1、恒壓供水系統設計題目：恒壓供水學期：15-16-1班級：電氣1331姓名：錢基恒學號：189指導老師：葉曉燕摘要本系統通過PLC、變頻器包含水泵電機，它們組成變頻循環運行方式。采用變頻器實現對三相水泵電機的變頻調速。壓力傳感器檢測當前水壓信號，送入PLC與設定值比較后進行PID運算，從而控制變頻器的輸出電壓和頻率，進而改變水泵電機的轉速來改變供水量，最終保持管網壓力穩定在設定值附近。通過工控機與PLC的連接，采用組態軟件完成系統監控，實現了運行狀態動態顯示及數據、報警的查詢。關鍵詞： PLC 變頻調速 恒壓供水 工、變頻轉換目錄第一章 我們所選擇的恒壓供水系統11.1 恒壓供水系統的基本介紹1

2、1.2 恒壓供水系統的特點及優勢2第二章 恒壓供水系統42.1 恒壓供水的意義42.2 變頻恒壓供水系統52.3 變頻恒壓供水系統原理圖6第三章 恒壓供水控制系統元件選型及使用73.1 恒壓供水系統的元件明細表73.2 恒壓供水系統的元件選型及使用83.2.1 水泵電機的參數83.2.2 交流接觸器83.2.3 變頻器93.2.4 觸摸屏103.2.6 壓力變送器113.2.7 中間繼電器113.2.8 空氣開關113.3 變頻器的使用123.3.1 變頻器的復位123.3.2 變頻器的參數設置123.3.3 變頻器的端子說明133.3.4 BOP操作面板的使用說明153.4 PLC的選型與設

3、置163.4.1 PLC各部分簡介173.4.2 PID控制原理183.4.3 PID調節原理193.4.4 PID控制器調試方法203.4.5 S7-300 CPU模塊操作213.4.6 S7-300的開關量輸入模塊233.5.7 S7-300的I/O地址分配243.5.8 模擬量尋址25第四章PLC與觸摸屏組態264.1 PLC程序的硬件組態264.2 觸摸屏的組態34附錄40致謝45參考文獻46第一章 我們所選擇的恒壓供水系統1.1 恒壓供水系統的基本介紹本次主要討論一臺電機控制液位的實現，會用到的元器件有PLC，變頻器，傳感器。供水系統是國民生產生活中不可缺少的重要一環。主要是將管網的

4、實際壓力經反饋后與給定壓力進行比較，當管網壓力不足時，變頻器增大輸出頻率，水泵轉速加快，供水量增加，迫使管網壓力上升。反之水泵轉速減慢，供水量減小，管網壓力下降，保持恒壓供水。主要內容是綜合運用所學的學課程的知識，通過對PLC、變頻器的來熟悉掌握，培養分析問題和解決問題的能力，從而進一步鞏固，加深和開闊所學知識。同時通過設計計算，繪圖及運用技術標準，規范，PLC設計手冊，變頻器的相關參數等有關資料，熟練掌握公式編輯器，AutoCAD繪圖，MCGS編程，全面掌握恒壓供水系統。變頻調速系統的原理是通過安裝在系統中的壓力傳感器將系統壓力信號與設定壓力值作比較，在通過控制器調節變頻器的輸出，無極無極調

5、節水泵轉速。使系統水壓無論流量如何變化始終穩定在一定范圍內。變頻調速水泵調速控制方式有三種：水泵出口恒壓控制、水泵出口變壓控制、給水系統最不利點恒壓控制。1.2 恒壓供水系統的特點及優勢 國內外變頻供水系統現狀:變頻恒壓供水是在變頻調速技術的發展之后逐漸發展起來的。國外的恒壓供水系統變頻器成熟可靠，恒壓控制技術先進。國外變頻供水系統在設計時主要采用一臺變頻器只帶一臺水泵機組的方式。這種方式運行安全可靠，變壓方式更靈活。此方式的缺點必是電機數量和變頻的數量一樣多，投資成本高。不少公司在從事進行變頻恒壓供水的推廣，國產變頻器主要采用進口元件組裝或直接進口國外變頻器，結合PLC 或PID調節器實現恒

6、壓供水，在小容量、控制要求低的變頻供水領域，國產變頻器發展較快，并以其成本低廉的優勢占領了相當部分小容量變頻恒壓供水市場。但在大功率大容量變頻器上，國產變頻器有待于進一步改進和完善。 恒壓供水系統是國民生產生活中不可缺少的重要一環。傳統供水方式占地面積大，水質易污染，基建投資多，而最主要的缺點是水壓不能保持恒定，導致部分設備不能正常工作。變頻調速技術是一種新型成熟的交流電機無極調速技術，它以其獨特優良的控制性能被廣泛應用于速度控制領域，特別是供水行業中。由于安全生產和供水質量的特殊需要，對恒壓供水壓力有著嚴格的要求，因而變頻調速技術得到了更加深入的應用。恒壓供水方式技術先進、水壓恒定、操作方便

7、、運行可靠、節約電能、自動化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：（1）維持水壓恒定;（2）控制系統可手動/自動運行;（3）調整PID參數;（4）泵組及線路保護檢測報警，信號顯示等。變頻恒壓供水系統同其它供水方式相比較，除了具有顯著的節能效果外，還有以下顯而易見的優勢:（1）恒壓供水技術因采用變頻器改變電動機電源頻率，而達到調節水泵轉速改變水泵出口壓力，比靠調節閥門的控制水泵出口壓力的方式，具有降低管道阻力大大減少截流損失的效能。（2）由于變量泵工作在變頻工況，在其出口流量小于額定流量，泵轉速降低，減少了軸承的磨損和發熱，延長泵和電動機的機械使用壽命。（3）水泵電動機采用軟啟動方式，按設定的加速

8、時間加速，避免電動機啟動時的電流沖擊，對電網電壓造成波動的影響，同時也避免了電動機突然加速造成泵系統的喘振。徹底消除水錘現象。（4）實現恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，降低了人員的勞動強度，節省了人力。第二章 恒壓供水系統2.1 恒壓供水的意義 恒壓供水系統對于用戶是非常重要的。在生產生活供水時，若自來水供水因故壓力不足或短時斷水，可能影響生活質量，嚴重時會影響生存安全，如發生火災時，若供水壓力不足或或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經濟損失和人員傷亡。所以，用水區域采用正藝恒壓供水系統，能產生較大的經濟效益和社會效益。隨著電力技術的發展，變頻調速技術的日臻完善，以變頻調速為核心的智

9、能供水控制系統取代了以往高位水箱和壓力罐等供水設備，起動平穩，起動電流可限制在額定電流以內，從而避免了起動時對電網的沖擊；由于泵的平均轉速降低了，從而可延長泵和閥門等東西的使用壽命；可以消除起動和停機時的水錘效應。其穩定安全的運行性能、簡單方便的操作方式、以及齊全周到的功能，將使供水實現節水、節電、節省人力，最終達到高效率的運行目的。我國長期以來在市政供水、高層建筑供水、工業生產循環供水等方面技術一直比較落后，工業自動化程度低。主要表現在用水高峰期，水的供給量常常低于需求量，出現水壓降低供不應求的現象；而在用水低峰期，水的供給量常常高于需求量，出現水壓升高供過于求的情況，此時會造成能量的浪費，

10、同時還有可能造成水管爆裂和用水設備的損壞。傳統調節供水壓力的方式，多采用頻繁啟停電機的控制和水塔二次供水調節的方式，前者產生大量能耗的，而且對電網中其他負荷造成影響，設備不斷啟停會影響設備壽命；后者則需要大量的占地與投資。且由于是二次供水，不能保證供水質的安全與可靠性。而變頻調速式的運行十分穩定可靠，沒有頻繁的啟動現象，啟動方式為軟啟動，設備運行十分平穩，避免了電氣、機械沖擊，也沒有水塔供水所帶來的二次污染的危險。由此可見，變頻調速恒壓供水系統具有供水安全、節約能源、節省鋼材、節省占地、節省投資、調節能力大、運行穩定可靠的優勢，具有廣闊的應用前景和明顯的經濟效益與社會。2.2 變頻恒壓供水系統

11、采用電動機調速裝置與可編程控制器（PLC）構成控制系統，進行優化控制泵組的調速運行，并自動調整泵組的運行臺數，完成供水壓力的閉環控制，在管網流量變化時達到穩定供水壓力和節約電能的目的。系統的控制目標是泵站總管的出水壓力，系統設定的給水壓力值與反饋的總管壓力實際值進行比較，其差值輸入CPU運算處理后，發出控制指令，控制泵電動機的投運臺數和運行變量泵電動機的轉速，從而達到給水總管壓力穩定在設定的壓力值上。恒壓供水就是利用變頻器的PID或PI功能實現的工業過程的閉環控制。即將壓力控制點測的壓力信號直接輸入到變頻器中，由變頻器將其與用戶設定的壓力值進行比較，并通過變頻器內置PID運算將結果轉換為頻率調

12、節信號調整水泵電機的電源頻率，從而實現控制水泵轉速。供水系統選用原則水泵揚程應大于實際供水高度。水泵流量總和應大于實際最大供水量。2.3 變頻恒壓供水系統原理圖圖2.3 變頻恒壓供水系統原理圖注：ACM為模擬信號公共端；IRF為模擬電流輸入端子。第三章 恒壓供水控制系統元件選型及使用3.1 恒壓供水系統的元件明細表元器件名稱型號數量斷路器（三級）斷路器（二級）DZ47LE-63 3P40CDZ47LE-63 2P16C4接觸器CJT1-102三肯變頻器SAMCO-VMOS1中間繼電器RXM2LB1BD 24VDC 5A/VAC2指示燈AD56-22DS3電壓表CBT7676-983轉換開關LA

13、Y50(LA3839)3PLC(電源 CPU)S7-3001水泵SKB-2CDL651壓力變送器LWGY-152導線RV多股軟導線若干端子排TC-20若干觸摸屏TPC1062KS1開關電源S-25-241電纜BF若干3.2 恒壓供水系統的元件選型及使用3.2.1 水泵電機的參數水泵電機的型號：DW2-20/037，額定功率：0.37Kw， 額電壓：220V/380V ，額定電流：0.95A ，額定轉速：2800r/min ， 額定頻率：50Hz 極數：2極選擇時應注意以下兩點：(1)電動機功率選得過小，就會造成電動機長期過載，使其絕緣因發熱而損壞，甚至電動機被燒毀；(2)電動機功率選得過大，其

14、輸出機械功率不能得到充分利用，功率因數和效率都不高，不但對用戶和電網不利，而且還會造成電能浪費。3.2.2 交流接觸器 功能：交流接觸器主要由四部分組成:(1) 電磁系統,包括吸引線圈、動鐵芯和靜鐵芯；(2)觸頭系統,包括三組主觸頭和一至兩組常開、常閉輔助觸頭,它和動鐵芯是連在一起互相聯動的；(3)滅弧裝置,一般容量較大的交流接觸器都設有滅弧裝置,以便迅速切斷電弧,免于燒壞主觸頭；(4)絕緣外殼及附件,各種彈簧、傳動機構、短路環、接線柱等。工作原理：當線圈通電時,靜鐵芯產生電磁吸力,將動鐵芯吸合,由于觸頭系統是與動鐵芯聯動的,因此動鐵芯帶動三條動觸片同時動作,主觸點閉合,和主觸點機械相連的輔助

15、常閉觸點斷開，輔助常開觸點閉合，從而接通電源。當線圈斷電時,吸力消失, 動鐵芯聯動部分依靠彈簧的反作用力而分離,使主觸頭斷開,和主觸點機械相連的輔助長閉觸點閉合，輔助常開觸點斷開，從而切斷電源。 3.2.3 變頻器 變頻器的作用主要是調整電機的功率、實現電機的變速運行，以達到省電的目的。同時變頻器的作用可以降低電力線路電壓波動，因為電壓下降將會導致同一供電網絡中的電壓敏感設備故障跳閘或工作異常。采用了變頻器后，變頻器的作用能在零頻零壓時逐步啟動，這樣能最大程度的消除電壓下降，發揮更大的優勢。變頻器的作用功能：(1).可以減少對電網的沖擊，就不會造成峰谷差值過大的問題。(2).可以加速功能可控，

16、從而按照用戶的需要進行平滑加速。(3).電機的和設備停止方式可控，使整個設備和系統更加安全，壽命也會相應增加。(4).控制電機的啟動電流，充分降低啟動電流，使電機的維護成本降低。(5).可以減少機械傳動部件的磨損，從而降低采購成本,同時可以提高系統穩定性。(6).降低了電動機啟動電流，提供更可靠的可變電壓和頻率。(7).有效的減少了無功損耗，增加了電網的有功功率。(8).優化工藝過程，并能根據工藝過程迅速改變，還能通過遠控PLC或其他控制器來實現速度變化。(9).多重保護使變頻器高度智能化，不僅能保護自身的安全正常使用，也大大保護了前后級設備的安全運行。(10).控制功能齊全，可以很好的配合其

17、他控制設備和儀器，實現系統化組網的集中實時監視和控制，一體化開發，為用戶節省了選型的麻煩系統兼容性的問題節約了成本。型號:SAMCO-VM05；數量：1個；電壓：380-460V ；頻率：50/60Hz； 輸出電流： 5.5A ； 電動機最大功率：2.2Kw ； 過載：120 1min。3.2.4 觸摸屏 型號：TPC1062KS;輸入：24V DC/300mA max； 環境：0-45；數量：1個。3.2.5 直流穩壓電源直流穩壓電源的作用：(1)電源穩壓設備：電源穩壓設備的作用是將交流220V的電壓變為所需的電壓值，然后通樣的電壓還隨電網電壓波動、負載何溫度的變化而變化。(2).濾波電路：

18、濾波電路用于濾去輸出電壓中的紋波，一般由電抗元件組成。（3）穩壓電路：穩壓電路的作用是當電網電壓波動、負載何溫度變化時，維持輸出直流電壓穩定。型號:S-25-24，頻率：50HZ，輸出功率:24W。輸出直流輸出電壓:24V；輸出電壓容差:±1%；額定輸出電流:1A；輸出電流范圍:01A輸出功率:24W；紋波及噪音音:120mvp-p；電壓可調范圍:±10%。保護特性:過載保護；額定輸出功率的105%135%啟動過載保護；保護方式：折層型電流限制，異常條件移除后可自動恢復； 3.2.6 壓力變送器作用：壓力變送器是恒壓供水系統中非常重要的儀表，它將檢測到的供水管網壓力變送為4

19、-20mA電流型號輸入到PLC，與壓力設定值比較后經PID調節，講比較后的值輸入到變頻器，然后控制電動機的運行頻率，從而調整供水量，實現恒壓供水。工作原理：當壓力直接作用在測量膜片的表面，使膜片產生微小的形變，測量膜片上的高精度電路，將這微小的形變轉換成為與壓力成正比的高度線性與電壓成正比的電壓信號，然后采用專用芯片將這個電信號轉換為工業標準（420mA）3.2.7 中間繼電器 用于繼電保護與自動控制系統中，以增加觸點的數量及容量。它用于在控制電路中傳遞中間信號。中間繼電器的結構和原理與交流接觸器基本相同，與接觸器的主要區別在于：接觸器的主觸頭可以通過大電流，而中間繼電器的觸頭只能通過小電流。

20、所以，它只能用于控制電路中。它一般是沒有主觸點的，因為過載能力比較小。所以它用的全部都是輔助觸頭，數量比較多。型號： RXM2LB1BD； 數量：7個 ；電壓：24VDC ； 5A/250V AC3.2.8 空氣開關又名空氣斷路器，是斷路器的一種。只要電路中電流超過額定電流就會自動斷開的開關。空氣開關是低壓配電網絡和電力拖動系統中非常重要的一種電器，它集控制和多種保護功能于一身。除能完成接觸和分斷電路外，尚能對電路或電氣設備發生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，同時也可以用于不頻繁地啟動電動機。3.3 變頻器的使用3.3.1 變頻器的復位 啟動變頻器，將參數Cd099，設置為1，按下確認鍵，

21、顯示屏閃爍時按下向上的鍵，再等待一段時間后，變頻器會恢復出廠設置。3.3.2 變頻器的參數設置恢復出廠設置后，需設置叁數如下：序號指令碼編號Cd功能名稱數據內容用戶設定值1000監控器顯示選擇1：頻率12001運轉指令選擇2：外部端子230021速頻率設定方式的選擇6：外部模擬信號IRF(4-20mA)64006基準頻率0.1-600Hz50Hz5007上限頻率20-600Hz50Hz6008下限頻率0.05-200Hz0.05Hz7009啟動方式1：由啟動頻率啟動2：轉速跟蹤啟動3：直流制動后由啟動頻率啟動18010啟動頻率0.05-20Hz19011運轉開始頻率0-20Hz010050電機

22、旋轉方向2:只可正傳211052電機種類1：通用型電機112053電機的級數、電壓、容量X：電機級數Y：額定電壓Z：電機容量X:2Y:380Z:0.373.3.3 變頻器的端子說明變頻器接線端子排列圖： 圖3.3.3變頻器接線端子排列圖表3.3.3.1主回路端子說明表標記名稱說明R、S、T電源輸入端子與電源接線的接線端子U、V、W變頻器輸出端子與三相電動機連接的接線端子P、 P1電抗器接線端子DC電抗器的接線端子，電源阻抗低于1，務必加入電抗器，在裝設DC電抗器的時候，要將兩個端子間的短路片取下。P、PR放電電阻的接線端子將選配的放電電阻跨接在P、PR量端子之間P、XDC系統電壓連結端子P為D

23、C+電壓連結點，X為DC-電壓連結點可作為DC系統的電壓連結。表3.3.3.2控制回路端子說明表端子標記端子名稱內容說明共用端子DCM1、DCM2、DCM3數位信號共用接地數位輸入輸出（DI1DI8DO1DO3）信號及+24V電源共用“-”端端子。ACM類比信號共用接地類比輸入輸出信號共用“-”端端子輸出端子DI1、DI2、DI3、DI4、DI5、DI6、DI7、DI8多機能輸入端子端子機能以Cd630Cd637設定。與DCM1DCM3任一個端子之間短路時為“ON”開路時“OFF”與DCM13搭配使用類比信號共用端子。（+V1、+V2、VRF1、VRF2、IRF、AOUT1、AOUT2、等頻率

24、信號設定用。）ACM類比信號共用接地+V1VRF1頻率設定用+10V電壓源端子可變電阻（5K 0.3W以上）用的電壓源端子，這兩組電壓僅提供可變電阻用，除此之外絕對不可以作為外部其他元件的電源使用。+V2VRF2頻率設定用+10V電壓源端子VRF1頻率設定用電壓信號輸入DC0 10V輸入用，初期值設定為電壓信號與輸出頻率成正比（也可設定為反比與10V相對應的頻率時增益頻率（Cd055）的設定值）輸入阻抗約31K當輸入信號為05V時,要適當地設定Cd002的參數對應。IRF/VRF2頻率設定用電流信號輸入會根據各機能所對應的機能碼自動切換成電壓或電流的輸入端子，以Cd002設定為IRF時會自動設

25、定成電流端子，設定成VRF2時會自動設定端子。+24V+24V輸出電源DC+24V最大輸出電流150mA與DCM1搭配使用AOUT1AOUT2類比信號輸出端子內容由Cd126(AOUT1),Cd128（AOUT2）指令參數設定，以010V類比信號方式輸出，與ACM搭配使用。輸出信號的放大倍率由Cd127(AOUT1) Cd129 (AOUT2)的參數在020倍之間。DO1DO2DO3多機能輸出端子端子機能以Cd638Cd640設定。開集極輸出，DC24V50Ma.當被選定的機能條件滿足時，信號立即呈現ON的狀態，否則為OFF與DCM13搭配使用。FA、FB、FC異常報警信號以接收信號通知用戶，

26、正常FA-FC開路，FB-FC短路。異常時：FA-FC短路，FB-FC開路。通信端子TRA、TRBRS485串行通信端子送收信號RXR終端電阻短路用端子BMDUMD版本更新（Version-up）用端子SANKEN專業人員專用端子，通常使用時兩端子間絕對不可以短路。注：ACM為模擬信號公共端；IRF為模擬電流輸入端子。3.3.4 BOP操作面板的使用說明圖3.4操作面板圖表3.4 BOP操作面板的按鍵說明表序號分類按鍵功能說明1運轉鍵開始正轉或反轉；運轉方向可以通過變頻器的參數Cd130進行轉換。2停止鍵停止運轉。處于報警狀態時可用于解除報警信號。3顯示切換/清除鍵在狀態顯示下切換7段監視器的

27、顯示內容。在功能碼顯示模式下可以清除已經輸入的數據。4步進鍵可在狀態顯示模式下進行頻率上升的調節。可在狀態顯示模式下進行頻率下降的調節。5輸入鍵將7段顯示器上的顯示的數值，輸入主機內用來確定數值。6數字鍵可在狀態顯示模式下直接設置頻率，也可以相7段顯示器輸入數據。7小數點鍵8程序鍵進行狀態顯示模式和功能碼顯示模式的切換。3.4 PLC的選型與設置本系統采用本系統采用西門子用S7-300313C-2DP PLC作為控制器（CPU模塊），它自帶16 路開關量輸入，16路開關量輸出；遠程采集模塊配SM331，8路12位模擬量輸入模塊，SM332；4路13位模擬量輸出模塊，PLC電源采用PS307，2

28、A電源供電。PLC硬件布局如下：3.4.1 PLC各部分簡介PS功能： 電源模塊把工業電轉換為DC24V電源供給PLC系統使用。（PS307）電源模塊提供了機架和CPU內部的供電電源.輸出DC24VDC/2A。電源模板6ES7307-1BAOO-OAAOCPU模塊：PLC的核心，存取并執行用戶程序，實現某些類型的通訊，為背部U形總線提供DC5V電源。CPU 313C-2DP：帶有集成的數字量輸入和輸出，以及PROFIBUS DP主/從接口，并具有與過程相關的功能，可以完成具有特殊功能的任務，可以連接標準I/O設備。CPU313C-2DP既可以用作分布式單元進行快速預處理。也可以用作帶下位現場總

29、線系統的上位控制器。6ES7-313-6CF03-OABO.CPU運行時需要微存儲卡MMC。64K內存，16DI/16DOSM模塊：信號模塊，連接輸入/輸出信號可分為:開關量輸入（DI）模塊/開關量輸出（DO）模塊:數字IO模塊SM323：DI16/DO16×DC24V/0.5A.C6ES7323-1BL00-OAAO 16點輸出，每組8個電氣隔離.額定輸入電壓24VDC，額定負載24VDC.輸入適用于開關以及2/3/4接近開關（BERO）輸出能夠驅動電磁閥，DC接觸器和指示燈.模擬量輸入（AI）模塊/模擬量輸出（AO）模塊13位精度。4個通道中，八個輸入，在每個通道組，測量的類型可

30、編程。電壓，電流，電阻。溫度。每個通道組的精度均可編程（9/12/14位+符號），各通道組可選擇任意測量范圍可編程序診斷和診斷診斷中斷.可為兩個通道設定限值監視。越限時的硬件中可編程序。電氣隔離CPU和負載電壓C不適用于2線制變送器）測量值精度直接與所選的積分時間成正比.模擬量輸出模塊（4路）SM332：332-5HD01-OABO;模擬量輸出M332,光電隔離4AO，U/I，診斷；分辨率11/12位.20針，遠程插件，帶有源被板總線.3.4.2 PID控制原理恒壓供水設備根據反饋原理：要想維持一個物理量不變或基本不變，就應該引這個物理量與恒值比較，形成閉環系統。我們要想保持水壓的恒定，因此就

31、必須引入水壓反饋值與給定值比較，從而形成閉環系統。但被控制的系統特點是非線性、大慣性的系統，控制和PID相結合的方法，在壓力波動較大時使用模糊控制，以加快響應速度；在壓力范圍較小時采用PID來保持靜態精度。這通過PLC加智能儀表可時現該算法，同時對PLC的編程來時現泵的工頻與變頻之間的切換。實踐證明，使用這種方法是可行的，而且造價也不高。要想維持供水網的壓力不變，根據反饋定理在管網系統的管理上安裝了壓力變送器作為反饋元件，由于供水系統管道長、管徑大，管網的充壓都較慢，故系統是一個大滯后系統，不易直接采用PID調節器進行控制，而采用PLC參與控制的方式來實現對控制系統調節作用。3.4.3 PID

32、調節原理PID是工業生產中最常用的一種控制方式，PID調節儀表也是工業控制中最常用的儀表之一，PID 適用于需要進行高精度測量控制的系統，可根據被控對象自動演算出最佳PID控制參數。PID參數自整定控制儀可選擇外給定（或閥位）控制功能。可取代伺服放大器直接驅動執行機構（如閥門等）。PID外給定（或閥位）控制儀可自動跟隨外部給定值（或閥位反饋值）進行控制輸出（模擬量控制輸出或繼電器正轉、反轉控制輸出）。可實現自動/手動無擾動切換。手動切換至自動時，采用逼近法計算，以實現手動/自動的平穩切換。PID外給定（或閥位）控制儀可同時顯示測量信號及閥位反饋信號。PID光柱顯示控制儀集數字儀表與模擬儀表于一

33、體，可對測量值及控制目標值進行數字量顯示（雙LED數碼顯示），并同時對測量值及控制目標值進行相對模擬量顯示（ 雙光柱顯示），顯示方式為雙LED數碼顯示+雙光柱模擬量顯示，使測量值的顯示更為清晰直觀。PID參數自整定控制儀可隨意改變儀表的輸入信號類型。采用最新無跳線技術，只需設定儀表內部參數，即可將儀表從一種輸入信號改為另一種輸入信號。PID參數自整定控制儀可選擇帶有一路模擬量控制輸出（或開關量控制輸出、繼電器和可控硅正轉、反轉控制）及一路模擬量變送輸出，可適用于各種測量控制場合。PID參數自整定控制儀支持多機通訊，具有多種標準串行雙向通訊功能，可選擇多種通訊方式，如RS-232、RS-485、

34、RS-422等，通訊波特率3009600bps 儀表內部參數自由設定。可與各種帶串行輸入輸出的設備（如電腦、可編程控制器、PLC 等）進行通訊，構成管理系統。3.4.4 PID控制器調試方法（1）.比例系數的調節比例系數P的調節范圍一般是：0.1-100. 如果增益值取 0.1，PID 調節器輸出變化為十分之一的偏差值。如果增益值取 100， PID 調節器輸出變化為一百倍的偏差值。 可見該值越大，比例產生的增益作用越大。初調時，選小一些，然后慢慢調大，直到系統波動足夠小時，再該調節積分或微分系數。過大的P值會導致系統不穩定，持續振蕩；過小的P值又會使系統反應遲鈍。合適的值應該使系統由足夠的靈

35、敏度但又不會反應過于靈敏，一定時間的遲緩要靠積分時間來調節。 （2）.積分系數的調節積分時間常數的定義是，偏差引起輸出增長的時間。積分時間設為 1秒，則輸出變化 100%所需時間為 1 秒。初調時要把積分時間設置長些，然后慢慢調小直到系統穩定為止。 （3）.微分系數的調節微分值是偏差值的變化率。例如，如果輸入偏差值線性變化，則在調節器輸出側疊加一個恒定的調節量。大部分控制系統不需要調節微分時間。因為只有時間滯后的系統才需要附加這個參數。如果畫蛇添足加上這個參數反而會使系統的控制受到影響。如果通過比例、積分參數的調節還是收不到理想的控制要求，就可以調節微分時間。初調時把這個系數設小，然后慢慢調大

36、，直到系統穩定。3.4.5 S7-300 CPU模塊操作（1）模式選擇開關 RUN-P：可編程運行模式。在此模式下，CPU不僅可以執行用戶程序，在運行的同時，還可以通過編程設備（如裝有STEP 7的PG、裝有STEP 7的計算機等）讀出、修改、監控用戶程序。 RUN：運行模式。在此模式下，CPU執行用戶程序，還可以通過編程設備讀出、監控用戶程序，但不能修改用戶程序。 STOP：停機模式。在此模式下，CPU不執行用戶程序，但可以通過編程設備（如裝有STEP 7的PG、裝有STEP 7的計算機等）從CPU中讀出或修改用戶程序。在此位置可拔出出鑰匙。 MRES：存儲器復位模式。該位置不能保持，當開關

37、在此位置釋放時將自動返回到STOP位置。將鑰匙從STOP模式切換到MRES模式時，可復位存儲器，使CPU回到初始狀態。（2）.狀態及故障顯示 SF（紅色）：系統出錯/故障指示燈。CPU硬件或軟件錯誤時亮。 BATF（紅色）：電池故障指示燈（只有CPU313和314配備）。當電池失效或未裝入時，指示燈亮。 DC5V（綠色）：5V電源指示燈。CPU和S7-300總線的5V電源正常時亮。 FRCE（黃色）：強制作業有效指示燈。至少有一個I/O被強制狀態時亮。 RUN（綠色）：運行狀態指示燈。CPU處于“RUN”狀態時亮；LED在“Startup”狀態以2Hz頻率閃爍；在“HOLD”狀態以0.5Hz頻

38、率閃爍。 STOP（黃色）：停止狀態指示燈。CPU處于“STOP”或“HOLD”或“Startup”狀態時亮；在存儲器復位時LED以0.5Hz頻率閃爍；在存儲器置位時LED以2Hz頻率閃爍。 BUS DF（BF）（紅色）：總線出錯指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。出錯時亮。 SF DP：DP接口錯誤指示燈（只適用于帶有DP接口的CPU）。當DP接口故障時亮。3.4.6 S7-300的開關量輸入模塊開關量輸入模塊接受現場的開關量（通/斷）信號，經光電隔離和濾波，把信號送到輸入緩沖區等待CPU采樣。當CPU采樣時，通過背部總線把現場通/斷信號以1/0方式寫入輸入過程映像區（PII）。按外部電

39、源類型分，開關量輸入模塊SM321可分為直流輸入和交流輸入兩種。直流輸入又分為漏輸入和源輸入兩種。現場信號來自干節點（如按鈕、開關等），傳感器接到漏輸入和源輸入的開關量輸入模塊都可以；現場信號來自集電極開路輸出傳感器，則PNP集電極開路輸出傳感器要接到漏輸入的開關量輸入模塊；而NPN集電極開路輸出傳感器要接到源輸入的開關量輸入模塊。3.5.7 S7-300的I/O地址分配原則上采用槽位與地址相對應的固定編址方式，每個槽位占4字節（32位），而不管實際的I/O點數是否與之相同。具體的地址是I還是Q則取決于插在槽上的是輸入模塊還是輸出模塊。例如：插在0號導軌4號槽位上的開關量輸入模塊是16通道的，

40、則該模塊的對應地址為I0.0、I0.1、I0.7、I1.0、I1.7，而I2.0I3.7的地址就空了。有一部分的S7-300 CPU允許用戶在硬件組態時設置模塊對應的地址。數字量尋址在第一個信號模塊槽處，數字量輸入/輸出的地址為0。插槽位置與模塊的地址的關系如上圖所示。 每個數字量模塊的地址寄存器自動按4個字節分配，不管實際的 I/O點數是否與之相同。S7-300 系統的實際I/O與CPU內的外設存儲區（PI和PQ）相對應。也可以通過過程映象輸入/輸出區或存儲器來訪問I/O。可以用位、字節、字或雙字的形式訪問過程映象輸入/輸出區， 例如：- Q4.0 是存儲在過程映象輸出表的4個字節的第一位。

41、 (使用上圖的缺省的I/O編號，此點在第二個模塊上。）- IB100 指過程映象輸入表的第100個字節的數據。- IW100 指過程映象輸入表的第100和101個字節的數據。- QD24 是存儲在過程映象輸出表的第24，25，26，27字節中的數據。3.5.8 模擬量尋址模塊插槽和模塊地址的對應關系。在第一個信號模塊插槽位置處，模擬量輸入/輸出板的地址為256。每個模擬量模塊自動按16個字節的地址寄存器分配地址。 每個模擬量值占用2個字節，所以，在用戶程序中的模擬量地址應該使用偶數。 以免使用數據錯誤。 模擬量模塊的輸入/輸出通道從實際插槽的相同基地址開始編號。S7-300 系統的實際I/O與

42、CPU內的外設存儲區（PI和PQ）相對應。 S7300/400對模擬量沒有指定的寄存器，如PII，PIQ，它們在每個掃描周期自動更新。相反地，在用戶程序中， 通過訪問模擬量地址可以更新數據。模擬量輸入的標識是PIW，模擬量輸出的標識是PQW。因為模擬量的起始地址是256，所以在第一個機架的第一個 模塊上，第一個通道的地址是PIW256。最后一個模擬量的地址是766。 例如：要訪問機架2的第一個模塊的第二個通道，模擬量輸入地址是 PIW514。第四章PLC與觸摸屏組態4.1 PLC程序的硬件組態PLC程序設計硬件組態步驟如下：1. 打開STEP7_V54_SP3_CN新建test1項目如圖2. 新建300站點：插入300站點如圖3. 硬件組態：雙擊硬件按鈕，打開組態軟件，插入機架如圖4. 在2號插槽中插入300CPU站點，選擇訂貨號的6ES7 313-6CFO3-OABO的CPU，然后進行地址和網絡設置。5. 在4號插槽插入331（6ES7 331-1KFO1-OABO）模擬量采集模塊如圖6. 同理在5號插槽插入SM332(6ES7 332-5HDO1-OABO) 如圖7. 進行參數設置如圖8. 參數設置完成，點擊按鈕，進行保存翻譯，點擊確定按鈕如圖9. 硬件組態完成如圖二.通訊參