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1、. . 电气与电子信息工程学院 自动化技术综合实训 设计题目：单容下水箱液位变频器PID单回路控制 专业班级： 2009级自动化 学号： 1 姓 名： 甘治鹏 指导教师： 汤立刚 皮大能 设计时间： 2012/4/282012/5/11 设计地点： 自动化综合实验室 自动化技术综合实训任务书2011 2012 学年第2学期学生： 甘治鹏 专业班级： 自动化2009 同组人: 王聪 唐奇敏 飞霞 王勇军 梦婷 艳明 孔帆 指导教师：汤立刚 皮大能 工作部门： 电气学院电气自动化教研室 一、自动化技术综合实训题目： 自动化技术综合实训 1、单容下水箱液位变频器PID单回路控制2、双容下水箱液位变频
2、器PID单回路控制3、流量变频器PID单回路控制4、液位和进口流量串级控制5、流量-液位前馈反馈控制二、自动化技术综合实训容1.通过查阅资料掌握所选课题的原理、结构、并根据任务书用CAD设计1套过程控制系统图纸,包括:自控设备清单、控制流程图、控制原理图、PLC系统硬件配置图、I/O地址分配表、I/O接线图等。2.自学西门子S7-300系统的硬件知识和STEP7软件的编程组态方法,并根据设计图完成机架配置、硬件组态、从站挂接和I/O口地址分配、用户程序编写等工作。3.自学和利时MACS V系统的硬件知识和软件的编程组态方法,并根据设计图完成机架配置、硬件组态、从站挂接和I/O口地址分配、用户程
3、序编写等工作。4.自学WINCC.或组态王组态软件并设计监控界面,包括定义数据词典、通讯设置、生产流程控制画面、参数显示、PID手动/自动调节界面、趋势曲线等的设计。5.掌握在A3000高级过程控制装置上调试用户程序和参数整定的方法。6.掌握西门子MM420变频器的使用方法。7.掌握Profibus-DP现场总线的配置方法。8.掌握判断故障及处理故障的方法。9.每个学生必须独立完成设计,写出综合自动化技术综合实训报告并参加答辩。通过答辩考察学生对整个项目设计和实施过程的掌握程度,并根据其在整个设计阶段的理论知识应用能力、设计能力、实践操作能力、编程调试、故障分析及解决能力给出一个综合评价。三、
4、自动化技术综合实训进度安排1自动化技术综合实训安排时间为二周。题目在自动化技术综合实训之前约1个月公布，学生在拿到题目以后即可学习相关知识、查阅有关资料，做好前期准备工作。自动化技术综合实训时间分配如下表：序 号 容学时安排（天）1布置任务，查阅资料及调研(前期工作)，分析控制要求，总体方案设计12系统选型及硬件设计13软件设计24程序及系统调试35绘制图纸、撰写和打印设计报告26设计答辩1合 计10设计指导答辩地点：K3自动化综合实验室2执行要求本次实训的设计与制作5个选题，每组不超过8人，为避免雷同，在设计中每个同学所采用的方案不能一样。四、自动化技术综合实训基本要求设计报告：不少于800
5、0字，幅面，统一复印封面。（1） 封面、自动化技术综合实训任务书（2） 摘要，关键词（中英文）目录（3） 根据要求确定方案选择，并进行方案论证（4） 论述系统功能及原理。（系统组成框图、电路原理图）（5） 各模块的功能，原理，器件选择。（6） 编写梯形图并进行程序设计和调试。（7） 结果分析（8） 对设计进行全面总结，写出自动化技术综合实训报告。（9） 附录-参考文献五、自动化技术综合实训考核办法与成绩评定根据过程、报告、答辩等确定设计成绩，成绩分优、良、中、及格、不及格五等。评定项目基本涵分值设计过程考勤、自行设计、按进度完成任务等情况20分设计报告完成设计任务、报告规性等情况50分答 辩回
6、答问题情况30分90100分：优；8089分：良；7079分：中；6069分，及格；60分以下：不及格六、自动化技术综合实训参考资料1冬主编.过程控制技术及其应用.：机械工业2玉梅.过程控制技术.: 机械工业3洪程、翁唯勤编. 过程控制工程设计.: 化学工业，2001,34锴、周海主编. 深入浅出西门子S7-300PLC.航空航天大学，2004，85梁锦鑫编.WINCC基础及应用开发指南.：机械工业，2009，46王廷才主编.变频器原理及应用.：机械工业，2012，17阳宪惠主编.现场总线及应用.：清华大学，2008，10指导教师： 汤立刚 皮大能 2012年4月9日 教研室主任签名： 胡学芝
7、 2012年4月9日目录 第一章：概述第二章：控制系统的硬件结构 2.1 控制对象 2.1.1 传感器 2.1.2 执行器 2.2 S7300PLC与 SM334 2.2.1 S7300PLC 2.2.2 SM334 第3章 ：控制系统的软件设计 3.1 控制器的程序设计 3.1.1 新建工程 3.1.2 硬件组态与DP总线 3.1.2.1 硬件组态 3.1.2.2 DP总线 3.1.3 功能块的程序设计 3.1.3.1 DB的参数值 3.1.3.2 DB3的设置 3.1.3.3 功能块的程序图 3.1.3.4 变频器FC201的程序设置 3.2 上位机组态软件 3.2.1 新建工程 3.2.
8、2 新建变量 3.2.3 主画面第4章 ：系统调试第五章：小结 第1章 ：概述测试题目描述: 单容下水箱液位变频器PID单回路控制流程图如下图所示水介质由泵P101（变频器驱动）从水箱V104中加压获得压头，经由管路进入水箱V103，通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT-103测得，通过调节手阀QV-116的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，变频器U-101转速为操纵变量，LT-103为被控变量，采用PID调节来完成。第2章 ：控制系统的硬件结构总体架构A3000测试平台总体物理系统如图1.1.1所示。（控制系统有30多种，现场系统
9、可能具有现场总线。） 逻辑结构如图1.1.2所示A3000现场系统特性： 1. 尺寸：1450（毫米宽度）X700（毫米深度）X1950（毫米高度）。全不锈钢框架。 2. 电力：三相接地四线制380V10%，单相三线制，220V10%， 3. 能耗：最大额定用电6kw/h。自来水120L，可重复使用。 A3000控制系统特性： 1. 尺寸：800(宽度)X60（深度）X1950（高度）。标准工业机柜。 2. 电力：单相三线制，220V10%， 3. 能耗：最大额定用电1kw/h。 基本控制系统基本的控制系统安装在一个或两个标准机柜中。控制系统可能有智能仪表，PCI 多功能卡，ADAM4000
10、控制系统、ADAM5510EKW/TP，西门子S7-300，罗克韦尔 PLC，三菱 PLC等等。 控制机柜和 IO面板采用标准机柜安装控制系统， 要求可靠接地。 机柜尺寸 800宽X600深X1900高，单位 mm。如果控制系统均为 24V 供电。则提供 24V 10A 开关电源供电，如果部分控制系统为220V供电，则提供24V 5A开关电源供电。 2.1 控制对象 2.1.1 传感器 压力和液位检测设备 可以采用扩散硅压力/液位变送器，也可以选择电容式或者应变电阻式。压力变送器如图1.2.13所示。 压力/液位变送器包括一个表头，两边都有盖子。打开盖子，一边的表部可以调节零点或满量程。一边的
11、表部用于接线。如图1.2.14所示。2.1.2 执行器电动调节阀是工业自动化过程控制中的重要执行单元仪表。随着工业领域的自动化程度越来越高， 正被越来越多的应用在各种工业生产领域中。与传统的气动调节阀相比具有明显的优点：节电动调节阀能（只在工作时才消耗电能），环保（无碳排放），安装快捷方便（无需复杂的气动管路和气泵工作站）。调节阀特性：单座阀，螺纹连接，线性流量。 调节阀外观如图1.2.29所示。 2.2.1 S7-300PLC S7-300是模块化的通用型PLC，适用于中等性能的控制要求。用户可以根据系统的具体情况选择合适的模块，维修时更换模块十分方便。当系统规模扩大和功能复杂时，可以增加模
12、块，对PLC进行扩展。简单实用的分布式结构和强大的通信联网能力，使其应用十分灵活。S7-300的CPU模块（简称为CPU）集成了过程控制功能，用于执行用户程序。不需要附加任何硬件、软件和编程，就可以建立一个MPI（多点接口）网络。如果有PROFIBUS-DP接口，可以建立一个DP网络。S7-300可大围扩展各种功能模块，可以非常好地满足和适应自动控制任务。由于简单实用的分散式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活。产品设计紧凑、可用于空间有限的场合。指令集功能强大，可用于复杂控制。无需电池备份，免维护。2.2.2 SM334模拟量输入输出模块 模拟量输入 模拟量输入模块的基本结构 模拟量输入模
13、块用于将模拟量信号转换为CPU部处理用的数字信号，其主要组成部分是A/D（Analog/Digit）转换器。模拟量输入模块的输入信号一般是模拟量变送器输出的标准直流电压、电流信。 塑料机壳面板上的红色LED用于显示故障和错误，前门的后面是前连接器，前面板上有标签区。模块安装在DIN标准导轨上，并通过总线连接器与相邻模块连接，输入通道的地址由模块所在的位置决定。 一块SM334模块中，模拟量输入的各个通道可以分别使用电流输入或电压输入，并选用不同的量程。分辨率为8位。各个模拟量通道转换是顺序执行的，每个模拟量通道的输入信号时被依次轮流转换的。由图1.2.5可知，模拟量输入模块由多路开关、A/D转换器（ADC）、光隔离元件、部电源和逻辑电路组成。4个模拟量输入通道共用一个A/D转换器，通过多路开关切换被转换的通道，模拟量输入模块个输入通道的A/D转换和 转换结果的存储与传送是顺序进行的。 模拟量输出 模拟量输出模块的基本结构 模拟量输出模块用于将CPU送给它
