目錄頁(yè)共=numpages34-331頁(yè)第一章引言1.1選題背景及研究意義根據(jù)市場(chǎng)的調(diào)研，目前的市面上的大型煙機(jī)控制屬于集成式，通過(guò)電動(dòng)機(jī)對(duì)場(chǎng)地的煙霧進(jìn)行統(tǒng)一排放，直至工作場(chǎng)地的煙霧濃度值達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，此過(guò)程需要人工干預(yù)，并且對(duì)需要現(xiàn)場(chǎng)控制。該過(guò)程存在效率低，無(wú)法自動(dòng)完成，自動(dòng)化成都低。再者就是自然排煙，通過(guò)管道將煙霧自然排除，該過(guò)程不需要人工干預(yù)且成本低，適用于小型工作場(chǎng)地，依靠自然氣壓和氣體密度差實(shí)現(xiàn)有效排煙，但也因此排煙效率受自然環(huán)境和煙霧整體密度影響。對(duì)于大型場(chǎng)地，例如養(yǎng)殖流水線(xiàn)，生產(chǎn)車(chē)間和集中供暖等工作場(chǎng)地，對(duì)煙霧排放的需求較高，并且煙霧成分復(fù)雜，且工作場(chǎng)地大，需要實(shí)現(xiàn)多個(gè)工作場(chǎng)地的集中管理，和完成集中控制。這樣就需要用到可編程控制器。通過(guò)傳感器將信號(hào)輸入組態(tài)軟件MCGS中，完全實(shí)現(xiàn)對(duì)宗座場(chǎng)地以及環(huán)境的監(jiān)控，操作，運(yùn)行。煙霧流量控制在重金屬冶煉，農(nóng)場(chǎng)養(yǎng)殖場(chǎng)所有著廣泛的使用，但是控制系統(tǒng)存在多種繼電器且效率低的弊端。基于組態(tài)軟件和PLC的煙霧流量控制系統(tǒng)采用S7-200PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧電動(dòng)機(jī)的控制。采取PLC控制，提高了排煙控流的效率，進(jìn)而改善煙霧電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定可靠性，使得該系統(tǒng)更為精確高效。本文確定了煙霧流量控制系統(tǒng)的總體方案，基于模糊控制的方法，著重設(shè)計(jì)煙霧控制系統(tǒng)的算法和程序編寫(xiě)，并連接MCGS組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)全時(shí)段監(jiān)控。該方案不僅取代了復(fù)雜的繼電器電路，還能夠?qū)崿F(xiàn)控制的現(xiàn)代化。1.2國(guó)內(nèi)外流量控制技術(shù)的發(fā)展和研究概況工業(yè)的迅速發(fā)展，技術(shù)的革新，微電子和計(jì)算機(jī)完成了與自動(dòng)控制理論的結(jié)合，因此在國(guó)外產(chǎn)出了一系列的商品化的溫度控制器。該型控制器在各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)遲滯，使得溫度控制不那么靈敏和高效，不能夠有效的建立溫度的數(shù)字模型，并且過(guò)程復(fù)雜都是這一系列的溫度控制器的弊端。因此近些年來(lái)可以自動(dòng)自動(dòng)適應(yīng)，能夠自動(dòng)矯正數(shù)據(jù)等先進(jìn)算法稱(chēng)為當(dāng)今溫度控制器的主流。該方案普遍具有參數(shù)整定的功能，能夠自主學(xué)習(xí)并完善系統(tǒng)，并能都接受反饋信號(hào)，這些特點(diǎn)保證了它的控制效果，并且具有極度高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。當(dāng)下，國(guó)外的溫度控制系統(tǒng)朝著高精度，模塊化的方向發(fā)展。溫度的控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)也有著廣泛的市場(chǎng)，總體發(fā)展水平處于前列，成熟的溫度控制系統(tǒng)更受市場(chǎng)的青睞，隨著科技的進(jìn)步，溫度控制更加靈敏，智能化的溫度控制系統(tǒng)是其的發(fā)展方向。1.3課題內(nèi)容基于PLC的流量控制系統(tǒng)以本畢業(yè)設(shè)計(jì)以SIMATICS-200為核心通過(guò)CPU224XP完成對(duì)工作場(chǎng)地的煙霧控制。其中將系列CPU224XP進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，應(yīng)用單閉環(huán)控制，使用擴(kuò)展的模塊EM235（AI4/AQ1*12位）采集并量化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)化，內(nèi)部運(yùn)算實(shí)現(xiàn)給定量與設(shè)計(jì)量的相減進(jìn)而輸入到執(zhí)行器當(dāng)中，由此形成了閉環(huán)。采取增量式PID不僅可以對(duì)系統(tǒng)影響小，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更好的在手動(dòng)與自動(dòng)模式之間的切換，并且增量式控制不產(chǎn)生積分失控，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。本次課題中我們使用MCGS作為我們的監(jiān)視控制軟件，MCGS監(jiān)視控制系統(tǒng)MCGS，在監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有著舉足輕重的地位，基于微軟系統(tǒng)它可以實(shí)現(xiàn)與本次課題中的PLC實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)下載，在本次課題中實(shí)現(xiàn)對(duì)工作場(chǎng)地中電動(dòng)機(jī)組的統(tǒng)一管理個(gè)監(jiān)控。MCGS具有功能相對(duì)完善、易于操作、頁(yè)面布局規(guī)整、對(duì)后期軟件維護(hù)和產(chǎn)品升級(jí)較為友好?？删幊炭刂破鳎≒rogrammablelogicController）出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)的自動(dòng)控制，PLC架構(gòu)于數(shù)字運(yùn)算的操作系統(tǒng)上。以數(shù)字電子技術(shù)對(duì)工業(yè)場(chǎng)地的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)籌，管理。目的完全解決對(duì)多設(shè)備場(chǎng)所的集中管理和控制，他的出現(xiàn)不僅提高了生產(chǎn)力，與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)工作效率的提高。一款成熟的PLC包含多種指令，實(shí)現(xiàn)邏輯，順序，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的基本指令，與此同時(shí)還提供循環(huán)等高級(jí)指令。其根本是一款可編程的控制器并且能夠?qū)崿F(xiàn)控制各種各樣的機(jī)械，這種控制是通過(guò)PLC的數(shù)字式和模擬式的輸入與輸出。隨著科技的高速發(fā)展，PLC逐漸替代各種繼電器，廣泛使用PLC使其更能實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍設(shè)備的兼容，并形成完整的機(jī)械生產(chǎn)線(xiàn)。其本身?yè)碛姓弑姸嗟倪x擇余地，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同需求對(duì)PLC的模塊進(jìn)行選擇，造就了PLC的普適性，簡(jiǎn)便性。本畢業(yè)設(shè)計(jì)著重研究PLC控制技術(shù)在煙霧流量控制系統(tǒng)上的應(yīng)用。包括研究及選擇該系統(tǒng)的硬件配置、設(shè)計(jì)分析電路圖、編寫(xiě)編譯程序，增量式PID控制算法的選擇和參數(shù)的整定，設(shè)計(jì)人機(jī)交互界面等。該系統(tǒng)中采用西門(mén)子的S7-200的PLC，其中接受煙霧傳感器的煙霧濃度模擬值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，進(jìn)行PID的調(diào)節(jié)，PID控制器將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量傳送到變頻器，通過(guò)改變煙霧電動(dòng)機(jī)組的工作頻率實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧流量的控制。同時(shí)利用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)全時(shí)段的監(jiān)控?？傮w上包括以下幾種步驟：硬件選型設(shè)計(jì)，軟件編程編譯，人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)共分為七個(gè)章節(jié)，主要包括以下方面：第一章節(jié)緒論。煙霧流量控制系統(tǒng)的背景及發(fā)展前景，并直接指出課題內(nèi)容的意義。第二章節(jié)PLC介紹，簡(jiǎn)單概述PLC和增量式PID控制的基本概念以及該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。第三章，從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和煙霧控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)的角度，概述PLC控制系統(tǒng)的具體步驟，PLC的選型，外圍電路的連接和設(shè)計(jì)，煙霧控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和參數(shù)整定。第四章，完成選型和硬件配置后，詳細(xì)介紹煙霧控制系統(tǒng)PLC部分的程序設(shè)計(jì)編程軟件STEP7--Micro/WIN使用。第五章，詳細(xì)介紹了如何在亞控公司的組態(tài)軟件“組態(tài)王”的基礎(chǔ)上進(jìn)行人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。第六章，展示結(jié)果分析結(jié)論。第七章，總結(jié)。第二章PLC簡(jiǎn)介2.1PLC簡(jiǎn)介可編程控制器（ProgrammablelogicController）出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)的自動(dòng)控制，PLC架構(gòu)于數(shù)字運(yùn)算的操作系統(tǒng)上。以數(shù)字電子技術(shù)對(duì)工業(yè)場(chǎng)地的設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)籌，管理。目的完全解決對(duì)多設(shè)備場(chǎng)所的集中管理和控制，他的出現(xiàn)不僅提高了生產(chǎn)力，與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)工作效率的提高。一款成熟的PLC包含多種指令，實(shí)現(xiàn)邏輯，順序，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的基本指令，與此同時(shí)還提供循環(huán)等高級(jí)指令。其根本是一款可編程的控制器并且能夠?qū)崿F(xiàn)控制各種各樣的機(jī)械，這種控制是通過(guò)PLC的數(shù)字式和模擬式的輸入與輸出。隨著科技的高速發(fā)展，PLC逐漸替代各種繼電器，廣泛使用PLC使其更能實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍設(shè)備的兼容，并形成完整的機(jī)械生產(chǎn)線(xiàn)。其本身?yè)碛姓弑姸嗟倪x擇余地，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同需求對(duì)PLC的模塊進(jìn)行選擇，造就了PLC的普適性，簡(jiǎn)便性。2.2PLC特點(diǎn)（1）PLC運(yùn)行穩(wěn)定，具有較高的可靠性，較強(qiáng)的抗干擾性在整個(gè)電氣控制系統(tǒng)中，高抗和可靠安全是整個(gè)系統(tǒng)的合格與否的重要指標(biāo)。PLC使用了現(xiàn)代化的技術(shù)，及大規(guī)模的集成電路技術(shù)，PLC的生產(chǎn)工藝極為嚴(yán)苛，采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，因此才具備安全與可靠性。（2）PLC設(shè)備的配套種類(lèi)多且全面，功能強(qiáng)大，具有普適性現(xiàn)代PLC發(fā)展，已經(jīng)有了不同大小，不同種類(lèi)，不同規(guī)模的一系列產(chǎn)品。適用于不同的工作場(chǎng)地以及工作需求。PLC不僅有著邏輯處理的能力，還對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算有著相對(duì)可靠的功能，適用于多種數(shù)字控制領(lǐng)域。在特殊需求上還可以添加不同的擴(kuò)展單元，例如位置的控制，溫度的控制等。外加上PLC有著強(qiáng)大的通信能力實(shí)現(xiàn)了與人機(jī)界面的結(jié)合，使得PLC的使用更加簡(jiǎn)便。操作簡(jiǎn)單，易于編程，電氣工程應(yīng)用廣泛PLC是一種的通用的工業(yè)控制的小型計(jì)算機(jī)。面向多種重工業(yè)控制技術(shù)場(chǎng)合。有著豐富的接口，較強(qiáng)的通信能力，編程的語(yǔ)言也受到了技術(shù)工人的青睞。其中梯形圖語(yǔ)言的編寫(xiě)與繼電器電路非常相近。所以用PLC的少量的開(kāi)關(guān)量就可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)繼電器的替代。使得不熟悉電子電路的技術(shù)人員也可以從事工業(yè)控制的技術(shù)。（4）系統(tǒng)搭建，后期維護(hù)升級(jí)容易PLC內(nèi)部的存儲(chǔ)邏輯實(shí)現(xiàn)對(duì)接線(xiàn)的替代，一方面減少了外部控制的接線(xiàn)，另一方面使得系統(tǒng)的搭建周期減少，讓后期維護(hù)時(shí)的工作人員更見(jiàn)容易。（5）PLC體積小，占地小節(jié)省空間，能耗低在市面上最小的PLC底部尺寸100mm，然而他的重量?jī)H僅150g，這也就代表這此類(lèi)型的PLC功耗極低。PLC的未來(lái)發(fā)展方向：（1）高速型PLC，且具有大容量存儲(chǔ)對(duì)PLC的處理能力的需求，高速的處理能力需要PLC具有更高的響應(yīng)能力，并且有更大的存儲(chǔ)空間。當(dāng)前，PLC的掃描速度普遍為0.1ms/k。我們知道掃描速度是衡量一個(gè)PLC優(yōu)秀與否的重要指標(biāo)。大型，超大型PLC的發(fā)展，以及小型和超小型的PLC目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)是中小型的PLC系統(tǒng)，但是這種PLC不能完成更為復(fù)雜的軟件設(shè)計(jì)，因此在現(xiàn)階段急需超大型的PLC。目前現(xiàn)存的大型PLC中有14336個(gè)輸入輸出點(diǎn)，并且使用32位的微型處理器，實(shí)現(xiàn)多個(gè)CPU并行和擁有大容量的存儲(chǔ)功能。PLC通信更強(qiáng)大，能夠聯(lián)網(wǎng)通信因各種自動(dòng)化控制的需求不同，PLC也發(fā)展出不同的擴(kuò)展模塊，遠(yuǎn)程的I/O模塊和通信和人機(jī)接口模塊，這些不同的擴(kuò)展模塊的靈活使用擴(kuò)展了PLC的功能。使得PLC更為廣泛的被使用。（4）實(shí)現(xiàn)故障檢測(cè)，以及簡(jiǎn)單的故障處理（5）編程語(yǔ)言多樣化。2.3PID控制PID控制是模擬控制系統(tǒng)最常用的控制方法之一。PID控制系統(tǒng)原理框圖如所示，系統(tǒng)由PID控制器和被控對(duì)象組成。比例比例R(t)++Y(t)微分積分被控對(duì)象+_U(t)圖2.1常規(guī)PID控制原理圖選用了含PID調(diào)節(jié)的PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制保證煙霧流量控制系統(tǒng)中的煙霧濃度恒定。在PID控制中我們的控制輸入量手段為比例，積分和微分這三種模式。PID控制起到的是反饋?zhàn)饔?，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，愛(ài)過(guò)程通過(guò)測(cè)量值和給定值的比較差反饋給現(xiàn)有的煙霧流量控制系統(tǒng)。基于反饋信號(hào)用來(lái)糾正并調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)即響應(yīng)。因此對(duì)于PID控制成為一種線(xiàn)性控制器。因此在計(jì)算公式中，用給定值和實(shí)際輸出值的差表示偏差值。公式如下：（2-1）PID控制規(guī)律為：（2-2）Kp為比例系數(shù)；Ti為積分時(shí)間常數(shù)；Td為微分時(shí)間常數(shù)。相應(yīng)的傳遞函數(shù)形式：（2-3）PID控制器不同環(huán)節(jié)下的作用以及調(diào)節(jié)模式：(1)比例環(huán)節(jié)：在PID控制器中，偏差信號(hào)被成比例的反應(yīng)，界定PID控制器的控制作用，用給定值與實(shí)際輸出值的偏差來(lái)激活PID控制器的控制作用，魚(yú)翅同時(shí)PID控制器抑制給定值與實(shí)際輸出值的偏差，起到負(fù)反饋的作用，與此同時(shí)，給定值與實(shí)際輸出值的偏差不能被徹底消除，這種偏差就成為系統(tǒng)偏差，其結(jié)果隨著比例系數(shù)的正大而減小，即成反比例關(guān)系，然而對(duì)比例系數(shù)不宜過(guò)大，過(guò)大的比例系數(shù)極易引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定，使得系統(tǒng)處于紊亂的狀態(tài)。(2)積分環(huán)節(jié)：當(dāng)給定值和實(shí)際輸出值存在偏差時(shí)，對(duì)于PID控制器就會(huì)起作用，其目的就是完全抑制偏差，因此控制器的輸出與偏差持續(xù)的時(shí)間有關(guān)。積分環(huán)節(jié)中積分作用的大小和積分時(shí)間有關(guān)，同樣與時(shí)間常數(shù)成反比，對(duì)于積分作用的積分時(shí)間不能短，積分作用越強(qiáng)就可能引起系統(tǒng)的振蕩。(3)微分環(huán)節(jié)本課題采用的PID控制原理如圖所示，給定流量經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算，得出相應(yīng)結(jié)果送入變頻器，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧濃度的控制，并將信號(hào)反饋于控制器。y(t)比例y(t)比例積分微分給定流量r(t)e(t)頻率u(t)變頻器電機(jī)變頻流量轉(zhuǎn)速煙量變送器—圖2.2PID控制原理框圖2.4PLC編程軟件本次課題采用西門(mén)子的PLC，使用西門(mén)子旗下的仿真軟件STEP7-Micro/WIN。STEP7-Micro/WIN是西門(mén)子專(zhuān)為SIMATIC系列S7-200設(shè)計(jì)編程軟件，該編程軟件滿(mǎn)足了個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作和圖形編輯的需求。STEP7-Micro/WIN基于微軟的操作平臺(tái)：該軟件能夠?qū)崿F(xiàn)在離線(xiàn)的狀態(tài)下創(chuàng)建用戶(hù)程序，并且能夠以編輯和加以修改。脫機(jī)的狀態(tài)下計(jì)算機(jī)沒(méi)有和現(xiàn)場(chǎng)PLC進(jìn)行連接，在計(jì)算機(jī)中對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行編譯，調(diào)試的所有程序都不會(huì)被傳輸進(jìn)PLC的存儲(chǔ)器中。2.當(dāng)編輯好程序后在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行調(diào)試仿真后通過(guò)傳輸線(xiàn)聯(lián)機(jī)通信，上傳和下載用戶(hù)程序，并在可以對(duì)PLC進(jìn)行直接操作。3.仿真軟件可以在編譯程序時(shí)對(duì)程序進(jìn)行檢查，并標(biāo)記處不合理的地方以便于后期的語(yǔ)法更正。因此軟件存在語(yǔ)法檢查的功能，這樣就不會(huì)產(chǎn)生直接下載后對(duì)操作系統(tǒng)因程序錯(cuò)誤而產(chǎn)生的機(jī)械故障。4.仿真軟件中還提供了對(duì)計(jì)算機(jī)中的用戶(hù)程序進(jìn)行加密管理的功能，使得更加安全。第三章PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)設(shè)備的選型根據(jù)系統(tǒng)理論分析，需要對(duì)PLC選型，PLC的擴(kuò)展模塊選型，變頻器，三相異步電動(dòng)機(jī)組，流量計(jì)，流量傳感器，煙霧檢測(cè)傳感器，溫度傳感器，光敏傳感器等一系列傳感器組件。表3.1硬件選擇主要設(shè)備型號(hào)及其生產(chǎn)廠(chǎng)家可編程控制器（PLC）SiemensCPU226模擬量擴(kuò)展模塊SiemensEM235變頻器SiemensMM4403.1.1PLC選型PLC能過(guò)完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的輸入信號(hào)采集，與此同時(shí)輸出對(duì)各個(gè)單元的控制信號(hào)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)PLC煙霧流量控制系統(tǒng)的對(duì)外數(shù)據(jù)交換，完成對(duì)上位機(jī)中的組態(tài)軟件的信號(hào)傳輸功能，由此能夠全時(shí)段的監(jiān)控全系統(tǒng)。從分析中不難看出PLC是厭惡流量控制系統(tǒng)的中心環(huán)節(jié)，也是完成監(jiān)控控制的重要組成部分。PLC選型時(shí)我們要考慮PLC系統(tǒng)中指令的豐富程度，以便于我們?nèi)蘸蟮南到y(tǒng)升級(jí)核對(duì)更多的系統(tǒng)兼容。因工作場(chǎng)地需求要考慮其執(zhí)行速度，信號(hào)傳輸?shù)目炻瑑?nèi)部的存儲(chǔ)空間，通信接口和通信協(xié)議，擴(kuò)展模塊的帶載能力，后期變成軟件的簡(jiǎn)易程度和完成該系統(tǒng)的資金要求等多方面因素。對(duì)于煙霧流量控制我們不需要其有過(guò)多的指令，選擇更為親民的，性?xún)r(jià)比高，操作更為簡(jiǎn)單的西門(mén)子Ｓ７－２００型。德國(guó)西門(mén)子S7-200型的優(yōu)點(diǎn)：１．S7-200型PLC外觀(guān)整潔小巧，結(jié)構(gòu)更為緊湊。２．對(duì)于小型的控制系統(tǒng)S7-200型普遍被使用，其內(nèi)部的指令更為成熟，便于接受。３．價(jià)格低廉更具性?xún)r(jià)比。４．PC／PPI電纜連接上位機(jī)與PLC完成點(diǎn)對(duì)點(diǎn)PPI協(xié)議。與此同時(shí)完成全階段轉(zhuǎn)換可編程控制器的通信接口與上位機(jī)PC的通信接口。（注：在PLC中采用RS485實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC中CPU的完全通信，但是對(duì)于上位機(jī)的PC端只能采用RS２３２進(jìn)行通信，由此看出二者不能夠直接通信）。3.1.2擴(kuò)展模塊的選型本課題選用PLC主模塊為CPU226。擴(kuò)展模塊為EM235。CPU226：開(kāi)關(guān)量輸出：16點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸出形式：繼電器輸出（交流電220V）開(kāi)關(guān)量輸入：24點(diǎn)輸入形式：直流輸入（直流24V）EM235：四模擬量輸入（4AIW）一模擬量輸出（AQW）擴(kuò)展模塊EM235中包含模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器借此實(shí)現(xiàn)該模塊的模擬量與數(shù)字量的接洽。例如輸入標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)EM235內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器將信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)是字長(zhǎng)為16bit。如輸出字長(zhǎng)為16bit的數(shù)字信號(hào)，EM235內(nèi)部的D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為便準(zhǔn)的輸出信號(hào)。其中我們對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的定義，以及有不同的數(shù)字信號(hào)時(shí)，在DIP開(kāi)關(guān)內(nèi)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)。EM235模擬量模塊；EM235模擬量模塊；擬量輸入/輸出模塊支持：?對(duì)煙霧流量控制系統(tǒng)的模擬量信號(hào)進(jìn)行連接?對(duì)控制系統(tǒng)的輸出的模擬量實(shí)現(xiàn)控制它們轉(zhuǎn)換：?實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的相互轉(zhuǎn)換并將信號(hào)輸入到SIMATICS7-200內(nèi)?把S7-200輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為需要的數(shù)字量或者模擬量3.2電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速原理三相異步電動(dòng)機(jī)用于煙霧流量控制系統(tǒng)中重要的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，轉(zhuǎn)速公式為：（3-1）在此公式中可以看中電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與點(diǎn)與頻率f，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的磁極對(duì)數(shù)p，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率有關(guān)，因此我們?cè)趯?duì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制時(shí)需考慮個(gè)條件的影響。因此對(duì)于三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法有改變電源頻率，變更三相異步電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)差率，三相異步電動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)后，其磁極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)差率都是一定的不可以輕易改變，因此再此課題中我們通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的電源頻率來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)三相異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速，以實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧流量的精準(zhǔn)控制，通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度來(lái)控制煙霧流出的流速，并通過(guò)流量計(jì)來(lái)檢測(cè)管道中的煙霧流量的速度并傳輸至組態(tài)軟件中，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)與信號(hào)的反饋。3.3PLC外部信號(hào)傳輸整體概述抽煙電機(jī)運(yùn)行的兩種模式，分別為手動(dòng)模式和自動(dòng)模式。在手動(dòng)模式下打開(kāi)電機(jī)手動(dòng)運(yùn)行指示燈亮，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行低速，再次觸發(fā)抽煙電機(jī)運(yùn)行在中速檔，觸發(fā)煙機(jī)運(yùn)行在三檔，高速狀態(tài)，再次觸發(fā)煙機(jī)停止開(kāi)關(guān)運(yùn)行，手動(dòng)模式的LED熄滅。因此此過(guò)程是需要外部觸發(fā)PLC響應(yīng)，傳輸至變頻器，改變電動(dòng)機(jī)的電源頻率實(shí)現(xiàn)流量速度控制。在自動(dòng)模式下第一次觸發(fā)煙機(jī)自動(dòng)運(yùn)行模式下的LED指示燈亮，煙機(jī)開(kāi)始工作，EM235模擬量輸入/輸出模塊把煙量傳感器輸入的電壓（0-10V）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入PLC存儲(chǔ)區(qū)，并根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值判斷是否開(kāi)始控制變頻器工作，如果超過(guò)閾值，則將其對(duì)應(yīng)的數(shù)字量輸出經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量經(jīng)運(yùn)算放大后輸出電壓(0-10V）用來(lái)控制變頻器MM420輸出頻率，實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。另外還有額外功能：對(duì)煙道或者工作場(chǎng)地的照明和報(bào)警系統(tǒng)，照明系統(tǒng)也可以使用PLC額外端口實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)光敏電阻實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。外加溫度顯示，煙道及工作場(chǎng)地的溫度和煙量的檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)超閾值報(bào)警功能。MCGS嵌入式組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)的PC對(duì)整個(gè)煙霧流量控制系統(tǒng)的控制（啟停，運(yùn)行模式）和完成對(duì)工作場(chǎng)地的溫度濕度，煙霧濃度的檢測(cè)，并上傳至上位機(jī)PC中，因此，MCGS成為了煙霧流量控制系統(tǒng)全階段全時(shí)段檢測(cè)和控制。系統(tǒng)電氣控制總框和整體過(guò)程如圖所示：上位機(jī)PC上位機(jī)PC通過(guò)組態(tài)王模擬演示控制過(guò)程手動(dòng)自動(dòng)選擇開(kāi)關(guān)煙量傳感器變頻器模擬量控制電機(jī)模擬量輸入CPU200XP自動(dòng)模式指示燈報(bào)警.緊急燈手動(dòng)模式指示燈溫度/煙量異常報(bào)警LED照明燈自動(dòng)模式開(kāi)始/調(diào)速（上升沿觸發(fā)）急停開(kāi)關(guān)圖3.1系統(tǒng)的電氣控制總框3.4系統(tǒng)主電路分析及其設(shè)計(jì)在主電路中，KM1，3，5是主電路工頻上的接觸器，他們對(duì)應(yīng)著不同的電動(dòng)機(jī)組，能夠?qū)崿F(xiàn)三組電動(dòng)機(jī)在工頻上運(yùn)行，他們的吸合與否，與PLC給的信號(hào)有關(guān)，PLC控制著三個(gè)接觸器的吸合。相對(duì)的我們定義偶數(shù)的接觸器為變頻電路上的接觸器，同樣是由PLC控制，當(dāng)接觸器吸合時(shí)我們利用回路上的變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)組的變頻控制，不同機(jī)組在變頻器的作用下實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)速的控制完成對(duì)煙霧流量的控制。FR分別為三個(gè)電機(jī)組熱繼電器在此過(guò)程中起到過(guò)載保護(hù)的作用；為了回路的安全，我們分別在工頻和變頻電路上裝有隔離開(kāi)關(guān)，不僅對(duì)回路進(jìn)行有效的控制還可以增加該電路的安全可靠性。當(dāng)然，作為機(jī)組的主電路熔斷器FU對(duì)回路的安全也起到重要的作用。煙霧控制系統(tǒng)采用多電機(jī)循環(huán)變頻運(yùn)行方式，煙霧較多時(shí)總有一組電機(jī)處于變頻狀態(tài)，其他兩組為正常的工頻狀態(tài)，且每一組電機(jī)組不能工作超過(guò)三個(gè)小時(shí)，超過(guò)三個(gè)小時(shí)跳轉(zhuǎn)為下一個(gè)機(jī)組變頻，其余二組為工頻狀態(tài)，既保證了對(duì)煙霧流量的控制，也延長(zhǎng)了電機(jī)組的使用壽命，提高了整個(gè)系統(tǒng)的利用效率。三相對(duì)稱(chēng)電源上接有熔斷器對(duì)電路起到過(guò)流保護(hù)，隔離開(kāi)關(guān)QS１輸入至變頻器然后輸出通過(guò)接觸器的觸電至電動(dòng)機(jī)組，對(duì)連接至變頻器的電動(dòng)機(jī)組實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速，這就需要該電動(dòng)機(jī)組連接至變頻器時(shí)，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速時(shí)，接觸器接到變頻器中，按照變頻器上預(yù)設(shè)值的速度進(jìn)行工作，即處于變頻模式。不能接至工頻上，即三相異步電動(dòng)機(jī)組不可以同時(shí)連接變頻電路和工頻電路，對(duì)于變頻器而言，變頻器的輸出端也不可以直接接電源。因此，我們?cè)谥麟娐飞喜坏貌粚?shí)現(xiàn)雙電路的互鎖，對(duì)于我們繼電器電路我們可以使用互鎖開(kāi)關(guān)，在PLC電路中我們僅需要通過(guò)梯形圖實(shí)現(xiàn)互鎖。該系統(tǒng)中需要對(duì)工作的電動(dòng)機(jī)組實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)，我們監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以及電動(dòng)機(jī)組的電壓，變頻器的電壓。各種儀表實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)，然后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)輸入到上位機(jī)PC中。其中電動(dòng)機(jī)模塊需要監(jiān)測(cè)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)組的電流，電動(dòng)機(jī)組的電壓，變頻器的電壓，變頻器的電流。另外我們通過(guò)對(duì)三相電的線(xiàn)電壓的值可以判斷出哪一組電動(dòng)機(jī)處于變頻狀態(tài)。注意事項(xiàng)：接觸點(diǎn)互鎖，電動(dòng)機(jī)不能反轉(zhuǎn)，系統(tǒng)不能夠直接與主電路斷開(kāi)，因此通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟停。在三相電路中，為了提高我們電動(dòng)機(jī)組的對(duì)電源的利用率，我們必須減小阻抗角，即改變功率因素，因此在此電路中電抗器就顯得尤為重要，通過(guò)感性電阻和容性原件實(shí)現(xiàn)阻抗叫的最小化。另外，對(duì)于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)我們采用軟起動(dòng)的模式，在電路中我們不采用星三角的降壓?jiǎn)?dòng)，我們對(duì)于星三角必須改變電動(dòng)機(jī)的接線(xiàn)，因使用的是電動(dòng)機(jī)組，使用該方法大大增加了電路的復(fù)雜程度，因此該系統(tǒng)需要進(jìn)行軟起動(dòng)。這樣才可以使得電路中流經(jīng)的電流不會(huì)過(guò)大，從而影響安全。圖3.2煙霧流量控制系統(tǒng)主電路圖3.5PLC的I/O端口分配及外圍接線(xiàn)圖在PLC中I/O分配及外圍接線(xiàn)是至關(guān)重要的，它關(guān)系這整個(gè)系統(tǒng)能否正常運(yùn)行，不同的信號(hào)來(lái)源對(duì)應(yīng)PLC中不同的代碼，同時(shí)也在PLC中有著不同的地址編號(hào)，下面是輸入輸出點(diǎn)代碼及地址編號(hào)：表3.1I/O地址分配表名稱(chēng)代碼地址編號(hào)輸入信號(hào)溫度模式信號(hào)(1-高溫，0-低溫)SA1I0.0煙霧濃度上下限信號(hào)SLHLI0.1變頻器報(bào)警信號(hào)SUI0.2試燈按鈕SB7I0.3濃度傳感器輸出模擬量電壓值UpAIW0輸出信號(hào)第一組電動(dòng)機(jī)的正常模式接觸器和LED顯示KM1、HL1Q0.0第一組電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速模式接觸器和LED顯示KM2、HL2Q0.1第二組電動(dòng)機(jī)的正常模式接觸器和LED顯示KM3、HL3Q0.2第二組電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速模式接觸器和LED顯示KM4、HL4Q0.3第三組電動(dòng)機(jī)的正常模式接觸器和LED顯示KM5、HL5Q0.4第三組電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速模式接觸器和LED顯示KM6、HL6Q0.5輸出信號(hào)煙霧濃度上下限報(bào)警指示燈HL7Q1.1變頻器故障報(bào)警指示燈HL8Q1.2高溫模式運(yùn)行指示燈HL9Q1.3報(bào)警電鈴HAQ1.4變頻器頻率復(fù)位控制KAQ1.5變頻器輸入電壓信號(hào)UfAQW0由此看出，在煙霧流量控制系統(tǒng)中，輸入量為５，在這其中有四個(gè)是數(shù)字量，剩下的為模擬量。模擬量來(lái)源為煙霧濃度傳感器，當(dāng)工作場(chǎng)地的煙霧濃度達(dá)到上下限時(shí)，傳感器監(jiān)測(cè)信號(hào)并輸出模擬量，PLC的EM235模塊接收信號(hào)，并將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為字長(zhǎng)為16bit的數(shù)字量。3.6煙霧流量控制系統(tǒng)控制PLC部分電路分析及其設(shè)計(jì)PLC是煙霧流量控制系統(tǒng)中重要的一環(huán)，PLC主要在該系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)煙霧電機(jī)組的自動(dòng)投入運(yùn)行，在電動(dòng)機(jī)組之間實(shí)現(xiàn)在變頻與工頻之間完成切換，并且確保單個(gè)電動(dòng)機(jī)組不能持續(xù)工作，用變頻電動(dòng)機(jī)組和工頻電動(dòng)機(jī)組共同完成對(duì)工作產(chǎn)地中煙霧的控制。與此同時(shí)，PLC還要完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的編程和手動(dòng)與自動(dòng)模式的切換，以及該系統(tǒng)運(yùn)作的啟停。與此同時(shí)，該P(yáng)LC還承接著與上位機(jī)的通信，以及工作場(chǎng)地內(nèi)的個(gè)狀態(tài)的報(bào)警識(shí)別。過(guò)程分析：SA轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，起到模式切換的作用即是手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，在圖示上不同觸電１，２就對(duì)應(yīng)著不同的工作模式。煙霧流量控制系統(tǒng)的手動(dòng)與自動(dòng)控制：手動(dòng)控制：選擇開(kāi)關(guān)SA選擇１，實(shí)現(xiàn)對(duì)手動(dòng)控制的切換，在此模式下可以分別對(duì)三個(gè)煙霧電動(dòng)機(jī)組實(shí)現(xiàn)控制。觸發(fā)SB1實(shí)現(xiàn)KM1線(xiàn)圈得電，對(duì)應(yīng)的KM1的常閉觸點(diǎn)閉合，回路完成自鎖，LEDHL１點(diǎn)亮，此時(shí)第一個(gè)電動(dòng)機(jī)組運(yùn)行在工頻下。按下停止按鈕電路整個(gè)電路失電，第一電動(dòng)機(jī)組停止運(yùn)行。。按下SB3，線(xiàn)圈KM3得電，對(duì)應(yīng)的KM3的常閉觸點(diǎn)閉合，回路自鎖，HL3點(diǎn)亮，此時(shí)第二個(gè)電動(dòng)機(jī)組運(yùn)行在工頻下。按下停止按鈕電路整個(gè)電路失電，電動(dòng)機(jī)組停止運(yùn)行。。觸發(fā)按鈕SB5隨機(jī)KM5線(xiàn)圈通電對(duì)應(yīng)的KM5的常閉觸點(diǎn)閉合。第二電動(dòng)機(jī)組回路完成自鎖LEDHL5點(diǎn)亮，此時(shí)第二個(gè)電動(dòng)機(jī)組在工頻下運(yùn)行。按下停止按鈕整個(gè)電路失電，該電動(dòng)機(jī)組停止運(yùn)行。圖3.3煙霧控制系統(tǒng)控制電路圖自動(dòng)控制：選擇開(kāi)關(guān)選擇２，系統(tǒng)在自動(dòng)模式下工作。此時(shí)PLC啟動(dòng)，接觸器Q0.0和Q0.1控制著1號(hào)電動(dòng)機(jī)組的工頻和變頻模式，Q0.2和Q0.3接觸器控制著2號(hào)電動(dòng)機(jī)組的工作模式，即是工頻還是變頻模式，Q0.4和Q0.5接觸器控制著3號(hào)電動(dòng)機(jī)組的工頻和變頻模式。若Q0.0閉合，則KM1得電，HL1點(diǎn)亮，此時(shí)1號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下，此時(shí)KM1的常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，確保了變頻和工頻模式不能同時(shí)運(yùn)行，即對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)不能直接串聯(lián)在主電路上。若Q0.2閉合，則KM3得電，HL3點(diǎn)亮，此時(shí)2號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下。若Q0.4閉合，則KM5得電，HL5點(diǎn)亮，此時(shí)3號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下。由此看出，PLC控制著各種接觸器的吸合與否。同理，其余的電路依次完成控制確保了變頻和工頻模式不能同時(shí)運(yùn)行，即對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)不能直接串聯(lián)在主電路上。若Q0.3閉合，則KM4得電，HL4點(diǎn)亮，此時(shí)2號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下。若Q0.5閉合，則KM6得電，HL6點(diǎn)亮，此時(shí)3號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下。自動(dòng)模式下PLC啟動(dòng)運(yùn)行，控制接觸器吸合與打開(kāi)。Q1.1控制著煙霧濃度上下限的LED燈，當(dāng)工作場(chǎng)地的煙霧濃度達(dá)到上下限時(shí)，傳感器監(jiān)測(cè)信號(hào)并輸出模擬量，PLC的EM235模塊接收信號(hào)，并將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為字長(zhǎng)為16bit的數(shù)字量，經(jīng)PID控制使得PLC的Q1.1輸出高電平，則HL7點(diǎn)亮。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障，或者內(nèi)部電流電壓為非標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，Q1.2點(diǎn)亮。同理，當(dāng)溫度傳感器監(jiān)測(cè)到高溫呢模式時(shí)，經(jīng)過(guò)回路實(shí)現(xiàn)HL9點(diǎn)亮。Q1.4控制著系統(tǒng)的報(bào)警功能，當(dāng)需要時(shí)我們?cè)诰幊誊浖邪阉尤胂鄳?yīng)的電路中。Q1.5時(shí)電路的變頻器頻率的復(fù)位。第四章系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分析在煙霧流量控制系統(tǒng)中，我們需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行積極反饋，這就要求我們的PLC編制初始化。其中，中斷程序和初始化編制在PID閉環(huán)控制中身份重要。該系統(tǒng)中的絕大多數(shù)反饋信號(hào)為模擬量，因此在真?zhèn)€PID控制中和PLC系統(tǒng)中分為三個(gè)部分進(jìn)行編程，一方面分部分編程有助于邏輯梳理，另一方面為后期維護(hù)和升級(jí)奠定記住。在該系統(tǒng)中主要有主程序，主程序完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換與信號(hào)生成，多個(gè)電動(dòng)機(jī)組之間由工頻到變頻的相互轉(zhuǎn)換，與此同時(shí)還兼任著對(duì)各個(gè)接觸器的邏輯信號(hào)的總體控制，還有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報(bào)警功能。因?yàn)楦邷睾偷蜏貭顟B(tài)下對(duì)工作場(chǎng)地內(nèi)煙霧濃度的排放需求不同，高溫時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的煙霧積累會(huì)導(dǎo)致溫度升高，不符合場(chǎng)地需求。低溫輕快想，慢速的排放煙霧有助于對(duì)工作場(chǎng)地的保暖。再者就是子程序，他也兼顧著對(duì)系統(tǒng)的初始化，這樣可以有效的節(jié)省掃描周期，實(shí)現(xiàn)PLC的快速反應(yīng)。對(duì)于PID控制，我們用PLC中的定時(shí)器來(lái)確立PID控制器的采樣周期，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)PID的輸出控制。主程序完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換與信號(hào)生成，多個(gè)電動(dòng)機(jī)組之間由工頻到變頻的相互轉(zhuǎn)換，與此同時(shí)還兼任著對(duì)各個(gè)接觸器的邏輯信號(hào)的總體控制，還有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的報(bào)警功能。因?yàn)楦邷睾偷蜏貭顟B(tài)下對(duì)工作場(chǎng)地內(nèi)煙霧濃度的排放需求不同，高溫時(shí)，長(zhǎng)時(shí)間的煙霧積累會(huì)導(dǎo)致溫度升高，不符合場(chǎng)地需求。低溫輕快想，慢速的排放煙霧有助于對(duì)工作場(chǎng)地的保暖。這里我們區(qū)分了高溫模式與低溫模式，用以區(qū)分模式不同表現(xiàn)在PLC中LED燈的亮滅，還有對(duì)PID中設(shè)定值的不同，我們以設(shè)定值的百分之九十為高溫模式，以設(shè)定值的百分之七十為低溫模式，通過(guò)對(duì)設(shè)定值的量程不同，用以來(lái)區(qū)分在溫度不同下我們對(duì)煙霧排除速度的快慢的需求。4.2PLC程序設(shè)計(jì)我們使用STEP7-MicroWIN-V40編程軟件來(lái)對(duì)PLCＳ７－２００進(jìn)行編程。該軟件的編程手段也有不同，我們可以使用語(yǔ)句表，梯形圖，功能塊圖，這也就方便了不同人群不同習(xí)慣。在煙霧控制系統(tǒng)中用了一個(gè)主程序和兩個(gè)子程序來(lái)進(jìn)行控制。在STEP7-MicroWIN-V40軟件中編程編譯。使用PC/PPI電纜把編寫(xiě)程序下載到PLC，然后啟動(dòng)PLC，使其工作在RUN狀態(tài)。4.2.1控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)初始化程序在煙霧流量控制系統(tǒng)開(kāi)始前首先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，即對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，其中包括各種初始值，設(shè)定值。對(duì)電動(dòng)機(jī)組是否需要增加變頻的機(jī)組數(shù)程序輸出PID的運(yùn)算結(jié)果將結(jié)果和預(yù)定值進(jìn)行比較（電動(dòng)機(jī)組變頻運(yùn)行的最大頻率），當(dāng)數(shù)值大于并且等于是開(kāi)始執(zhí)行，并且對(duì)于變頻的三相異步電動(dòng)機(jī)組能夠穩(wěn)定的運(yùn)行（在這里，我們界定三相異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行為電流電壓為適當(dāng)值，并且變頻器不過(guò)熱，還有電路中熔斷器不發(fā)生熔斷），就此，依靠PLC中定時(shí)器（設(shè)定定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間為５分鐘），因此煙霧流量控制系統(tǒng)每五分鐘就進(jìn)行變頻電動(dòng)機(jī)組號(hào)加一。其中定時(shí)器設(shè)定５分鐘是為了消除短時(shí)間內(nèi)的煙霧濃度差對(duì)傳感器的值進(jìn)行影響。電動(dòng)機(jī)組的軟啟動(dòng)程序PLC實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器的延時(shí)接通，變頻器對(duì)電動(dòng)機(jī)組進(jìn)行軟起動(dòng)，且保證任一電動(dòng)機(jī)組工作不超過(guò)三小時(shí)。電動(dòng)機(jī)組兩種模式選擇程序接觸器Q0.0和Q0.1控制著電動(dòng)機(jī)組第一組工頻和變頻模式，接觸器Q0.2和Q0.3控制著電動(dòng)機(jī)組第二組的工頻和變頻模式，接觸器Q0.4和Q0.5控制著電動(dòng)機(jī)組第三組的工頻和變頻模式。接觸器Q0.0和Q0.1控制著1號(hào)電動(dòng)機(jī)組的工頻和變頻模式，Q0.2和Q0.3接觸器控制著2號(hào)電動(dòng)機(jī)組的工作模式，即是工頻還是變頻模式，Q0.4和Q0.5接觸器控制著3號(hào)電動(dòng)機(jī)組的工頻和變頻模式。若Q0.0閉合，則KM1得電，HL1點(diǎn)亮，此時(shí)1號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下，此時(shí)KM1的常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，確保了變頻和工頻模式不能同時(shí)運(yùn)行，即對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)不能直接串聯(lián)在主電路上。若Q0.2閉合，則KM3得電，HL3點(diǎn)亮，此時(shí)2號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下。若Q0.4閉合，則KM5得電，HL5點(diǎn)亮，此時(shí)3號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下。由此看出，PLC控制著各種接觸器的吸合與否。同理，其余的電路依次完成控制確保了變頻和工頻模式不能同時(shí)運(yùn)行，即對(duì)于變頻器來(lái)說(shuō)不能直接串聯(lián)在主電路上。若Q0.3閉合，則KM4得電，HL4點(diǎn)亮，此時(shí)2號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下。若Q0.5閉合，則KM6得電，HL6點(diǎn)亮，此時(shí)3號(hào)電動(dòng)自足運(yùn)行在工頻下。自動(dòng)模式下PLC啟動(dòng)運(yùn)行，控制接觸器吸合與打開(kāi)。自動(dòng)模式下PLC啟動(dòng)運(yùn)行，控制接觸器吸合與打開(kāi)與否。Q1.1控制著煙霧濃度上下限的LED燈，當(dāng)工作場(chǎng)地的煙霧濃度達(dá)到上下限時(shí)，傳感器監(jiān)測(cè)信號(hào)并輸出模擬量，PLC的EM235模塊接收信號(hào)，并將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)化為字長(zhǎng)為16bit的數(shù)字量，經(jīng)PID控制使得PLC的Q1.1輸出高電平，則HL7點(diǎn)亮。當(dāng)變頻器出現(xiàn)故障，或者內(nèi)部電流電壓為非標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，Q1.2點(diǎn)亮。同理，當(dāng)溫度傳感器監(jiān)測(cè)到高溫呢模式時(shí)，經(jīng)過(guò)回路實(shí)現(xiàn)HL9點(diǎn)亮。Q1.4控制著系統(tǒng)的報(bào)警功能，當(dāng)需要時(shí)我們?cè)诰幊誊浖邪阉尤胂鄳?yīng)的電路中。Q1.5時(shí)電路的變頻器變頻器頻率的復(fù)位。主程序：主程序開(kāi)始，調(diào)用初始化的子程序，設(shè)置兩種模式下的煙霧濃度值，設(shè)定變頻電動(dòng)機(jī)組號(hào)，看變頻器頻率是否達(dá)到上限，如果達(dá)上限定時(shí)器定時(shí)５分鐘，進(jìn)行濾波，工頻的電動(dòng)機(jī)組多加一組并產(chǎn)生變頻啟動(dòng)脈沖，看是否需要增加電動(dòng)機(jī)組或者轉(zhuǎn)換電動(dòng)機(jī)組，如果是復(fù)位變頻器且電動(dòng)機(jī)組號(hào)加一，調(diào)整變頻器電動(dòng)機(jī)組號(hào)遇４加１，產(chǎn)生當(dāng)前電動(dòng)機(jī)組工頻運(yùn)行下電動(dòng)機(jī)組變頻運(yùn)行，看是否變頻電動(dòng)機(jī)組運(yùn)行３小時(shí)，如果是產(chǎn)生轉(zhuǎn)換電動(dòng)機(jī)組序號(hào)，三組電動(dòng)機(jī)變頻運(yùn)行，三組電動(dòng)機(jī)工頻運(yùn)行，看煙霧濃度是否超過(guò)上限，如果是煙霧濃度超過(guò)上限報(bào)警，看是否變頻器故障，如果是變頻器故障報(bào)警，看是否有報(bào)警，如果是變頻電動(dòng)機(jī)組置１工頻電動(dòng)機(jī)組置０，產(chǎn)生故障結(jié)束脈沖，程序結(jié)束。4.2.2控制系統(tǒng)子程序設(shè)計(jì)根據(jù)控制系統(tǒng)的流程編寫(xiě)子程序如圖所示：(1)初始化子程序SBR_0圖4.1初始化子程序SBR_0梯形圖(2)PID控制中斷子程序圖4.2PID控制中斷子程序INT_0梯形圖第五章監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及系統(tǒng)調(diào)試5.1監(jiān)控組態(tài)軟件簡(jiǎn)介MCGS由組態(tài)，模擬運(yùn)行和運(yùn)行環(huán)境構(gòu)成。其中組態(tài)可以在上位機(jī)中運(yùn)行，并且運(yùn)行環(huán)境是唯一的獨(dú)立運(yùn)行系統(tǒng)，用三個(gè)環(huán)境來(lái)完成組態(tài)的設(shè)計(jì)和功能，MCGS可以通過(guò)串口或者以太網(wǎng)傳輸?shù)絇C中并下載到下位機(jī)內(nèi)，因此，MCGS非常的可靠，安全。在用戶(hù)應(yīng)用系統(tǒng)界面由主控窗口和設(shè)備窗口和用戶(hù)窗口和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略。通過(guò)創(chuàng)建圖形對(duì)窗口進(jìn)行布局調(diào)整。5.2煙機(jī)流量控制監(jiān)控組態(tài)設(shè)計(jì)該設(shè)計(jì)采用MCGS組態(tài)軟件，運(yùn)用MCGS打開(kāi)工程管理器。新建新的工程，建立新畫(huà)面。5.2.1監(jiān)控主界面在文件里調(diào)用開(kāi)關(guān)管道實(shí)時(shí)表，溫度儀表和報(bào)警窗口等畫(huà)面。在煙霧流量控制系統(tǒng)上有對(duì)管道內(nèi)和場(chǎng)地內(nèi)的煙霧濃度的顯示，還有室溫的設(shè)定值和實(shí)際值。并包含了實(shí)時(shí)曲線(xiàn)。窗口如圖所示，正常狀態(tài)下，主頁(yè)面為圖5.1，進(jìn)能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控，如需對(duì)電動(dòng)機(jī)操作需點(diǎn)擊右下角的返回主窗口，并選擇煙霧流量控制系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)組部分人機(jī)界面，如圖5.2，在此界面中分為三組電動(dòng)機(jī)，借由對(duì)電動(dòng)機(jī)組的電流電壓查看工作的電動(dòng)機(jī)是否為正常狀態(tài)，并也可以從此界面實(shí)現(xiàn)操作，手動(dòng)模式和自動(dòng)模式的切換。同時(shí)添加了停止按鈕，為后期檢修和升級(jí)留有余地。由此界面也可以返回?zé)熿F流量控制系統(tǒng)的人機(jī)界面。圖5.1煙霧流量控制系統(tǒng)人機(jī)界面圖5.2煙霧流量控制系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)組部分人機(jī)界面運(yùn)行組態(tài)軟件系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行，實(shí)時(shí)曲線(xiàn)能夠顯示目前狀態(tài)下風(fēng)機(jī)的狀態(tài)和煙霧濃度。當(dāng)點(diǎn)擊停止按鈕時(shí)，系統(tǒng)停止運(yùn)行。5.2.2實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)打開(kāi)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)，然后雙擊曲線(xiàn)對(duì)曲線(xiàn)進(jìn)行定義。實(shí)時(shí)曲線(xiàn)顯示當(dāng)前煙霧濃度和濃度的變化趨勢(shì)，以及當(dāng)前的電動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)速值。圖5.3實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn)結(jié)論通過(guò)PLC的編程，對(duì)模擬量（管道內(nèi)煙霧流量）進(jìn)行控制，運(yùn)用MCGS組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。組態(tài)軟件中充分完成了設(shè)定目標(biāo)，成功使得工作場(chǎng)地對(duì)煙霧流量控制，對(duì)工作環(huán)境的室溫，適度，煙霧濃度實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。與此同也實(shí)現(xiàn)對(duì)在組態(tài)軟件中對(duì)煙霧流量控制系統(tǒng)的操作。取代繼電器的使用較為復(fù)雜，用PLC對(duì)多種復(fù)雜的繼電器進(jìn)行替代。PLC能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制。PLC能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制。PLC可以通過(guò)添加相應(yīng)的PLC模塊進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同功能。對(duì)于PLC內(nèi)部進(jìn)行目的是利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種繼電器的替代，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。例如，PLC可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量和模擬量的相互轉(zhuǎn)換通過(guò)添加I/O模塊。對(duì)于PLC內(nèi)部進(jìn)行目的是利用PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多種繼電器的替代，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。例如，PLC中I/O模塊可以實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的相互轉(zhuǎn)換。并且可以對(duì)該模擬量完成PID的閉環(huán)控制。結(jié)論基于PLC的流量控制系統(tǒng)以本畢業(yè)設(shè)計(jì)以SIMATICS-200為核心通過(guò)CPU224XP完成對(duì)工作場(chǎng)地的煙霧控制。其中將系列CPU224XP進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制，應(yīng)用單閉環(huán)控制，使用擴(kuò)展的模塊EM235（AI4/AQ1*12位）采集并量化數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)化，內(nèi)部運(yùn)算實(shí)現(xiàn)給定量與設(shè)計(jì)量的相減進(jìn)而輸入到執(zhí)行器當(dāng)中，由此形成了閉環(huán)。采取增量式PID不僅可以對(duì)系統(tǒng)影響小，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)更好的在手動(dòng)與自動(dòng)模式之間的切換，并且增量式控制不產(chǎn)生積分失控，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，熟練的掌握了PLC的應(yīng)用，其中就包括對(duì)設(shè)備各種型號(hào)的認(rèn)識(shí)，以及相關(guān)型號(hào)PLC各有什么作用，另外學(xué)會(huì)如何編程PLC掌握了如何使用變頻器，如何實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件和PLC的通信等一系列智能控制的相關(guān)操作。其中對(duì)于PID控制更是有了一定了解，但是，用增量式PID編程也有不足之處：積分