第一篇：基于組態(tài)王的水箱液位控制系統(tǒng)a

水箱液位控制系統(tǒng)

１.引言

自動(dòng)化軟件在自動(dòng)化產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中有著舉足重輕的地位，尤其在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，自動(dòng)化軟件的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的重視。本文采用的自動(dòng)化軟件是北京亞控公司出品的組態(tài)王6.51，本文利用組態(tài)王強(qiáng)大的組態(tài)功能和友好的人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)了對(duì)供水系統(tǒng)中水塔和儲(chǔ)水箱的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

２.系統(tǒng)需求分析及其方法論證

2.1系統(tǒng)需求分析

為了保證系統(tǒng)所需用水的供給，供水系統(tǒng)必須能夠及時(shí)的對(duì)各種用水對(duì)象進(jìn)行供水。這就要求水塔和儲(chǔ)水箱的水位不能低于一定的下限以免斷水對(duì)人們的正常生活所帶來(lái)的影響，同時(shí)水塔和儲(chǔ)水箱的水位又不能高于一定的上限，從而使得水資源可以合理的分配利用。如果使用組態(tài)王來(lái)實(shí)現(xiàn)軟硬結(jié)合的控制，將會(huì)給系統(tǒng)的各性能帶來(lái)良好的提升。

2.2系統(tǒng)方案論證

整個(gè)供水系統(tǒng)可以抽象為水塔和主水箱兩個(gè)容器的液位控制。水塔的水來(lái)自地下水，主水箱的液位由水塔的水泵和主水箱的出水閥門綜合決定。各種工業(yè)用水和生活用水可以用其對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)水箱的出水管道代替。這樣系統(tǒng)就組態(tài)好了。

系統(tǒng)通過(guò)智能模塊將液位的檢測(cè)量采集到組態(tài)王對(duì)應(yīng)變量中,由組態(tài)王統(tǒng)一管理給出系統(tǒng)各部分運(yùn)行趨勢(shì)、報(bào)表及報(bào)警事件,并通過(guò)與給定的液位設(shè)定比較來(lái)控制入水量，從而使液位保持在一定的范圍之內(nèi)。

本系統(tǒng)假定主水箱滿液位為100，而水塔容量相對(duì)于主水箱來(lái)說(shuō)應(yīng)該大很多，為了明顯起見(jiàn)，我們選水塔容量為500.當(dāng)水塔液位低于100時(shí)水塔進(jìn)水，主水箱液位低于20時(shí)水塔自動(dòng)供水，高于90時(shí)供水關(guān)閉。由于工業(yè)用水和生活用水的需求相差比較大，所以給他們?cè)O(shè)定了不同的流速，并且它們的使用時(shí)隨機(jī)的，顧沒(méi)有對(duì)兩儲(chǔ)水罐的出水閥進(jìn)行自動(dòng)控制。應(yīng)運(yùn)程序代碼如下: if(本站點(diǎn)泵==1){本站點(diǎn)控制水流=8;

本站點(diǎn)水塔=本站點(diǎn)水塔-8;本站點(diǎn)主水箱= 本站點(diǎn)主水箱+8;} else

{本站點(diǎn)控制水流=0;本站點(diǎn)水塔=本站點(diǎn)水塔;本站點(diǎn)主水箱= 本站點(diǎn)主水箱;}

if(本站點(diǎn)閥門1==1){本站點(diǎn)控制水流1=5;

本站點(diǎn)主水箱= 本站點(diǎn)主水箱-5;} else

本站點(diǎn)控制水流1=0;if(本站點(diǎn)主水箱>90)

本站點(diǎn)泵=0;if(本站點(diǎn)主水箱<20){本站點(diǎn)泵=1;本站點(diǎn)控制水流=8;

本站點(diǎn)水塔=本站點(diǎn)水塔-8;本站點(diǎn)主水箱= 本站點(diǎn)主水箱+8;}

if(本站點(diǎn)水塔<100){本站點(diǎn)水泵1=1;本站點(diǎn)控制水流2=10;本站點(diǎn)水塔=本站點(diǎn)水塔+50;}

if(本站點(diǎn)水泵1==1){本站點(diǎn)控制水流2=10;本站點(diǎn)水塔=本站點(diǎn)水塔+50;}

if(本站點(diǎn)水塔>450){本站點(diǎn)水泵1=0;本站點(diǎn)控制水流2=0;本站點(diǎn)水塔=本站點(diǎn)水塔;} 3.系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)

3.1監(jiān)控中心畫面

監(jiān)控畫面包括了供水系統(tǒng)各功能塊的組態(tài)和一些相關(guān)儀表的顯示以及操作相關(guān)的按鈕等。操作人員通過(guò)主控按鈕可以很方便的對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行查看和管理。

圖1.監(jiān)控中心畫面 3.2報(bào)警系統(tǒng)畫面的建立

水塔和主水箱都設(shè)置了報(bào)警，其中主水箱低報(bào)警值是20，高報(bào)警值是90，高高報(bào)警值是100。水塔只有一個(gè)低液位150報(bào)警。在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可以隨時(shí)查看報(bào)警記錄。報(bào)警窗口如圖2所示：

圖2.報(bào)警系統(tǒng)畫面

3.3趨勢(shì)曲線的建立

趨勢(shì)曲線用來(lái)反映數(shù)據(jù)變量隨時(shí)間的變化情況，趨勢(shì)曲線有兩種：實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線。在畫面程序運(yùn)行時(shí)，實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線隨時(shí)間變化自動(dòng)卷動(dòng)，以快速反應(yīng)變量的新變化。時(shí)間軸不能回卷，不能查閱變量的歷史數(shù)據(jù)。歷史曲線可以完成歷史數(shù)據(jù)的查看工作，但它不會(huì)自動(dòng)卷動(dòng)，而需要通過(guò)帶有命令語(yǔ)言的功能按鈕來(lái)輔助實(shí)現(xiàn)查閱功能。本系統(tǒng)的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線分別如下所示：

3.4數(shù)據(jù)報(bào)表及其打印保存

在報(bào)表畫面中可以實(shí)時(shí)查看各參數(shù)變化情況，操作人員可以通過(guò)打印預(yù)覽和打印按鈕來(lái)打印報(bào)表，同時(shí)報(bào)表具有實(shí)時(shí)保存數(shù)據(jù)的功能，保存文件的名稱為保存數(shù)據(jù)時(shí)的時(shí)間值，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)文件保存在當(dāng)前工程目錄下，文件格式為Excel。所用到的代碼為：

string filename;

filename=InfoAppDir()+“實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)文件”+

StrFromReal(本站點(diǎn)$年, 0, “f”)+ StrFromReal(本站點(diǎn)$月, 0, “f”)+ StrFromReal(本站點(diǎn)$日, 0, “f”)+ StrFromReal(本站點(diǎn)$時(shí), 0, “f”)+ StrFromReal(本站點(diǎn)$分, 0, “f”)+ StrFromReal(本站點(diǎn)$秒, 0, “f”)+

“.xls”;

ReportSaveAs(“數(shù)據(jù)報(bào)表”,FileName);

數(shù)據(jù)報(bào)表界面如圖5所示：

3.5數(shù)據(jù)詞典設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)詞典中可以定義變量，以便與畫面相關(guān)聯(lián)。這些變量包括I/O變量和內(nèi)存變量等。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)詞典部分變量如圖7所示

圖７.數(shù)據(jù)詞典

4.心得體會(huì)

經(jīng)過(guò)事先對(duì)組態(tài)王的一些書面和視頻資料的學(xué)習(xí)和了解，我對(duì)組態(tài)王的設(shè)計(jì)方法有了初步的認(rèn)識(shí)，這對(duì)我以后的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中起了很大的作用。剛開(kāi)始設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)遇到了一些問(wèn)題，比如水管流動(dòng)，液位控制，程序的修改以及按鈕的設(shè)計(jì)等，但在我的學(xué)習(xí)和修改中這些問(wèn)題都被一一解決了，有些部分還得到了很好的改進(jìn)，我想這個(gè)水箱液位控制系統(tǒng)應(yīng)該完善了很多。從組態(tài)王軟件設(shè)計(jì)中我學(xué)到了很多，學(xué)到了圖形的建立，程序的設(shè)計(jì)，模塊化的修改和定義語(yǔ)言，我相信這次實(shí)訓(xùn)會(huì)給我以后的學(xué)習(xí)中帶來(lái)很大的收獲。

第二篇：水槽液位控制系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

摘要

本文根據(jù)液位系統(tǒng)過(guò)程機(jī)理，建立了單容水箱的數(shù)學(xué)模型。在設(shè)計(jì)中用到的PID算法提到得較多，PLC方面的知識(shí)較少。并根據(jù)算法的比較選擇了增量式PID算法。建立了PID液位控制模擬界面和算法程序，進(jìn)行了系統(tǒng)仿真，并通過(guò)整定PID參數(shù)，同時(shí)得出了整定后的仿真曲線和實(shí)際曲線。主要內(nèi)容包括：PLC的產(chǎn)生和定義、過(guò)程控制的發(fā)展、水箱的特性確定與實(shí)驗(yàn)曲線分析，F(xiàn)X2系列可編程控制器的硬件掌握，PID參數(shù)的整定及各個(gè)參數(shù)的控制性能的比較，應(yīng)用PID控制算法所得到的實(shí)驗(yàn)曲線分析，整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)部分的介紹和講解PLC的過(guò)程控制指令PID指令來(lái)控制水箱水位。PLC在工業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用的十分廣泛。PID控制經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，已經(jīng)成為工業(yè)中重要的控制手段。本設(shè)計(jì)就是基于PLC的PID算法對(duì)液位進(jìn)行控制。PLC經(jīng)傳感電路進(jìn)行液位高度的采集，然后經(jīng)過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)方式來(lái)確定完P(guān)ID參數(shù)后，通過(guò)控制直流泵的工作時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)液位的控制。PID處理一般是運(yùn)行專用的PID子程序。過(guò)程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容是利用提供的被控對(duì)象單容水槽和相關(guān)儀器儀表，設(shè)計(jì)液位控制系統(tǒng)，利用組態(tài)王軟件編寫控制算法實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控。

關(guān)鍵詞：組態(tài)王，液位控制，PID算法，過(guò)程控制

一、設(shè)計(jì)任務(wù)...............................................................................3

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?..............................................................................3

三、實(shí)驗(yàn)方案...............................................................................3

四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程...............................................................................4 實(shí)驗(yàn)總結(jié)......................................................................................17 參考文獻(xiàn)......................................................................................18 附錄..............................................................................................19

一、設(shè)計(jì)任務(wù)：

（1）液位監(jiān)控：完成一個(gè)液位監(jiān)控系統(tǒng)，要有流程圖畫面，報(bào)警畫面，歷史曲線、實(shí)時(shí)曲線、報(bào)表等個(gè)畫面鍵可以靈活切換。

（2）通過(guò)組態(tài)軟件，結(jié)合實(shí)驗(yàn)已有設(shè)備，按照定值系統(tǒng)的控制要求，根據(jù)較快較穩(wěn)的性能要求，采用但閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)和PID控制規(guī)律，設(shè)計(jì)一個(gè)具有美觀組態(tài)畫面和較完善組態(tài)控制程序的液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)。

設(shè)計(jì)要求

(1)根據(jù)液位單回路過(guò)程控制系統(tǒng)的具體對(duì)象和控制要求，獨(dú)立設(shè)計(jì)控制方案，正確選用過(guò)程儀表。

(2)運(yùn)用組態(tài)軟件，正確設(shè)計(jì)液位但回路過(guò)程控制系統(tǒng)的組態(tài)圖、組態(tài)畫面和組態(tài)控制程序。

二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

（1）能根據(jù)具體對(duì)象及控制要求，獨(dú)立設(shè)計(jì)控制方案，正確選用過(guò)程儀表。（2）能夠根據(jù)過(guò)程控制系統(tǒng)A/D、D/A和開(kāi)關(guān)I/O的需要，正確選用模塊。（3）能根據(jù)與計(jì)算機(jī)串行通訊的需要，正確選用RS485/RS232轉(zhuǎn)換與通訊模塊。（4）能運(yùn)用組態(tài)軟件，正確設(shè)計(jì)過(guò)程控制系統(tǒng)的組態(tài)圖、組態(tài)畫面和組態(tài)控制程序。（5）控制要求超調(diào)量小于等于4%，峰值時(shí)間不超過(guò)30s。調(diào)節(jié)時(shí)間越短越好。

三、實(shí)驗(yàn)方案：

整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)由控制器、調(diào)節(jié)器、測(cè)量變送、被控對(duì)象組成。在本次控制系統(tǒng)中控制器為計(jì)算機(jī)，采用算法為PID控制規(guī)律,調(diào)節(jié)器為電磁閥，測(cè)量變送為HB、FT兩個(gè)組成，被控對(duì)象為流量PV。結(jié)構(gòu)組成如下圖2.2所示。

當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)后，水泵開(kāi)始抽水，通過(guò)管道將水送到上水箱，由HB返回信號(hào)，是否還需要抽水到水箱。若還需要（即水位過(guò)低），則通過(guò)電磁閥控制 流量的大小，加大流量，從而使下水箱水位達(dá)到合適位置；若不需要（即水位過(guò)高或剛好合適），則通過(guò)電磁閥使流量保持或減小。其整個(gè)流程圖如圖2.1所示。

圖2.1 液位單回路控制系統(tǒng)圖

過(guò)程控制系統(tǒng)由四大部分組成，分別為控制器、調(diào)節(jié)器、被控對(duì)象、測(cè)量變送。本次設(shè)計(jì)為流量回路控制，即為閉環(huán)控制系統(tǒng)，如下圖2.2.SP_PV1計(jì)算機(jī)控制器電動(dòng)調(diào)節(jié)閥PV管道流量檢測(cè)傳感器

圖2.2 液位單回路控制系統(tǒng)框圖

四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

? 在組態(tài)王中，我們所建立的每一個(gè)組態(tài)稱為一個(gè)工程。每個(gè)工程反映到操作系統(tǒng)中 是一個(gè)包括多個(gè)文件的文件夾。工程的建立則通過(guò)工程管理器。

? 點(diǎn)擊“開(kāi)始”---〉“程序”---〉“組態(tài)王6.5*”---〉“組態(tài)王6.5*”（或直接雙擊桌面上組態(tài)王的快捷方式），啟動(dòng)后的工程管理窗口

? 搜索：?jiǎn)螕舸丝旖萱I，在彈出的“瀏覽文件夾”對(duì)話框中選擇某一驅(qū)動(dòng)器或某一文件夾，系統(tǒng)將搜索指定目錄下的組態(tài)王工程，并將搜索完畢的工程顯示在工程列表區(qū)中。? 刪除 ：在工程列表區(qū)中選擇任一工程后，單擊此快捷鍵刪除選中的工程。? 屬性： 在工程列表區(qū)中選擇任一工程后，單擊此快捷鍵彈出工程屬性對(duì)話框，可在工程屬性窗口中查看并修改工程屬性。備份工程備份是在需要保留工程文件的時(shí)候，把組態(tài)王工程壓縮成組態(tài)王自己的“.cmp”文件。? 第一步：創(chuàng)建新工程

? 第二步：定義硬件設(shè)備并添加工程變量。添加工程中需要的硬件設(shè)備和工程中使用的變量.包括內(nèi)存變量和I/O 變量 ? 第三步：制作圖形畫面并定義動(dòng)畫連接

? 按照實(shí)際工程的要求繪制監(jiān)控畫面并使靜態(tài)畫面隨著過(guò)程控制對(duì)象產(chǎn)生動(dòng)態(tài)效果。? 第四步：編寫命令語(yǔ)言。通過(guò)腳本程序的編寫以完成較復(fù)雜的操作上位控制。? 第五步：進(jìn)行運(yùn)行系統(tǒng)的配置。對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)、報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)記錄、網(wǎng)絡(luò)、用戶等進(jìn)行設(shè)置，是系統(tǒng)完成用于現(xiàn)場(chǎng)前的必備工作。

? 第六步：保存工程并運(yùn)行完成以上步驟后，一個(gè)可以拿到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的工程就制作完成了。

1水泵的動(dòng)畫連接及其程序編寫

2水管的動(dòng)畫連

3啟動(dòng)按鍵的定義

4停止按鍵的定義

5歷史曲線的按鍵定義

6實(shí)時(shí)曲線的定義

7報(bào)警按鍵定義 命令語(yǔ)言

? 組態(tài)王除了在定義動(dòng)畫連接時(shí)支持連接表達(dá)式，還允許用戶編寫命令語(yǔ)言來(lái)擴(kuò)展應(yīng)用程序的功能，極大地增強(qiáng)了應(yīng)用程序的可用性。

? 命令語(yǔ)言的句法和Ｃ語(yǔ)言非常類似，可以說(shuō)是Ｃ的一個(gè)簡(jiǎn)化子集，具有完備的詞法語(yǔ)法查錯(cuò)功能和豐富的運(yùn)算符、數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、SQL 函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。命令語(yǔ)言分類

? 應(yīng)用程序命令語(yǔ)言：可以在程序啟動(dòng)時(shí)、關(guān)閉時(shí)或在程序運(yùn)行期間周期執(zhí)行。如果希望周期執(zhí)行，還需要指定時(shí)間間隔。

? 熱鍵命令語(yǔ)言：被鏈接到設(shè)計(jì)者指定的熱鍵上，軟件運(yùn)行期間，操作者隨時(shí)按下熱鍵都可以啟動(dòng)這段命令語(yǔ)言程序。

? 事件命令語(yǔ)言：規(guī)定在事件發(fā)生、存在、消失時(shí)分別執(zhí)行的程序。

? 數(shù)據(jù)改變命令語(yǔ)言：只鏈接到變量或變量的域。在變量或變量的域值變化到超出數(shù)據(jù)字典中所定 義的變化靈敏度時(shí)，它們就被觸發(fā)執(zhí)行一次。

? 還有自定義函數(shù)命令語(yǔ)言，畫面、按鈕命令語(yǔ)言 實(shí)現(xiàn)畫面切換功能

? 利用系統(tǒng)提供的“菜單”工具和ShowPicture()函數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)在主畫面中切換到其他任一畫面的功能? ShowPicture(“3實(shí)時(shí)曲線”);趨勢(shì)曲線 ? 趨勢(shì)曲線用來(lái)反應(yīng)變量隨時(shí)間的變化情況.趨勢(shì)曲線有兩種：實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史趨勢(shì)曲線。

應(yīng)用程序

if(本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換==1){本站點(diǎn)Ti=8;本站點(diǎn)Kp=15;本站點(diǎn)Td=10;if(本站點(diǎn)電機(jī)==1 &&本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)==0){本站點(diǎn)ek0=本站點(diǎn)Sp-本站點(diǎn)水箱液位;本站點(diǎn)微分液位差=本站點(diǎn)ek0+本站點(diǎn)ek2-2*本站點(diǎn)ek1;本站點(diǎn)Uk=(本站點(diǎn)Ti*(本站點(diǎn)ek0-本站點(diǎn)ek1)+本站點(diǎn)Kp*本站點(diǎn) ek0+本站點(diǎn)Td*本站點(diǎn)微分液位差)/500;本站點(diǎn)水箱液位=本站點(diǎn)水箱液位+本站點(diǎn)Uk;本站點(diǎn)液位傳遞值=本站點(diǎn)ek1;本站點(diǎn)ek1=本站點(diǎn)ek0;本站點(diǎn)ek2=本站點(diǎn)液位傳遞值;本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位=300-本站點(diǎn)水箱液位;} if(本站點(diǎn)電機(jī)==1 &&本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)==1){本站點(diǎn)ek0=本站點(diǎn)Sp-本站點(diǎn)水箱液位;本站點(diǎn)微分液位差=本站點(diǎn)ek0+本站點(diǎn)ek2-2*本站點(diǎn)ek1;本站點(diǎn)Uk=(本站點(diǎn)Ti*(本站點(diǎn)ek0-本站點(diǎn)ek1)+本站點(diǎn)Kp*本站點(diǎn)ek0+本站點(diǎn)Td*本站點(diǎn)微分液位差)/500+本站點(diǎn)水流;本站點(diǎn)水箱液位=本站點(diǎn)水箱液位+本站點(diǎn)Uk-本站點(diǎn)水流;本站點(diǎn)液位傳遞值=本站點(diǎn)ek1;本站點(diǎn)ek1=本站點(diǎn)ek0;本站點(diǎn)ek2=本站點(diǎn)液位傳遞值;本站點(diǎn)水流=本站點(diǎn)水箱液位/100;本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位=300-本站點(diǎn)水箱液位;} if(本站點(diǎn)電機(jī)==0 &&本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)==1){本站點(diǎn)水流=本站點(diǎn)水箱液位/100;本站點(diǎn)水箱液位=本站點(diǎn)水箱液位-本站點(diǎn)水流;本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位=300-本站點(diǎn)水箱液位;if(本站點(diǎn)水箱液位<1)本站點(diǎn)水流=0;}} if(本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換==0){if(本站點(diǎn)電機(jī)==1 &&本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)==0){本站點(diǎn)ek0=本站點(diǎn)Sp-本站點(diǎn)水箱液位;本站點(diǎn)微分液位差=本站點(diǎn)ek0+本站點(diǎn)ek2-2*本站點(diǎn)ek1;本站點(diǎn)Uk=(本站點(diǎn)Ti*(本站點(diǎn)ek0-本站點(diǎn)ek1)+本站點(diǎn)Kp*本站點(diǎn)ek0+本站點(diǎn)Td*本站點(diǎn)微分液位差)/500;本站點(diǎn)水箱液位=本站點(diǎn)水箱液位+本站點(diǎn)Uk;本站點(diǎn)液位傳遞值=本站點(diǎn)ek1;本站點(diǎn)ek1=本站點(diǎn)ek0;本站點(diǎn)ek2=本站點(diǎn)液位傳遞值;本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位=300-本站點(diǎn)水箱液位;} if(本站點(diǎn)電機(jī)==1 &&本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)==1){本站點(diǎn)ek0=本站點(diǎn)Sp-本站點(diǎn)水箱液位;本站點(diǎn)微分液位差=本站點(diǎn)ek0+本站點(diǎn)ek2-2*本站點(diǎn)ek1;本站點(diǎn)Uk=(本站點(diǎn)Ti*(本站點(diǎn)ek0-本站點(diǎn)ek1)+本站點(diǎn)Kp*本站點(diǎn)ek0+本站點(diǎn)Td*本站點(diǎn)微分液位差)/500+本站點(diǎn)水流;本站點(diǎn)水箱液位=本站點(diǎn)水箱液位+本站點(diǎn)Uk-本站點(diǎn)水流;本站點(diǎn)液位傳遞值=本站點(diǎn)ek1;本站點(diǎn)ek1=本站點(diǎn)ek0;本站點(diǎn)ek2=本站點(diǎn)液位傳遞值;本站點(diǎn)水流=本站點(diǎn)水箱液位/100;本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位=300-本站點(diǎn)水箱液位;} if(本站點(diǎn)電機(jī)==0 &&本站點(diǎn)開(kāi)關(guān)==1){本站點(diǎn)水流=本站點(diǎn)水箱液位/100;本站點(diǎn)水箱液位=本站點(diǎn)水箱液位-本站點(diǎn)水流;本站點(diǎn)儲(chǔ)水箱液位=300-本站點(diǎn)水箱液位;if(本站點(diǎn)水箱液位<1)本站點(diǎn)水流=0;}} if(本站點(diǎn)Uk<=1)本站點(diǎn)uk=本站點(diǎn)Uk*100;else 本站點(diǎn)uk=100;if(本站點(diǎn)電機(jī)==0)本站點(diǎn)Uk=0;if(本站點(diǎn)水箱液位>本站點(diǎn)Sp)本站點(diǎn)水箱液位=本站點(diǎn)水箱液位-本站點(diǎn)水流;實(shí)驗(yàn)總結(jié)

通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我掌握了流量單回路控制系統(tǒng)的構(gòu)成。知道它最基本的部分有控制器、調(diào)節(jié)器、被控對(duì)象和測(cè)量變松組成。

并且學(xué)會(huì)了如何去設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)，掌握了基本的設(shè)計(jì)步驟。了解到，一般情況下，它都要經(jīng)過(guò)一下幾個(gè)步驟：認(rèn)知被控對(duì)象、設(shè)計(jì)控制方案、選擇控制規(guī)律、選擇過(guò)程儀表、選擇過(guò)程模塊、設(shè)計(jì)系統(tǒng)流程圖和組態(tài)圖、設(shè)計(jì)組態(tài)畫面、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)詞典等，直到最后的動(dòng)畫鏈接成功，并達(dá)到控制要求。經(jīng)過(guò)以上步驟，我對(duì)整個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有了很深的體會(huì)，也學(xué)會(huì)了很多與設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí)。

對(duì)組態(tài)王軟件也有了很大的了解，學(xué)會(huì)了初步的應(yīng)用。認(rèn)識(shí)到了組態(tài)王的一些應(yīng)用情況，組態(tài)王軟件的組成與功能，其應(yīng)用程序項(xiàng)目如何建立，數(shù)據(jù)詞典如何建立，動(dòng)畫如何進(jìn)行鏈接，命令語(yǔ)言程序如何編寫，趨勢(shì)曲線如何建立，還有I/O設(shè)備的配置和組態(tài)網(wǎng)絡(luò)的建立等等一系列與組態(tài)王軟件應(yīng)用相關(guān)的知識(shí)。

在這次課程設(shè)計(jì)中也遇到了不少麻煩，不過(guò)經(jīng)過(guò)老師的輔導(dǎo)大部分問(wèn)題都得到了解決，總的來(lái)說(shuō)，這次設(shè)計(jì)是一次收獲很大的設(shè)計(jì)，學(xué)到了很多教學(xué)中學(xué)不到的東西，對(duì)我的動(dòng)手能力有了很大的幫助。同時(shí)也要感謝老師對(duì)我們這次課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)，讓我們獲益匪淺！

參考文獻(xiàn)：

[1]邵裕森,戴先中.過(guò)程控制工程(第2版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2003 [2]崔亞嵩.過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書（校內(nèi)）

[3]廖常初.PLC編程及應(yīng)用(第2版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2007 [4]吳作明.工業(yè)組態(tài)軟件與PLC應(yīng)用技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社.20077.[5]求是教儀.過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.杭州：浙江求是科教設(shè)備有限公司，2004 [6]邵裕森.過(guò)程控制工程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [7]俞全壽.過(guò)程自動(dòng)化儀表.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000

附錄

第三篇：加油站液位儀

加油站液位儀—青島海工智能科技

有限公司

青島海工智能科技有限公司是專業(yè)的加油站液位儀供應(yīng)商,其自主開(kāi)發(fā)的海工加油站智能管理系統(tǒng),由液位探針、終端控制臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)等組成,經(jīng)管理軟件,實(shí)現(xiàn)加油站油罐的液位安全監(jiān)控和計(jì)量,是一種安全環(huán)保的智能管理系統(tǒng).探針特點(diǎn): 安全：該產(chǎn)品采用本安型設(shè)計(jì)，已通過(guò)國(guó)家PCEC認(rèn)證中心EXia II BT4級(jí)防爆認(rèn)證； 精確：產(chǎn)品采用磁致伸縮原理進(jìn)行高速數(shù)字化設(shè)計(jì)，通過(guò)國(guó)際高精度的自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，使液位測(cè)量精度達(dá)到±0.5mm；

穩(wěn)定：采用數(shù)字化數(shù)據(jù)采集，通過(guò)EIA-485協(xié)議與控制臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，抗干擾能力更強(qiáng)，數(shù)據(jù)采集量更精準(zhǔn)、更快捷；

環(huán)境溫度（-40℃-70℃）影響測(cè)量誤差＜0.2mm，高速：?jiǎn)喂扪矙z速度1.5秒鐘；

耐用：采用無(wú)縫不銹鋼管全封閉設(shè)計(jì)，耐油、耐老化，壽命更長(zhǎng)。

控制臺(tái):

一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介

1.1 概述：

MC-10觸摸式控制臺(tái)是為加油站、油庫(kù)油罐液位自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)而專門設(shè)計(jì)的自動(dòng)化產(chǎn)品。可24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控1～8個(gè)油罐的油高、水高、溫度、體積等基礎(chǔ)參數(shù)，用圖形和比例的方式動(dòng)態(tài)顯示油位和水位的動(dòng)態(tài)變化；自動(dòng)實(shí)現(xiàn)高低液位報(bào)警、溫度高低報(bào)警；支持人工卸油、交接班、容積表導(dǎo)入導(dǎo)出、各種記錄查詢；協(xié)議開(kāi)放，數(shù)據(jù)上傳至中控系統(tǒng)，支持?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)上傳至管理中心；真正做到油品的進(jìn)銷存自動(dòng)化管理，成為用戶油品精細(xì)化管理的好幫手！

MC-10觸摸控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面人性化操作，采用全中文的操作界面，界面操作靈活簡(jiǎn)捷，按照使用說(shuō)明手冊(cè)的操作步驟輕松實(shí)現(xiàn)油品的自動(dòng)化管理。

1.2主要指標(biāo)：

◇外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：280×230×120（mm）◇供電電壓：交流 120V～260V 50Hz ◇工作環(huán)境溫度：-20℃～+60℃ ◇液晶屏尺寸：5英寸 ◇顯示方式：中文+圖形 ◇監(jiān)控油罐數(shù)量：1～8個(gè) ◇數(shù)據(jù)傳輸：RS-232 ◇報(bào)警燈：紅色為電源指示燈，上電后常亮；藍(lán)色為報(bào)警指示燈，只有報(bào)警時(shí)才點(diǎn)亮。1.3環(huán)境要求: ◇安裝場(chǎng)所必須為辦公安全區(qū)內(nèi)；

◇室內(nèi)壁掛式安裝，遠(yuǎn)離火源、氣源等危險(xiǎn)隱患； ◇保證電源接地良好。

二、軟件操作

2.1軟件功能: MC-10觸摸式控制臺(tái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)中文界面操作，管理功能更加人性化、合理化，其主要功能如下：

◇探針的通訊線纜直接連接到控制臺(tái)，可實(shí)時(shí)巡檢1-8個(gè)油罐的基礎(chǔ)測(cè)量參數(shù)； ◇中文界面、動(dòng)態(tài)圖文顯示，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)油罐的油高、水高、溫度和體積；

◇當(dāng)液位、溫度達(dá)到設(shè)定的報(bào)警參數(shù)時(shí)，控制臺(tái)發(fā)出聲光報(bào)警，為用戶及時(shí)提供報(bào)警數(shù)據(jù)； ◇預(yù)設(shè)卸油高度預(yù)警，防止溢油，預(yù)設(shè)水高預(yù)警，防止帶水付油。

◇權(quán)限管理：加油站值班人員可查看動(dòng)態(tài)罐存信息；管理人員可設(shè)置油罐管理參數(shù)，查看各種信息和數(shù)據(jù)管理；維護(hù)人員可進(jìn)行系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置和維護(hù)。◇參數(shù)設(shè)置：設(shè)置油罐參數(shù)、進(jìn)油參數(shù)和其它管理參數(shù)。

◇多罐自動(dòng)監(jiān)測(cè)：可同時(shí)監(jiān)測(cè)1—8個(gè)油罐的參數(shù)并實(shí)時(shí)讀取；

◇自動(dòng)計(jì)量功能：實(shí)時(shí)顯示油罐的油位、水位、溫度，罐存量，實(shí)現(xiàn)人工卸油。用圖形和比例的方式動(dòng)態(tài)的顯示油位和水位的變化；

◇容積表編輯：計(jì)算機(jī)編輯的容積表可自動(dòng)導(dǎo)入，具有罐容表導(dǎo)入、導(dǎo)出、備份功能； ◇報(bào)警功能：油位高低報(bào)警，油位高低預(yù)警，水位高報(bào)警，油溫高低報(bào)警。

查詢各種報(bào)警。

◇記錄和查詢：庫(kù)存記錄，進(jìn)油記錄，各種報(bào)警記錄，交接班記錄 ◇板載1個(gè)RS-232串行通訊端口，數(shù)據(jù)上傳至中控系統(tǒng)或電腦系統(tǒng)； ◇預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口，具備網(wǎng)絡(luò)上傳功能，實(shí)現(xiàn)油品進(jìn)、銷、存數(shù)據(jù)上傳；

◇網(wǎng)絡(luò)上傳功能，通過(guò)寬帶、電話方式直接進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳。為加油站和石油公司的進(jìn)、銷、存管理提供方便條件。◇軟件升級(jí)方便，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)升級(jí)或U盤升級(jí)。

地址:青島市鞍山一路88號(hào) 電話:0532-83721160 手機(jī):*** http://www.tmdps.cn

第四篇：基于PLC和組態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

基于PLC和組態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

首先分析了搬運(yùn)機(jī)械手控制系統(tǒng)的要求，然后進(jìn)行了可編程控制器I / O點(diǎn)的分配、編寫了PLC控制程序、繪制了原理圖;同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了PLC與上位計(jì)算機(jī)組態(tài)王軟件的通訊、設(shè)備的連接與配置、數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)造、圖形界面的設(shè)計(jì)和動(dòng)畫連接的建立等;最后運(yùn)行系統(tǒng)并調(diào)試成功。本設(shè)計(jì)利用工控組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)搬運(yùn)機(jī)械手的運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和管理，這對(duì)提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制水平有著重大的意義。

引言

隨著我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)日新月異，流水生產(chǎn)線已基本普及，人工搬運(yùn)或包裝貨物和產(chǎn)品不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且在環(huán)境惡劣、無(wú)法作業(yè)的條件下依然動(dòng)用人工去作業(yè)已然不太現(xiàn)實(shí)。因此，傳統(tǒng)的工作方式必然不能適應(yīng)我國(guó)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，自動(dòng)化生產(chǎn)模式則應(yīng)運(yùn)而生，而機(jī)械手自動(dòng)化控制的研究與應(yīng)用對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)有著巨大的意義。

利用PLC 控制實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的精準(zhǔn)、快速地進(jìn)行貨物的搬運(yùn)、移動(dòng)、打包和分揀等繁瑣或有害人體的工作，勞動(dòng)強(qiáng)度得以大大減輕，生產(chǎn)的自動(dòng)化程度也得到大幅度提高，并且機(jī)械手完全可以代替人工在環(huán)境惡劣、工人無(wú)法作業(yè)或有特殊要求的場(chǎng)合完成既定的工作任務(wù)。因此，利用組態(tài)軟件可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制、可視畫面同步和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)從而構(gòu)成一個(gè)集動(dòng)作控制、過(guò)程監(jiān)測(cè)與控制的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綜合化、組態(tài)化的機(jī)電一體化自動(dòng)控制，在我國(guó)現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中將起到巨大的推動(dòng)作用。系統(tǒng)的控制要求

搬運(yùn)機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)采用滾珠絲桿、滑桿、氣缸、氣夾等機(jī)械部件組成;電氣方面有步進(jìn)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、傳感器、開(kāi)關(guān)電源、電磁閥等電子器件組成。其結(jié)構(gòu)示意圖如圖1 所示。

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圖1 搬運(yùn)機(jī)械手示意圖

機(jī)械手轉(zhuǎn)盤部分由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，升降和伸縮部分由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，夾緊部分由氣泵和電磁閥控制。

機(jī)械手的工作過(guò)程為: 從原點(diǎn)開(kāi)始，按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)初始化，氣夾正轉(zhuǎn)，到位后機(jī)械手下降，下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降停止，同時(shí)機(jī)械手夾緊;夾緊后機(jī)械手上升，上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升停止;基座正轉(zhuǎn)，到位后機(jī)械手右移，右移到位時(shí)，碰到右限位開(kāi)關(guān)，右移停止;機(jī)械手下降，下降到底時(shí)，碰到下限位開(kāi)關(guān)，下降停止;同時(shí)氣夾電磁閥斷電，機(jī)械手放松，放松后，機(jī)械手上升，上升到頂時(shí)，碰到上限位開(kāi)關(guān)，上升停止;機(jī)械手開(kāi)始左移，左移到位時(shí)，碰到左限位開(kāi)關(guān)，左移停止，基座反轉(zhuǎn)，到位后回到原點(diǎn)位置。至此，機(jī)械手經(jīng)過(guò)12 步動(dòng)作完成了1 個(gè)動(dòng)作周期。系統(tǒng)的PLC 控制部分設(shè)計(jì)

2．1 PLC 輸入輸出點(diǎn)分配

2．1．1 控制系統(tǒng)輸入輸出

控制系統(tǒng)輸入輸出分配如表1 和表2 所示。

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表1 可編程序控制器(PLC)輸入點(diǎn)

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表2 可編程序控制器(PLC)輸出點(diǎn)

2．1．2 PLC 外部接線圖的設(shè)計(jì)

PLC 外部接線圖如圖2 所示;氣夾電機(jī)接線圖如圖3 所示;基座電機(jī)接線圖如圖4 所示

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圖2 PLC 外部接線圖 點(diǎn)擊圖片查看大圖

圖3 氣夾電機(jī)接線圖 點(diǎn)擊圖片查看大圖

圖4 基座電機(jī)接線圖

2．2 系統(tǒng)的順序功能圖

系統(tǒng)的順序功能圖如圖5 所示

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圖5 系統(tǒng)的順序功能圖 組態(tài)部分的設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，交通信號(hào)燈監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用了北京亞控公司的Kingview6． 5 組態(tài)王軟件。

3．1 定義I /O 設(shè)備

首先雙擊工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備 COM1”，彈出串口設(shè)置對(duì)話框，如圖6 所示。

要用www.tmdps.cn組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控首先要完成通訊連接，組態(tài)王通訊參數(shù)應(yīng)與PLC 的通訊參數(shù)設(shè)置保持一致。由于本系統(tǒng)是PLC 與組態(tài)王間進(jìn)行通訊，因此將PLC 的生產(chǎn)廠家、設(shè)備名稱、通訊方式等填入相應(yīng)的對(duì)話框即可。

在本設(shè)計(jì)中采用的是三菱FX 系列可編程控制器，當(dāng)使用RS232 與上位機(jī)相連時(shí)，PLC 與組態(tài)王連接的I /O 設(shè)備的缺省與推薦設(shè)置如表3 所示。按照表3 中給定參數(shù)設(shè)置串口設(shè)置對(duì)話框

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圖6 串口設(shè)置對(duì)話框

表3 I /O 設(shè)備的通訊參數(shù)

然后選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備 COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А保x擇PLC 三菱FX2 系列產(chǎn)品中“編程口”，如圖7 所示。

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圖7 設(shè)備配置向?qū)?duì)話框

單擊“下一步”，為外部設(shè)備取一個(gè)名稱，輸入“PLC”，再單擊“下一步”，為設(shè)備選擇連接串口;假設(shè)為COM1，單擊“下一步”，填寫設(shè)備地址為“1”，單擊“下一步”，設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù)(一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可)，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А畔⒖v覽”。請(qǐng)檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無(wú)誤后，單擊“完成”。

3．2 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)

要在組態(tài)王中知道外部設(shè)備的狀態(tài)，以及能夠輸出控制信號(hào)到機(jī)械手，需要建立相應(yīng)的變量。建立完成的數(shù)據(jù)庫(kù)如圖8 所示。

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圖8 構(gòu)造好的組態(tài)王數(shù)據(jù)庫(kù)

然后是動(dòng)畫連接，接著是腳本程序的編寫。

3．3 腳本程序的編寫

1)事件命令語(yǔ)言的編寫。在組態(tài)王工程瀏覽器窗口左側(cè)選擇命令語(yǔ)言目錄中的“事件命令語(yǔ)言”，在右側(cè)雙擊新建圖標(biāo)，則出現(xiàn)“事件命令語(yǔ)言”對(duì)話框，在“事件描述”中輸入“停止按鈕= = 1”，在“發(fā)生時(shí)”語(yǔ)言編輯區(qū)域輸入: 停止標(biāo)志= 1;運(yùn)行標(biāo)志= 0;∥本站點(diǎn) 復(fù)位按鈕= 0;∥本站點(diǎn) 啟動(dòng)按鈕= 0;單擊右下方的“確認(rèn)”按鈕，則完成第一段事件命令語(yǔ)言的編寫。

類似可編寫“復(fù)位按鈕”“下降”“啟動(dòng)按鈕”“橫軸回縮”的事件命令語(yǔ)言。2)應(yīng)用程序命令語(yǔ)言的編寫。在組態(tài)王工程瀏覽器窗口左側(cè)選擇命令語(yǔ)言目錄中的“應(yīng)用程序命令語(yǔ)言”，雙擊右側(cè)圖標(biāo)，則出現(xiàn)“應(yīng)用程序命令語(yǔ)言”對(duì)話框，在這里編寫機(jī)械手動(dòng)畫的主要控制程序。在“運(yùn)行時(shí)”欄里輸入: if(運(yùn)行標(biāo)志= = 1){ if(次數(shù)＞ = 0＆＆ 次數(shù)＜ 50＆＆ 下降= = 1){ 機(jī)械手y = 機(jī)械手y + 2;次數(shù)= 次數(shù)+ 1;} if(次數(shù)＞ = 50＆＆ 次數(shù)＜ 60＆＆ 氣夾電磁閥 = = 1){ 次數(shù)= 次數(shù)+ 1;} if(次數(shù)＞ = 60＆＆ 次數(shù)＜ 110＆＆ 上升= =1)3．4 運(yùn)行和調(diào)試

進(jìn)入組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)。顯示出組態(tài)王運(yùn)行系統(tǒng)畫面(如圖9 所示)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。

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圖9 搬運(yùn)機(jī)械手的組態(tài)界面 結(jié)論

設(shè)計(jì)綜合了計(jì)算機(jī)和PLC 的長(zhǎng)處: 計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，PLC 作為下位機(jī)執(zhí)行可靠有效的分散控制。監(jiān)控系統(tǒng)不僅可以接受多種由PLC 發(fā)出的控制信號(hào)，亦可向PLC 發(fā)出各種命令信號(hào)，還可以與PLC 之間進(jìn)行各種狀態(tài)數(shù)據(jù)的傳輸。基于組態(tài)王的搬運(yùn)機(jī)械手的PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)正確，實(shí)現(xiàn)了搬運(yùn)機(jī)械手的自動(dòng)控制，加強(qiáng)了遠(yuǎn)程監(jiān)控的能力，提高了控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

第五篇：組態(tài)王紫金橋--輸煤控制系統(tǒng)工藝分析

控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)

第1章 輸煤控制系統(tǒng)工藝分析

1.1 輸煤控制系統(tǒng)的目的

在我國(guó)大型熱電廠中所采用的絕大部分燃料是燃煤。由于煤產(chǎn)地與電廠間地理位置或地域不同，就需通過(guò)汽車、火車、或輪船把煤運(yùn)往火電廠煤廠，通過(guò)由卸煤系統(tǒng)、堆煤系統(tǒng)、上煤系統(tǒng)和配煤系統(tǒng)等組成的輸煤程控系統(tǒng)輸送到指定的煤倉(cāng)或煤筒。火電廠輸煤控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是卸煤、堆煤、上煤和配煤，以達(dá)到按時(shí)保質(zhì)保量為機(jī)組（原煤倉(cāng)）提供燃煤的目的。整個(gè)輸煤控制系統(tǒng)是火電廠十分重要的支持系統(tǒng)，它是保證機(jī)組穩(wěn)發(fā)滿發(fā)的重要條件。基于輸煤控制系統(tǒng)在整個(gè)火電廠中的重要性，且煤場(chǎng)面積大、工作環(huán)境惡劣、人工作業(yè)通訊難以暢通，利用組態(tài)王及其他先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)其控制功能。

1.2 輸煤控制系統(tǒng)的組成

輸煤控制系統(tǒng)由原煤倉(cāng)，往復(fù)給煤機(jī)，皮帶機(jī)、拉線開(kāi)關(guān)，電磁分離器，滾軸篩，緩沖滾筒，碎煤機(jī)和犁煤器組成。

輸煤程控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)輸煤過(guò)程自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)控制及監(jiān)視系統(tǒng)。可以實(shí)現(xiàn)皮帶自動(dòng)上煤、自動(dòng)配煤、計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理、畫面參數(shù)提示、語(yǔ)音報(bào)警、報(bào)表自動(dòng)打印等功能。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)整個(gè)輸煤系統(tǒng)包括皮帶機(jī)、除鐵器、犁煤器、跑偏信號(hào)、打滑信號(hào)、拉繩信號(hào)、堵煤信號(hào)、煤位信號(hào)在內(nèi)的多套裝置、信號(hào)的控制與監(jiān)測(cè)包括：輸煤運(yùn)行方式選擇（自動(dòng)控制、集中手動(dòng)控制、就地手動(dòng)控制），皮帶機(jī)啟停。給煤機(jī)及除鐵器啟停，除塵器的啟停，自動(dòng)配煤加倉(cāng)，設(shè)備故障報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集、處理與顯示。

1.3 輸煤控制系統(tǒng)概述

輸煤系統(tǒng)的主要任務(wù)是由料斗和皮帶的傳遞將煤由貯煤場(chǎng)輸送到配煤場(chǎng)，由給煤機(jī)給煤，再經(jīng)由皮帶機(jī)傳送到鍋爐。火電廠輸煤程控系統(tǒng)主要控制的對(duì)象包括：給煤機(jī)、三通擋板、皮帶機(jī)、碎煤機(jī)、除鐵器、犁式卸煤器等設(shè)備。在此次設(shè)計(jì)中主要概述了輸煤系統(tǒng)的卸煤和上煤的皮帶傳輸控制。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)先進(jìn)可靠，設(shè)備選型合理，監(jiān)控功能齊全，投資少、操作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，能提高電廠輸煤系統(tǒng)的綜合自動(dòng)化水平，改善勞動(dòng)條件，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。

控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)

第2章 輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 輸煤控制系統(tǒng)儀表的選擇

編程控制器（簡(jiǎn)稱PLC）由于其將系統(tǒng)的繼電器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，以其可靠性高，穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，以及編程簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，通訊靈活等眾多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和裝置的自動(dòng)控制中。PLC不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成定時(shí)、計(jì)算和各種閉環(huán)控制功能。設(shè)置性能完善、質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)的可編程控制器PLC控制皮帶運(yùn)輸機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化的皮帶機(jī)群的集中控制及保護(hù)。此次課程設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容即為輸煤控制系統(tǒng)，.煤在配煤場(chǎng)經(jīng)碾碎去渣和鐵硝石，由給煤機(jī)給煤通過(guò)一系列過(guò)程傳送進(jìn)鍋爐，方案要求用一臺(tái)PLC控制卸煤、給煤，PLC與PC之間不通訊。系統(tǒng)具備很多自動(dòng)化控制的功能：(1)系統(tǒng)啟動(dòng)前各臺(tái)設(shè)備預(yù)警;(2)地面輸煤生產(chǎn)線上各設(shè)備按逆煤流方向順序延時(shí)起動(dòng),按順煤流方向順序延時(shí)停車;(3)輸煤線上任一設(shè)備因故障或其它原因停車時(shí),來(lái)煤方向各設(shè)備立即停車,順煤方向順序延時(shí)停車,以避免堆煤,減少皮帶壓煤;(4)在緊急情況下,任一設(shè)備都可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)急停按鈕實(shí)現(xiàn)緊急停車;(5)對(duì)各臺(tái)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè),并將信息傳輸給PLC;(6)各臺(tái)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況及故障報(bào)警等信息都可以在總控室由顯示燈顯示出來(lái)。

可編程控制器是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡(jiǎn)稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)的簡(jiǎn)稱混淆，所以將可編程控制器簡(jiǎn)稱PLC。

PLC實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計(jì)算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計(jì)算機(jī)相同，基本構(gòu)成為： 電源、中央處理單元(CPU)、存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路、功能模塊、通信模塊。

PLC的特點(diǎn)：

1.可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)； 2.配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)； 3.易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎；

4.系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造； 5.體積小，重量輕，能耗低。2.2 輸煤控制系統(tǒng)傳感器的選型

現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬(wàn)別，如何根據(jù)具體的測(cè)量目的、測(cè)量對(duì)象以及測(cè)量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個(gè)量的測(cè)量時(shí)首先要解決的問(wèn)題。

控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)

當(dāng)傳感器確定之后，與之相配套的測(cè)量方法和測(cè)量設(shè)備也就可以確定了。測(cè)量結(jié)果的成敗，在很大程度上取決于傳感器的選用是否合理。

傳感器選擇的原則：

1.根據(jù)測(cè)量對(duì)象與測(cè)量環(huán)境確定傳感器的類型

2.靈敏度的選擇 3.頻率響應(yīng)特性 4.線性范圍 5.穩(wěn)定性

6.精度

7.對(duì)某些特殊使用場(chǎng)合，無(wú)法選到合適的傳感器，則需自行設(shè)計(jì)制造傳感器。2.3 控制方案分析

PID（比例-積分-微分）控制器作為最早實(shí)用化的控制器已有50多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。PID控制器簡(jiǎn)單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。

PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。在工程實(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(jiǎn)稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。PID控制器問(wèn)世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)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(chǎng)調(diào)試來(lái)確定，這時(shí)應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過(guò)有效的測(cè)量手段來(lái)獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。

1.比例（P）控制：

比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（Steady-state error）。

2.積分（I）控制：

在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)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(jiǎn)稱有差系統(tǒng)（System with Steady-state Error）。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間

控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn) 的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。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(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。

3.微分（D）控制：

在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后(delay)組件，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。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。這就是說(shuō)，在控制器中僅引入 “比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)”，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。2.4 輸送機(jī)的選擇

帶式輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)輸機(jī)中效率最高、使用最普遍的一種機(jī)型。在我國(guó)建設(shè)的大、中型燃煤火力發(fā)電廠中，從受卸裝置向儲(chǔ)煤場(chǎng)及鍋爐原煤倉(cāng)輸煤所用的運(yùn)送設(shè)備，主要就是帶式輸送機(jī)。

帶式輸送機(jī)是以撓性輸送帶作為物料承載物件和牽引構(gòu)件的連續(xù)輸送設(shè)備。根據(jù)摩擦原理，由驅(qū)動(dòng)滾筒帶動(dòng)輸送帶，將物料輸送到所需的地方。帶式輸送機(jī)與其他類型的輸送設(shè)備相比，具有良好的性能，在連續(xù)裝載的情況下能連續(xù)運(yùn)輸，生產(chǎn)率高，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，輸送連續(xù)均勻，工作過(guò)程中噪音小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能量消耗小，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，維修方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及遠(yuǎn)方操作等優(yōu)點(diǎn)，因此，在輸煤運(yùn)行中得到于廣泛的應(yīng)用。

控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)

第3章 基于組態(tài)王的輸煤控制系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)

3.1 主控界面

圖3-1 主控界面圖像

3.2 趨勢(shì)界面

圖3-2 歷史曲線運(yùn)行前的圖

控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)

圖3-3 歷史曲線運(yùn)行后的圖

控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)

第4章 結(jié)論與體會(huì)

通過(guò)為期一周的課程設(shè)計(jì)，我深刻體會(huì)到了自己知識(shí)的匱乏。我深深的感覺(jué)到自己知識(shí)的不足，自己原來(lái)所學(xué)的東西只是一個(gè)表面性的，理論性的，而且是理想化的。根本不知道在現(xiàn)實(shí)中還存在有很多問(wèn)題。真正的能將自己的所學(xué)知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際所用才是最大的收獲，也就是說(shuō)真正的能夠做到學(xué)為所用才是更主要的。設(shè)計(jì)一個(gè)很簡(jiǎn)單的電路，所要考慮的問(wèn)題，要比考試的時(shí)候考慮的多的多。

在課程設(shè)計(jì)中我充分的應(yīng)用了課本的基礎(chǔ)知識(shí)，把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中，補(bǔ)充了一些知識(shí)的不足。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到的問(wèn)題，能通過(guò)老師的幫助和自己的努力基本了解組態(tài)王的軟件的使用，了解輸煤控制系統(tǒng)的基本原理，我了解到先進(jìn)技術(shù)的重要性。

總之，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，不僅使我對(duì)所學(xué)過(guò)的知識(shí)有了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)。而且提高了我考慮問(wèn)題，分析問(wèn)題的全面性以及動(dòng)手操作能力。使我的綜合能力有了一個(gè)很大的提高。

控制系統(tǒng)綜合實(shí)驗(yàn)

參考文獻(xiàn)

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目 錄

第1章 輸煤控制系統(tǒng)工藝分析..................................................................................1 1.1 輸煤控制系統(tǒng)的目的...........................................................................................................1 1.2 輸煤控制系統(tǒng)的組成...........................................................................................................1 1.3 輸煤控制系統(tǒng)概述................................................................................................................1 第2章 輸煤控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)..........................................................................................2 2.1 輸煤控制系統(tǒng)儀表的選擇.................................................................................................2 2.2 輸煤控制系統(tǒng)傳感器的選型.............................................................................................2 2.3 控制方案分析.........................................................................................................................3 2.4 輸送機(jī)的選擇.........................................................................................................................4 第3章 基于組態(tài)王的輸煤控制系統(tǒng)監(jiān)控程序設(shè)計(jì)..................................................5 3.1 主控界面...................................................................................................................................5 3.2 趨勢(shì)界面...................................................................................................................................5 第4章 結(jié)論與體會(huì)......................................................................................................7 參考文獻(xiàn)........................................................................................................................8