流量的PLC控制系统设计

1、 电气工程与自动化学院 现场总线技术课程实践 题目：流量的 PLC 限制系统设计 专业班级：自动化 101 班 学号：20211757 学生姓名：艾文鹏 指导老师：朱俊林 日期：2021 年 6 月 25 日摘要 流量限制是过程限制系统的一个关键.采用工业限制计算机,根据专家系统确定最优工况的各试验流量,通过AD采集模块接收流量计传感器的数据,对采集的相应数据进行处理分析并向PLC发出指令,PLC采用PI限制方法,通过PI限制的参数设定及自整定.根据PI调节的输出与输入的偏差成正比,还与偏差对时间的积分成正比,消除了限制过程中产生的静差,实现了流量闭环调节的精确限制.设计了监控软件、PLC软件

2、、PLC与工控计算机的通信软件,实现了流量的限制、数据采集和处理.试验说明,PI限制方法对流量的调节具有较好的稳定性和动态特性. 讨论计算机水流量PLC监控系统.选用电磁流量计和经典文丘里管流量计系统.结合杰控组态软件制作出人机界面,把组态与PLC进行连接,组态与PLC 间不断进行交换数据,通过组态画面实时反映现场流量的实时变化情况,然后定 义与组态王实时数据库中变量相对应的监控系统中的设备,通过PLC采集设备 的数据,并通过通信接口把数据传输给计算机. 关键词：流量计；PLC;人机界面；限制系统；流量调节；PI限制摘要2 第一章引言4 1.1 设计目的4 1.2 设计主要过程4 1.3 设计

3、主要内容5 1.3.1 硬件模块设计5 1.3.2 组态软件的应用设计5 1.3.3 基于STEP-7的程序设计6 1.3.4 综合设计6 第二章系统的硬件选型7 2.1 硬件选型7 2.2 选型的步骤8 2.3 选型的结果9 2.4 选型技术参数9 第三章系统的硬件结构设计11 3.1 整体结构设计11 3.2 硬件连接图11 3.3 系统I/O分配表12 3.4 硬件组态和变频器参数13 3.4.1 硬件组态配置13 3.4.2 变频器参数设定14 第四章系统软件设计16 4.1 软件设计整体构架16 4.1.1 杰控组态软件设计16 4.1.2 组态设计17 4.1.3 PLC程序设计流

4、程图24 4.1.4 程序设计梯形图24 4.2 问题及其解决方法27 4.3 调试过程及方法27 4.4 软件调试结果28 第五章设计总结30 参考文献31第一章引言 1.1 设计目的 本次课程设计的目的是采用西门子S7-300系列PLC来实现过程限制系统的设计.学习使用变频器,并对其内控与外控模式运用自如；掌握PLC限制单元的使用,对西门子S7-300编程进而对整个过程进行限制； 学会使用AD、DA转换模块,了解其工作机制,熟知模数、 数模换换的接口地址通过模拟量I/O模块, 并对其进行编程采集与限制；与此同时,学会使用不同的传感器件流量计、电磁 阀等的限制欲使用.熟悉杰控组态软件的使用方

5、法,根据所给资料自己独立绘出一个上位机,设置相应的变量,使整个上位机与我们的硬件设备连接起来,并对 模拟量进行闭环PID限制,到达PLC编程-上位机限制-实现整个流量的PLC过程限制系统的要求.通过杰控组态软件进行相应的实时监控,具显示的内容包括启动、停止按钮、PID参数给定窗口、给定流量、实际流量、相应的实时曲线显示窗口等功能,从而形成一个完整的过程限制系统. 当今,PLC的使用范围越来越广,从替代继电器的简单限制到更复杂的自动化限制.应用于所有与自动检测,自动化限制有关的工业及民用领域,包括各种机床、 机械、 电力设施、 民用设施、环境保护设备等等.可知,现在的工业生产和各领域的机械限制都

6、是与此密切相关的,对其学习研究具有重大意义. 1.2 设计主要过程 考虑到这次是对过程限制系统的初次整体设计,本设计分为四个步骤进行,分别为：第一步,过程限制柜模块选取,所选取的流量传感器、电磁阀等硬件的连接和变频器的限制方式设置；第二步,基于杰控组态软件的上位机设计,我们需要根据资料学习的东西包括工程治理、设备通信、运行数据库、画面制作、画 面显示、变量报警等,通过这些木块的学习进而组合形成一个我们需要的界面控制台；第三步,基于STEP-7的S7-300PLC程序的设计,使用FB41背景数据块和FC105FC106模块实现整个环节的A/D、D/A、PID闭环限制系统的设计；第四步,所有局部的

7、综合限制设计,将前期设计的所有模块进行所有的整合一体设计调试,最终实现我们的设计要求. 1.3 设计主要内容 1.3.1 硬件模块设计 我们需要的物理设备有主要有,一个储水箱、一个装水箱、流量计一个、电动阀一个、变频器一个,水泵一个和假设干开关水管等材料构成. 1.3.2 组态软件的应用设计 组态软件系统是集多年PLC工程应用、开发和效劳经验,基于WindowsNT、Windows2000/XP操作平台,独立研制开发的纯32位、高档次的软件,具运行稳定、速度快、简单易用、功能强大、扩展性好,能为用户提供经济完善的工业自动化监控解决方案.本次组态软件需要使用的功能有,首先,学会如何使用工程治理包

8、括备份和调入等；完成设备通讯的设计,主要包括S7TCP1动安装、启动驱动、定义设备数据表、监视设备数据表,设备数据表的定义至关重要,它是直接和我们的程序限制连接起来的纽带；紧接着就是画面制作了,根据设计的需求绘制一个相对美观的界面,然后添加一些静态文本、按键、文本框、曲线图、柱状图等,从而构成一个完整的限制界面；选择相应的画面,启动画面显示. 1.3.3 基于STEP-7的程序设计 本次程序设计主要采用梯形图的方式,设计的过程首先使用模数转换模块FC105对流量计的数值进行实时采集,SCAL或能接受一个整型值IN,并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限LO_LIM和HI_LIM之间的实型值

9、.将结果写入OUTFC105转换得到的数值再作为FB41模块进行PID调节,然后将调节得出的结果送给数模转换模块FC106进行转换,SCALE功能接受一个整型值IN,并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限LO_LIM和HI_LIM之间的实型值.将结果写入OUT输出的结果再送给变频器,从而实现变频器的外控模式调节,从而实现流量的限制. 1.3.4 综合设计 完成了上述各个模块之后,再进行综合设计,整个过程限制系统就是由硬件外围电路和设备加软件限制局部限制的.我们通过PL阱程,再与组态软件进行 链接,实现一个限制界面,继而限制物理设备的完整限制系统.第二章系统的硬件选型 2.1 硬件选型 本设

10、计硬件主要包括,过程限制系统设备一套包括三个流动水箱、一个储水水箱、假设干水管、开关假设干、抽水泵一个等、流量计一个、电动阀一个、变频器一套等. 考虑到流量的精度和准确度,本设计采用上海艾特自动化仪表的 MLF-1流量计,根本参数有：流量精度为0.5级,输出信号为4-20毫安,量程范围为0.3立方米,口径10毫米等 变频器采用西门子全新一代标准变频器MicroMaster420,它是全新一代模块化设计的多功能标准变频器.它友好的用户界面,让你的安装、操作和限制象玩游戏一样灵活方便.全新的IGBT技术、强大的通讯水平、精确的限制性能、和高可靠性都让限制变成一种乐趣. 水泵电动机采用浙江松久电机的

11、A02-7112系列三项异步电动机,功率为370VV额定电压380伏,额定电流1.0A,额定频率50HZ；转速2780r/min,绝缘等级B,噪声65dB 硬件组态采用可编程限制器CPU314C-2PN/DPCPU314C-2DP是紧凑型 CPU适合安装在分布式结构中.通过其扩展工作存储器,该紧凑型CPU&适用 于中等规模的应用.集成的数字量和模拟量输入和输出可与过程信号直接连接. 集成的的PROFIBUSDPfc站/从站以及PROFINETIO限制器/I-设备接口,用 于PROFIBUS和PROFINET的分布式连接.这使得CPU314C-2PN/DP可作为进行快速处理的分布式单元使

12、用,也可作为PROF旧US和PROFINET系统中具有低端现场总线系统的上位限制器. 采用西门子电源模块PS307/5A,6ES7307-1EA01-0AACH门子PS307/5A/10A电源模块单元为S7-300/ET200M提供电源,将120/230伏交流电压转变到所需要的24伏直流工作电压输出电流2安、5安或10安.S7-300需要24伏直流电源.PS307负载电源模块将120或230伏交流电压转变为24伏直流工作电压. 24伏直流电源用来为SIMATICS7-300和传感器及执行元件供电 模拟量输入采用SM331命令地址为6ES7331-7KF02-OABO标称型号是 AI8*12Bi

13、t,光电隔离,U/I/热电偶/电阻中断,诊断；分辨率9、12、14位,八位模拟量输入. 模拟量输出采用SM332命令地址为6ES7332-5HD01-OABO标称型号是 AO4*12Bit,光电隔离,U/I诊断；分辨率11、12位,四位模拟量输出. 数字量模块SM323数字量输入/输出模块,8输入,8输出.24VDC8出, 24VDC0.5A,晶体管输出,光电隔离,扩展温度范围 PS3075A AI8*12Bit6ES7331-7KF02-OABO AO4*12Bit6ES7332-5HD01-OABO DI8/DO8*DC24V/0,5A6ES7323-1BH01-0AA0 2.2 选型的步

14、骤 硬件的选型是从本设计的核心去实现的,硬件方面要符合标准输入电压、电流、频率等.因此选型的步骤可以分为如下几步来进行： 1、了解设计所提供的硬件资源,根据所有的设备进行实践选型； 2、确定流量最大时流量计的最大值,以确定所选AD采集设备符合要求； 3、确定电源模块是否符合设备的规格； 4、确定变频器所能设置的最大频率值； 5、确定口雁集到的数据值是否符合设备要求； 2.3 选型的结果 最终确定采用的硬件设备主要有,上海艾特自动化仪表的MLF-1流量计,变频器采用西门子全新一代标准变频器MicroMaster420,水泵电动机采用浙江松久电机的A02-7112系列三项异步电动机,硬件组态采用可

15、编程限制器CPU314C-2PN/DP 2.4 选型技术参数 一、MLF-1流量计 根本参数有：流量精度为0.5级,输出信号为4-20毫安,量程范围为0.3立方米,口径10毫米等. 二、变频器MicroMaster420 200V-240V 0%单相/三相,交流,0.12kW-5.5kW; 380V-480V 0%三相,交流,0.37kW-11kW 模块化结构设计,具有最多的灵活性； 标准参数访问结构,操作方便. 三、可编程限制器 西门子可编程限制器6ES7314-6EH04-0AB0SIMATIS7-300,CPU314C-2PN/DP COMPACCPUWITH192KBYTEWORKIN

16、MEMORY4DI/16DO,4AI,2AO,1PT100, 4FASTCOUNTERS(60KHZ),1.INTERFACEMPI/DP12MBIT/S,2.INTERFACE ETHERNETPROFINET,WITH2PORTSWITCH,INTEGRATED24VDCPOWERSUPPLY, FRONTCONNECTOR(2X40PIN)ANDMICROMEMORYCARDREQUIRED 四、电源模块 PS307电源模块是西门子公司为S7-300专配的DC24Vt源,PS307系列模 块除输出额定电流不同外(有2、5、10A),其工作原理和参数都一样.系统选用 5A的电源模块. PS

17、3075A模块根本电路如图2-1所示.PS3075A模块的输入接单相交流 系统,输入电压120/230V,50/60HZ,在输入和输出之间有可靠的隔离.输出电 压允许范围20(5%)V,最大上升时间2.5s,最大残留纹波150mVPS307可 安装在导轨上,除了给S7-300供电,也可给I/O模块提供负载电源. 图2.1PS307电源模块(10A)根本电路图 第三章系统的硬件结构设计 3.1整体结构设计 系统整体硬件设计可以用图3.1.1所示：,其主要组成模块下列图已经标识清楚. 图3.1.1硬件整体结构设计 3.2硬件连接图 所用到的过程限制设备如下列图3.2.1所示 主要限制局部硬件连接图

18、可见图3.2.2所示: 图3.2.2设备硬件连接图 3.3 系统I/O分配表 限制系统的输入/输出信号的名称、代码及地址编号如下表所示: 符号 地址 备注 FC105_IN PIW262 :模拟量输入 FC105_OUT MD102 模拟量输出 BIPOLAR I8.0 :启动转换模式 SP_INT MD200 初始给定值 PV_IN MD102 反应输入 GAIN DB1.DBD14 比例值 TI MD160 积分时间 LMN MD150 PID调节输出 FC106_IN MD150 r数字量输入 FC106_OUT MW250 数字量输出 PQW276 MW250 :变频器给定值 PQW2

19、78 27648 电动阀给定值 3.4 硬件组态和变频器参数 3.4.1 硬件组态配置 在硬件组态完毕后,进行程序装载时,发现无法建立连接,此时说明PLC的 IP地址与主机地址不在一个网络上,需要进行修改,修改方法,在组态中双击 PN-IO点击属性进行修改,如下列图3.3.1所示.在实验进行过程中,会出现SF 灯亮现象,说明硬件组态与实际仪器的型号不符,此时需要进行硬件组态检查)HITCon篁5IUTIC300Stalion(Configuralion) 哈K4S1.LnatrlEJJCView上,前白中Mlp HP当f*曲玲口盟*? Elhnot(iTFKDFJZITET一工口-Wysl所口

20、二J 09)O 1 ?PS30T5A A E ?CfU314C-EFH/DF & FSF 心 亚PJ ?Four土/ 月用 ?F? 2.S 班“BP占 = 史6 工才 上加t 工& 1JPSJtJPJl 3 4 1UBxl2fiit 5 阳4第1回门 8 |口工日008富峻WQ5A 7 Ml 3|)UB S. 0- Cmn4Xbt _Uddjul#. Q F. M. 工. 1 RrsSOT鼬 60 2 团CPU3MC=gP8/3F 3.3 J7 同归J* 屐 囹 E-g 3事 囱F0rt1 J7 国F0rtJ J.J 8120HB JJM. 13W. ?i I3世 四、 M.

21、2 JCiue 火区. 的E at 1尸3tlPJV 班一 S. 3 4 #J3KlZEit 6ES7 25B. 5 AJ12Bit 6EST 272. 6 .137口口日xDCE4V/55A BEST B B 7 8_ 1- JLO fl 图3.3.1PLC硬件组态配置 3.4.2 变频器参数设定 电动机的额定参数：功率0.37KW 电压380V 电流1.0A转速2780r/min 快速调试: 步骤 参数名 设定值 参数说明 备注 1 P0010 1 进入快速调试 2 P0100 0 电网频率 3 P0304 380 额定电压 4 P0305 1.8 额定电流 5 P0307 0.37 额定

22、频率 ST=Pro9 6 P0310 50 额定频率 7 P0311 2780 额定转速 8 P0700 2 内控1;外控2 内控/外控选择 9 P1000 1 内控1;外控2 10 P1080 0 最小频率 11 P1082 50 取大频率 12 P1120 10 斜坡上升时间 13 P1121 10 斜坂下降时间 14 P3900 1 结束快速调试 电机类型修改为异步电机步骤: 步骤 参数名 设定值 参数说明 备注 1 P0010 1 进入快速调试 2 P0003 2 设置访问级别 3 P0300 1异步,2同步 异步/同步选择 日止升少 4 P1300 0线性,2抛物线 限制方式选择 线

23、性 5 P0003 1 设置访问级别 6 P3900 1 结束快速调试 注意：必须选择外控选项启动画面制 画面制作平 画面属性参 第四章系统软件设计 4.1 软件设计整体构架 流量的PLC限制系统设计其软件设计局部包含两个局部,分别为限制界面组 态软件的设计和基于STEP羽PLC程序设计.大概设计构架如下列图4.1.1所示: 4.1.1 杰控组态软件设计 FameVieWA态软件系统是北京杰控公司集多年PLC工程应用、开发和效劳经验,基于WindowsNT、Windows2000/XP操作平台,独立研制开发的纯32位、高档次的软件,具运行稳定、速度快、简单易用、功能强大、扩展性好,能为用户提供

24、经济完善的工业自动化监控解决方案；已经被成功应用于冶金、机场、化工、电力、配电、环保、筑路、核辐照、烟草、啤酒、铁路、煤炭、楼宇、水处理、锅炉、码头输送等各个行业,经实践证实适合所有的大中小型自动化工程应用. 本系统设计主要用的功能主要有,工程治理、设备通讯、画面制作、画面显 图4.1.2杰控组态界面设计 图4.1.1流量PLC限制软件设计 示等局部.具体细分如下列图4.1.2所示 定义数据表 4.1.2 组态设计 一、工程治理 1、新建工程 点击新建工程图标,出现下面图4.1.3所示对话框：工程内容缺省在组态软件系统目录及相应子目录下,新建工程就是去除或更新系统目录下有关内容； 所以在创立新

25、工程时,应先备份当前工程到其他目录下缺省为“我的工程备份子目录；如果当前工程还没有备份保存,建议先进行备份,否那么当前的工程会丧失；按下确定按钮,会两次出现确定去除当前工程的提示.之后便开始创立新的工程. 健工程 备带当前工程备带当前工程 ,JEIEE,=,L,-,EL,L,E,-1ST,r!-!,-,!-S,-,EL,=m,r,=ILf 新建工程型前工程破去除新建工程型前工程破去除 图4.1.3新建工程 2、工程备份 备份工程就是将当前工程形成副本,要养成经常备份工程的习惯,防止项目内容丧失.使用菜单中“工程-备份命令保存工程内容到指定目录下,工程备份的界面如下列图4.1.4所示. 图4.1

26、.4工程备份 3、工程调入 没有翻开工程的概念,由于工程治理器运行后,所治理和使用的工程就是当前系统目录下的内容；假设需治理和运行另外的工程,就需要去除当前工程,调入另外一个工程调入的目的是将备份的数据库和画面等文件拷贝到系统的当前目录下；调入工程之前,要先去备份工程,防止当前工程丧失；调入某工程,请执行“工程-调入命令,界面如下4.1.5所示： 图4.1.5调入工程 4、运行工程 可以在两种方式下运行： 组态方式和运行方式； 工程治理器被单独启动后,进入组态方式,通讯驱动和实时数据库不被启动,只能对系统进行设置和组态通过“工程-启动监控系统菜单命令或单击工具条运行按钮,可以使系统工作在“运行

27、方式下,在运行方式下的某些内容被修改后,必须退出监控系统重新启动,通过“工程-退出监控系统的菜单命令可实现. 、设备通讯 1、安装驱动 要使用某个驱动程序,首先进行选择安装,才能在工程中使用；可以同时最 多安装32种驱动程序;安装驱动程序的步骤如下： 4.1.3 择设备通讯功能； 2,执行1.安装驱动任务,出现下面对话框： 图4.1.6安装驱动 3,从驱动列表中选择要使用的通讯驱动程序; 4,选择列表中包含常用驱动程序,如果其中没有包含要使用的驱动程序,可以 手动添加； 5,驱动程序版本或参数常有更新,通过执行更新驱动按钮进行更新 6,选择列表右边显示此驱动程序提供的数据类型,不同设备驱动有不

28、同数据类 型,只有被选择的数据类型才能真正被访问,根据具体需求进行选择,最多可以支 持24种数据类型； 7,双击选择的驱动程序名称,或执行安装按钮,可以把当前选择的驱动程序 安装到系统中； 8.安装完所需驱动后,执行关闭按钮结束安装； 9,已被安装的驱动程序,如要修改,重新进行安装即可； 2、添加驱动 安装驱动程序界面选择列表中只列出了最常用的主流驱动程序,可以被直接安装 使用；手动添加驱动程序的步骤如下： 1,需要添加的驱动程序多由开发商提供,也可由高级用户根据公布的驱动模板 自行编写； 2,串口驱动模板的内容参考用户编程章节； 3,驱动程序由两个文件组成,即配置文件*,ini和程序执行文件

29、*,exe； 3,得到这两个文件,并拷贝到系统安装根目录下； 4,选择设备通讯功能； 5,执行1,安装驱动小务； 6,从选择列表中找到并选择其他-添加双击,并鼠标双击； 7,列出了允许添加的驱动程序,选择其中的某个驱动程序,执行添加按钮； 8,添加完成后,新的驱动程序会出现在驱动列表中； 3、启动驱动 如果某驱动程序被安装后且被选择,那么在系统启动过程中,自动启动此驱动程序 1,如果驱动程序被安装但没有被选择,那么在系统启动过程中,不能启动此驱动 程序,但在这种情况下,通过设备数据表,可以进行仿真调试； 2,选择设备通讯功能,执行3.启动驱动任务； 3,显示在列表框中的驱动程序,是被安装过的驱

30、动程序； 4.如果没有被选择(),那么在系统启动过程中,不被启动；5,只有被选择以后(),才能在系统启动过程中被启动 4、定义设备数据表 选择设备通讯功能,执行4,定义设备数据表XE务,出现设备表对话框 瞅 品敷据禾(L12B00.支持推先整卷及其ff通讯机制.301/64/125/256i加密新“制证新可快量力酎国1卯M) 口KB 设瞽号 S 本电参建 百的电址 氏度 01 3T哨w Q 的定 CTTTF 192.LEB.1.9 192.LBfl.3.LL.ST-300.2 OB- 1 2 4 冷 口愠 STOP lfi2.IM.3.9 Iffi.LOfi.a.Ll.ST-SW.Z IB-颐

31、提 1 4 4 D4 弗出版 smF IJ2.LEfll. LEB9.LLjST-300,2 DH-费括比 i 1Q 4 醵 P STOP lft .Utt.9 】装.L触LLl.介3M,2 -麴胃块 1 1 4 % 工 S7TCE m.i&ei.f IfSJBfiLi.lHSTTWQ 国费哥旧 1 拎 4 07 命出下珥 S7TTP ISZ.LEB.19 Ja2.LEfl.3.LL.ET-3M.2 B-窈括块 1 ZZ 4 JJS 输出现 即TCP 12.L66.j.9 i匿Lflflusrm n-制精决 4 啊 DIO Dill DI2 D93 DH HE n：? D!B DID

32、D2D EL K2 UZ3 D24 TK 4.1.7定义设备数据表 选中设备数据表的某个设备号,用鼠标双击,会出现下面的设置对话框 设着号各新 的定I *以士网驱动使用普通网卡,不需51以11匚-门工访同的叱网sJlFFlS口 4.1.8定义设备号 tH,铮 CP那么矩号*】口口*值号匚打带型.法注仃阻止： IBi趣时IEJ.直试溜5! 扫摇源打出 酶S白西切别; 100D 3 3遣谊黜抿 期依类型班-熟亮段 访阿方式：谩写初H- 单元格式：字南-元而与整勘 磔索埃破1 开加*址2二32 培的墓.无中断标志 中撕时数JE保持. 目足洗俵芨图用. 一:设备号要化计短苞志国人攫文日志文件省1号5酎

33、L读题1相应堂元杆刮卬,2,.1E1： 三、画面制作 1、启动画面制作程序 有3种方法可以启动画面制作程序: 1 .选择显示画面功能,执行3.画面制作,启动画面制作程序; 2 .通过工具栏中的图标,启动画面制作程序; 3 .选择显示画面功能,执行1.文件治理任务,出现画面文件治理窗口,可 以启动画面制作程序,新建或修改某画面； 2、画面制作平台 画面制作程序启动之后,提供的制作界面如下列图4.1.9所示: 图4.1.9画面制作平台 画面制作窗口主要由7局部组成,可以同时制作多幅画面,并通过 窗口进行切换. 1 .制作窗口,是画面制作的台面,在上面可以放置所需要的任何图形组件； 2 .菜单,提供

34、了所有画面制作与操作的命令； 3 .滚动条,尺寸可以无限大,画面尺寸超出屏幕显示范围时,通过滚动条漫游画 4,状态条,屏幕最下方是状态条,它显示状态提示,键盘状态及当前图形对象位 置； 5,工具箱,由多个操作按钮组成,实现了常用的菜单操作,是为了方便对画面进 行操作；当鼠标指向工具条上的按钮时,会在其下方显示对应的功能提示； 6,组件,以分栏列表的方式提供所有可用组件； 3、画面属性/参数 在画面窗口的空白区,鼠标双击,出现对话框设置画面属性如图4,1.10所 示: 图4,1,10画面属性/参数设置 可以定义如下参数：画面标题、画面颜色、高度、宽度、刷新间隔、编辑口令、动态只读、翻开任务、关闭

35、任务、初始脚本、关闭脚本、循环脚本、自定义脚本、自适应分辨率、无级缩放 4.1.3 PLC程序设计流程图 本次基于STEP7的程序设计主要包含了模数、数模转换模块、PID调节模块几局部,其实现过程流程图如下列图4.1.11所示: 4.1.4 程序设计梯形图 整个设计过程中PLC软件局部主要包含三局部：A/D采集局部、PID调节输 出局部、D/A转换局部. 一、A/D转换模块FC105 模数转换局部由核心功能块FC1051&成其梯形图模块如图4.1.12所示 FC1O5 ScalingValues SCALE* 否 图4.1.11PLC程序设计流程图 HIMC1MV PIW262- IN

36、RET_VAL -W100 L08000e+ OUT -NID102 002- HIJ-IM 0.000000e+ 000- L0_LIM 18.0- BIPOLAR 图4.1.12FC105功能块图 模拟量输入值为当前流量计所测得的电流值,PIW262X寸应的地址为流量计I 的电流值.之后,经过FC105转换得出一个以工程单位表示的介于下限和上限(LO_LIM和HI_LIM)之间的实型值.将结果写入OUTfPMD102O 二、PID调节模块FB41 FB41称为连续限制的PID用于限制连续变化的模拟量,与FB42的差异在于后者是离散型的,用于限制开关量,其他二者的使用方法和许多参数都相同或相

37、似.PID的初始化可以通过在OB100中调用一次,将参数COM-RS置位,当然也可在别的地方初始化它,关键的是要限制COM-RS置PID的调用可以在OB35中完成,一般设置时间为200Ms由于此设计采用的PID限制方式为连续限制方式,故用FB41来实现.程序中通过SP_INT:PID的给定值；PV_IN:PID的反应值(也称过程变量)和GAIN比例增益；TI积分时间；TD微分时间；进行整个过 程限制系统的调节.其梯形图块如下列图4.1.13所示 DB100 FB41 ContinuousControlOONTJC EJTENO C0M_RSTLim Lm_PER PVPELQNQLIN_HLJ

38、I P_SELQLIM_LLI I_5ELLHN_P IMTJIOLDLKN_I I_ITL_0NLO_D D_SELPV CYCLEEK SP.INT PV_IM P _PER MAM GAIK TI TD n( (_LAG DEADB_I LINJLK B*. 血20.- MD102- B+B- DB1.DBD14- MP160- Br.fB+b- -1D150 图4.1.13PID调节模块FB41 三、D/A转换模块FC106 本设计数模转换模块的核心为FC106模块,PID输出的值作为其输入值,以工程单位表示的介于下限和上限LO_LIM和HI_LIM之间的实型值.将结果写入OUT进行转

39、换之后送给变频器,变频器的地址为PQW276之后边通过变频器的 FC106 UnsealingValuesUnSCALE ENENO INRET.VAL OUT LO_LIM BIPOLAR MD150- 1.000000e+002- 0.000000e+ 000 18.0- -0200 -0250 图4.1.14D/A转换模块FC106 4.2 问题及其解决方法 设计的初期,大局部功能都能如期完成,主要问题出在上位机与PLC程序的连接环节.主要出现组态设置变量时定义变量数据表设置有问题,其网络IP地址有问题,数据类型有问题,还有数据地址有问题等. 经过朱老师的耐心指导和同学们之间的交流,最终

40、这些问题都得以解决.首 先,定义设备数据表时,其IP地址要与主机IP地址和组态IP地址相对应；其次,数据的读写类型和起始地址也与STEP计的变量地址相对应,变量名也必须对应. 4.3 调试过程及方法 调试过程主要包括硬件调试和软件调试局部,硬件调试主要通过电流表观察 电流值是否与采集道德数据相对应,前提是变频器已经设置好为外控模式,各部分的线已经连接好.流量计与模拟量输入模块短接,电磁阀与相应的模拟量输出相对应,变频器的输入借口与模拟量输出的变频器接口连接.通过改变对应器件的输入电流值,调试观察线路是否有问题. 软件调试包括组态软件上位机调试和STEP7?序调试,组态软件调试主要是测试运行状态

41、下变量窗口是否异常,以及柱形图和曲线图变量设置是否正确.PLC编程调试分两步进行.第一、直接与硬件上设备之间联机调试,观察模数、数模转换是否正确,PID调节是否有作用等.第二、通过上位机和硬件设备一起调试,通过上位机设置窗口设置PID参数,观察PID调节之后的曲线得出理想的PID参数.最终完成整个过程限制的系统设计. 4.4 软件调试结果 硬件调试根本没什么问题,调试过程也相对简单,再次不做详细介绍 组态软件设计上位机调试结果如下列图4.4.1所示: 3同二二 -14-至WETLiTM曰咐Ili-t 914,曲图4.4.1组态软件设计完成图 梯形图程序与上位机和硬件设备联合调试,观察输出响应曲线的变化,判断 系统的稳定性好不好,最终确定一个稳定的PID参数值.其最终的结果如下列图所小. 图4.4.2给定彳1为30时调节曲线 图4.4.3给定彳1为50时调节曲线 第五章设计总结 在大学的学习过程中,特别是工科类学校,课程设计是一个重要的实践环节,是我们步入社会参与实际工