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电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院1项目五远程监控水位控制系统通过该项目的学习，掌握PLC中PID回路指令和变送器、变频器的应用，掌握PLC应用中硬件设置和软件设计，熟悉PLC选型与资源配置，了解PLC通信指令与通讯协议，掌握组态软件Wincc的使用方法1、重点•指令的应用；•PLC控制系统设计的步骤、内容和方法。2、难点•PID回路指令和变送器、变频器的应用；•PLC通信指令与通讯协议电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院2任务一水位控制系统设计任务二远程监控水位控制系统设计电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院3工作任务1、控制要求水箱里的水以变化的速度流出，一台变频器驱动的水泵给水箱打水，以保证水箱的水位维持在满水位的75%。过程变量由浮在水面上的水位测量仪提供，PID控制器的输出值作为变频器的速度给定值。过程变量与回路输出均为单极性模拟量，取值范围为0.0~1.0。2、技术参数：本例采用PI控制器，给定值为0.75，选取控制器参数的初值为：Kc=0.25，Ts=0.1，Ti=30min任务一水位控制系统设计电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院4任务一水位控制系统设计完成任务所需知识点1、PID系统的组成2、PID回路指令3、液位变送器电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院5PID系统包括哪些部分？PID系统的组成在系统稳态运行时，PID控制器的作用就是通过调节其输出使偏差为零。偏差由给定量(SP，希望值)与过程变量(PV，实际值)之差来确定。任务一水位控制系统设计电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院6（1）指令格式LOOP为回路号，可在0-7范围选取；TBL为回路表的起始地址，指定PID运算的有关参数，可寻址的地址为VB。任务一水位控制系统设计PID回路指令（2）指令功能PID回路控制指令利用以TBL为起始地址的回路表中提供的回路参数进行PID运算。电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院7（3）回路表任务一水位控制系统设计电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院8（4）控制方式及特殊操作设有手动、自动切换机制，自动方式是指周期性的执行PID运算的方式；而手动方式则是指不执行PID运算的情况。为了保证由手动方式向自动方式的切换没有冲击，须将手动方式中设定的输出值作为PID指令的一个输入写入到控制参数表中的Yn值中，然后才可切换到自动方式。任务一水位控制系统设计电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院9液位变送器是对压力变送器技术的延伸和发展，根据不同比重的液体在不同高度所产生压力成线性关系的原理，实现对水、油及糊状物的体积、液高、重量的准确测量和传送。任务一水位控制系统设计液位变送器电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院10（1）优点:安装简单、使用方便，互换能力强。适合容器内液体介质的液位、界面的测量。除现场指示，还可配远传变送器、报警开关、检测功能齐全。指示新颖、读数直观、醒目、观察指示器的方向可根据用户需要改变角度。测量范围大，不受贮槽高度的限制。指示机构与被测介质完全隔离，密封性好，可靠性高，使用安全。结构简单、安装方便、维护方便、耐腐蚀、无需电源、防爆。高品质传感的灵敏度高，响应速度快，准确反映流动或静态液面的细微变化，测量准确度高。具备本安防爆和隔离防爆能力，可应用于各种危险场所。有防阻塞型设计可实现对糊状介质液位的测量。任务一水位控制系统设计（2）有100%等分刻度、LED、LCD三种指示表头，现场读十分方便。4—20mADC二线制信号传送，抗干扰能力强，传输距离远。精细独特的零点、满程、非线性补偿，保证仪表使用条件范围内的精度，长期稳定性好。压力传感器直接感测液位压力，不受介质起泡、沉积的影响。电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院11（3）使用被测介质广泛，可测油、水及与316不锈钢兼容的糊状物，具有一定的防腐能力。该产品具有投入式、直杆式、法兰式、螺纹式结构设计，备有防阻塞型设计，安装简单，使用方便、互换能力强，高品质传感器的灵敏度高，响应速度快，准确反映流动或静态液面的细微变化，测量准确度高。（4）特点：采用先进电路处理技术，性能稳定、高灵敏度；多种量程，最大可测200m(水柱压力)；采用316L不锈钢隔离膜片，适用于多种测量介质；配置灵活，根据需要可选择不同配置。（5）应用：工业现场液位测量与控制、城市供水及污水处理石油、化工、电厂、水文监测、水库、大坝、水电建设等领域的液位的测量与控制。任务一水位控制系统设计电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院12任务实施//主程序（OB1）LDSM0.1//首次扫描时CALL0//调用初始化子程序//子程序0LDSM0.0MOVR0.75,VD104//装入给定值75%MOVR0.25,VD112//装入回路增益0.25MOVR0.10,VD116//装入采样时间0.1sMOVR30.0,VD120//装入积分时间30minMOVR0.0,VD124//关闭微分作用MOVB100,SMB34//设置定时中断0的时间间隔为100msATCH0,10//设置定时中断以执行PID指令ENI//允许中断，子程序0结束任务一水位控制系统设计电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院13//中断程序0LDSM0.0ITDAIW0,AC0//单极性模拟量经A/D转换后存入累加器DTRAC0,AC0//32位整数转换为实数/R32000.0,AC0//标准化累加器中的实数MOVRAC0,VD100//存入回路表LDI0.0//在自动方式下，执行PID指令PIDVB100.0//回路表的起始地址为VB100，回路号为0LDSM0.0MOVRVD108,AC0//PID控制器的输出值送入累加器*R32000.0,AC0//将累加中的数标准化ROUNDAC0,AC0//实数转换为32位整数DTIAC0,AQW0//将16位整数写入到模拟量输出（D/A）寄存器任务一水位控制系统设计电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院14任务二远程监控水位控制系统工作任务利用西门子s7-200远程监控系统，对水位控制系统进行远程控制。任务二远程监控水位控制系统完成任务所需知识点1、组态软件2、Wincc简介电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院151.组态软件又称监控组态软件，译自英文SCADA,即Supervision,ControlandDataAcquisition(数据采集与监视控制),组态软件的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。与硬件生产相对照，组态与组装类似。如要组装一台电脑，事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显示器、硬盘、光驱等，我们的工作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间，因为它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每个“部件”都很灵活，因为软部件都有内部属性，通过改变属性可以改变其规格（如大小、性状、颜色等）。任务二远程监控水位控制系统电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院16组态软件是有专业性的。一种组态软件只能适合某种领域的应用。组态的概念最早出现在工业计算机控制中。如DCS(集散控制系统)组态，PLC（可编程控制器）梯形图组态。人机界面生成软件就叫工控组态软件。其实在其他行业也有组态的概念，人们只是不这么叫而已。如AutoCAD，PhotoShop，办公软件(PowerPoint)都存在相似的操作，即用软件提供的工具来形成自己的作品，并以数据文件保存作品，而不是执行程序。组态形成的数据只有其制造工具或其他专用工具才能识别。但是不同之处在于，工业控制中形成的组态结果是用在实时监控的。组态工具的解释引擎，要根据这些组态结果实时运行。任务二远程监控水位控制系统电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院17从表面上看，组态工具的运行程序就是执行自己特定的任务。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的HMI（人机接口软件，HumanMachineInterface）的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的HMI的软件工具或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过手工或委托第三方编写HMI应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能，构建一套最适合自己的应用系统。随着它的快速发展，实时数据库、实时控制、SCADA、通讯及联网、开放数据接口、对I/O设备的广泛支持已经成为它的主要内容，随着技术的发展，监控组态软件将会不断被赋予新的内容。任务二远程监控水位控制系统电气控制与PLC应用技术项目五远程监控水位控制系统25February2020开封大学机电工程学院182.WinccSIMATICWinCC是第一个使用最新的32位技术的过程监视系统，具有良好的开放性和灵活性。通用的应用程序，适合所有工业领域的解决方案；多语言支持，全球通用；可以集成到所有自动化解决方案内；内置所有操作和管理功能，可简单、有效地进行组态；可基于Web持续延展，采用开放性标准，集成简便；集成的Historian系统作为IT和商务集成的平台；可用选件和附加件进行扩展；“全集成自动化”的组成部分，适用于所有工业和技术领域的解决方案。Simens的WinCC也是一套完备的组态开发环境，Simens提供类Ｃ语言的脚本，包括一个调试环境。WinCC内嵌OPC支持，并可对分布式系统进行组态。但WinCC的结构较复杂，用户最好经过Simens的培训以掌握WinCC的应用。任务二远程监控水位控制系统