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恒压供水系统设计题目：恒压供水学期：15-16-1班级：电气1331姓名：钱基恒学号：189指导老师：叶晓燕摘要本系统通过PLC、变频器包含水泵电机，它们组成变频循环运行方式。采用变频器实现对三相水泵电机的变频调速。压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。关键词： PLC 变频调速 恒压供水 工、变频转换目录第一章 我们所选择的恒压供水系统11.1 恒压供水系统的基本介绍11.2 恒压供水系统的特点及优势2第二章 恒压供水系统42.1 恒压供水的意义42.2 变频恒压供水系统52.3 变频恒压供水系统原理图6第三章 恒压供水控制系统元件选型及使用73.1 恒压供水系统的元件明细表73.2 恒压供水系统的元件选型及使用83.2.1 水泵电机的参数83.2.2 交流接触器83.2.3 变频器93.2.4 触摸屏103.2.6 压力变送器113.2.7 中间继电器113.2.8 空气开关113.3 变频器的使用123.3.1 变频器的复位123.3.2 变频器的参数设置123.3.3 变频器的端子说明133.3.4 BOP操作面板的使用说明153.4 PLC的选型与设置163.4.1 PLC各部分简介173.4.2 PID控制原理183.4.3 PID调节原理193.4.4 PID控制器调试方法203.4.5 S7-300 CPU模块操作213.4.6 S7-300的开关量输入模块233.5.7 S7-300的I/O地址分配243.5.8 模拟量寻址25第四章PLC与触摸屏组态264.1 PLC程序的硬件组态264.2 触摸屏的组态34附录40致谢45参考文献46第一章 我们所选择的恒压供水系统1.1 恒压供水系统的基本介绍本次主要讨论一台电机控制液位的实现，会用到的元器件有PLC，变频器，传感器。供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。主要是将管网的实际压力经反馈后与给定压力进行比较，当管网压力不足时，变频器增大输出频率，水泵转速加快，供水量增加，迫使管网压力上升。反之水泵转速减慢，供水量减小，管网压力下降，保持恒压供水。主要内容是综合运用所学的学课程的知识，通过对PLC、变频器的来熟悉掌握，培养分析问题和解决问题的能力，从而进一步巩固，加深和开阔所学知识。同时通过设计计算，绘图及运用技术标准，规范，PLC设计手册，变频器的相关参数等有关资料，熟练掌握公式编辑器，AutoCAD绘图，MCGS编程，全面掌握恒压供水系统。变频调速系统的原理是通过安装在系统中的压力传感器将系统压力信号与设定压力值作比较，在通过控制器调节变频器的输出，无极无极调节水泵转速。使系统水压无论流量如何变化始终稳定在一定范围内。变频调速水泵调速控制方式有三种：水泵出口恒压控制、水泵出口变压控制、给水系统最不利点恒压控制。1.2 恒压供水系统的特点及优势 国内外变频供水系统现状:变频恒压供水是在变频调速技术的发展之后逐渐发展起来的。国外的恒压供水系统变频器成熟可靠，恒压控制技术先进。国外变频供水系统在设计时主要采用一台变频器只带一台水泵机组的方式。这种方式运行安全可靠，变压方式更灵活。此方式的缺点必是电机数量和变频的数量一样多，投资成本高。不少公司在从事进行变频恒压供水的推广，国产变频器主要采用进口元件组装或直接进口国外变频器，结合PLC 或PID调节器实现恒压供水，在小容量、控制要求低的变频供水领域，国产变频器发展较快，并以其成本低廉的优势占领了相当部分小容量变频恒压供水市场。但在大功率大容量变频器上，国产变频器有待于进一步改进和完善。 恒压供水系统是国民生产生活中不可缺少的重要一环。传统供水方式占地面积大，水质易污染，基建投资多，而最主要的缺点是水压不能保持恒定，导致部分设备不能正常工作。变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，特别是供水行业中。由于安全生产和供水质量的特殊需要，对恒压供水压力有着严格的要求，因而变频调速技术得到了更加深入的应用。恒压供水方式技术先进、水压恒定、操作方便、运行可靠、节约电能、自动化程度高，在泵站供水中可完成以下功能：（1）维持水压恒定;（2）控制系统可手动/自动运行;（3）调整PID参数;（4）泵组及线路保护检测报警，信号显示等。变频恒压供水系统同其它供水方式相比较，除了具有显著的节能效果外，还有以下显而易见的优势:（1）恒压供水技术因采用变频器改变电动机电源频率，而达到调节水泵转速改变水泵出口压力，比靠调节阀门的控制水泵出口压力的方式，具有降低管道阻力大大减少截流损失的效能。（2）由于变量泵工作在变频工况，在其出口流量小于额定流量，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。（3）水泵电动机采用软启动方式，按设定的加速时间加速，避免电动机启动时的电流冲击，对电网电压造成波动的影响，同时也避免了电动机突然加速造成泵系统的喘振。彻底消除水锤现象。（4）实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，降低了人员的劳动强度，节省了人力。第二章 恒压供水系统2.1 恒压供水的意义 恒压供水系统对于用户是非常重要的。在生产生活供水时，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响生活质量，严重时会影响生存安全，如发生火灾时，若供水压力不足或或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经济损失和人员伤亡。所以，用水区域采用正艺恒压供水系统，能产生较大的经济效益和社会效益。随着电力技术的发展，变频调速技术的日臻完善，以变频调速为核心的智能供水控制系统取代了以往高位水箱和压力罐等供水设备，起动平稳，起动电流可限制在额定电流以内，从而避免了起动时对电网的冲击；由于泵的平均转速降低了，从而可延长泵和阀门等东西的使用寿命；可以消除起动和停机时的水锤效应。其稳定安全的运行性能、简单方便的操作方式、以及齐全周到的功能，将使供水实现节水、节电、节省人力，最终达到高效率的运行目的。我国长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，工业自动化程度低。主要表现在用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象；而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况，此时会造成能量的浪费，同时还有可能造成水管爆裂和用水设备的损坏。传统调节供水压力的方式，多采用频繁启停电机的控制和水塔二次供水调节的方式，前者产生大量能耗的，而且对电网中其他负荷造成影响，设备不断启停会影响设备寿命；后者则需要大量的占地与投资。且由于是二次供水，不能保证供水质的安全与可靠性。而变频调速式的运行十分稳定可靠，没有频繁的启动现象，启动方式为软启动，设备运行十分平稳，避免了电气、机械冲击，也没有水塔供水所带来的二次污染的危险。由此可见，变频调速恒压供水系统具有供水安全、节约能源、节省钢材、节省占地、节省投资、调节能力大、运行稳定可靠的优势，具有广阔的应用前景和明显的经济效益与社会。2.2 变频恒压供水系统采用电动机调速装置与可编程控制器（PLC）构成控制系统，进行优化控制泵组的调速运行，并自动调整泵组的运行台数，完成供水压力的闭环控制，在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力，系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较，其差值输入CPU运算处理后，发出控制指令，控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速，从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。恒压供水就是利用变频器的PID或PI功能实现的工业过程的闭环控制。即将压力控制点测的压力信号直接输入到变频器中，由变频器将其与用户设定的压力值进行比较，并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率，从而实现控制水泵转速。供水系统选用原则水泵扬程应大于实际供水高度。水泵流量总和应大于实际最大供水量。2.3 变频恒压供水系统原理图图2.3 变频恒压供水系统原理图注：ACM为模拟信号公共端；IRF为模拟电流输入端子。第三章 恒压供水控制系统元件选型及使用3.1 恒压供水系统的元件明细表元器件名称型号数量断路器（三级）断路器（二级）DZ47LE-63 3P40CDZ47LE-63 2P16C4接触器CJT1-102三肯变频器SAMCO-VMOS1中间继电器RXM2LB1BD 24VDC 5A/VAC2指示灯AD56-22DS3电压表CBT7676-983转换开关LAY50(LA3839)3PLC(电源 CPU)S7-3001水泵SKB-2CDL651压力变送器LWGY-152导线RV多股软导线若干端子排TC-20若干触摸屏TPC1062KS1开关电源S-25-241电缆BF若干3.2 恒压供水系统的元件选型及使用3.2.1 水泵电机的参数水泵电机的型号：DW2-20/037，额定功率：0.37Kw， 额电压：220V/380V ，额定电流：0.95A ，额定转速：2800r/min ， 额定频率：50Hz 极数：2极选择时应注意以下两点：(1)电动机功率选得过小，就会造成电动机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电动机被烧毁；(2)电动机功率选得过大，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利，而且还会造成电能浪费。3.2.2 交流接触器 功能：交流接触器主要由四部分组成:(1) 电磁系统,包括吸引线圈、动铁芯和静铁芯；(2)触头系统,包括三组主触头和一至两组常开、常闭辅助触头,它和动铁芯是连在一起互相联动的；(3)灭弧装置,一般容量较大的交流接触器都设有灭弧装置,以便迅速切断电弧,免于烧坏主触头；(4)绝缘外壳及附件,各种弹簧、传动机构、短路环、接线柱等。工作原理：当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时动作,主触点闭合,和主触点机械相连的辅助常闭触点断开，辅助常开触点闭合，从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作用力而分离,使主触头断开,和主触点机械相连的辅助长闭触点闭合，辅助常开触点断开，从而切断电源。 3.2.3 变频器 变频器的作用主要是调整电机的功率、实现电机的变速运行，以达到省电的目的。同时变频器的作用可以降低电力线路电压波动，因为电压下降将会导致同一供电网络中的电压敏感设备故障跳闸或工作异常。采用了变频器后，变频器的作用能在零频零压时逐步启动，这样能最大程度的消除电压下降，发挥更大的优势。变频器的作用功能：(1).可以减少对电网的冲击，就不会造成峰谷差值过大的问题。(2).可以加速功能可控，从而按照用户的需要进行平滑加速。(3).电机的和设备停止方式可控，使整个设备和系统更加安全，寿命也会相应增加。(4).控制电机的启动电流，充分降低启动电流，使电机的维护成本降低。(5).可以减少机械传动部件的磨损，从而降低采购成本,同时可以提高系统稳定性。(6).降低了电动机启动电流，提供更可靠的可变电压和频率。(7).有效的减少了无功损耗，增加了电网的有功功率。(8).优化工艺过程，并能根据工艺过程迅速改变，还能通过远控PLC或其他控制器来实现速度变化。(9).多重保护使变频器高度智能化，不仅能保护自身的安全正常使用，也大大保护了前后级设备的安全运行。(10).控制功能齐全，可以很好的配合其他控制设备和仪器，实现系统化组网的集中实时监视和控制，一体化开发，为用户节省了选型的麻烦系统兼容性的问题节约了成本。型号:SAMCO-VM05；数量：1个；电压：380-460V ；频率：50/60Hz； 输出电流： 5.5A ； 电动机最大功率：2.2Kw ； 过载：120 1min。3.2.4 触摸屏 型号：TPC1062KS;输入：24V DC/300mA max； 环境：0-45；数量：1个。3.2.5 直流稳压电源直流稳压电源的作用：(1)电源稳压设备：电源稳压设备的作用是将交流220V的电压变为所需的电压值，然后通样的电压还随电网电压波动、负载何温度的变化而变化。(2).滤波电路：滤波电路用于滤去输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成。（3）稳压电路：稳压电路的作用是当电网电压波动、负载何温度变化时，维持输出直流电压稳定。型号:S-25-24，频率：50HZ，输出功率:24W。输出直流输出电压:24V；输出电压容差:1%；额定输出电流:1A；输出电流范围:01A输出功率:24W；纹波及噪音音:120mvp-p；电压可调范围:10%。保护特性:过载保护；额定输出功率的105%135%启动过载保护；保护方式：折层型电流限制，异常条件移除后可自动恢复； 3.2.6 压力变送器作用：压力变送器是恒压供水系统中非常重要的仪表，它将检测到的供水管网压力变送为4-20mA电流型号输入到PLC，与压力设定值比较后经PID调节，讲比较后的值输入到变频器，然后控制电动机的运行频率，从而调整供水量，实现恒压供水。工作原理：当压力直接作用在测量膜片的表面，使膜片产生微小的形变，测量膜片上的高精度电路，将这微小的形变转换成为与压力成正比的高度线性与电压成正比的电压信号，然后采用专用芯片将这个电信号转换为工业标准（420mA）3.2.7 中间继电器 用于继电保护与自动控制系统中，以增加触点的数量及容量。它用于在控制电路中传递中间信号。中间继电器的结构和原理与交流接触器基本相同，与接触器的主要区别在于：接触器的主触头可以通过大电流，而中间继电器的触头只能通过小电流。所以，它只能用于控制电路中。它一般是没有主触点的，因为过载能力比较小。所以它用的全部都是辅助触头，数量比较多。型号： RXM2LB1BD； 数量：7个 ；电压：24VDC ； 5A/250V AC3.2.8 空气开关又名空气断路器，是断路器的一种。只要电路中电流超过额定电流就会自动断开的开关。空气开关是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，它集控制和多种保护功能于一身。除能完成接触和分断电路外，尚能对电路或电气设备发生的短路、严重过载及欠电压等进行保护，同时也可以用于不频繁地启动电动机。3.3 变频器的使用3.3.1 变频器的复位 启动变频器，将参数Cd099，设置为1，按下确认键，显示屏闪烁时按下向上的键，再等待一段时间后，变频器会恢复出厂设置。3.3.2 变频器的参数设置恢复出厂设置后，需设置叁数如下：序号指令码编号Cd功能名称数据内容用户设定值1000监控器显示选择1：频率12001运转指令选择2：外部端子230021速频率设定方式的选择6：外部模拟信号IRF(4-20mA)64006基准频率0.1-600Hz50Hz5007上限频率20-600Hz50Hz6008下限频率0.05-200Hz0.05Hz7009启动方式1：由启动频率启动2：转速跟踪启动3：直流制动后由启动频率启动18010启动频率0.05-20Hz19011运转开始频率0-20Hz010050电机旋转方向2:只可正传211052电机种类1：通用型电机112053电机的级数、电压、容量X：电机级数Y：额定电压Z：电机容量X:2Y:380Z:0.373.3.3 变频器的端子说明变频器接线端子排列图： 图3.3.3变频器接线端子排列图表3.3.3.1主回路端子说明表标记名称说明R、S、T电源输入端子与电源接线的接线端子U、V、W变频器输出端子与三相电动机连接的接线端子P、 P1电抗器接线端子DC电抗器的接线端子，电源阻抗低于1，务必加入电抗器，在装设DC电抗器的时候，要将两个端子间的短路片取下。P、PR放电电阻的接线端子将选配的放电电阻跨接在P、PR量端子之间P、XDC系统电压连结端子P为DC+电压连结点，X为DC-电压连结点可作为DC系统的电压连结。表3.3.3.2控制回路端子说明表端子标记端子名称内容说明共用端子DCM1、DCM2、DCM3数位信号共用接地数位输入输出（DI1DI8DO1DO3）信号及+24V电源共用“-”端端子。ACM类比信号共用接地类比输入输出信号共用“-”端端子输出端子DI1、DI2、DI3、DI4、DI5、DI6、DI7、DI8多机能输入端子端子机能以Cd630Cd637设定。与DCM1DCM3任一个端子之间短路时为“ON”开路时“OFF”与DCM13搭配使用类比信号共用端子。（+V1、+V2、VRF1、VRF2、IRF、AOUT1、AOUT2、等频率信号设定用。）ACM类比信号共用接地+V1VRF1频率设定用+10V电压源端子可变电阻（5K 0.3W以上）用的电压源端子，这两组电压仅提供可变电阻用，除此之外绝对不可以作为外部其他元件的电源使用。+V2VRF2频率设定用+10V电压源端子VRF1频率设定用电压信号输入DC0 10V输入用，初期值设定为电压信号与输出频率成正比（也可设定为反比与10V相对应的频率时增益频率（Cd055）的设定值）输入阻抗约31K当输入信号为05V时,要适当地设定Cd002的参数对应。IRF/VRF2频率设定用电流信号输入会根据各机能所对应的机能码自动切换成电压或电流的输入端子，以Cd002设定为IRF时会自动设定成电流端子，设定成VRF2时会自动设定端子。+24V+24V输出电源DC+24V最大输出电流150mA与DCM1搭配使用AOUT1AOUT2类比信号输出端子内容由Cd126(AOUT1),Cd128（AOUT2）指令参数设定，以010V类比信号方式输出，与ACM搭配使用。输出信号的放大倍率由Cd127(AOUT1) Cd129 (AOUT2)的参数在020倍之间。DO1DO2DO3多机能输出端子端子机能以Cd638Cd640设定。开集极输出，DC24V50Ma.当被选定的机能条件满足时，信号立即呈现ON的状态，否则为OFF与DCM13搭配使用。FA、FB、FC异常报警信号以接收信号通知用户，正常FA-FC开路，FB-FC短路。异常时：FA-FC短路，FB-FC开路。通信端子TRA、TRBRS485串行通信端子送收信号RXR终端电阻短路用端子BMDUMD版本更新（Version-up）用端子SANKEN专业人员专用端子，通常使用时两端子间绝对不可以短路。注：ACM为模拟信号公共端；IRF为模拟电流输入端子。3.3.4 BOP操作面板的使用说明图3.4操作面板图表3.4 BOP操作面板的按键说明表序号分类按键功能说明1运转键开始正转或反转；运转方向可以通过变频器的参数Cd130进行转换。2停止键停止运转。处于报警状态时可用于解除报警信号。3显示切换/清除键在状态显示下切换7段监视器的显示内容。在功能码显示模式下可以清除已经输入的数据。4步进键可在状态显示模式下进行频率上升的调节。可在状态显示模式下进行频率下降的调节。5输入键将7段显示器上的显示的数值，输入主机内用来确定数值。6数字键可在状态显示模式下直接设置频率，也可以相7段显示器输入数据。7小数点键8程序键进行状态显示模式和功能码显示模式的切换。3.4 PLC的选型与设置本系统采用本系统采用西门子用S7-300313C-2DP PLC作为控制器（CPU模块），它自带16 路开关量输入，16路开关量输出；远程采集模块配SM331，8路12位模拟量输入模块，SM332；4路13位模拟量输出模块，PLC电源采用PS307，2A电源供电。PLC硬件布局如下：3.4.1 PLC各部分简介PS功能： 电源模块把工业电转换为DC24V电源供给PLC系统使用。（PS307）电源模块提供了机架和CPU内部的供电电源.输出DC24VDC/2A。电源模板6ES7307-1BAOO-OAAOCPU模块：PLC的核心，存取并执行用户程序，实现某些类型的通讯，为背部U形总线提供DC5V电源。CPU 313C-2DP：带有集成的数字量输入和输出，以及PROFIBUS DP主/从接口，并具有与过程相关的功能，可以完成具有特殊功能的任务，可以连接标准I/O设备。CPU313C-2DP既可以用作分布式单元进行快速预处理。也可以用作带下位现场总线系统的上位控制器。6ES7-313-6CF03-OABO.CPU运行时需要微存储卡MMC。64K内存，16DI/16DOSM模块：信号模块，连接输入/输出信号可分为:开关量输入（DI）模块/开关量输出（DO）模块:数字IO模块SM323：DI16/DO16DC24V/0.5A.C6ES7323-1BL00-OAAO 16点输出，每组8个电气隔离.额定输入电压24VDC，额定负载24VDC.输入适用于开关以及2/3/4接近开关（BERO）输出能够驱动电磁阀，DC接触器和指示灯.模拟量输入（AI）模块/模拟量输出（AO）模块13位精度。4个通道中，八个输入，在每个通道组，测量的类型可编程。电压，电流，电阻。温度。每个通道组的精度均可编程（9/12/14位+符号），各通道组可选择任意测量范围可编程序诊断和诊断诊断中断.可为两个通道设定限值监视。越限时的硬件中可编程序。电气隔离CPU和负载电压C不适用于2线制变送器）测量值精度直接与所选的积分时间成正比.模拟量输出模块（4路）SM332：332-5HD01-OABO;模拟量输出M332,光电隔离4AO，U/I，诊断；分辨率11/12位.20针，远程插件，带有源被板总线.3.4.2 PID控制原理恒压供水设备根据反馈原理：要想维持一个物理量不变或基本不变，就应该引这个物理量与恒值比较，形成闭环系统。我们要想保持水压的恒定，因此就必须引入水压反馈值与给定值比较，从而形成闭环系统。但被控制的系统特点是非线性、大惯性的系统，控制和PID相结合的方法，在压力波动较大时使用模糊控制，以加快响应速度；在压力范围较小时采用PID来保持静态精度。这通过PLC加智能仪表可时现该算法，同时对PLC的编程来时现泵的工频与变频之间的切换。实践证明，使用这种方法是可行的，而且造价也不高。要想维持供水网的压力不变，根据反馈定理在管网系统的管理上安装了压力变送器作为反馈元件，由于供水系统管道长、管径大，管网的充压都较慢，故系统是一个大滞后系统，不易直接采用PID调节器进行控制，而采用PLC参与控制的方式来实现对控制系统调节作用。3.4.3 PID调节原理PID是工业生产中最常用的一种控制方式，PID调节仪表也是工业控制中最常用的仪表之一，PID 适用于需要进行高精度测量控制的系统，可根据被控对象自动演算出最佳PID控制参数。PID参数自整定控制仪可选择外给定（或阀位）控制功能。可取代伺服放大器直接驱动执行机构（如阀门等）。PID外给定（或阀位）控制仪可自动跟随外部给定值（或阀位反馈值）进行控制输出（模拟量控制输出或继电器正转、反转控制输出）。可实现自动/手动无扰动切换。手动切换至自动时，采用逼近法计算，以实现手动/自动的平稳切换。PID外给定（或阀位）控制仪可同时显示测量信号及阀位反馈信号。PID光柱显示控制仪集数字仪表与模拟仪表于一体，可对测量值及控制目标值进行数字量显示（双LED数码显示），并同时对测量值及控制目标值进行相对模拟量显示（ 双光柱显示），显示方式为双LED数码显示+双光柱模拟量显示，使测量值的显示更为清晰直观。PID参数自整定控制仪可随意改变仪表的输入信号类型。采用最新无跳线技术，只需设定仪表内部参数，即可将仪表从一种输入信号改为另一种输入信号。PID参数自整定控制仪可选择带有一路模拟量控制输出（或开关量控制输出、继电器和可控硅正转、反转控制）及一路模拟量变送输出，可适用于各种测量控制场合。PID参数自整定控制仪支持多机通讯，具有多种标准串行双向通讯功能，可选择多种通讯方式，如RS-232、RS-485、RS-422等，通讯波特率3009600bps 仪表内部参数自由设定。可与各种带串行输入输出的设备（如电脑、可编程控制器、PLC 等）进行通讯，构成管理系统。3.4.4 PID控制器调试方法（1）.比例系数的调节比例系数P的调节范围一般是：0.1-100. 如果增益值取 0.1，PID 调节器输出变化为十分之一的偏差值。如果增益值取 100， PID 调节器输出变化为一百倍的偏差值。 可见该值越大，比例产生的增益作用越大。初调时，选小一些，然后慢慢调大，直到系统波动足够小时，再该调节积分或微分系数。过大的P值会导致系统不稳定，持续振荡；过小的P值又会使系统反应迟钝。合适的值应该使系统由足够的灵敏度但又不会反应过于灵敏，一定时间的迟缓要靠积分时间来调节。 （2）.积分系数的调节积分时间常数的定义是，偏差引起输出增长的时间。积分时间设为 1秒，则输出变化 100%所需时间为 1 秒。初调时要把积分时间设置长些，然后慢慢调小直到系统稳定为止。 （3）.微分系数的调节微分值是偏差值的变化率。例如，如果输入偏差值线性变化，则在调节器输出侧叠加一个恒定的调节量。大部分控制系统不需要调节微分时间。因为只有时间滞后的系统才需要附加这个参数。如果画蛇添足加上这个参数反而会使系统的控制受到影响。如果通过比例、积分参数的调节还是收不到理想的控制要求，就可以调节微分时间。初调时把这个系数设小，然后慢慢调大，直到系统稳定。3.4.5 S7-300 CPU模块操作（1）模式选择开关 RUN-P：可编程运行模式。在此模式下，CPU不仅可以执行用户程序，在运行的同时，还可以通过编程设备（如装有STEP 7的PG、装有STEP 7的计算机等）读出、修改、监控用户程序。 RUN：运行模式。在此模式下，CPU执行用户程序，还可以通过编程设备读出、监控用户程序，但不能修改用户程序。 STOP：停机模式。在此模式下，CPU不执行用户程序，但可以通过编程设备（如装有STEP 7的PG、装有STEP 7的计算机等）从CPU中读出或修改用户程序。在此位置可拔出出钥匙。 MRES：存储器复位模式。该位置不能保持，当开关在此位置释放时将自动返回到STOP位置。将钥匙从STOP模式切换到MRES模式时，可复位存储器，使CPU回到初始状态。（2）.状态及故障显示 SF（红色）：系统出错/故障指示灯。CPU硬件或软件错误时亮。 BATF（红色）：电池故障指示灯（只有CPU313和314配备）。当电池失效或未装入时，指示灯亮。 DC5V（绿色）：5V电源指示灯。CPU和S7-300总线的5V电源正常时亮。 FRCE（黄色）：强制作业有效指示灯。至少有一个I/O被强制状态时亮。 RUN（绿色）：运行状态指示灯。CPU处于“RUN”状态时亮；LED在“Startup”状态以2Hz频率闪烁；在“HOLD”状态以0.5Hz频率闪烁。 STOP（黄色）：停止状态指示灯。CPU处于“STOP”或“HOLD”或“Startup”状态时亮；在存储器复位时LED以0.5Hz频率闪烁；在存储器置位时LED以2Hz频率闪烁。 BUS DF（BF）（红色）：总线出错指示灯（只适用于带有DP接口的CPU）。出错时亮。 SF DP：DP接口错误指示灯（只适用于带有DP接口的CPU）。当DP接口故障时亮。3.4.6 S7-300的开关量输入模块开关量输入模块接受现场的开关量（通/断）信号，经光电隔离和滤波，把信号送到输入缓冲区等待CPU采样。当CPU采样时，通过背部总线把现场通/断信号以1/0方式写入输入过程映像区（PII）。按外部电源类型分，开关量输入模块SM321可分为直流输入和交流输入两种。直流输入又分为漏输入和源输入两种。现场信号来自干节点（如按钮、开关等），传感器接到漏输入和源输入的开关量输入模块都可以；现场信号来自集电极开路输出传感器，则PNP集电极开路输出传感器要接到漏输入的开关量输入模块；而NPN集电极开路输出传感器要接到源输入的开关量输入模块。3.5.7 S7-300的I/O地址分配原则上采用槽位与地址相对应的固定编址方式，每个槽位占4字节（32位），而不管实际的I/O点数是否与之相同。具体的地址是I还是Q则取决于插在槽上的是输入模块还是输出模块。例如：插在0号导轨4号槽位上的开关量输入模块是16通道的，则该模块的对应地址为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允许用户在硬件组态时设置模块对应的地址。数字量寻址在第一个信号模块槽处，数字量输入/输出的地址为0。插槽位置与模块的地址的关系如上图所示。 每个数字量模块的地址寄存器自动按4个字节分配，不管实际的 I/O点数是否与之相同。S7-300 系统的实际I/O与CPU内的外设存储区（PI和PQ）相对应。也可以通过过程映象输入/输出区或存储器来访问I/O。可以用位、字节、字或双字的形式访问过程映象输入/输出区， 例如：- Q4.0 是存储在过程映象输出表的4个字节的第一位。 (使用上图的缺省的I/O编号，此点在第二个模块上。）- IB100 指过程映象输入表的第100个字节的数据。- IW100 指过程映象输入表的第100和101个字节的数据。- QD24 是存储在过程映象输出表的第24，25，26，27字节中的数据。3.5.8 模拟量寻址模块插槽和模块地址的对应关系。在第一个信号模块插槽位置处，模拟量输入/输出板的地址为256。每个模拟量模块自动按16个字节的地址寄存器分配地址。 每个模拟量值占用2个字节，所以，在用户程序中的模拟量地址应该使用偶数。 以免使用数据错误。 模拟量模块的输入/输出通道从实际插槽的相同基地址开始编号。S7-300 系统的实际I/O与CPU内的外设存储区（PI和PQ）相对应。 S7300/400对模拟量没有指定的寄存器，如PII，PIQ，它们在每个扫描周期自动更新。相反地，在用户程序中， 通过访问模拟量地址可以更新数据。模拟量输入的标识是PIW，模拟量输出的标识是PQW。因为模拟量的起始地址是256，所以在第一个机架的第一个 模块上，第一个通道的地址是PIW256。最后一个模拟量的地址是766。 例如：要访问机架2的第一个模块的第二个通道，模拟量输入地址是 PIW514。第四章PLC与触摸屏组态4.1 PLC程序的硬件组态PLC程序设计硬件组态步骤如下：1. 打开STEP7_V54_SP3_CN新建test1项目如图2. 新建300站点：插入300站点如图3. 硬件组态：双击硬件按钮，打开组态软件，插入机架如图4. 在2号插槽中插入300CPU站点，选择订货号的6ES7 313-6CFO3-OABO的CPU，然后进行地址和网络设置。5. 在4号插槽插入331（6ES7 331-1KFO1-OABO）模拟量采集模块如图6. 同理在5号插槽插入SM332(6ES7 332-5HDO1-OABO) 如图7. 进行参数设置如图8. 参数设置完成，点击按钮，进行保存翻译，点击确定按钮如图9. 硬件组态完成如图二.通讯参数设置1.PC-A通讯在项目管理器SIMATIC Manager,单击选项菜单，选择设置PG/PC接口如图选择PC Adapter适配器，单击属性按钮做如下设置如图设置完成出现如下对话框，单击确定即可如图2. CP5611 DP通讯卡通讯1. 同样在项目管理器SIMATIC Manager,单击选项菜单，选择设置PG/PC接口，选择CP5611(PROFIBUS)点击属性进行参数设置如图2.设置完成出现如下对话框，确定即可如图4.2 触摸屏的组态如图1所示进入镶嵌式触摸屏组态软件，选择与我们所用到的触摸屏型号。如图所示，我们选择TPC7062K，然后双击设备窗口。 图1 如图2所示在设备窗口上快捷栏中找到工具箱并点开，还有一种方法，在设备窗口中点右键，选择工具箱 图2 如图3工具箱打开后，如下图，选择通用串口父设备，在其下面拓展子程序西门子S7300400MPI，双击西门子S7300400MPI 图3 如图4所示选择设备内部属性设置图4 如图5所示点击增加通道,在梯形图中对应M1.0图5如图7所示保存后回到初始界面选择实时数据库，新增对象，新增一个开关，和一个组对象.图6如图7图8所示回到这个页面，双击我们新建的M1.0串通启动开关量图7 图8 如图9所示回到初始程序，选择用户窗口，新建窗口如下图所示 图9如图9图10所示右键点击窗口0把名字改为主窗口，并且把其设置为启动窗口，双击进入主窗口，开始用工具绘图图10如图11现在有2个按钮，个启动，一个停止，启动和停止内部分别设置成下图 图11 图12 如图12所示先保存，再用数据传输线连接plc与触摸屏，上传数据，这样就能实现用触摸屏来控制恒压供水电路的起停 附录图1恒压系统主电路图图2恒压系统控制电路图梯形图梯形图OB1图3图4图5图6图7图8图9图10图11图12图13图14图15图16图17致谢本课题在选题及进行过程中得到叶晓燕老师的悉心指导