1、過程控制系統綜合設計課程報告 16 17 學年 第 二 學期課題名稱 基于PLC和組態王的 水箱流量PID控制實訓 姓 名 學 號 2013316 班 級 13自動 成 績 摘要：“控制”是一種很常見的概念，人們生后中也隨處可見，事實上，自然界的萬事萬物都相互支配，相互制約。隨著生產和科學的發展，自動化技術出現了很大的飛躍，為了提高生產率，提高人們居住和工作環境的舒適度，自動化技術在各個領域得到了廣泛的應用。所謂的自動控制系統就是在無人直接參與的情況下，通過外加的設備或裝置，使機器、設備或過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的要求運行。關鍵字：水箱流量、組態王、PLC控制、PID控制Abst

2、ract: "control" is a very common concept, people are also seen everywhere after birth, in fact, everything in nature are dominated by each other, mutual restraint. With the development of production and science, automation technology has made a great leap, in order to improve productivity,

3、 improve people living and working environment of comfort, automation technology in various fields has been widely used.The so-called automatic control system is in the case of no direct participation, through the additional equipment or devices, so that the machine, equipment or process of a workin

4、g state or parameters automatically in accordance with the scheduled requirements to run.Key words: water tank flow King view PLC control PID control1、 課題要求1.熟悉變頻器E700的參數設置；2.熟悉FX2N-2AD模擬量輸入模塊編程使用以及三菱FX2n-4AD特殊功能模塊；3.按照端子圖完成PLC接線并進行檢查；4.完成組態王與變頻器的連接與控制。2、 實驗設備 1.實訓裝置序 號器件型號1變頻器E7002閥門3水泵42DA模塊FX2N-2

5、AD54AD模塊FX2n-4AD6PLCFX-3U7流量傳感器8開關電源9端子排10通訊編程纜11導線2、 接線圖圖1 水箱流量原理圖 將流量傳感器檢測到的中水箱液位信號作為反饋信號，在與給定量比較后的差值通過調節器控制氣動調節閥的開度，以達到控水箱液位的目的。為了實現系統在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統的調節器應為PI或PID控制。圖2 流量控制流程圖3、 實訓過程1. 了解主要器件(1) 交流變頻器的應用（E700系列）圖3 變頻器E700變頻器是由計算機控制電力電子器件，將工頻交流電變為頻率和電壓可調的三相交流電的電器設備，用以驅動交流異步（同步）電動機進行變頻調速。變頻器的

6、出現，使交流電動機的調速變得和直流電動機一樣方便，并可由計算機聯網控制，因此，得到了廣泛的應用，其發展前景廣闊。應用目的應用范圍及效果節能風機、泵類、采油、擠壓機和攪拌機等。通過調節電動機轉速達到節能目的，通過節能在12年內即可收回改造成本。自動化提高搬運機械停止位置的精度；提高生產線速度、控制精度；采用有反饋裝置的流量控制實現自動化。提高產品質量生產加工實現最佳速度控制及協調生產線內各裝置的速度，使其同步、同速，以提高產品的質量和加工精度。提高生產率根據產品種類聯網控制，實現生產線的最佳速度，提高生產率。增加設備使用壽命采用對設備不產生沖擊的起動，停止及空載低速運行等方式，增加設備的使用壽命

7、。增加舒適度電梯、電車等，采用平滑加速、減速，以提高乘坐的舒適性；改變空調間斷運行為變速連續運行，使室內溫度差減小，增大環境舒適度。表1 變頻調速的效果(2)2AD模塊介紹三菱FX2N-2DA是三菱FX2N系列PLC中的一款模擬量的特殊功能模塊，廣泛用于基本三菱工控搭建的自動化平臺中。 FX2N-2DA型模擬輸出模塊（以后稱之為FX2N-2DA）用于將2點的數字量轉換成電壓或電流模擬量輸出（0-10VDC 或 4-20mA），使用模擬量控制外圍設備。FX2N-2DA可連接到FX0N、FX1N、FX2N和FX2NC系列的可編程控制器。1）根據接線方法，模擬輸出可在電壓輸出或電流輸出中進行選擇。此

8、時，假定設置為兩通道公用模擬輸出（電壓輸出和電流輸出）。2）兩個模擬輸出通道可輸出為0到10V DC、0到5V DC或4到20MA。使輸出特性與兩通道相容。3）數字到的模擬轉換特性可以調節。4）此模塊占用8個I/O點，它們可被分配為輸入或輸出。5）使用FROM/TO指令與PLC進行數據傳輸。(3)4AD模塊介紹三菱FX2n-4AD是三菱電機公司推出的一款FX2n系列PLC模擬量輸入模塊，有CH1CH4四個通道，每個通道都可進行AD轉換，分辯率為12位，采集信號電壓為-10V+10V，分辯率5mV。電流輸入時，為420mA或-2020mA，分辯率20uA。 FX2n-4AD內部有32個16位的緩

9、沖寄存器(BMF)，用于與主機交換數據。 FX2n-4AD占用FX2n擴展總線的8個點，耗電為5V，30mA。FX2N常用的模擬量輸入模塊有FX2N-2AD、FX2N-4AD、FX2N-8AD模擬量輸入模塊和溫度傳感器輸入模塊。(4)FX3U系列三菱PLC1)第三代微型可編程控制器。2)內置高達64K大容量的RAM存儲器。3)內置業界最高水平的高速處理0.065S/基本指令。4)控制規模:16384(包括CC-LINK I/O)點。5)內置獨立3軸100kHz定位功能(晶體管輸出型)。6)基本單元左側均可以連接功能強大簡便易用的適配器。 2.PLC編寫圖3 PLC編程圖圖4 PLC程序的寫入

10、找到PLC與計算機所關聯的COM口是COM4，然后將程序寫入進PLC中，勾選MAIN。 3. 組態王軟件的使用（1）建立工程并定義設備打開組態王軟件，在工程管理器界面新建工程，然后按照新建工程向導一步步做下去，為新建工程命名“三層電梯”，并且把此工程設為組態王當前工程。雙擊進入工程。圖5 設備配置完成設備配置設置。（2）定義變量在組態王中，變量的集合形象地稱為“數據詞典”，數據詞典記錄了所有用戶可使用的數據變量的詳細信息。打開“三層電梯”程序，然后在工程瀏覽器中的數據詞典里建立如下變量，變量如圖6所示圖6 數據詞典變量定義（3） 制作畫面（4） 建立動畫連接圖7 關聯設定流量關聯設定變量，用于

11、在組態王軟件中設定一個值來控制水箱的流量大小。圖8 關聯開關設定開關關聯變量，用于控制水箱運作系統的啟動與停止。圖9 關聯PID控制在插入通用控件中選擇插入PID控制，并關聯相應的變量四、實訓成果五、總結通過這次課程設計，我們接觸到了過程控制在實驗系統中的應用、調試，感謝邢老師與朱老師讓我學習到了這么多新知識，這讓我對過程控制的實現方法，應用領域都有了較深的印象。通過此次設計，我進一步了解了過程控制系統的構成，知道它最基本的部分有控制器、調節器、被控對象和測量變送環節組成。并且學會了如何去設計一個過程控制系統，掌握了基本的設計步驟。對組態王軟件也有了很大的了解，學會了初步的應用，認識到了組態王的一些應用情況，組態王軟件的組成與功能，其應用程序項目如何建立，數據詞典如何建立，動畫如何進行鏈接，命令語言程序如何編寫，趨勢曲線如何建立，還有I