基于plc的換熱站控制系統設計和實現論文設計_第1頁
基于plc的換熱站控制系統設計和實現論文設計_第2頁
基于plc的換熱站控制系統設計和實現論文設計_第3頁
基于plc的換熱站控制系統設計和實現論文設計_第4頁
基于plc的換熱站控制系統設計和實現論文設計_第5頁
已閱讀5頁,還剩44頁未讀, 繼續免費閱讀

下載本文檔

版權說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內容提供方,若內容存在侵權,請進行舉報或認領

文檔簡介

基于PLC的換熱站控制系統設計摘要科學技術飛速發展的21世紀今天,許多家庭在冬天都需要采用暖氣取暖,在這種使用量巨大的環境下使得熱換站的設計和完善得到了跨越式的發展,基于PLC進行熱換站的采集和監控不僅高效科學而且簡單方便,使得產業的發展得到了有力的數據支撐,熱換站的使用在國內居民日常生活中的方方面面都有所涉及,因此對該控制系統進行詳細的研究和設計很有意義。本文的設計理念是基于PLC和WINCC的溫度自動控制系統方案,使得可編程控制器的軟件部分和硬件結構得到了完美的結合,進而使熱換站系統更加智能化。經過實驗的分析論證,文章不僅人機界面的設計科學便捷,能夠及時有效進行參數的動態調整,而且能夠很好地對換熱整體系統高效控制,得到了一個自動化程度較高并且可以通過組態界面就能簡單快捷并靈活多變的控制熱換站的設計。關鍵詞:熱換站;控制系統;PLCAbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnologyinthe21stcentury,manyhouseholdsneedtouseheatingforheatinginwinter.Undertheenvironmentofhugeusage,thedesignandimprovementofheatexchangestationshavebeendevelopedbyleapsandbounds.Thecollectionandmonitoringarenotonlyefficientandscientificbutalsosimpleandconvenient,whichmakesthedevelopmentoftheindustrypowerfullysupportedbydata.Theuseofhotswapstationsisinvolvedinallaspectsofthedailylivesofdomesticresidents.Therefore,adetailedstudyanddesignofthecontrolsystemVerymeaningful.ThedesignconceptofthisarticleisbasedonthePLCandWINCCtemperatureautomaticcontrolsystemprogram,whichmakestheprogrammablecontrollersoftwarepartandhardwarestructurehavebeenperfectlycombined,andthenmakestheheatexchangesystemmoreintelligent.Throughexperimentalanalysisanddemonstration,thearticlenotonlyhasascientificandconvenientdesignofthehuman-machineinterface,butalsocaneffectivelyanddynamicallyadjusttheparametersinatimelymanner,andcaneffectivelycontroltheoverallheatexchangesystemefficiently.IthasahighdegreeofautomationandcanbeconfiguredTheinterfacecancontrolthedesignoftheheatexchangestationsimply,quicklyandflexibly.Keywords:Heatexchangestation;Controlsystem;PLC目錄TOC\o"1-3"\h\u2389第1章緒論 I第1章緒論1.1研究背景供熱在日常生活的方方面面都有所涉及,尤其是科學技術飛速發展的21世紀今天,尤其是許多北方家庭在冬季更是都需要使用供暖設備來抵御寒冷的天氣,而熱換站的出現就極大的解決了這個問題,不僅使得工廠產生的熱量最大化居民使用,而且其性價比也相對較高,給人民的日常生活帶來了巨大的實惠。隨著科技的騰飛和技術的要求不斷進行著自我革新和換代,智能化、便捷化、高效化是近些年對換熱站系統發展方向的三點基礎要求,因此針對換熱站的安全控制系統的設計顯得當務之急。1.2研究的目的和意義以前,舊繼電器接觸器是用來控制溫度的。自動化程度很低,控制過程比較復雜。自可編程控制器啟動以來,換熱器系統可以自動監控,工作人員可以輕松了解工作臺上設備的工作條件,從而減少工作違規,提高效率。SPS在操作和控制方面靈活、簡單,最適合系統監視。廣泛使用的可編程控制器,它的強大功能得到了業界許多人的認可。因此,PLC技術在換熱站安全監控系統中的應用可以大大提高系統性能。1.3研究現狀換熱站的出現最早可以追溯到十九世紀中末頁,科學技術的發展使得熱換站在集中供熱的基礎上有了質的飛躍,通常情況下該熱氣產生于工業生產中,經過集中收集再分批分塊在天冷時進行居民小區定時輸送。熱換站的出現不僅使資源的利用率得到了較大的提升,而且還讓城市的居民在冷天能夠有效御寒,使人民的生活質量得到了有效保障的同時社會的發展還得到了長足的進步。伴隨著第二次工業革命后的數字化和信息化時代的蜂擁而至,以西方發達國家為首的換熱站發展相關行業被賦予了更多的含義和內容,因此國外所以國外針對熱換站更多使用自動化技術手段進行操作,尤其常見的就是以PLC作為主控原件,并輔助使用壓縮機進行參數化的驗證,所以整體系統智能化水平和科學穩定性都相對完善,這也就使人們經常得以看到很少幾名工作人員就可以對很大的小區供熱進行有序且高效管理的原因所在??v觀現今的我國科研浪潮,換熱站控制較西方發達國家還是有一些距離,尤其是智能化程度和自動化程度方面較為明顯,國內近些年的研究方向也有逐漸向商業領域傾斜的趨勢,基于PLC的控制簡單、實用、適應性強,可提高冷卻和熱運行系統的安全性和可靠性??删幊踢壿嬁刂破鞅阌诶^電控制系統的操作、控制精準、控制程序可以隨工藝改變而改變、易于與計算機實時交互通訊,也就意味著換熱站將更多且高質量服務于人們的時代即將到來。1.4本文研究內容本文主要基于PLC對換熱站控制系統進行設計,各章節研究內容如下:第一章:我們主要對換熱站的概述和發展史以及本文主要研究的內容做以簡單介紹和說明,讓讀者對題目背景和研究目的有所了解。第二章:我們對系統的組成和方案進行了設計,對工作原理進行了詳細說明理清文章的整體思路框架。第三章:我們對各硬件模塊元器件進行介紹并進行工作原理分析,另外設計出相應的電路連接圖。第四章:進行軟件梯形圖程序的編寫和設計,使得系統的整體條理更加清晰易懂。第五章:對整體換熱站進行仿真實現,對軟硬件進行調試和相應誤差分析,并對常見的誤差產生原因作以解釋說明和提出解決方法。第2章控制系統總體方案的設計2.1換熱站的簡介我們根據供熱形式的不同可以將熱換站分為兩種類型:直供站主要是工廠產生的熱能直接對居民小區進行直接供應,該過程往往來源于工廠的剩余熱能,所以溫度相對較高且控制相對較難,在供熱期間每年都造成大量的能源浪費現象發生;隨著熱能趨于商業化,于是出現了許多熱力公司,它們多采用收費供熱的模式集中供熱,所以才出現了第二種類型的間供站,間供站一般都是高質量供熱且管理相對合理規范,因此,近年來,全國各地都有直接作為熱模型的中介站。2.2換熱器控制系統的組成換熱器控制系統由四部分組成:1.測定儀和換熱器:主要用于交換熱站動態參數和監測室外溫度,包括供水測量傳感器、室外溫度、水流二次側、二次壓力等,采用溫度計、壓力表、壓力表測量熱站的進出口溫度和壓力,以支持系統的精確調節。換熱器在熱交換設備中起著重要作用,它固定在風管系統和第二個管網之間的中心。主要用于將蒸汽和循環水混合在一起,然后再將供熱循環水輸送到當地居民的住宅中。2.執行機構:電動調節各個執行單元,分別由變頻器、泵電機共同組成。泵電機主要用來促進換熱站的水循環流動,并及時通過壓力的作用進行補水。而變頻器則通過改變電機工作的頻率來使得高效穩定工作。3.閥門:冷熱站的自動通風閥是管線中蒸汽產生的冷凝水,吸氣閥是調節蒸汽量閥,減壓閥用來降低蒸汽的壓力的閥,止回閥為了防止水的逆流的閥。4.PLC和控制器:可編程邏輯控制器是一種工業控制的計算機,其結構類似于電源、處理器、內存、I/O接口電路和功能模塊(如計算、定位自動控制和開關站操作參數)組成的普通微型計算機。換熱站和供熱用戶通常情況下基于間接連接的形式,也可以理解供水與第二供水分離如圖2-1所示:圖2-1地熱低區控制系統工藝流程圖2.3系統總體設計方案思路換熱站系統的控制過程相對比較復雜,通常由開關柜與測量系統的組合是開關柜的主要作用是水泵的及時補水和水的有效循環流動,主控原件PLC根據室外傳感器檢測到的溫度,有效控制1次供氣量,進而使得二次供水的溫度得到控制,最終高質量供熱才得以實現。除此之外主控原件PLC還依托壓力傳感器和變換器用于控制第二水壓,用于整體切換熱流器單獨存儲在PLC中,因此,該控制系統不僅可以不受上位機的干擾地工作,還可以使監控室的后期動態調整工作。2.4在這種情況下執行的監督職能1.二級網絡水溫PID調節。2.二級網絡水壓PID控制。3.控制補償水箱的水位。4.二次網回水壓力限值控制。5.連鎖控制。第3章系統的硬件設計3.1PLC3.1.1PLC的應用目前,PLC廣泛應用于所有行業,包括如下:1.PLC在儀器中的應用如果PLC用于儀器領域,一定會在一定程度上提高性能,儀器儀表的形狀結構也會簡化,不僅價格便宜,而且穩定性也會提高。2.PLC在家用電器領域的應用了解可編程邏輯控制器的人可能會注意到PLC及其復合系統微妙地進入了我們的日常生活,從而悄悄地但肯定地改變了我們的生活條件和生活質量。自從他們加入PLC以來,他們的行動變得更加科學和聰明,從而提高了人民的生活質量。3.PLC在控制過程中的應用如果在檢查過程中使用API干涉系統,則會提高精確度和穩定性。因此,產品質量得到保證。4.PLC在通信領域的應用PLC在通信領域得應用廣泛,尤其是近年來隨著互聯網的發展迅速,計算機得到了很好的普及,我們可以清楚地感受到,通信設備中可編程邏輯控制器的核心使我們的生活非常高效實用。3.1.2系統性能特性PLC可編程能力強且易于操作上手等優點于一身,所以近些年來尤其是工業領域得到了廣泛而又科學的使用,其主要特點可總結如下:(1)靈活性、通用性強。在繼電器控制的系統下對整個系統的整體性要求很高,假如某一處發生改變必須馬上做出相對應的應對措施,這也就會經常性的出現系統排布和控制整體從新設計的出現,極大浪費人力物力財力。然而當工藝過程改變時,PLC只需有針對性的更改相應程序部分就可以繼續正常工作,所以其相對比較靈活便捷。(2)穩定性強,系統不易受外界干擾。繼電器控制的系統中伴隨著使用時間的增長,元器件老化、脫焊、接觸不良等時有發生,經常部分故障導致整個系統無法正常工作。但是可編程控制器則完全不同,因為大量的控制操作都是通過無觸點的各種材料拼接而成,再加上軟件系統強有力的可重復調控,使系統整體穩定性和抗異常干擾的能力大大加強,也就能夠保證施工現場安全有序的進行正常作業。軟件部分設置時鐘電路、故障診斷、自動恢復等措施,更有甚者還有備用電池防止外出工作電能不夠用,層層環節的有利保護使人們稱之為“惡劣環境下誕生的計算機”。(3)操作簡單,編程容易。在使用PLC時主要采用采用“自然語言”進行編寫,整體格式和內容相對通俗易懂,常用梯形圖和語句表進行程序的編寫,這樣更易于相關專業人員的理解和調試,與此同時我們也可以根據個人編程語言擅長方向有選擇性的進行使用。常用的編程語言除了上邊提到的兩種,順序流程圖也是一種較為常見的語言格式,不同部分的設計也可以選擇不同的語言進行表達,也就是說它支持多種語言來進行處理復雜的數據問題。(4)功能強大,可擴展。功能的強大可以理解為PLC具有監控、通信等多種功能。PLC的可擴展表現為擴展的過程相對比較簡單,并且擴展也極為方便,硬件的配置我們可以根據具體實際的需求進行個性化改變,最終達到我們具有相對較多功能的目的。3.1.3S7-200PLC介紹我們使用CPU224XP系列的可編程控制器,為了采集實時數據并且對電機進行更有效的控制,我們添加了EM235模塊,使用過程中需根據所采集模擬量的實際信號用右下角的6個DIP開關對EM235模塊進行配置。具體開關配置表如表3-1所示。表3-1EM235配置用于模擬機架寬度和精度的選擇PLCS7-200CPU224XP的可編程控制器系統的組成如下所示3-1,由于體積相對不大,它在中小型轉速檢測和調試場合多被使用,不僅能夠獨立完成運行監測任務,還可以配合網絡系統共同進行復雜條件下的編程控制,由于使用起來相對比較方便且快捷加上性價比較高,因此得到業內人士一致好評。圖3-1PLC的系統組成3.2I/O點表的確定I/O點表的意思是現場需要采集的點數,如下表3-2所示,開關量輸入和輸出,模擬量輸入與輸出,據此來為PLC匹配相應數量的I/O模塊,此外提前做好點表工作也方便軟件部分程序的編寫。3.3變頻器伴隨著科技水平發展的日新月異,變頻技術尤其在熱換站相關行業得到了更為全面的發展和使用,本文中變頻器主要就是負責為水泵輸入與之匹配的頻率,并且在對應范圍內進行不斷的能量改變,使暖氣耗散及使用量和對應的產生量達到穩態,從下表3-3所示的各種調節方法對比我們可以清晰的看到,變頻調節不僅耗能較低且溫控精度最高,因此適用于換熱站控制系統中。表3-3調節方法優缺點及能耗3.4數字量輸入輸出輸入和輸出模塊我們一般稱之為I/O單元,可編程控制器PLC和外界進行各種數據的轉換和通訊主要就是通過I/O才能實現的,因此該單元起著重要的信息傳輸的作用,一般來說,I/O單元上有穩定顯示和I/O接線端子排,主要目的是方便連接和監督。文中開關量輸入為6點輸出為2點,因此選擇16點輸入的DI模塊和16點輸出的DO模塊,剩下的I/O點用來備用和擴展,所以本文使用6ES7321_1BH00_0AA0用來數字量輸入,使用6ES7322_1BH00_0AA0用來數字量輸出。文中模擬量輸入為9路輸出為2路,因此選擇兩個8路輸入的DI模塊和一個8路輸出的DO模塊,選擇的模擬量輸入型號為6ES7331-1KF02-0AB0,數字量輸出型號為6ES7332-5HF00-0AB0。3.5電源24V直流傳感器電源通常那個情況下適用于供電電源和外部傳感器電源的使用,一旦容量大于所需的要求,那么需要增加外部24V直流電源。因此本文電源系統選用PS3075A,型號為6ES7307-1EAO1-0AA0。3.6換熱站的接線設計3.6.1主回路和二次回路補水泵和循環泵經總空開QS1供電,KM1控制補水泵的暫停,KM2控制變頻器的暫停,我們通過變頻器對頻率的控制進而控制循環泵轉速,主控制回路圖如下3-2所示。二次回路中分為手動操控和遠程操控兩種形式,如下圖3-3所示,首先按下SB1可使補水泵啟動,按下SB2補水泵暫停。然后遠程控制是基于PLC通過程序進行控制處理的,最后Q點給中間繼電器進行輸出,間接的控制補水泵啟動與暫停。圖3-2主控制回路圖3.6.2數字量輸入/輸出回路圖3-3二次回路數字量輸入輸出回路如圖3-4所示,輸入信號其中補水泵啟動信號I0.0和停止信號I0.1,除此之外還有用來調整系統進而促使正常運行的反饋信號。另外輸出信號則分為變頻器命令用Q0.1、而補水泵命令Q0.2以及補水閥的命令用Q0.0來表示。圖3-4數字量輸入輸出回路3.6.3模擬量輸入/輸出回路模擬量輸入輸出回路如下3-5所示,輸入主要是一次網進水壓力及溫度,二次網供水和回水的壓力及溫度,變頻器頻率反饋,調節閥開度反饋。其中輸出主要包括:調節閥來控制,以及頻率的控制。圖3-5模擬量輸入輸出回路3.7PID算法PID控制器結構如下圖3-6所示:圖3-6PID控制結構圖PID控制過程分為比例、積分和差分連接,控制器由于控制器結構簡單、穩定性高且易于調節所以得到了廣泛的使用。各個環節的作用分別介紹如下:(1)比例環節是按照比例的形式來對系統的偏差進行調節,比例調節在偏差差生后立即進行調節來將其最小化。(2)集成鏈路的主要目的是減少系統的穩定狀態誤差。(3)差分莖通常反映整個系統偏差信號的實際時間變化效率,因此具有提前預測的功能,這樣就會使系統提前做好控制措施,在偏差形成之前使用積分的方法將其消除,對整個系統動態性能的改善起到至關重要的作用。另外還需注意的是微分作用的時候容易將噪聲無形之中進行放大化,所以微分調節要適度進行。PID控制器管理給出實時數據,以下公式是PID控制策略的基礎:(3-1)M(t)——PID計算時間函數;QUOTEKpKp——PID電路的比例系數;KiQUOTEKi——PID電路的積分系數;QUOTEKdKd——PID電路的微分系數;e——PID電路的偏差;QUOTEMinitialMinitial——PID電路輸出的初始值。計算機運用下列對應公式為基礎的離散化PID運算方式:(3-2)QUOTEMnMn——采樣時間n的PID操作輸出值:QUOTEenen——采樣時間的PID回路偏差nQUOTEen-1en-1——采樣期間PID回路偏差n-1;QUOTEetet——采樣力矩l的PID回路偏差??梢酝ㄟ^重復計算來簡化這些公式。簡化公式如下:(3-3)1.比例項MP=QUOTEKpKp*e,而計算的敏感性是由比例系數來把控輸出的,而偏差=SP-PV(3-4)CPU采用的計算比例項的公式為:(3-5)QUOTEKcKc——回路的增益;QUOTESPnSPnQUOTEPVnPVn積分記錄MI與偏差成正比便于計算QUOTEKi=KcT(3-6)CPU采用的積分項公式為:(3-7)MD的差異與偏差成正比便于計算(3-8)計算微分項的公式為:(3-9)3.8輔助模塊設計3.8.1電壓穩定模塊設計在輸入直流電壓和二極管電荷之間,電壓從二極管下降,而不是鋅二極管電源技術指標通常情況下有兩個種類:第一類為電壓功率一起輸出,電壓調節等指標的特性;第二類可以直接反應當前狀態指標,比如溫度、電阻、電壓等。供電性能基本上與以下基本要求相同。1低電壓溫度系數當系統電壓溫度系數較低時,即使環境發生變化,系統依然會抑制輸出電壓變化值,很好地保持輸出電壓狀態。在課本上通常使用KT來衡量輸出電壓的變化情況公式:輸出電壓紋波小電壓紋波正常范圍為45-105Hz,常見依靠有效值和峰值一起表示,在整個系統框架區域穩定狀態后,波動電壓將大大降低,電壓降與穩定系數成反比。3.8.2保護電路設計系統中的保護電路是指:在控制電路正常工作條件下,保護電路對控制電路的影響基本上微不足道。但是,如果電路發生故障或異常,保護電路可能會變更結果。恒壓直流供電電路保護方法基本上可分為兩種,一種是過流保護,另一種是短路保護,目的是防止穩壓直流電源輸出超出其自身負荷或穩壓管電流超出其極限,并針對以下各項進行調整第二類,即過電壓保護,主要是防止過度電壓損壞整個系統,還有過熱保護等。第4章系統的軟件設計4.1軟件設計概述要將PLC用作系統的核心,不僅需要硬件安裝,還需要軟件系統的合作才能使用系統。當我們編寫系統控制程序時,總體來說,有兩種方法可以編寫能夠執行CPU寫入程序的機器代碼,一種是由程序設計人員手動編譯,另一種是使用組裝的機器編譯。自動編譯方法是使用編譯機將編寫程序轉換為編譯機代碼,然后使用編譯程序在原主文件(以前為A51)中進行編程。事實上,雖然從開始到高級程序的編譯語言持續發展,鍵仍然是開發和擴展系列最受歡迎的選擇。該軟件從開發到現在一直存在問題,現在可以想象到,它的功能一直在不斷改進和改進。如果鍵C51用于PLM的編譯語言以及計算機c語言的設計和開發在界面上保持友好和兼容。使用計算機c語言進行軟件開發和研究將使這種感覺更加深刻和難以忘記軟件編程通常需要語言。這就是為什么我們在基本語言知識和掌握的基礎上非常精通c語言等編程語言。4.2分析控制要求在分析文章初始控制任務的要求時,要快速有效地采集溫度、壓力、變換器和調節閥的反饋,完成變頻器和調節閥的PID調節。因此,為了使程序更加清晰易懂,需要在編程過程中添加幾個功能模塊,比如用來溫度采集的FC1、邏輯控制的FC2、壓力采集的FC3、變頻器和調節的FC4、液位采集的FC5等。4.3系統組態4.3.1概念組態軟件可以理解為是一類專門用來對數據進行采集和對數據進行過程控制的專業使用軟件,在使用的過程中方式非常靈活。操作人員通??筛鶕嶋H需求通過使用各式各樣的組態模式創建開拓出靈活多變的組態界面和快速了解各種組態工程的便捷操作方式。根據其預先存放的各種模塊可以短時間內構建實現監控所需要的各項功能,還能滿足大部分硬件的工作需求。4.3.2組態軟件特點組態軟件操作簡單快捷,制作者根本不用了解太多編程語言的方法,完全可以在短時間之內創建出一個相對復雜的工程并滿足要求開拓出其需要的全部功能。運行可靠,修改簡單。組態軟件構建開發的程序,用戶如果需要修改硬件方面、系統布局時,根本不需要進行太大的調整就能快捷的完成系統的更新和升級。較為新型的人機接口組態軟件高效且智能化,其卓越性能總結如下:功能種類多能夠通用很多程序,能夠在實際的工業生產使用中處理復雜的應用條件;可以簡單、高效進行組態;可以依托網絡進行多層次延展,能夠滿足于幾乎所有工業和技術領域的問題解決需求。4.3.3硬件組態在SIMATIC300站點進行硬件組態。如表4-1所示。圖4-1硬件組態4.3.4編輯符號表定義符號地址,為相應的I/O點編輯符號。如下表4-1所示。表4-1符號表4.4梯形圖的編程4.4.1S7-1200可編程控制器有兩種方法可以調用PID。(1)使用功能指令調用。左鍵單擊“指令”→“浮點計算”→“指令”→“PID”。工藝要求用戶根據表4-2所示的“PID回路表”設置PID參數和地址?!拜敵鲋怠蔽覀兛梢岳斫釶LC在PID操作后傳遞給變頻器的值,以下參數增益Kc、Ts采樣時間、it集成時間、Td集成時間是我們根據具體需要隨機設置的值。另請注意,此時不考慮“MX前積分值”和“PVn-1流程變量的進給值”。表格4-2:PID回路表(2) 通過PID向導調用。1.指定電路編號:指定要規劃的電路。如果項目包含使用STEP7Micro/WIN3.2創建的現有配置,則必須先修改其中一個現有配置或創建一個新配置,然后才能繼續執行步驟1。2.設置回路參數:指定回路指定的校準通常介于范圍的下限和范圍的上限之間,以選擇相應的值,即確定比例增益、采樣時間和時間的特定參數值3.電路輸入和輸出選項-請注意,程序變數(PV)是為精靈產生的子程式間接定義的設定。圖4-2回路參數圖4-3電路輸入/輸出選項4、為計算指定存儲區:實際的操作還需要一個名為“暫存區”的操作對暫時的結果用于存儲,本文的計算區地址我們使用建議地址。5、生成代碼會在觸摸屏上對PID向導生成相對應的POU列表,除此之外還會對相應程序做以說明。6、完成上述步驟后,單擊“完成”以配置PID向導。S7-200命令向導自動生成相應的程序代碼和數據塊。向導創建的子程序和停止程序是整個項目的分支。因此,每個掃描周期都需要SM0.0才能實際調用子程序。因此,我們選擇使用PID關閉程序來參考PID采樣時間循環。PID向導的方法代碼如下:使用FC105,將獲得的模擬量轉換為實際壓力值,參見下圖4-4。圖4-4壓力采集模擬量的溫度采樣,需要經過整形、長整形、浮點數的轉換,最終再對浮點數除以10即可得到真正的溫度值,程序如下4-5。圖4-5溫度采集(3)PID計算后的值送入FC106,經頻率轉換即可得到數字量,再經模擬量輸出模塊使得數字量轉換為模擬量予以輸出,如下圖4-6。圖4-6模擬量輸出(4)進水閥控制可分為手動和自動兩種類型,進水閥啟動停止控制如下4-7。圖4-7進水閥啟動停止控制需要實時監測補償水箱水位。一旦收集到的液面值超過上限閾值,應立即關閉水閥,相反則如果小于上限閾值則需要打開進水閥及時加水,液位控制如下圖4-8。圖4-8液位控制進水泵的控制一般有上位機手動控制和自動控制兩種形式,補水泵啟動停止控制如下4-9。圖4-9補水泵啟動停止控制二次網回水壓力也需要進行動態實時監控,通常將采的壓力值大于設定值則關閉補水泵,相反則打開補水泵,壓力控制如下4-10所示。圖4-10壓力控制二次網供水壓力和溫度的PID調節如下圖4-11所示。圖4-11PID控制4.4.2系統通信個人電腦在和S7200交互的時候一定要使波特率調整為和HMI相同。圖4-12波特率設置刷新出與PC的連接。圖4-13通信設置PID控制過程中參數確定模式:有多種方法可以確定PID控制器的參數,然而我們想要控制PID,實際操作時參數的選擇和確定并非易事,往往要經過重復的推敲調整和不斷迭代才能達到最終理想結果。確定比例系數Kp:再然后需要將PID的積分項和微分項刪除掉,也就是令Ti=0、Td=0。輸入一般控制在峰值的60%~70%,之后使比例系數不斷增大,一直到震蕩出現停止。(2)確定it集成時間常數:確定Kp比例系數后,您必須逐步將it集成時間常數從最大值調整為最小值,振蕩出現才能停止。之后再進行反向操作,當震蕩消失我們記錄此時此刻的Ti,令Ti的值設定為當前值的1.5-1.8倍之間。(3)確定微分時間常數Td:Td通常情況下一般默認為0就可以,如果系統非要進行設置,那么方法和比例系數的設定一樣,取不振蕩時其值的30%。(4)系統為空,并與加載連接。(5)PID參數必須進行細微調整,直到達到預期的要求。4.5抗干擾設計系統整體運行過程中可能會發生各種干擾,因此必須事先采取措施防止軟件部分和硬件部分的干擾,以便在正常運行過程中高效、定期地實現信號輸出轉換,并可能延長。4.5.1硬件抗干擾設計通常有兩種方法可以避免硬件干擾:1、外部過濾電容器和I/o孔的頂部抗拉強度可大大減少信號不穩定所造成的干擾。2、避免在設備周圍有過多的干擾來源,以避免對來源造成不必要的干擾。4.5.2軟件抗干擾措施軟件抗干擾通常與算法密切相關,有幾種常用技術可以采用:1、數字濾波技術一般來說,從主控原件接收到的外界模擬信號包含大量噪聲。過濾技術主要包括:利用算法多次進行正數據傳輸,對輸出結果與理想值進行誤差比較,然后反轉調整參數,從新配置中建立濾波增益,并進行多次循環以獲得產品方法。數字篩選具有以下優點:(1)以方案為基礎,穩定可靠,不需要額外的設備。(2)根據實際情況反轉定量參數,操作比較方便。(3)即使是低頻信號和微弱信號也能過濾和降低噪音,克服設備的抗干擾能力不足?;谶@些優勢,數字濾波技術在軟件調節中得到廣泛應用。本系統測量速度不是很快的模擬量,并將中間值設置為按從小到大的順序進行采樣的標準值,從而大大減少了由意外因素引起的誤差。軟件干擾防護技術查閱相關文獻后才發現,大多數干擾信號都作用時間較短,信號呈刺針的形狀排列,所以我們根據其特點采取多次重復的采集方法,以多次得到的信號完全一致為準,干擾信號采集到信號一直不變然后停止,這里需要注意,由于開關量軟件抗干擾技術的采集信號主要是傳感器予以提供,所以這些信號的最終數據不能加權取平均值,必須多次采集數值恒定不變才可以停止。3、指令冗余技術當系統受到外部干擾時,某些噪音通常被錯誤地視為指令代碼,在這種情況下運行數據可能導致系統完全關閉。單片機在運行時完全由程序計數器控制,但在計算機出現故障時,程序不按照先前規定的準則運行,操作值極有可能改變,大量噪聲將用作操作代碼。冗馀指令通常會降低整個系統的效率,但中央處理器執行更多指令的能力通常被使用,因此這項技術也得到廣泛應用。第5章系統實現與調試系統地圖的主要目的是確保系統更加完善,功能完善。系統硬件的開發旨在檢查整個電路的設計是否存在問題。在這種情況下,必須立即改變戰略和方法,使該系統能夠滿足設計的要求和要求。該系統軟件部分主要是指模擬開發,主要是程序級開發。如果軟件系統中存在錯誤,我們必須繼續通過指示代碼錯誤逐行修改,直到達到最終目標位置。誤差是實驗過程中不可避免的數據,誤差大小間接反映了實驗的精度,甚至決定了實驗的成敗。因此,錯誤分析是一項必要的工作,它可以幫助我們以數據的形式確定、分析和總結問題,從而優化我們的經驗并大大提高我們的效率。5.1系統的實現整個系統的設計、安裝、模擬和調試都使用許多相關軟件。其中Proteus和Multisim在模擬系統控制器中扮演著重要角色。盡管中國的發展相對緩慢,但大學研究和教育仍然是一個不可或缺的方案編制工具。wedge軟件與編譯語言相比較,計算機c語言在系統功能、系統結構、系統可讀性和系統可維護性等方面明顯優于其他軟件,因此這一在線軟件功能易于學習和應用,而且具有強大的嵌入式開發功能。5.1.1建立工程將創建如下圖5-1所示的新的單用戶項目,然后將其保存到指定的路徑并重命名。圖5-1新建單用戶項目在變量管理中添加新的驅動程序,并找到SIMATICS7協議包,在屬性中選擇MPI地址并將其寫入,以便能夠與下一臺計算機進行模擬連接,如圖5-2所示。圖5-2添加驅動5.1.2變量的鏈接使用鼠標右鍵添加指向MPI的新驅動鏈接,圖5-3和圖5-4必須單擊屬性將位置號設置為2,然后根據下一臺機器的符號表依次設置變量。結果如圖5-5所示。圖5-3圖5-4設置插槽號圖5-5變量建立5.1.3建立流程畫面第一步是使用鼠標在我們選擇的配置軟件上建立一個新界面。第一步是使用鼠標選擇“用戶窗口”(userwindow)選項,然后在“用戶窗口”(userwindow)界面中選擇“新建窗口”(newwindow)功能元素。將根據設計者的操作自動生成新的視口界面并命名為“視口1”。首先,選擇我們剛才創建的“窗口1”界面。然后,根據系統快捷鍵配置按alt+鍵盤輸入,并在界面中顯示“配置用戶窗口屬性”窗口。在顯示的視口中,將視口1更改為“視口名稱:冷卻器控制”,然后完成新界面的創建。接下來,我們將選擇剛才創建和編輯的“冷庫”控件窗口,找到并選擇該窗口界面中的“動畫設置”按鈕,以便我們可以進入動畫的下一步。我們在界面頂部找到了動畫工具箱,上面的圖形識別對應于不同的選擇器,27個常用的圖形工具箱可供我們選擇,以便快速輕松地創建所需的圖像和配置。MCGS系統可以輕松地繪制組件,如下所示:在動畫界面中創建一個文本框:我們可以找到并雙擊系統工具箱窗口中的標簽功能元素,然后根據大小使用鼠標在窗口界面中查找相對合適的位置輸入文本:矩形完成后,我們可以直接輸入文本“冷藏室安全控制系統”,然后按鍵盤上的Enter鍵,使字符顯示在窗口界面中。如果項目創建者需要或必須更改矩形中顯示的字體和字體顏色,我們必須首先使用鼠標選擇更改或者調整字符。按回車鍵后,光標將顯示在字符的開頭,并顯示一個新窗口來更改顏色和接下來,我們將使用鼠標選擇文本框的邊框,然后在彈出式窗口的文本框選項中選擇無色填充,并將邊框顏色更改為無邊框行,以便僅在界面中顯示文本。最后,在單擊“動畫工具箱”中的“添加組件”選項,圖形組件將調整組件的大小和位置,以形成項目所需的配置屏幕。在圖形編輯器下,創建所需的屏幕,此系統需要一個主界面,一幅工藝圖,一幅報警圖,一幅溫度變化趨勢圖,一幅壓力變化趨勢圖,兩張PID調節圖,表面圖見下圖5-6。圖5-6工藝畫面現場采集的信號經過轉換后進行PID運算,以PID溫度調節屏為例,參見圖5-7。圖5-7PID壓力調節手動點擊泵或閥切換到手動調節,按下啟動和停止按鈕控制泵或閥的啟動和停止,充液泵和水閥的手動操作圖像如圖5-8所示。圖5-8補水泵和進水閥手動操作畫面5.1.4液位報警畫面的建立首先雙擊打開<報警記錄>,找到想監視的變量,因為該模塊需要監控補水箱液位,因此二次網供的液位、溫度、壓力超過設定上下閾值即可發出報警,報警畫面如下圖5-9。圖5-9報警畫面5.1.5變量記錄與溫度歷史趨勢我們的動畫界面由動畫會話中創建的圖形對象組成,它既不工作也不動態。因此,我們必須為我們創建的動畫界面設置動畫,以準確反映圖形組件狀態的變化,并滿足運行時實時監控的要求。MCGS用于動畫連接的基本模式是允許制造商根據窗口界面圖形組件和實現數據庫中的數據庫變量建立一對一連接,接著我們通過改變一些動畫設置屬性窗口中的重要屬性來構成連接。在此專案模擬期間,介面中圖形元件的外觀和狀態性質也會隨著資料庫中的資料庫變數而即時變更,從而使圖形元件可以獨立作業。按要求從用戶窗口點擊本項目生產界面輸入,然后雙擊選擇電源、變頻器等組件。在界面中,雙擊“變量保存”。根據歸檔向導,依次配置三個變量:“主網絡水溫”、“次網絡水溫”和“次網絡回水溫度”。圖5-10溫度趨勢5.1.6壓力實時趨勢返回到新項目時,界面會找到一個模擬設備窗口,即MCGS配置軟件根據制造商定義的項目調試所需的基本數據創建的一條或多條模擬曲線。仿真設備可以根據制造商的要求模擬各種波形(如正弦波),使制造商能夠根據工程要求調整振幅值和相關數據量(如波形周期)。我們創建的工程動畫可以獨立于仿真設備運行。在彈出窗口中打開“設備管理器”窗口,才能手動添加模擬設備。如果我們仔細觀察,我們發現MCGS是一種模擬,與大多數可選硬件設備相對應。添加模擬設備后,我們需要設置模擬設備的特性。打開“資源特性”窗口后,我們可以找到“內部特性”選項。選拔后我們會發現很多渠道如果內部屬性中存在我們不需要的其他屬性通道,則可以刪除所有這些通道,然后添加所需的屬性通道,修改通道屬性,并在添加過程中添加通道地址。只需將所有權通道與相應的實時數據庫相關聯即可。其中,一網水壓、二網水壓、二網回流壓力的配置,實時壓力趨勢如圖5-11所示。圖5-11壓力趨勢5.1.7PID仿真調節畫面下圖5-12為次級網絡電源溫度PID調節屏幕必須首先手動設置SP溫度值。PV進程值會自動逐步調整sp,以便在PID控制后獲得合理的曲線。圖5-12PID調節畫面5.2系統的調試5.2.1安裝制作(1)使用專業繪圖軟件,在庫中查找相關的電子元件,重點放在需要測試的元件上,使用軟件連接工具按合理順序依次連接電子元件,如果找不到元件,可以使用。(2)組織電子部件,當問題比較容易確定電路問題時,盡可能接近電容器和單片機,并保證部件之間的一定間隔。微控制器連接到底座時焊接材料不能太高,不能停止微控制器故障。(3)安裝時應仔細檢查電阻的水平安裝,安裝電容器時應注意正負兩極是否連接良好,以免因安裝不當而損壞部件。觸摸屏和ups的安裝尤為重要,應選擇一個預先設計好的安裝區域,該區域不應與其它組件相距太遠,以避免連接不便,但不應太近,以免妨礙布線。必須仔細和準確地輸入適當的距離。應使用固定PLC連接,觸摸屏安裝應使用萬用表提前測量每個針腳的功能,并選擇更靠近PLC的位置進行安裝。對于更復雜的回路,可以通過在連接之前將導線放置在適當的位置來仿真導線,以避免回路的復雜性導致連接錯誤。5.2.2硬件調試通電前供電電路的調試直接決定了調試的總體方向。本分級設計中使用的主要工具是萬用表測試測試電路或短路-虛擬電路。特別強調了數碼管的連接部分,這使得實際變形原理不同,我們必須注意二者之間的關系。但是,還要確保連接兩個獨立的焊縫,并確?;芈窙]有短路和開路現象。設備開發后,應保證零件和部件的正常運行。本課程設計和電氣調試主要針對以下四個模塊:單片機、按鈕、傳感器和液晶屏。(1)顯示屏的調試:首先,您需要檢查顯示器是否可以正常開機,最好測試一個能夠完全開啟5位元顯示器電源的小型程式,分別符合P1與P2連接埠的需求。(2)傳感器部分的調試:必須使用萬用表在不同溫度條件下測量其輸出端口的電壓,然后才能檢測輸出電壓是否有很大的壓力差來排除傳感器故障。(3)按鍵的調試:必須分別將鍵添加到簡單回路和完整回路的正端和負端,按下并松開鍵,以查看是否可以制作相應的貼圖。5.2.3軟件調試軟件部分的調試通常使用鍵軟件,首先要逐個計算測速系統模塊,然后根據調試數據進行連續調試和連續修改。wedge軟件很受歡迎,因為它支持編譯語言和c語言。(1)調試方法和技巧:程序調試一般有四種類型,分別是:斷點、跟蹤、視圖變量和更改值。如果使用函數,則完整的函數運行完畢后,返回即可停止。(2)顯示變量是通過使用一系列語句逐個檢查正在運行的程序來確定問題的一種非常有效的方法。楔體軟件只需添加菜單項菜單并單擊即可在提示窗口中顯示當前變量的數據。(3如果在調試過程中更改變量或用戶知道的內容往往會影響程序的正常運行,甚至會引發異常,則更改變量的內容以立即確保值正確且不會出現錯誤非常有效。楔體軟件提供了一組方法,用戶可以通過這些方法輸入要更改的值,然后單擊“確定”按鈕。最后,轉換為十六進制格式將開始調用顯示程序,以查看液晶顯示器此時顯示的值。5.2.4故障分析和解決方案我們在實際運作過程中難免會失敗,往往有以下幾種:(1)在實際操作進行中,缺陷的出現是不可避免的,其類型是常見的;(2)傳感器不能產生有效級別;(3)驅動程序之間沒有相應的電流和電壓來保持正常運行;(4)顯示部分不能工作,數據表達混亂。5.2.5常見故障原因及具體解決方案:

①電路工作不正常。仔細檢測電路后,發現復位電路在正方向和負方向保持較高的復位端口,而單片機保持復位狀態。解法:正、負和電容的正確連接順序。②當傳感器處于屏蔽和暴露狀態時,輸出電壓幾乎是恒定的。解決方法:按封裝順序連接電路板。③驅動器工作不正常。使用萬用表檢查驅動程序的電流和電壓差異。分析原因:此時晶體管已經轉動,但PLC的電流輸出很低,因而不能驅動整個系統,使得基材的潛在差僅為0.7v;;解決方案:在電流限幅電阻正面接通晶體管正面的電阻之前,這可以大大提高電機的驅動能力,然后正常運行肯定會發生。當輸出較低時,相當于膨脹,相當于取消正極電壓。。④顯示亮度太低。原因是電阻值限制電流過大;最直接的方法:用100ω取代1K電流限制器,而液晶顯示屏的亮度將明顯提高。

結論事實上,當我第一次選擇這個話題時,我考慮了很多,并且用了我的備用時間去圖書館查閱了大量的相關書籍,并且在日常生活的各個方面了解了很多單片機的使用和成就。在操作和學習過程中,我大大提高了使用手和大腦的能力,而且我對單件設備的理解是如

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯系上傳者。文件的所有權益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網頁內容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經權益所有人同意不得將文件中的內容挪作商業或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內容的表現方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權或不適當內容,請與我們聯系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論