-11kW；模塊化構(gòu)造設(shè)計(jì)，具有最多的靈活性；標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)訪問(wèn)構(gòu)造，操作方便。三、可編程控制器西門子可編程控制器6ES7314-6EH04-0AB0SIMATICS7-300,CPU314C-2PN/DPPACTCPUWITH192KBYTEWORKINGMEMORY,24DI/16DO,4AI,2AO,1PT100,4FASTCOUNTERS(60KHZ),1.INTERFACEMPI/DP12MBIT/S,2.INTERFACEETHERNETPROFINET,WITH2PORTSWITCH,INTEGRATED24VDCPOWERSUPPLY,FRONTCONNECTOR(2*40PIN)ANDMICROMEMORYCARDREQUIRED，四、電源模塊PS307電源模塊是西門子公司為S7-300專配的DC24V電源，PS307系列模塊除輸出額定電流不同外(有2、5、10A)，其工作原理和參數(shù)都一樣。系統(tǒng)選用5A的電源模塊。PS3075A模塊根本電路如圖2-1所示。PS3075A模塊的輸入接單相交流系統(tǒng)，輸入電壓120/230V，50/60HZ，在輸入和輸出之間有可靠的隔離。輸出電壓允許圍20()V，最大上升時(shí)間2.5s，最大殘留紋波150mV，PS307可安裝在導(dǎo)軌上，除了給S7-300供電，也可給I/O模塊提供負(fù)載電源。圖2.1PS307電源模塊(10A)根本電路圖第三章系統(tǒng)的硬件構(gòu)造設(shè)計(jì)3.1整體構(gòu)造設(shè)計(jì)系統(tǒng)整體硬件設(shè)計(jì)可以用圖所示:，其主要組成模塊下列圖已經(jīng)標(biāo)識(shí)清楚。圖3.1.1硬件整體構(gòu)造設(shè)計(jì)3.2硬件連接圖所用到的過(guò)程控制設(shè)備如下列圖所示圖3.2.1過(guò)程控制設(shè)備連接圖主要控制局部硬件連接圖可見圖所示：圖3.2.2設(shè)備硬件連接圖3.3系統(tǒng)I/O分配表控制系統(tǒng)的輸入/輸出信號(hào)的名稱、代碼及地址編號(hào)如下表所示：符號(hào)地址備注FC105_INPIW262模擬量輸入FC105_OUTMD102模擬量輸出BIPOLARI8.0啟動(dòng)轉(zhuǎn)換模式SP_INTMD200初始給定值PV_INMD102反應(yīng)輸入GAINDB1.DBD14比例值TIMD160積分時(shí)間LMNMD150PID調(diào)節(jié)輸出FC106_INMD150數(shù)字量輸入FC106_OUTMW250數(shù)字量輸出PQW276MW250變頻器給定值PQW27827648電動(dòng)閥給定值3.4硬件組態(tài)和變頻器參數(shù)3.4.1硬件組態(tài)配置在硬件組態(tài)完畢后，進(jìn)展程序裝載時(shí)，發(fā)現(xiàn)無(wú)法建立連接，此時(shí)說(shuō)明PLC的IP地址與主機(jī)地址不在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，需要進(jìn)展修改，修改方法，在組態(tài)中雙擊PN-IO點(diǎn)擊屬性進(jìn)展修改，如下列圖所示。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)展過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)SF燈亮現(xiàn)象，說(shuō)明硬件組態(tài)與實(shí)際儀器的型號(hào)不符，此時(shí)需要進(jìn)展硬件組態(tài)檢查)圖3.3.1PLC硬件組態(tài)配置3.4.2變頻器參數(shù)設(shè)定電動(dòng)機(jī)的額定參數(shù)：功率0.37KW電壓380V電流1.0A轉(zhuǎn)速2780r/min快速調(diào)試：步驟參數(shù)名設(shè)定值參數(shù)說(shuō)明備注1P00101進(jìn)入快速調(diào)試2P01000電網(wǎng)頻率3P0304380額定電壓4P03051.8額定電流5P03070.37額定頻率6P031050額定頻率7P03112780額定轉(zhuǎn)速8P07002控1；外控2控/外控選擇9P10001控1；外控210P10800最小頻率11P108250最大頻率12P112010斜坡上升時(shí)間13P112110斜坡下降時(shí)間14P39001完畢快速調(diào)試電機(jī)類型修改為異步電機(jī)步驟：步驟參數(shù)名設(shè)定值參數(shù)說(shuō)明備注1P00101進(jìn)入快速調(diào)試2P00032設(shè)置訪問(wèn)級(jí)別3P03001異步，2同步異步/同步選擇異步4P13000線性，2拋物線控制方式選擇線性5P00031設(shè)置訪問(wèn)級(jí)別6P39001完畢快速調(diào)試〔注意：必須選擇外控選項(xiàng)〕第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1軟件設(shè)計(jì)整體構(gòu)架流量的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)其軟件設(shè)計(jì)局部包含兩個(gè)局部，分別為控制界面組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)和基于STEP7的PLC程序設(shè)計(jì)。大概設(shè)計(jì)構(gòu)架如下列圖所示：流量流量PLC控制軟件設(shè)計(jì)杰控組態(tài)界面設(shè)計(jì)STEP7杰控組態(tài)界面設(shè)計(jì)STEP7控制程序設(shè)計(jì)圖流量PLC控制軟件設(shè)計(jì)4.1.1杰控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)FameView組態(tài)軟件系統(tǒng)是杰控公司集多年P(guān)LC工程應(yīng)用、開發(fā)和效勞經(jīng)歷,基于WindowsNT、Windows2000/*P操作平臺(tái),獨(dú)立研制開發(fā)的純32位、高檔次的軟件,其運(yùn)行穩(wěn)定、速度快、簡(jiǎn)單易用、功能強(qiáng)大、擴(kuò)展性好,能為用戶提供經(jīng)濟(jì)完善的工業(yè)自動(dòng)化監(jiān)控解決方案;已經(jīng)被成功應(yīng)用于冶金、機(jī)場(chǎng)、化工、電力、配電、環(huán)保、筑路、核輻照、煙草、啤酒、鐵路、煤炭、樓宇、水處理、鍋爐、碼頭輸送等各個(gè)行業(yè),經(jīng)實(shí)踐證實(shí)適合所有的大中小型自動(dòng)化工程應(yīng)用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要用的功能主要有，工程管理、設(shè)備通訊、畫面制作、畫面顯示等局部。具體細(xì)分如下列圖所示杰控組態(tài)界面設(shè)計(jì)杰控組態(tài)界面設(shè)計(jì)畫面制作設(shè)備通訊工程管理畫面制作設(shè)備通訊工程管理安裝驅(qū)動(dòng)添加驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)定義數(shù)據(jù)表啟動(dòng)畫面制作程序畫面制作平臺(tái)畫面屬性參數(shù)運(yùn)行工程工程調(diào)入工程備份新建工程安裝驅(qū)動(dòng)添加驅(qū)動(dòng)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)定義數(shù)據(jù)表啟動(dòng)畫面制作程序畫面制作平臺(tái)畫面屬性參數(shù)運(yùn)行工程工程調(diào)入工程備份新建工程圖杰控組態(tài)界面設(shè)計(jì)4.1.2組態(tài)設(shè)計(jì)一、工程管理1、新建工程點(diǎn)擊新建工程圖標(biāo),出現(xiàn)下面圖所示對(duì)話框:工程容缺省在組態(tài)軟件系統(tǒng)目錄及相應(yīng)子目錄下,新建工程就是去除或更新系統(tǒng)目錄下有關(guān)容;所以在創(chuàng)立新工程時(shí),應(yīng)先備份當(dāng)前工程到其他目錄下(缺省為“我的工程備份〞子目錄);如果當(dāng)前工程還沒有備份保存,建議先進(jìn)展備份,否則當(dāng)前的工程會(huì)喪失;按下<確定>按鈕,會(huì)兩次出現(xiàn)確定去除當(dāng)前工程的提示。之后便開場(chǎng)創(chuàng)立新的工程。圖4.1.3新建工程2、工程備份備份工程就是將當(dāng)前工程形成副本,要養(yǎng)成經(jīng)常備份工程的習(xí)慣,防止工程容喪失。使用菜單中“工程->備份〞命令保存工程容到指定目錄下,工程備份的界面如下列圖所示。圖4.1.4工程備份3、工程調(diào)入沒有翻開工程的概念,因?yàn)楣こ坦芾砥鬟\(yùn)行后,所管理和使用的工程就是當(dāng)前系統(tǒng)目錄下的容;假設(shè)需管理和運(yùn)行另外的工程,就需要去除當(dāng)前工程,調(diào)入另外一個(gè)工程(調(diào)入的目的是將備份的數(shù)據(jù)庫(kù)和畫面等文件拷貝到系統(tǒng)的當(dāng)前目錄下);調(diào)入工程之前,要先去備份工程,防止當(dāng)前工程喪失;調(diào)入*工程,請(qǐng)執(zhí)行“工程->調(diào)入〞命令,界面如下所示:圖4.1.5調(diào)入工程4、運(yùn)行工程可以在兩種方式下運(yùn)行:組態(tài)方式和運(yùn)行方式;工程管理器被單獨(dú)啟動(dòng)后,進(jìn)入組態(tài)方式,通訊驅(qū)動(dòng)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)不被啟動(dòng),只能對(duì)系統(tǒng)進(jìn)展設(shè)置和組態(tài);通過(guò)“工程->啟動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)〞菜單命令或單擊工具條運(yùn)行按鈕,可以使系統(tǒng)工作在“運(yùn)行方式〞下,在運(yùn)行方式下的*些容被修改后,必須退出監(jiān)控系統(tǒng)重新啟動(dòng),通過(guò)“工程->退出監(jiān)控系統(tǒng)〞的菜單命令可實(shí)現(xiàn)。二、設(shè)備通訊1、安裝驅(qū)動(dòng)要使用*個(gè)驅(qū)動(dòng)程序,首先進(jìn)展選擇安裝,才能在工程中使用;可以同時(shí)最多安裝32種驅(qū)動(dòng)程序;安裝驅(qū)動(dòng)程序的步驟如下:[1].選擇<設(shè)備通訊>功能;[2].執(zhí)行<1.安裝驅(qū)動(dòng)>任務(wù),出現(xiàn)下面對(duì)話框:圖安裝驅(qū)動(dòng)[3].從驅(qū)動(dòng)列表中選擇要使用的通訊驅(qū)動(dòng)程序;[4].選擇列表中包含常用驅(qū)動(dòng)程序,如果其中沒有包含要使用的驅(qū)動(dòng)程序,可以手動(dòng)添加;[5].驅(qū)動(dòng)程序版本或參數(shù)常有更新,通過(guò)執(zhí)行<更新驅(qū)動(dòng)>按鈕進(jìn)展更新[6].選擇列表右邊顯示此驅(qū)動(dòng)程序提供的數(shù)據(jù)類型,不同設(shè)備驅(qū)動(dòng)有不同數(shù)據(jù)類型,只有被選擇的數(shù)據(jù)類型才能真正被訪問(wèn),根據(jù)具體需求進(jìn)展選擇,最多可以支持24種數(shù)據(jù)類型;[7].雙擊選擇的驅(qū)動(dòng)程序名稱,或執(zhí)行<安裝>按鈕,可以把當(dāng)前選擇的驅(qū)動(dòng)程序安裝到系統(tǒng)中;[8].安裝完所需驅(qū)動(dòng)后,執(zhí)行<關(guān)閉>按鈕完畢安裝;[9].已被安裝的驅(qū)動(dòng)程序,如要修改,重新進(jìn)展安裝即可;2、添加驅(qū)動(dòng)安裝驅(qū)動(dòng)程序界面選擇列表中只列出了最常用的主流驅(qū)動(dòng)程序,可以被直接安裝使用;手動(dòng)添加驅(qū)動(dòng)程序的步驟如下:[1].需要添加的驅(qū)動(dòng)程序多由開發(fā)商提供,也可由高級(jí)用戶根據(jù)公布的驅(qū)動(dòng)模板自行編寫;[2].串口驅(qū)動(dòng)模板的容參考用戶編程章節(jié);[3].驅(qū)動(dòng)程序由兩個(gè)文件組成,即配置文件(*.ini)和程序執(zhí)行文件(*.e*e);[3].得到這兩個(gè)文件,并拷貝到系統(tǒng)安裝根目錄下;[4].選擇<設(shè)備通訊>功能;[5].執(zhí)行<1.安裝驅(qū)動(dòng)>任務(wù)；[6].從選擇列表中找到并選擇<其他->添加[雙擊]…>,并鼠標(biāo)雙擊；[7].列出了允許添加的驅(qū)動(dòng)程序,選擇其中的*個(gè)驅(qū)動(dòng)程序,執(zhí)行<添加>按鈕;[8].添加完成后,新的驅(qū)動(dòng)程序會(huì)出現(xiàn)在驅(qū)動(dòng)列表中;3、啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)如果*驅(qū)動(dòng)程序被安裝后且被選擇,則在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中,自動(dòng)啟動(dòng)此驅(qū)動(dòng)程序;[1].如果驅(qū)動(dòng)程序被安裝但沒有被選擇,則在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中,不能啟動(dòng)此驅(qū)動(dòng)程序,但在這種情況下,通過(guò)設(shè)備數(shù)據(jù)表,可以進(jìn)展仿真調(diào)試;[2].選擇<設(shè)備通訊>功能,執(zhí)行<3.啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)>任務(wù)；[3].顯示在列表框中的驅(qū)動(dòng)程序,是被安裝過(guò)的驅(qū)動(dòng)程序;[4].如果沒有被選擇(),則在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中,不被啟動(dòng);[5].只有被選擇以后(),才能在系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中被啟動(dòng);4、定義設(shè)備數(shù)據(jù)表選擇<設(shè)備通訊>功能,執(zhí)行<4.定義設(shè)備數(shù)據(jù)表>任務(wù),出現(xiàn)設(shè)備表對(duì)話框:4.1.7定義設(shè)備數(shù)據(jù)表選中設(shè)備數(shù)據(jù)表的*個(gè)設(shè)備號(hào),用鼠標(biāo)雙擊,會(huì)出現(xiàn)下面的設(shè)置對(duì)話框:4.1.8定義設(shè)備號(hào)三、畫面制作1、啟動(dòng)畫面制作程序有3種方法可以啟動(dòng)畫面制作程序:[1].選擇<顯示畫面>功能,執(zhí)行<3.畫面制作>,啟動(dòng)畫面制作程序;[2].通過(guò)工具欄中的圖標(biāo),啟動(dòng)畫面制作程序;[3].選擇<顯示畫面>功能,執(zhí)行<1.文件管理>任務(wù),出現(xiàn)畫面文件管理窗口,可以啟動(dòng)畫面制作程序,新建或修改*畫面;2、畫面制作平臺(tái)畫面制作程序啟動(dòng)之后,提供的制作界面如下列圖所示:圖畫面制作平臺(tái)畫面制作窗口主要由7局部組成，可以同時(shí)制作多幅畫面,并通過(guò)窗口進(jìn)展切換。[1].制作窗口,是畫面制作的臺(tái)面,在上面可以放置所需要的任何圖形組件;[2].菜單,提供了所有畫面制作與操作的命令;[3].滾動(dòng)條,尺寸可以無(wú)限大,畫面尺寸超出屏幕顯示圍時(shí),通過(guò)滾動(dòng)條漫游畫面;[4].狀態(tài)條,屏幕最下方是狀態(tài)條,它顯示狀態(tài)提示,鍵盤狀態(tài)及當(dāng)前圖形對(duì)象位置;[5].工具箱,由多個(gè)操作按鈕組成,實(shí)現(xiàn)了常用的菜單操作,是為了方便對(duì)畫面進(jìn)展操作;當(dāng)鼠標(biāo)指向工具條上的按鈕時(shí),會(huì)在其下方顯示對(duì)應(yīng)的功能提示;[6].組件,以分欄列表的方式提供所有可用組件;3、畫面屬性/參數(shù)在畫面窗口的空白區(qū),鼠標(biāo)雙擊,出現(xiàn)對(duì)話框設(shè)置畫面屬性如圖所示:圖4.1.10 畫面屬性/參數(shù)設(shè)置可以定義如下參數(shù)：畫面標(biāo)題、畫面顏色、高度、寬度、刷新間隔、編輯口令、動(dòng)態(tài)只讀、翻開任務(wù)、關(guān)閉任務(wù)、初始腳本、關(guān)閉腳本、循環(huán)腳本、自定義腳本、自適應(yīng)分辨率、無(wú)級(jí)縮放。4.1.3PLC程序設(shè)計(jì)流程圖本次基于STEP7的程序設(shè)計(jì)主要包含了模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、PID調(diào)節(jié)模塊幾局部，其實(shí)現(xiàn)過(guò)程流程圖如下列圖所示：開場(chǎng)開場(chǎng)啟動(dòng)啟動(dòng)否是初始化初始化FC105FC105模數(shù)轉(zhuǎn)換FB41PIDFB41PID調(diào)節(jié)FC106FC106數(shù)模轉(zhuǎn)換完畢完畢圖4.1.11PLC程序設(shè)計(jì)流程圖4.1.4程序設(shè)計(jì)梯形圖整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中PLC軟件局部主要包含三局部：A/D采集局部、PID調(diào)節(jié)輸出局部、D/A轉(zhuǎn)換局部。一、A/D轉(zhuǎn)換模塊FC105模數(shù)轉(zhuǎn)換局部由核心功能塊FC105組成其梯形圖模塊如圖所示。圖4.1.12FC105功能塊圖模擬量輸入值為當(dāng)前流量計(jì)所測(cè)得的電流值，PIW262對(duì)應(yīng)的地址為流量計(jì)I的電流值。之后，經(jīng)過(guò)FC105轉(zhuǎn)換得出一個(gè)以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT即MD102中。二、PID調(diào)節(jié)模塊FB41FB41稱為連續(xù)控制的PID用于控制連續(xù)變化的模擬量，與FB42的差異在于后者是離散型的，用于控制開關(guān)量，其他二者的使用方法和許多參數(shù)都一樣或相似。PID的初始化可以通過(guò)在OB100中調(diào)用一次，將參數(shù)-RST置位，當(dāng)然也可在別的地方初始化它，關(guān)鍵的是要控制-RST；PID的調(diào)用可以在OB35中完成，一般設(shè)置時(shí)間為200MS，由于此設(shè)計(jì)采用的PID控制方式為連續(xù)控制方式，故用FB41來(lái)實(shí)現(xiàn)。程序過(guò)SP_INT：PID的給定值；PV_IN：PID的反應(yīng)值〔也稱過(guò)程變量〕和GAIN比例增益；TI積分時(shí)間；TD微分時(shí)間；進(jìn)展整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。其梯形圖塊如下列圖所示。圖4.1.13PID調(diào)節(jié)模塊FB41三、D/A轉(zhuǎn)換模塊FC106本設(shè)計(jì)數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的核心為FC106模塊，PID輸出的值作為其輸入值，以工程單位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之間的實(shí)型值。將結(jié)果寫入OUT。進(jìn)展轉(zhuǎn)換之后送給變頻器，變頻器的地址為PQW276，之后邊通過(guò)變頻器的輸入電壓控制流量的大小。FC106的梯形圖如圖所示。圖4.1.14D/A轉(zhuǎn)換模塊FC1064.2問(wèn)題及其解決方法設(shè)計(jì)的初期，大局部功能都能如期完成，主要問(wèn)題出在上位機(jī)與PLC程序的連接環(huán)節(jié)。主要出現(xiàn)組態(tài)設(shè)置變量時(shí)定義變量數(shù)據(jù)表設(shè)置有問(wèn)題，其網(wǎng)絡(luò)IP地址有問(wèn)題，數(shù)據(jù)類型有問(wèn)題，還有數(shù)據(jù)地址有問(wèn)題等。經(jīng)過(guò)朱教師的耐心指導(dǎo)和同學(xué)們之間的交流，最終這些問(wèn)題都得以解決。首先，定義設(shè)備數(shù)據(jù)表時(shí)，其IP地址要與主機(jī)IP地址和組態(tài)IP地址相對(duì)應(yīng)；其次，數(shù)據(jù)的讀寫類型和起始地址也與STEP7中的變量地址相對(duì)應(yīng)，變量名也必須一一對(duì)應(yīng)。4.3調(diào)試過(guò)程及方法調(diào)試過(guò)程主要包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試局部，硬件調(diào)試主要通過(guò)電流表觀察電流值是否與采集道德數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，前提是變頻器已經(jīng)設(shè)置好為外控模式，各局部的線已經(jīng)連接好。流量計(jì)與模擬量輸入模塊短接，電磁閥與相應(yīng)的模擬量輸出相對(duì)應(yīng)，變頻器的輸入借口與模擬量輸出的變頻器接口連接。通過(guò)改變對(duì)應(yīng)器件的輸入電流值，調(diào)試觀察線路是否有問(wèn)題。軟件調(diào)試包括組態(tài)軟件上位機(jī)調(diào)試和STEP7程序調(diào)試，組態(tài)軟件調(diào)試主要是測(cè)試運(yùn)行狀態(tài)下變量窗口是否異常，以及柱形圖和曲線圖變量設(shè)置是否正確。PLC編程調(diào)試分兩步進(jìn)展。第一、直接與硬件上設(shè)備之間聯(lián)機(jī)調(diào)試，觀察模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換是否正確，PID調(diào)節(jié)是否有作用等。第二、通過(guò)上位機(jī)和硬件設(shè)備一起調(diào)試，通過(guò)上位機(jī)設(shè)置窗口設(shè)置PID參數(shù)，觀察PID調(diào)節(jié)之后的曲線得出理想的PID參數(shù)。最終完成整個(gè)過(guò)程控制的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。4.4軟件調(diào)試結(jié)果硬件調(diào)試根本沒什么問(wèn)題，調(diào)試過(guò)程也相對(duì)簡(jiǎn)單，再次不做詳細(xì)介紹。組態(tài)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)調(diào)試結(jié)果如下列圖所示：圖4.4.1組態(tài)軟件設(shè)計(jì)完成圖梯形圖程序與上位機(jī)和硬件設(shè)備聯(lián)合調(diào)試，觀察輸出響應(yīng)曲線的變化，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性好不好，最終確定一個(gè)穩(wěn)定的PID參數(shù)值。其最終的結(jié)果如下列圖所示。圖4.4.2給定值為30時(shí)調(diào)節(jié)曲線圖4.4.3給定值為50時(shí)調(diào)節(jié)曲線第五章設(shè)計(jì)總結(jié)在大學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，特別是工科類學(xué)校，課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)，是我們步入社會(huì)參與實(shí)際工程的規(guī)劃建立的一次極好的演示.學(xué)期末的課程設(shè)計(jì)是對(duì)整個(gè)學(xué)期的總結(jié)和提高。課程設(shè)計(jì)也有一定的學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)用價(jià)值，它能反映出設(shè)計(jì)者所具有的專業(yè)根底知識(shí)和分析解決問(wèn)題的能力。此次課程設(shè)計(jì)是我們自動(dòng)化專業(yè)最高水平的一次考核，實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的過(guò)程控制系統(tǒng)是我們自動(dòng)化專業(yè)的核心所在。從最初的選題，開題到分析題意、硬件設(shè)計(jì)、軟件