基于西門子s7_300PLC的液位水槽控制裝置

1、 PAGE33 / NUMPAGES33第1章 緒論第1.1節(jié) 水槽裝置的概述液位控制常采用PID控制，該控制方法具有響應(yīng)迅速、穩(wěn)態(tài)誤差小等優(yōu)點。但當(dāng)系統(tǒng)部參數(shù)發(fā)生變化或受到外界干擾時，參數(shù)整定就比較困難，給學(xué)生實驗帶來很大的不便。為了滿足自動化、冶金、化工等專業(yè)的實驗室水槽液位控制的要求,我們對其進行了深入研究，設(shè)計了水槽裝置PLC控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有較強的適應(yīng)部參數(shù)變化和克服外界干擾的能力，具有一定的應(yīng)用價值。第1.2節(jié) 西門子PLC簡介1.2.1 可編程控制器概述可編程控制器（Programmable Controller）簡稱PC，個人計算機(Personal Computer)也簡稱

2、PC，為了避免混在一起，人們將最初用于邏輯控制的可編程器叫做PLC（Programmable Logic Controller），通常也稱為可編程控制器。它是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)而發(fā)展起來的一種通用的工業(yè)自動控制裝置；具有體積小、功能強、程序設(shè)計簡單、靈活通用、維護方便等優(yōu)點，本系統(tǒng)采用在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的西門子S7200系列PLC作為主控制器，完成一套過程控制實驗系統(tǒng)，涵蓋了可編程控制器、信號和信息處理、傳感技術(shù)、工程檢測、模式識別、控制理論、自動化技術(shù)、智能控制、過程控制、自動化儀表、計算機應(yīng)用和控制、計算機控制系統(tǒng)等課程的教學(xué)實驗與研究。國際電工委員會（I

3、EC）曾于1982年11月頒發(fā)了可編程控制器標(biāo)準(zhǔn)草案第一搞，1985年1月發(fā)表了第二稿，1987年2月頒發(fā)了第三稿。該草案中對可編程控制器的定義是：“可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其部存儲器執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。而有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設(shè)計。”1.2.2 PLC的指導(dǎo)思想PLC是采用“順序掃描，不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在PLC運行時，CPU根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中

4、的程序，按指令步序號（或地址號）作周期性循環(huán)掃描，如無跳轉(zhuǎn)指令，則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序，直至程序結(jié)束。然后重新返回第一條指令，開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中，還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。PLC掃描一個周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。PLC在輸入采樣階段：首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入，并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中，即刷新輸入。隨即關(guān)閉輸入端口，進入程序執(zhí)行階段。PLC在程序執(zhí)行階段：按用戶程序指令存放的先后順序掃描執(zhí)行每條指令，經(jīng)相應(yīng)的運算和處理后，其結(jié)果再寫入輸出狀態(tài)寄存器中，輸出

5、狀態(tài)寄存器中所有的容隨著程序的執(zhí)行而改變。輸出刷新階段：當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢，輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中，并通過一定的方式（繼電器、晶體管或晶閘管）輸出，驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。1.2.3 PLC的歷史和發(fā)展過程世界上公認(rèn)的第一臺PLC是1969年美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC)研制的。限于當(dāng)時的元件條件與計算機發(fā)展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小規(guī)模集成電路組成，可以完成簡單的邏輯控制與定時、計數(shù)功能。20世紀(jì)70年代初出現(xiàn)了微處理器。人們很快將其引入可編程控制器，使PLC增加了運算、數(shù)據(jù)傳送與處理等功能，成為真正具有計算機特征的工業(yè)控制裝置。為了方便熟悉繼電器、接觸

6、器系統(tǒng)的工程技術(shù)人員使用，可編程控制器采用和繼電器電路圖類似的梯形圖作為主要編程語言，并將參加運算與處理的計算機存儲單元都以繼電器命名。因而人們稱可編程控制器為微機技術(shù)和繼電器常規(guī)控制概念相結(jié)合的產(chǎn)物。PLC的發(fā)展與計算機技術(shù)、半導(dǎo)體集成技術(shù)、控制技術(shù)、數(shù)字技術(shù)、通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等高新技術(shù)的發(fā)展是分不開的，他們推動了PLC的發(fā)展，而PLC的發(fā)展又對這些高新技術(shù)提出了更高更新的要求。PLC的發(fā)展經(jīng)歷了以下四個階段：（1）初始階段：第一臺PLC的問世到70年代中期。產(chǎn)品主要用于邏輯運算和計時、計數(shù)運算，CPU由中小規(guī)模的集成電路組成，控制功能較簡單。因為它能完成邏輯運算功能，又被稱為可編程序邏輯控制器

7、（PLC）。典型的產(chǎn)品：MODICON公司的084 ALLEN-BADLEY公司的PDQII DEC公司的PDP14 日本日立公司的SCY022（2）擴展階段：70年代中期到70年代末期。產(chǎn)品主要在控制功能上得到較大的發(fā)展，來自兩個方面：從可編程序控制器發(fā)展的控制器完成的是邏輯運算與擴展了其它運算功能，稱之為可編程序控制器（Programmable control）即PC（PLC）；從模擬儀表發(fā)展的控制器完成的是模擬運算與擴展其它邏輯運算功能，稱之為單回路或多回路控制器（數(shù)字調(diào)節(jié)儀表）。典型的產(chǎn)品：MODICON公司的184，284和384 西門子公司的SIMATIC S3系列 日本立石公司（

8、OMRON）的SYSMACC系列等 日本三菱公司的FX1系列和FX2系列等（3）通訊階段：70年代末期到80年代中期。與計算機通訊的發(fā)展相聯(lián)系，初步形成了分布式的通訊網(wǎng)絡(luò)體系，但各制造廠各自為政，通訊系統(tǒng)自成體系，產(chǎn)品的功能得到發(fā)展，可靠性也大大提高。典型的產(chǎn)品：西門子公司的SIMATIC S6系列 GOULD公司的M84，884等（4）開放階段：80年代中期開始至現(xiàn)在。開放系統(tǒng)的提出，使PLC得到了較大的發(fā)展，主要表現(xiàn)在通訊系統(tǒng)的開放，通訊協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化使各廠家的產(chǎn)品可以通訊。這期間產(chǎn)品的規(guī)模增大功能不斷的完善，大中型產(chǎn)品多數(shù)有CRT顯示功能，采用標(biāo)準(zhǔn)軟件，增加高級編程語言等。典型的產(chǎn)品： 西

9、門子公司的SIMATIC S5系列 ALLENBRADLEY公司的PLC5等第1.3節(jié) 主要任務(wù)為使工科學(xué)生在校期間就受到良好的工程實踐鍛煉，建設(shè)具有實際工程環(huán)境的實驗室和實訓(xùn)基地一直是自動化實驗室建設(shè)的重要目標(biāo)。工業(yè)自動化可分為機械自動化和過程自動化，過程控制系統(tǒng)是指對連續(xù)性工業(yè)生產(chǎn)過程如化工石油石化冶金電站輕工等工業(yè)生產(chǎn)過程中以流體為主的有關(guān)的物理量（溫度、壓力、流量與液位等四個參數(shù)）的自動調(diào)節(jié)控制。過程控制實驗裝置是根據(jù)自動化專業(yè)與相關(guān)專業(yè)教學(xué)特點，基于過程控制基礎(chǔ)上集PLC技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計算機監(jiān)控為一體的先進的實驗裝置。本實驗裝置建成后，可以形成一套獨特的真實工業(yè)對象過程控制系統(tǒng)全仿

10、真工業(yè)現(xiàn)場的實驗裝置。成果形式提供水槽裝置可編程控制器控制系統(tǒng)實驗裝置。. 本設(shè)計主要基本要求包括：（1）正確理解系統(tǒng)應(yīng)用的目的和要求、掌握工程應(yīng)用的一般程序。（2）熟悉某一種類型PLC的特點、使用與程序編制。（3）具有使用儀表使用手冊、查閱相應(yīng)資料的能力。（4）了解計算機輔助設(shè)計軟件的基本使用方法。（5）具有根據(jù)調(diào)研、收集和查閱到的資料來分析判斷確定論文/設(shè)計方案的能力。（6）初步具備運用自動化裝置選型的能力。（7）具有歸納、整理技術(shù)資料，撰寫技術(shù)論文的能力。（8）具有闡述論證論文/設(shè)計成果的能力，并通過答辯。第2章 基本知識介紹第2.1節(jié)液位水槽裝置的基本原理2.1.1 液位水槽裝置簡單介

11、紹在本設(shè)計中，用水槽1和水槽2構(gòu)成液位L1與液位L2的串級控制系統(tǒng)。水槽1的液位L1為副變量，水槽2的液位L2為主變量。其主調(diào)節(jié)器2接受主參數(shù)信號，它的輸出作為副調(diào)節(jié)器1的外給定信號。而副調(diào)節(jié)器1則是根據(jù)副參數(shù)與主調(diào)節(jié)器來的給定信號去調(diào)節(jié)閥，達(dá)到控制的目的。串級控制系統(tǒng)是比較常見的一種復(fù)雜控制系統(tǒng)。由于它具有主、副兩臺調(diào)節(jié)器，且有一個副環(huán)，它具有許多簡單控制系統(tǒng)所不具有的優(yōu)點，一般來說，串級控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量要比簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)質(zhì)量高。當(dāng)控制精度要求較高，簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能滿足要求時，串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)往往會取得比較滿意的結(jié)果，調(diào)節(jié)質(zhì)量會大大提高。但是，如何更好地發(fā)揮串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)的特點，以提高質(zhì)量，

12、這就與副參數(shù)的選擇，或者說與副回路的構(gòu)成有著密切的關(guān)系。由于串級控制系統(tǒng)具有主、副兩臺調(diào)節(jié)器，因此它的投運和整定比簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)要復(fù)雜一些。 圖2-1水槽液位串級控制系統(tǒng)工藝流程圖2.1.2液位水槽裝置各設(shè)備的選型 表2-1 液位水槽裝置設(shè)備選型名稱型號規(guī)格精度數(shù)量制造廠家中央處理器模塊（CPU）CPU312 IFM存RAM擴展到64K1模擬量輸入模塊（AI）SM331處理2點輸入信號。2模擬量輸出模塊（AO）SM332處理1點輸出信號1電源模塊PS-3075A，24V DC1PC適配器RS232串行通信接口6ES7 972-0CA23-0XA01電容式差壓變送器1151DP-5E22M1B3D

13、2量程：031.1kPa186.8kPa工作電源：24V DC輸出電流：420mA DC二線制0.52市新大云傳感技術(shù)公司精制自吸泵25ZDB-40-0.55電壓：220V功率：0.55KW流量：2.83m3/h口徑：25吸程：8.10 揚程：4045m 轉(zhuǎn)速：2860r/min1噴龍機電單相自吸水泵DBZ650-4.6-50功率：650W 轉(zhuǎn)速：290轉(zhuǎn)/分揚程：50m 溫升：75流量：4.6m3/h 吸程：9m頻率50HZ1中外合資誼聚機電電氣轉(zhuǎn)換器QZD-1000A輸入信號：420mA輸出壓力：0.02-0.1MPa氣源壓力：0.14MPa2常熟儀表廠氣動薄膜調(diào)節(jié)閥ZMBP-100K公稱

14、直徑：8公稱壓力10MPa閥開關(guān)型式：氣開式 介質(zhì)溫度： 4025信號壓力：20-100KP行程：102空氣過濾減壓器QFH-611輸出：0.6kgf/cm流量：3M/h 2自動化儀表廠第2.2節(jié) PLC的結(jié)構(gòu)和原理第2.2.1節(jié)PLC控制組件S7-300PLC控制系統(tǒng)：S7-300是采用模塊化結(jié)構(gòu)的中小型PLC，包括一個CPU315-2DP主機模塊、一個SM331模擬量輸入模塊和一個SM332模擬量輸出模塊，以與一塊西門子CP5611專用網(wǎng)卡和一根MPI網(wǎng)線。其中SM331為8路模擬量輸入模塊， SM332為4路模擬量輸出模塊。圖1-8所示為S7-300PLC、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。第2.2.2節(jié)

15、PLC的功能、特點PLC是面向用戶專為在工作環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的專用計算機。它具有以下幾個顯著特點。（1）可靠性高，抗干擾能力強PLC是專為工業(yè)控制而設(shè)計的，要能適應(yīng)這樣一個具有很強的電噪聲、電磁干擾、機械振動、極端溫度和濕度很大的工業(yè)環(huán)境中，那么，在PLC硬件設(shè)計方面，首先應(yīng)對器件嚴(yán)格篩選和優(yōu)化，而且在電路結(jié)構(gòu)與工藝上采取了一些獨特的方式。例如，在輸入/輸出（I/O）電路中采用了光電隔離措施，做到電浮空，既方便接地，又提高了抗干擾性能；各個I/O端口除采用了常規(guī)模擬濾波以外，還加上數(shù)字濾波；容采用了電磁屏蔽措施，防止輻射干擾；采用了較先進的電源電路，以防止由電源回路串入的干擾信號；采用了合理的

16、電路程序，對模塊可進行在線插拔，調(diào)試時不會影響各機的正常運行，其平均無故障運行時間大（35）*(10*10*10)h以上。（2）編程簡單、直觀PLC是面向現(xiàn)場，考慮到大多數(shù)電氣技術(shù)人員熟悉繼電器控制線路的特點，在PLC的設(shè)計上，沒有采用微機控制中常用的匯編語言，而是采用一種面向控制過程的梯形圖語言。梯形圖語言與繼電器原理圖類似，形象直觀，易學(xué)易懂。電氣工程師和具有一定知識的電工工藝人員都可以在很短的時間學(xué)會。PLC繼承了計算機控制技術(shù)和傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)的優(yōu)點，使用起來靈活方便。近年來又發(fā)展了面向?qū)ο蟮捻樋亓鞒虉D語言（Sequential Function Chart）,使編程更簡單方便。（

17、3）控制功能強PLC除具有基本的邏輯控制、定時、計數(shù)、算術(shù)運算等功能外，配上特殊的功能模塊還可實現(xiàn)位控制、PID運算、過程控制、數(shù)字控制等功能。PLC可連接成為功能很強的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，低速網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離達(dá)5002500m，高速網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離為5001000m,網(wǎng)上結(jié)點可達(dá)1024個，并且高速網(wǎng)絡(luò)和低速網(wǎng)絡(luò)可以級連，兼容性好。（4）易于安裝，便于維護PLC安裝簡單，其相對小的體積使之能安裝在通常繼電器控制箱所需空間是一半地方。在從繼電器控制系統(tǒng)改造到PLC系統(tǒng)的情況下，PLC小的模塊結(jié)構(gòu)使之能安裝在繼電器箱附近并將連線接向已有接線端，而且改換很方便，只要將PLC的輸入/輸出端子連向已有的接線端子排即

18、可。在大型PLC系統(tǒng)的安裝中，遠(yuǎn)程輸入/輸出站安置在最優(yōu)地點，遠(yuǎn)程I/O站通過同軸電纜和雙扭線連向CPU，這種配置大大減少了物料和勞力，遠(yuǎn)程子系統(tǒng)也意味著系統(tǒng)不同部分可在到達(dá)安裝現(xiàn)場地前由PLC工程商預(yù)先連好線，這一方法大大減少了電氣技術(shù)人員的現(xiàn)場安裝時間。從一開始，PLC便以易維護作為設(shè)計目標(biāo)。由于幾乎所有的器件都是模塊化的，維護時只需更換模塊級插入式部件，故障檢測電路將診斷指示器嵌在每一部件中，能指示器件是否正常工作，借助于編程設(shè)備可見輸入/輸出是ON還是OFF，還可寫編程指令來報告故障?？傊诠I(yè)應(yīng)用中使用PLC的優(yōu)點是顯而易見的。通過PLPC的使用，使用戶獲得高性能、高可靠性帶來的高

19、質(zhì)量和低成本。第2.2.3節(jié)PLC發(fā)展趨勢 PLC總的發(fā)展趨勢是向高集成度、小體積、大容量、高速度、易使用、高性能方向發(fā)展。具體表現(xiàn)以下幾個方面。（1）產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個方向發(fā)展大型PLC采用微處理器系統(tǒng)，可同時進行多任務(wù)操作，處理速度提高，特別是增強了過程控制和數(shù)據(jù)處理功能。存儲容量也大大增加。小型PLC的整個結(jié)構(gòu)向小型模塊結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，操作使用十分簡便。PLC功能不斷增加，將原來大、中型PLC才有的功能移植帶小型PLC上，但價格卻不斷下降，真正成為繼電器控制系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。（2）編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標(biāo)準(zhǔn)化1985年，世界上楚了第一 臺光筆編程器，近

20、幾年來，不少廠家先后開發(fā)了各種特色的智能編程器，可進行在線編程。從語言上看，PLC已不再是單純用梯形圖語言，還可采用功能塊、語句表等常用的編程語言編程，且簡單易懂。（3）發(fā)展多樣化 PLC發(fā)展的多樣化主要體現(xiàn)在三個方面：產(chǎn)品類型、編程語言和應(yīng)用領(lǐng)域。（4）模塊化PLC的擴展模塊發(fā)展迅速，明確化、專用化的復(fù)雜功能由專門模塊來完成，主機僅僅通過設(shè)備向各塊發(fā)布命令和測試狀態(tài)，這使得PLC的系統(tǒng)功能進一步增強，控制系統(tǒng)設(shè)計進一步簡化。 （5）網(wǎng)絡(luò)與通訊能力增強計算機與PLC之間以與各個PLC之間的聯(lián)網(wǎng)和通訊的能力不斷增強。使工業(yè)網(wǎng)絡(luò)可以有效地節(jié)省資源，降低成本，提高系統(tǒng)的可靠性，致使網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用有普遍化

21、的趨勢。目前，工業(yè)中普遍采用金子塔結(jié)構(gòu)的多級工業(yè)網(wǎng)絡(luò)。（6）工業(yè)軟件發(fā)展迅速與PLC硬件技術(shù)的發(fā)展相適應(yīng)，工業(yè)軟件的發(fā)展非常迅速，它使系統(tǒng)應(yīng)用更加簡單易行，大大方便了PLC系統(tǒng)的開發(fā)人員和操作使用人員。第2.3節(jié)設(shè)計中裝置的相關(guān)介紹第2.3.1節(jié)電容式差壓變送器的介紹電容式差壓變送器的檢測元件采用電容式壓力傳感器，組成分測量和放大兩大部分。輸入差壓作用于測量部分電容式壓力傳感器的中心感壓膜片，從而使感壓膜片（即可動電極）與兩固定電極所組成的減去電容之電容量發(fā)生變化，此電容變化量由電容/電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電流信號Id，Id和調(diào)零與零遷電路產(chǎn)生的調(diào)零信號IZ的代數(shù)和同反饋電路產(chǎn)生的反饋信號If進行

22、比較，其差值送入放大器，經(jīng)放大得到整機的輸出信號IO。整機的精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高、抗振性強，其基本誤差一般為0.2%或0.25%。結(jié)構(gòu)組件化、插件化、固體化，按功能制造統(tǒng)一尺寸的線路板，零部件和印刷線路以插件方式連接，因此通用性強，互換性好、便于維修。采用兩線制方式，輸出電流為4-20mA DC國際標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號，可和其他接受4-20mA DC信號的儀表配套使用，構(gòu)成各種控制系統(tǒng)。變送器設(shè)計小型化，品種多、型號全，可以在任意角度下安裝而不影響其精度，量程和零點外部可調(diào)、安全防爆、全天候使用。即安裝、調(diào)校和使用非常方便。變送器由測量部件、轉(zhuǎn)換電路、放大電路三部分組成。其構(gòu)成方框圖如圖2.2所

23、示。 圖2-2電容式差壓變送器構(gòu)成方框圖輸入差壓Pi作用于測量部件的中心感壓膜片，使其產(chǎn)生位移S，從而使感壓膜片（即可動電極）與兩弧形電極（即固定電極）組成的差動電容器的電容量發(fā)生變化。次電容變化量由電容-電流轉(zhuǎn)換成直流電流信號，該電流信號與調(diào)零信號的代數(shù)和同反饋信號進行比較，其差值送入放大電路，經(jīng)放大后得到變送器整機的輸出電流信號I。第2.3.2節(jié)差壓式流量計的介紹 差壓式流量計(以下簡稱DPF或流量計)是根據(jù)安裝于管道中流量檢測件產(chǎn)生的差壓、已知的流體條件和檢測件與管道的幾何尺寸來測量流量的儀表。DPF由一次裝置(檢測件)和二次裝置(差壓轉(zhuǎn)換和流量顯示儀表)組成。通常以檢測件的型式對DPF

24、分類，如孔扳流量計、文丘里管流量計與均速管流量計等。二次裝置為各種機械、電子、機電一體式差壓計，差壓變送器和流量顯示與計算儀表，它已發(fā)展為三化(系列化、通用化與標(biāo)準(zhǔn)化)程度很高的種類規(guī)格龐雜的一大類儀表。差壓計既可用于測量流量參數(shù)，也可測量其他參數(shù)(如壓力、物位、密度等)。如圖2-3所示，差壓式流量計主要由三部分組成。第一部分為節(jié)流裝置，它將被測流量值轉(zhuǎn)換成差壓值；第二部分為信號的傳輸管線；第三部分為差壓變送器，用來檢測差壓并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電流信號。圖2-3差壓式流量計第2.3.3節(jié)氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的介紹氣動薄膜調(diào)節(jié)閥主要由氣室、薄膜、推力盤、推桿等組成，氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)功能是通過定位器給出不同

25、的壓力信號，然后通過向氣室注入不同壓力的氣源，使薄膜產(chǎn)生推力，作用推力盤向下移動，壓縮彈簧，帶動推桿、閥桿、閥芯等動作來實現(xiàn)。當(dāng)信號壓力維持在一定值，閥門就維持在一定開度上。氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)是最常用的 HYPERLINK :/ shvalves /valves/list_3_1.html調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu)簡單，動作可靠，維護方便，成本低廉，得到廣泛應(yīng)用。它分為正作用和反作用兩種執(zhí)行方式。正作用執(zhí)行機構(gòu)在輸入信號增加時，推桿的位移向外；反作用執(zhí)行機構(gòu)在輸入信號增加時，推桿的位移向。如圖(a)中，當(dāng)輸入信號增加時，在薄膜膜片上產(chǎn)生一個推力，克服彈簧的作用力后，推桿位移，位移方向向外

26、。因此，稱為正作用執(zhí)行機構(gòu)。反之，如圖(b)中，輸入信號連接口在下膜蓋上，信號增加時，推桿位移向，縮到膜盒里，稱為反作用執(zhí)行機構(gòu)。 圖2-4氣動薄膜調(diào)節(jié)閥(a)、（b）氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的特點正、反作用執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)構(gòu)基本一樣，由上膜蓋、下膜蓋、薄膜膜片、推桿、彈簧、調(diào)節(jié)件、支架和行程顯板等組成。正、反作用執(zhí)行機構(gòu)結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別是反作用執(zhí)行機構(gòu)的輸入信號在膜盒下部，引出的推桿也在下部，由于薄膜片的良好密封，因此，在閥桿引出處不需要進行密封。可通過調(diào)節(jié)件的調(diào)整，改變彈簧初始力，從而改變執(zhí)行機構(gòu)的推力。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)的輸入輸出特性呈現(xiàn)線性關(guān)系，既輸出位移量與輸入信號壓力之間成線性關(guān)系。輸出的位

27、移稱行程，由行程顯示板顯示。一些反作用執(zhí)行機構(gòu)還在膜盒上部安裝閥位顯示器，用于顯示閥位。國產(chǎn)氣動薄膜調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)的行程有10mm、16mm、25mm、40mm、60mm和100mm等六種規(guī)格。執(zhí)行機構(gòu)的膜片有效面積與推力成正比，有效面積越大，執(zhí)行機構(gòu)的推力也越大。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥可添加位移轉(zhuǎn)換裝置，使直線位移轉(zhuǎn)換為角位移，用于旋轉(zhuǎn)閥體?？商砑?HYPERLINK :/ shvalves /valves/ccc_qidongfamen.html閥門定位器，實現(xiàn)閥位檢測和反饋，提高控制性能。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥可添加手輪機構(gòu)，在自動控制失效時采用手輪進行降級操作，提高系統(tǒng)可靠性。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥可添加自鎖

28、裝置，實現(xiàn)控制閥的自鎖和保位。精小型氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)在機構(gòu)上作了重要改進，它采用多個彈簧代替原來的一個彈簧，降低了執(zhí)行機構(gòu)的高度和重量，具有結(jié)構(gòu)緊湊、節(jié)能、輸出推力大等優(yōu)點。與傳統(tǒng)氣動薄膜調(diào)節(jié)閥相比，高低和重量約可降低30%。側(cè)裝式氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)也稱增力式執(zhí)行機構(gòu)，它采用增力裝置將氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的水平推力經(jīng)杠桿的放大，轉(zhuǎn)換為垂直方向的推力。由于在增力裝置上可方便地更換機件的連接關(guān)系來更換正反作用方式，改變放大倍數(shù)，受到用戶青睞。滾動膜片執(zhí)行機構(gòu)采用滾動膜片，在一樣有效面積下的位移量較大，與活塞執(zhí)行機構(gòu)比，有摩擦力較小、密封性能好等特點。它通常與偏心旋轉(zhuǎn)閥配套使用。 已知執(zhí)行

29、機構(gòu)有正作用和反作用兩種作用方式，而閥有正裝和反裝兩種結(jié)構(gòu)方式，所以調(diào)節(jié)閥可組合成四種開閉方式。第3章水槽液位串級控制系統(tǒng)方案的選擇和分析第3.1節(jié)控制方案的選擇與分析第3.1.1節(jié)串級控制系統(tǒng)的介紹1、串級控制系統(tǒng)的概述串級控制系統(tǒng)有主、副兩個控制回路，主、副調(diào)節(jié)器相串聯(lián)工作，其中主調(diào)節(jié)器有自己獨立的給定值R，它的輸出m1作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的輸出m2控制執(zhí)行器，以改變主參數(shù)C1。2、串級控制系統(tǒng)的特點串級控制系統(tǒng)與其副回路對系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響已在有關(guān)課程中介紹，在此將有關(guān)結(jié)論再簡單歸納一下。（1）改善了過程的動態(tài)特性；（2）能與時克服進入副回路的各種二次擾動，提高了系統(tǒng)抗擾動能力

30、；（3）提高了系統(tǒng)的魯棒性；（4）具有一定的自適應(yīng)能力。3、主、副調(diào)節(jié)器控制規(guī)律的選擇在串級控制系統(tǒng)中，主、副調(diào)節(jié)器所起的作用是不同的。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，它的控制任務(wù)是使主參數(shù)等于給定值（無余差），故一般宜采用PI或PID調(diào)節(jié)器。由于副回路是一個隨動系統(tǒng)，它的輸出要求能快速、準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)主調(diào)節(jié)器輸出信號的變化規(guī)律，對副參數(shù)的動態(tài)性能和余差無特殊的要求，因而副調(diào)節(jié)器可采用P或PI調(diào)節(jié)器。4、主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的選擇正如單回路控制系統(tǒng)設(shè)計中所述，要使一個過程控制系統(tǒng)能正常工作，系統(tǒng)必須采用負(fù)反饋。對于串級控制系統(tǒng)來說，主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用方式的選擇原則是使整個系統(tǒng)構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)，即

31、其主通道各環(huán)節(jié)放大系數(shù)極性乘積必須為正值。各環(huán)節(jié)的放大系數(shù)極性是這樣規(guī)定的：當(dāng)測量值增加，調(diào)節(jié)器的輸出也增加，則調(diào)節(jié)器的放大系數(shù)Kc為負(fù)（即正作用調(diào)節(jié)器），反之，Kc為正（即反作用調(diào)節(jié)器）；本裝置所用電動調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)Kv恒為正；當(dāng)過程的輸入增大時，即調(diào)節(jié)器開大，其輸出也增大，則過程的放大系數(shù)K0為正，反之K0為負(fù)。5、串級控制系統(tǒng)的整定方法在工程實踐中，串級控制系統(tǒng)常用的整定方法有以下三種： （一） 逐步逼近法所謂逐步逼近法，就是在主回路斷開的情況下，按照單回路的整定方法求取副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)，然后將副調(diào)節(jié)器的參數(shù)設(shè)置在所求的數(shù)值上，使主回路閉合，按單回路整定方法求取主調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。而

32、后，將主調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)在所求得的數(shù)值上，再進行整定，求取第二次副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)值，然后再整定主調(diào)節(jié)器。依此類推，逐步逼近，直至滿足質(zhì)量指標(biāo)要求為止。（二） 兩步整定法兩步整定法就是第一步整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)，第二步整定主調(diào)節(jié)器參數(shù)。整定的具體步驟為：（1）在工況穩(wěn)定，主回路閉合，主、副調(diào)節(jié)器都在純比例作用條件下，主調(diào)節(jié)器的比例度置于100%，然后用單回路控制系統(tǒng)的衰減（如4：1）曲線法來整定副回路。記下相應(yīng)的比例度2S和振蕩周期T2S。（2）將副調(diào)節(jié)器的比例度置于所求得的2S值上，且把副回路作為主回路中的一個環(huán)節(jié)，用同樣方法整定主回路，求取主回路的比例度1S和振蕩周期T1S。（3）根據(jù)求取的1S、

33、T1S和2S、T2S值，按單回路系統(tǒng)衰減曲線法整定公式計算主、副調(diào)節(jié)器的比例度、積分時間TI和微分時間Td的數(shù)值。（4）按“先副后主”，“先比例后積分最后微分”的整定程序，設(shè)置主、副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，再觀察過渡過程曲線，必要時進行適當(dāng)調(diào)整，直到過程的動態(tài)品質(zhì)達(dá)到滿意為止。（三） 一步整定法由于兩步整定法要尋求兩個4：1的衰減過程，這是一件很花時間的事。因而對兩步整定法做了簡化，提出了一步整定法。所謂一步整定法，就是根據(jù)經(jīng)驗先確定副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，然后將副回路作為主回路的一個環(huán)節(jié)，按單回路反饋控制系統(tǒng)的整定方法整定主調(diào)節(jié)器的參數(shù)。 具體的整定步驟為：（1）在工況穩(wěn)定，系統(tǒng)為純比例作用的情況下，根據(jù)K0

34、2/20.5這一關(guān)系式，通過副過程放大系數(shù)K02，求取副調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)2或按經(jīng)驗選取，并將其設(shè)置在副調(diào)節(jié)器上。（2）按照單回路控制系統(tǒng)的任一種參數(shù)整定方法來整定主調(diào)節(jié)器的參數(shù)。（3）改變給定值，觀察被控制量的響應(yīng)曲線。根據(jù)主調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K1 和副調(diào)節(jié)器放大系數(shù)K2的匹配原理，適當(dāng)調(diào)整調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使主參數(shù)品質(zhì)指標(biāo)最佳。（4）如果出現(xiàn)較大的振蕩現(xiàn)象，只要加大主調(diào)節(jié)器的比例度或增大積分時間常數(shù)TI，即可得到改善。（四）主、副控制器正反作用的選擇。主、副控制器正、反作用的選擇順序應(yīng)是先副后主。 副控制器的正、反作用要根據(jù)副回路的具體情況決定，而與主回路無關(guān)。副環(huán)可以按照單回路控制系統(tǒng)確定正、

35、反作用的方法來確定副控制器的正、反作用。本設(shè)計中副控制器采用的是反作用型式。 主控制器的正、反作用根據(jù)主主回路所包括的各環(huán)節(jié)來確定。副回路的放大倍數(shù)可視為“正”，因變送器一般為“正”，這樣主控制器的正負(fù)特性與主對象的正負(fù)特性一樣。本設(shè)計中主控制器采用的也是反作用型式。第3.1.2節(jié)水箱液位的串級控制系統(tǒng) 水箱液位的串級控制系統(tǒng)，它是由主控、副控兩個回路組成。主控回路中的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，控制對象為下水箱，下水箱的液位為系統(tǒng)的主控制量。副控回路中的調(diào)節(jié)器稱副調(diào)節(jié)器，控制對象為中水箱，又稱副對象，中水箱的液位為系統(tǒng)的副控制量。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定，因而副控回路是一個隨動控制系統(tǒng)。副調(diào)節(jié)

36、器的的輸出直接驅(qū)動電動調(diào)節(jié)閥，從而達(dá)到控制下水箱液位的目的。為了實現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID控制。由于副控回路的輸出要求能快速、準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)主調(diào)節(jié)器輸出信號的變化規(guī)律，對副參數(shù)的動態(tài)性能和余差無特殊的要求，因而副調(diào)節(jié)器可采用P調(diào)節(jié)器。本實驗選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為被控對象（也可選擇上水箱和中水箱）。實驗之前先將儲水箱中貯足水量，然后將閥門F1-1、F1-2、F1-7全開，將中水箱出水閥門F1-10、下水箱出水閥門F1-11開至適當(dāng)開度（要求閥F1-10稍大于閥F1-11），其余閥門均關(guān)閉。具體實驗容與步驟（一）、智能儀表控制1按照接線圖連接實驗

37、系統(tǒng)。將“LT2中水箱液位”鈕子開關(guān)撥到“OFF”的位置，將“LT3下水箱液位”鈕子開關(guān)撥到“ON”的位置。2接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān)，打開24V開關(guān)電源，給壓力變送器上電，按下啟動按鈕，合上單相、單相空氣開關(guān)，給智能儀表1與電動調(diào)節(jié)閥上電。3打開上位機MCGS組態(tài)環(huán)境，打開“智能儀表控制系統(tǒng)”工程，然后進實驗十的監(jiān)控界面。4在上位機監(jiān)控界面中點擊“啟動儀表1”、“啟動儀表2”。將主控儀表設(shè)置為“手動”，并將輸出值設(shè)置為一個合適的值，此操作可通過調(diào)節(jié)儀表實現(xiàn)。5合上三相電源空氣開關(guān)，磁力驅(qū)動泵上電打水，適當(dāng)增加/減少主調(diào)節(jié)器的輸出量，使下水箱的液位平衡于設(shè)定值，且中水箱液位也穩(wěn)定于某一值（

38、此值一般為35cm，以免超調(diào)過大，水箱斷流或溢流）。6按本章第一節(jié)中任一種整定方法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，并按整定得到的參數(shù)進行調(diào)節(jié)器設(shè)定。7待液位穩(wěn)定于給定值時，將調(diào)節(jié)器切換到“自動”狀態(tài)，待液位平衡后，通過以下幾種方式加干擾：（1） 突增（或突減）儀表設(shè)定值的大小，使其有一個正（或負(fù)）階躍增量的變化；（2）打開閥門F2-1、F2-4（或F2-5），用變頻器支路以較小頻率給中水箱(或下水箱)打水。（干擾作用在主對象或副對象）（3）將閥F1-5、F1-13開至適當(dāng)開度（改變負(fù)載）；（4）將電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥F1-3或F1-4（同電磁閥）開至適當(dāng)開度；以上幾種干擾均要求擾動量為控制量的515，干擾過大可

39、能造成水箱中水溢出或系統(tǒng)不穩(wěn)定。加入干擾后，水箱的液位便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后，水箱液位穩(wěn)定至新的設(shè)定值（后面三種干擾方法仍穩(wěn)定在原設(shè)定值），記錄此時的智能儀表的設(shè)定值、輸出值和儀表參數(shù)，下水箱液位的響應(yīng)過程曲線將如圖5-4所示。8適量改變主、副控調(diào)節(jié)儀的PID參數(shù)，重復(fù)步驟7，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。圖3-1水槽液位串級控制系統(tǒng)工藝流程 圖3-2水槽液位串級控制系統(tǒng)方塊圖第3.1.3節(jié)液位水槽串級控制系統(tǒng)工作過程干擾F作用于副環(huán)（副控制器起“粗調(diào)”，主控制器起“細(xì)調(diào)”）液位L1L1TL1C(反作用)LV (氣開閥) L1T干擾F作用于主環(huán)（液位隨控制的要求隨時改變）

40、干擾使得 L2L2TL2C(反作用)L1CLV(氣開閥) L2L2T 由于有主副兩個控制器相串聯(lián)，系統(tǒng)總的放大倍數(shù)將增大，工作頻率提高克服干擾的大大增大。干擾F同時同時主環(huán)和副環(huán)作用方向一樣干擾F同時使L2TL2C(反作用)L1C(反作用) L1TL1C(反作用) LV 液位L2,L1作用方向相反干擾F作用使L2TL2C(反作用)L1C(反作用) L1TL1C(反作用) LV變化很小 液位L2,L1變化不大第4章西門子相關(guān)容第4.1節(jié)西門子S7系列PLC編程軟件西門子Simatic Step7簡介串級系統(tǒng)的實現(xiàn)完全在軟件中，以程序的形式完成。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC在儀表控制方面的功能已

41、經(jīng)不斷強化。用于回路調(diào)節(jié)和組態(tài)畫面的功能不斷完善，而且PLC的抗干擾的能力也非常強，對電源的質(zhì)量要求比較低。所以基于PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)中的良好應(yīng)用，我們將西門子的S7-300PLC用于了水槽裝置液位控制系統(tǒng)。S7-300系列PLC產(chǎn)品的程序設(shè)計開發(fā)環(huán)境采用SIEMENS公司提供的STEP7來實現(xiàn)。STEP7是專門用于SIMAITIC S7-300/400站創(chuàng)建可編程邏輯控制器程序的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件包。在STEP 7程序中，可使用標(biāo)準(zhǔn)語言梯形邏輯（LAD）、功能塊圖（FBD）或語句表（STL）生成STEP 7程序。使用STEP 7軟件，可以在一個項目下生成你的STEP 7程序。STEP 7可編程控

42、制器包括一個供電單元，一個CPU，以與輸入和輸出模板（I/O模板）?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC）用STEP 7程序監(jiān)視和控制你的機器。在過地址尋址I/O模板。SIMATIC S7-300站工作原理如圖4-1所示。 圖4-1 SIMAIC S7-300站工作原理本裝置中PLC控制方案采用了德國西門子公司的S7-200和S7-300PLC，其中西門子S7-200PLC采用的是Step 7-MicroWIN 32編程軟件，而西門子S7-300PLC采用的是Step 7編程軟件。利用這兩個軟件可以對相應(yīng)的PLC進行編程、調(diào)試、下裝、診斷。 圖4-2 S7-200:CPU設(shè)計表 4-1 S7-200:技術(shù)

43、參數(shù) 圖4-3 S7-300:CPU設(shè)計表4-2 S7-300:技術(shù)參數(shù)S7-300系列PLC 硬件組態(tài)實例一、S7-300系列PLC單機架硬件組態(tài)單機架硬件組態(tài)最多配置8個擴展模塊。表4-3所必需的硬件材料名稱數(shù)量配置型號例電源模塊PS1例如PS 307，6ES7 307-1EA00-0AA0CPU模塊1例如CPU 313C 例如6ES7 313-5BE00-0AB0SIMATIC 微型存儲卡MMC1例如6ES7 953-8LL00-0AA0擴展模塊根據(jù)需要配置根據(jù)需要配置前連接器根據(jù)模塊數(shù)量，分為20針、40針通過螺釘連接的40 針 6ES7 392-1AM00-0AA0固定導(dǎo)軌1例如6E

44、S7 390-1AE80-0AA0編程軟件1STEP 7 軟件（版本 5.1 + SP 2）編程接口1 PG 電纜 帶適當(dāng)接口卡的PC（CP5611卡）圖4-4 STEP 7軟件中硬件配置圖4-5操作表注意：1、插槽1為電源模塊配置，電源模塊如果不選用西門子專用電源模塊，插槽1配置為空。2、插槽2為CPU模塊配置。3、插槽3為多機架擴展接口模塊配置，在單機架配置時為空2、擴展模塊必須從插槽4開始配置。二、S7-300系列PLC多機架硬件組態(tài)最多配置4個機架。每個機架最多可以插入8個模塊。在4個機架上最多可安裝32個模塊。IM 365：用于一個中央機架和一個擴展機架的配置中，用于1對1配置IM

45、360/IM 361：用于一個中央機架和最多3個擴展機架的配置中1、通過IM365擴展只能用于一個中央機架和一個擴展機架的配置中，用于1對1配置IM365型號：6ES7 365-0BA01-0AA0，用于使用1個擴展單元擴展S7-300；2個帶有連接電纜的模塊(1m)圖4-6 STEP 7軟件中硬件配置圖4-7操作表注意：1、插槽1為電源模塊配置，電源模塊如果不選用西門子專用電源模塊，插槽1配置為空。2、插槽2為CPU模塊配置。3、插槽3為多機架擴展接口模塊配置4、擴展模塊必須從插槽4開始配置。2、通過IM360/361擴展 IM 360/IM 361：用于一個中央機架和最多3個擴展機架的配置

46、中。表4-4所必需的硬件材料種類型號作用IM360模塊6ES7 360-3AA01-0AA0用于使用3個擴展單元擴展S7-300，可插入中央控制器IM361模塊6ES7 361-3CA01-0AA0用于使用3個擴展單元擴展S7-300，可插入擴展單元1m連接電纜6ES7 368-3BB01-0AA0IM360和IM361之間或IM361和IM361之間，最長距離10m。2.5m連接電纜6ES7 368-3BC51-0AA05m連接電纜6ES7 368-3BF01-0AA010m連接電纜6ES7 368-3CB01-0AA0圖4-8 STEP 7軟件中硬件配置注意：1、插槽1為電源模塊配置，電源

47、模塊如果不選用西門子專用電源模塊，插槽1配置為空。2、插槽2為CPU模塊配置。3、插槽3為多機架擴展接口模塊配置4、擴展模塊必須從插槽4開始配置。第 4.2節(jié) 用西門子Win CC進行組態(tài)和監(jiān)控4.2.1西門子Win CC簡介工控組態(tài)軟件Wincc(Windows Control Center)是一個集成的HMI人機界面(Human Machine Interface)和監(jiān)控管理系統(tǒng)，它是Siemens公司在過程自動化領(lǐng)域中的先進技術(shù)和微軟公司強大軟件功能相結(jié)合的產(chǎn)物，是世界上第一個集成的人機截面（HMI）軟件系統(tǒng)。它真實的將工廠控制軟件集成到自動化過程中。WinCC是用于Microsoft

48、Windows NT和Windows2000的一種高效HMI系統(tǒng)。自動化過程（AS）保持對過程的時間控制。一方面要實現(xiàn)WinCC和操作員之間的通訊，另一方面，也要實現(xiàn)WinCC和自動化系統(tǒng)之間的通訊。WinCC用于實現(xiàn)過程的可視化，并為操作員開發(fā)圖形用戶界面。WinCC組態(tài)軟件對操作面板進行組態(tài)。組態(tài)的主體為畫面。畫面由動態(tài)組件組成，包括圖形列表、文本列表、輸出域等。在使用WinCC進行工作時，可對STEP 7中所定義的符號表直接進行訪問。在用戶S7自動化系統(tǒng)中可用的所有變量的列表將顯示在WinCC變量選擇對話框中。用戶既可從該列表選擇所需的變量，也可在WinCC中重新創(chuàng)建變量。4.2.2 在

49、Win CC中創(chuàng)建一個項目啟動Win CCWinCC，請單擊Windows NT任務(wù)欄中的“開始”。通過“SIMATIC”啟動WinCC“WinCC”“Windows控制中心”。創(chuàng)建一個新的項目當(dāng)您第一次打開WinCC，將打開一個對話框，此對話框為創(chuàng)建項目提供三個選項：創(chuàng)建“單用戶項目”（缺?。粍?chuàng)建“多用戶項目”；創(chuàng)建“多客戶機項目”。選擇“單用戶項目”并單擊“確認(rèn)”按鈕進行確認(rèn)。輸入“yww”作為項目名稱，并選擇一太哦項目路徑。之后WinCC資源管理器被打開。WinCC資源管理器如圖4-11所示。 圖4-9顯示W(wǎng)inCC資源管理器在左邊子窗口中，顯示體系的根，它將引導(dǎo)您到單個項目步驟。在W

50、inCC資源管理器左邊的子窗口中，單擊“計算機”圖標(biāo)。在右邊的子窗口中，即可看到一個帶有計算機名稱（NetBIOS名稱）的服務(wù)器。使用鼠標(biāo)右鍵，單擊此計算機并且在彈出式菜單中選擇“屬性”。隨后出現(xiàn)的對話框中，可以設(shè)置WinCC運行系統(tǒng)的屬性，例如：該啟動哪些程序，使用何種語言以與哪些鍵將被取消激活。添加PLC驅(qū)動程序在下一步，組態(tài)系統(tǒng)使自動化過程（AS）通過選擇的通訊驅(qū)動器程序與WinCC通訊。所選的驅(qū)動程序取決于使用的PLC。Siemens SIMATIC PLC系列涵蓋圍從幾百個到上千個I/O點。為了添假PLC驅(qū)動程序，可使用鼠標(biāo)右鍵單擊WinCC資源管理器左邊子窗口中的“變量管理器”。在

51、彈出式菜單中，單擊“添加新的驅(qū)動程序”。在“添加新的驅(qū)動程序”對話框里，選擇所顯示的驅(qū)動程序之一（例如“SIMATIC S7 Protocol Suite”）并單擊“打開”按鈕進行確認(rèn)。選擇的驅(qū)動程序?qū)⒊霈F(xiàn)在變量管理器下。為了創(chuàng)建一個新的連接，單擊“+”圖標(biāo)，該圖標(biāo)位于所顯示的驅(qū)動程序之前，所有可用的通道單元均將顯示。用鼠標(biāo)右鍵單擊通道單元MPI。在彈出式菜單中，單擊“新建連接”。在隨后將要顯示的“連接屬性”對話框中，將“S7-312”輸入到名稱域中。然后。單擊“確定”進行確認(rèn)。創(chuàng)建部變量WinCC中使用的變量表示真實值，例如：水罐的填充量，或者表示在WinCC中用來計算或模擬的部值。過程變量

52、（“外部變量”，“連接變量”）位于PLC或類似驅(qū)動器的存儲器中。因此，舉例來說，水罐的填充量由一個填充量傳感器來確定，并且保存在PLC中。通過連接，通訊通道將填充量數(shù)值傳送到WinCC。部變量位于WinCC，提供與PLC一樣功能的存儲器單元?？梢栽赪inCC中計算和修改部變量。變量組適合用來組織變量。所有的變量都可以組織成組以提高明確性。如果WinCC資源管理器中的“變量管理器”處于關(guān)閉狀態(tài)，則必須首先通過雙擊它將其打開。之后，用鼠標(biāo)右鍵單擊“部變量”行。在彈出式菜單中，單擊“新建變量”。在“變量屬性”對話框中，將變量命名為“液位信號1”。從數(shù)據(jù)類型列表中，選擇“無符號的32位數(shù)”。單擊“確定

53、”按鈕對輸入進行確認(rèn)。同理繼續(xù)創(chuàng)建變量“液位信號2”，“控制器輸出信號”。創(chuàng)建過程畫面在WinCC資源管理器左邊的字窗口中，用鼠標(biāo)右鍵單擊“圖形編輯器.”以顯示彈出式菜單。在彈出式菜單中，單擊“新建畫面”。然后，將創(chuàng)建名為“NewPd10.pd1”的畫面文件（“.pd1”=“畫面描述文件”）并且顯示在WinCC資源管理器的右邊子窗口中。在控制中心右邊的子窗口中，用鼠標(biāo)右鍵單擊“NewPd10.pd1”。在彈出式菜單中，單擊“重新命名畫面”。在接下來的對話框中，輸入“START.pd1”。創(chuàng)建第二個畫面并取名為“CONTROL.pd1”。只要按以上步驟做既可完成。為了打開具有“START.pd1

54、”的圖形編輯器，在WinCC資源管理器右邊的子窗口中雙擊“START.pd1”。第一次打開圖形編輯器時，將看到如圖4-12所示的畫面。圖4-10 WinCC項目“yww”圖形編輯器WinCC項目圖形編輯器由調(diào)色板、對象選項板、樣式選項板、對齊選項板、縮放選項板、菜單欄、工具欄、字體選項板、層面欄等項目組成。其中對象選項板包括標(biāo)準(zhǔn)、對象（多邊形、橢圓、矩形等），智能對象（OLE控件、OLE元素、I/O域等）以與Windows對象（按鈕、復(fù)選框等）。想了解更多關(guān)于顯示的對象，首先單擊“？”符號，然后移動到感興趣的對象上。會出現(xiàn)相應(yīng)的幫助信息。第一個項目，我們將創(chuàng)建一個水槽液位控制系統(tǒng)。過程畫面中需

55、要的圖形對象有的可以在WinCC庫中找到。除了圖形對象，還需要按鈕，靜態(tài)文本和I/O域。首先我們將組態(tài)一個按鈕，在運行時通過它可以切換到另一副畫面。為了創(chuàng)建可在兩幅畫面“start.pdl”和“sample.pdl”之間進行切換的按鈕，可如下操作：在對象選項板中的“start.pdl”畫面中，選擇“Windows對象”“”按鈕。在文件窗口中，可通過鼠標(biāo)單擊放置按鈕，并通過按下鼠標(biāo)按鈕拖動對象來調(diào)整其大小。一旦釋放鼠標(biāo)按鈕，就將顯示“按鈕組態(tài)”對話框。在“文本”域中輸入所選擇的名稱。例如，可以輸入您想跳轉(zhuǎn)到的畫面的名稱“CONTROL”，并保存畫面“start.pdl”為了能夠在運行時從“CON

56、TROL.pdl”畫面返回起始畫面，我們同樣可在“CONTROL.pdl”畫面中組態(tài)一個按鈕用來切換到“start.pdl”畫面。創(chuàng)建水槽：從“全局庫” “PlantElements” “pumps”“tanks”創(chuàng)建泵：從“全局庫” “Siemens HMI Symbol Library1.2” “泵”中，將所需要的泵插入到畫面中。創(chuàng)建閥、傳感器：從“全局庫” “Siemens HMI Symbol Library1.2” “閥”“傳感器”中，將所需要的閥、傳感器插入到畫面中創(chuàng)建靜態(tài)文本：在對象選項板中，選擇“標(biāo)準(zhǔn)對象” “靜態(tài)文本”。將對象定位于文件窗口的右上角，按下鼠標(biāo)按鈕并拖動，直至達(dá)

57、到所期望的大小。輸入標(biāo)題“水槽液位串級控制系統(tǒng)”。字體大小設(shè)置為“25”。WinCC項目過程畫面如圖4-11所示。圖4-11 WinCC項目“yww”過程畫面創(chuàng)建和動態(tài)化I/O域 過程畫面中的I/O域不僅顯示一個變量的值，而且還顯示變量值的改變。為了創(chuàng)建一個“I/O域”，選擇對象選項板中的“智能對象”“ I/O域”將“I/O域”放置在文件窗口，然后按下鼠標(biāo)按鈕并拖動直至達(dá)到所期望的大小。隨后，將出現(xiàn)“I/O域組態(tài)”對話框。為了選擇一個變量，單擊選擇圖標(biāo)，并在下拉對話框中，選擇“液位信號1”變量。然后，單擊“確定”按鈕。透明燈泡將變成綠色。在“填充量”行的“更新周期（當(dāng)前）”列中，用鼠標(biāo)右鍵單擊

58、所顯示的周期（500毫秒）。在彈出式菜單中，單擊選擇“500ms”。綠色燈泡表示一個變量連接到此屬性。用粗體寫的屬性指示變量已經(jīng)連接到屬性。之后，單擊“確定”按鈕。在對象屬性窗口中，可以修改I/O域的屬性。用鼠標(biāo)右鍵單擊所選擇的“I/O域”。在彈出式菜單中，單擊“屬性”。在左邊的子窗口中，單擊屬性“限制”。在右邊的子窗口中，雙擊“下限值”。在下列對話框中，輸入 “0”。然后單擊“確定”進行確認(rèn)。在右邊的子窗口中，雙擊“上限值”。在下列對話框中，輸入“100”。然后單擊“確定”進行確認(rèn)。請考慮到變量是和“輸入/輸出”屬性（由粗體指示）連接。如果現(xiàn)在單擊“輸入/輸出”屬性，將會發(fā)現(xiàn)它與“液位信號1

59、”變量以更新周期“200ms”進行了連接。在“I/O域組態(tài)對話框”中已設(shè)置了這些條件。同理為變量“液位信號2”“控制器輸出信號”進行I/域組態(tài)。保存畫面“start.pdl”可通過鼠標(biāo)單擊保存圖標(biāo)，并最小化圖形編輯器。 圖4-12WinCC項目“yww”識別I/O域連接屬性設(shè)置運行系統(tǒng)屬性此處確定運行畫面的外觀。進行如下操作：在WinCC資源管理器的左邊子窗口中，單擊“計算機”。在WinCC資源管理器的右邊子窗口中，單擊計算機的名稱。在彈出式菜單中，單擊“屬性”。單擊“圖形運行系統(tǒng)”標(biāo)簽。在該面板上，可以確定運行畫面的外觀以與設(shè)置啟動畫面。為了選擇一個啟動畫面，可單擊“搜索”，然后，在“Win

60、dows屬性”中，激活“標(biāo)題”、“最大化”、“最小化”以與“適應(yīng)畫面大小”復(fù)選框。單擊“確定”，以便關(guān)閉屬性窗口。現(xiàn)在可以準(zhǔn)備在運行模式下工作了！激活項目為了說明項目是如何依賴于設(shè)備操作員運行系統(tǒng)，可單擊WinCC資源管理器菜單欄中的“文件”“激活”。復(fù)選標(biāo)記將緊接著“激活”顯示，以便顯示所激活的運行系統(tǒng)。經(jīng)過一段時間的裝載后，您將看到如圖4-15的WinCC項目運行系統(tǒng)的畫面。 圖4-13 WinCC項目“yww”運行系統(tǒng)的畫面4.2.3在趨勢窗口和表格窗口中顯示過程值打開變量記錄在WinCC資源管理器的左邊子窗口中，用鼠標(biāo)右鍵單擊“變量記錄”。在彈出式菜單中，單擊“打開”。定時器組態(tài) 定時