電氣工程、電氣自動化專業(yè)課綜合課程設計.doc

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濰 坊 學 院 專業(yè)課綜合課程設計說明書 系 部： 專 業(yè)： 班 級： 學生姓名: 學 號 2015年 12 月 19 日 目錄 1 PLC傳送帶控制設計 1 1.1 設計任務與要求 1 1.2 PLC傳送帶控制系統(tǒng)的硬件設計 1 1.3 PLC傳送帶控制系統(tǒng)的軟件設計 3 1.4 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾性設計 5 1.5 PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試 5 1.6 設計小結(jié) 6 1.7 參考文獻 6 2 PWM變頻器-電動機系統(tǒng)仿真設計 7 2.1設計任務要求 7 2.2 PWM變頻器-電動機系統(tǒng)的工作原理 7 2.3 PWM變頻器-異步電動機控制系統(tǒng)的仿真 7 2.4 設計小結(jié) 11 2.5參考文獻 12 3基于組態(tài)王的雙容液位控制系統(tǒng)設計 13 3.1設計任務與要求 13 3.2總體設計方案 13 3.3現(xiàn)場控制系統(tǒng)的設計 14 3.4上位機監(jiān)控系統(tǒng) 15 3.5遠程監(jiān)控客戶端的設計 17 3.6 聯(lián)機調(diào)試 19 3.7小結(jié) 19 3.8 參考文獻 20 4工廠供電應用設計 21 4.1 設計任務與要求 21 4.2 問題分析 21 4.3 小結(jié) 24 4.4 參考文獻 25 1 PLC傳送帶控制設計 1.1 設計任務與要求 1、控制要求： （1）逆物流方向順序啟動 按下啟動按鈕SB1后，振鈴10s，傳送帶3起動，經(jīng)過6秒，傳送帶2起動，再經(jīng)過6秒，傳送帶1起動，同時開啟了漏斗閘門（Y=ON),啟動完畢。 (2). 順物流方向順序停車 按下停止按鈕SB2后，關閉漏斗閘門，經(jīng)過10秒，傳送帶1停止，再經(jīng)過10秒，傳送帶2停止，再經(jīng)過10秒，傳送帶3停止，停車完畢。 (3).在啟動過程中，按下停止按鈕SB2，將已啟動的皮帶仍按后啟動先停車的原則停車。 （4).緊急狀態(tài)時，按下急停按鈕SB3，立即關閉漏斗和三條皮帶，并停車。 2、傳送帶工作示意圖： 如圖1.1傳送帶工作示意圖所示：其中1號、2號、三號為三條皮帶，分別由電動機M1、M2、M3控制；漏斗閘門由電磁閥Y控制。 1.2 PLC傳送帶控制系統(tǒng)的硬件設計 1、PLC機型的選擇 PLC機型的選擇應是在滿足控制要求的前提下，保證可靠、維護使用方便以及最佳的性能價格比。由于控制比較簡單，輸入/輸出都是開關量，數(shù)量有很少，實際上可以選用任意型號的PLC，在本次設計中采用S7-200系列PLC。 2、PLC容量估算 （1） I/O點數(shù)的確定； （2） 存儲器容量的確定。 3、I/O模塊的選擇 在PLC控制系統(tǒng)中，為了實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的控制，要將對象的各種測量參數(shù)，按要求的方式送入PLC。PLC經(jīng)過運算、處理后，再將結(jié)果以數(shù)字量的形式輸出，此時也要把該輸出變換為適合于對生產(chǎn)過程進行控制的量。 （1）數(shù)字量輸入信號 （2）數(shù)字量輸出信號 （3）模擬量輸入信號 （4）模擬量輸出信號 4、 分配輸入/輸出點 PLC機型及輸入/輸出（I/O）模塊選擇完畢后，首先，設計出PLC系統(tǒng)總體配置圖。然后依據(jù)工藝布置圖，參照具體的PLC相關說明書或手冊將輸入信號與輸入點、輸出控制信號與輸出點一一對應畫出I/O接線圖即PLC輸入/輸出電氣原理圖。 傳送帶控制設計I/Q分布圖，如圖1.2所示： 輸入 輸出 啟動SB1 I0.0 振鈴 Q0.0 停止SB2 I0.1 傳送帶M1 Q0.1 急停SB3 I0.2 傳送帶M2 Q0.2 傳送帶M3 Q0.3 電磁閥Y Q0.7 圖1.2 傳送帶控制I/Q分布圖 5、安全回路設計 （1）短路保護； （2）互鎖與聯(lián)鎖措施； （3）失壓保護與緊急停車措施 PLC外部負載的供電線路應具有失壓保護措施； （4）極限保護； 1.3 PLC傳送帶控制系統(tǒng)的軟件設計 軟件設計是PLC控制系統(tǒng)設計的核心。要設計好PLC的應用軟件，必須充分了解被控對象的生產(chǎn)工藝、技術特性、控制要求等。通過PLC的應用軟件完成系統(tǒng)的各項控制功能。 1、傳送帶軟件設計 由圖1.2傳送帶控制I/Q分布圖得圖1.3傳送帶控制PLC梯形圖。 網(wǎng)絡3 網(wǎng)絡4 網(wǎng)絡5 網(wǎng)絡6 網(wǎng)絡7 圖1.3 傳送帶控制PLC梯形圖 2、程序調(diào)試 如圖1.3梯形圖，用STEP7-Micro/WIN軟件調(diào)試，當按下啟動按鈕SB1（I0.0）后，振鈴（Q0.0）10s，傳送帶3(Q0.3)起動，經(jīng)過6秒，傳送帶2(Q0.2)起動，再經(jīng)過6秒，傳送帶1(Q0.1)起動，同時開啟了漏斗閘門（Q0.7),啟動完畢。按下停止按鈕SB2（I0.1）后，關閉漏斗閘門(Q0.7短)，經(jīng)過10秒，傳送帶1（Q.1）停止，再經(jīng)過10秒，傳送帶2(Q.2)停止，再經(jīng)過10秒，傳送帶3(Q0.3)停止，停車完畢。在啟動過程中，按下停止按鈕SB2(I0.1)，將已啟動的皮帶仍按后啟動先停車的原則停車。緊急狀態(tài)時，按下急停按鈕SB3(I0.3)，立即關閉漏斗和三條皮帶，并停車。 1.4 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾性設計 1、 抗電源干擾的措施 （1）采用性能優(yōu)良的電源，抑制電網(wǎng)引入的干擾 （2）．硬件濾波措施 在干擾較強或可靠性要求較高的場合，應該使用帶屏蔽層的隔離變壓器對PLC系統(tǒng)供電。還可以。在隔離變壓器一次側(cè)串接濾波器，如圖1.4所示。 (3)正確選擇接地點，完善接地系統(tǒng)。 圖1.4 濾波器和隔離變壓器同時使用 2、控制系統(tǒng)的接地設計 良好的接地是保證PLC可靠工作的重要條件，可以避免偶然發(fā)生的電壓沖擊危害。接地的目的通常有兩個，其一為了安全，其二是為了抑制干擾。完善的接地系統(tǒng)是PLC控制系統(tǒng)抗電磁干擾的重要措施之一。接地系統(tǒng)的接地方式一般可分為3種方式：串聯(lián)式單點接地、并聯(lián)式單點接地、多分支單點接地即第3種接地方式。PLC采用第3種接地方式即單獨接地。PLC控制系統(tǒng)的地線包括系統(tǒng)地、屏蔽地、交流地和保護地等。 3、防I/O干擾的措施 由信號引入干擾會引起I/O信號工作異常和測量精度大大降低，嚴重時將引起元器件損傷。對于隔離性能差的系統(tǒng)，還將導致信號間互相干擾，引起共地系統(tǒng)總線回流，造成邏輯數(shù)據(jù)變化、誤動作或死機?？刹扇∫韵麓胧┮詼p小I/O干擾對PLC系統(tǒng)的影響。 1.5 PLC控制系統(tǒng)的調(diào)試 系統(tǒng)調(diào)試是系統(tǒng)在正式投入使用之前的必經(jīng)步驟。與繼電器控制系統(tǒng)不同，PLC控制系統(tǒng)既有硬件部分的調(diào)試還有軟件的調(diào)試，與繼電器控制系統(tǒng)相比，PLC控制系統(tǒng)的硬件調(diào)試要相對簡單，主要是PLC程序的編制和調(diào)試。一般可按以下幾個步驟進行：應用程序的編制和離線調(diào)試、控制系統(tǒng)硬件檢查、應用程序在線調(diào)試、現(xiàn)場調(diào)試、總結(jié)整理相關資料、系統(tǒng)正式投入使用。 1.6 設計小結(jié) 在本次設計中，雖然遇到了很多難題，但也收獲了很多，這次實踐充分將平時學習的理論知識與實踐操作相結(jié)合，在理論和實驗教學基礎上進一步穩(wěn)固和提高自己理論知識結(jié)構(gòu)，通過將所學知識應用于實際中去，在實際中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，提高分析和解決問題能力。目前我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的轉(zhuǎn)型期并且隨著科技的不斷發(fā)展，未來工廠的生產(chǎn)過程必定會越來越智能化。傳送帶是一種物料傳輸設備，因其高效、連續(xù)、快速的特性，被廣泛的應用于礦業(yè)、化工、機械、電力、建材、輕工業(yè)以及港口碼頭等重要的工業(yè)領域。也正因為傳送帶的應用十分的廣泛，對傳送帶的制造和自動化改進對于工業(yè)生產(chǎn)的意義日趨重大。PLC自誕生起便廣受業(yè)界的關注，如今PLC依然是自動控制領域的一大支柱。傳送帶和PLC的結(jié)合為大勢所趨，未來必將大放異彩。 1.7 參考文獻 [1]李長久.PLC原理及應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006 [2]史國生.電氣控制與可編程控制器技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2003. [3]汪明.網(wǎng)絡化控制變頻調(diào)速系統(tǒng)[M].北京：中國電力出版社，2006. [4]范永勝王岷.電氣控制與PLC應用[M].北京：中國電力出版社，2004. [5]汪志峰.可編程序控制器原理與應用[M].西安：西安電子科技大學出版社，2004. 2 PWM變頻器-電動機系統(tǒng)仿真設計 2.1設計任務要求 在實現(xiàn)異步電機矢量控制調(diào)速的要求時,往往需借助仿真,通過仿真可使調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試更方便,并能更快的實現(xiàn)控制。交流異步電動機矢量控制變頻調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真。利用MATLAB/SIMULINK 中的電氣系統(tǒng)模塊(Power System Blocksets )構(gòu)建異步電機矢量控制仿真模型,并對其動態(tài)性能進行仿真實驗。 2.2 PWM變頻器-電動機系統(tǒng)的工作原理 PWM 變頻器-異步電動機電路主要由PWM變頻電路和異步電動機組成。圖2.1所示的電路為PWM變頻電路，它主要的作用是產(chǎn)生三相交流電供異步電動機使用。其中圖2.1所示的 PWM變頻電路由二極管整流橋，濾波電容和逆變器組成。逆變器的輸入為直流電壓，通過調(diào)節(jié)逆變器 的脈沖寬度和輸出交流電壓的頻率，既實現(xiàn)調(diào)壓 又實現(xiàn)調(diào)頻。PWM 變頻電路簡單，而且還有以下優(yōu)點：第一簡化了主電路和控制電路的結(jié)構(gòu)。由二極管整流器對逆變器提供恒定的直流電壓。在 PWM 逆變器內(nèi)，在變頻的同時控制其輸出電壓。系統(tǒng)只有一個控制功率級，從而使裝置的體壓。系統(tǒng)只有一個控制功率級，從而使裝置的體善系統(tǒng)的動態(tài)性能。PWM 逆變器的輸出功率和電壓，都在逆變器內(nèi)控制和調(diào)節(jié)。因此，調(diào)節(jié)速度快，調(diào)節(jié)過程中頻率和電壓配合好，系統(tǒng)動態(tài)性能好。 2.3 PWM變頻器-異步電動機控制系統(tǒng)的仿真 1、PWM 變頻器-異步電動機的仿真模型 PWM 變頻器-異步電動機電路在MATLAB/Simulink中的仿真模型如圖2.2所示。為了方便仿真，在模型中將圖2.1所示的三相交流整流直接用一個 550V的直流電源代替，整流電路直接用直流電源代替不影響其工作原理。因此圖2.3所示的仿真模型實際上主要直流電源 DC、逆變器 Universal Bridge、調(diào)制器 PWM Generator、異步電動機模塊及測量模塊組成。其中 PWM 調(diào)制參數(shù)設置采用內(nèi)部產(chǎn)生正弦波調(diào)制波方式，調(diào)制度0.9,頻率為50 HZ。電動機參數(shù)設置為電動機電壓為380 V，頻率為50 Hz,定子繞組 Rs 為0.68 ，定子繞組漏感為0.0042 H，轉(zhuǎn)子繞組電阻0.45 ，轉(zhuǎn)子繞組漏感為0.0042 H，互感為0.1486 H，轉(zhuǎn)動慣量J為0.05 kg/m2，摩擦系數(shù)F為0.0081，極對數(shù)為2。 圖2.3 逆變器三相線電壓輸出仿真波形 2、仿真結(jié)果及其分析 PWM 變頻器-異步電動機電路的仿真結(jié)果如圖所示。其中圖2.3為逆變器輸出電壓的線電壓仿真波形，從圖 2.3(a)、(b)和(c)可以看出550V的直流電經(jīng)過三相逆變器后變成了三相交流電，如果通過改變逆變器的6個開關管可以改變其頻率和電壓波形，從而方便實現(xiàn)變頻和變壓。圖2.4為異步電動機定子電流的仿真波形，從圖2.4(a)、(b)和(c)可以看出定子電路在剛啟動時，電流接近100V，在0.2s后電流達到穩(wěn)定，這與異步電動機直接起動電流比較大相符合。圖2.5為異步電動機轉(zhuǎn)子電流的仿真波形，從圖2.5(a)、(b)和(c)可以看出轉(zhuǎn)子電流在剛起動時，電流比較大也 接近 100 V，但是在0.2s后轉(zhuǎn)子平穩(wěn)運行后，轉(zhuǎn)子電流為零，這是因為轉(zhuǎn)子為空載運行，轉(zhuǎn)速接 近定子三相旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，因此轉(zhuǎn)子沒有電流。圖2.6為異步電動機轉(zhuǎn)速的仿真波形，從圖2.6可以看出電流波形在0.2 s后達到 1500 r/m 的轉(zhuǎn)速，其輸出波形有點超調(diào)，不過很快達到穩(wěn)定，說明PWM變頻器-異步電動機控制系統(tǒng)動態(tài)性能比較好。圖2.7為異步電動機轉(zhuǎn)矩的仿真波形，從圖 2.7可以看出輸出轉(zhuǎn)矩脈動比較大，造成轉(zhuǎn)矩脈動大的原因是由于調(diào)制頻率和輸出頻率之比固定的情況下，特別是在低頻時，高次諧波影響較大，因而電動機的轉(zhuǎn)矩脈動和噪聲都較大，這是PWM變頻器-異步電動機控制系統(tǒng)的一個缺點，在實際應用中應采取措施消除或者減少轉(zhuǎn)矩脈動。 圖2.4 異步電動機定子電流仿真波形 圖2.5 異步電動機轉(zhuǎn)子電流仿真波形 圖2.6 異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仿真波形 圖2.7 異步電動機輸出轉(zhuǎn)矩仿真波形 2.4 設計小結(jié) 本文詳細分析PWM變頻器-異步電動機控制系統(tǒng)的工作原理，然后在 Matlab/Simulink 進行對其進行了建模和仿真，最后對其仿真結(jié)果進行了詳細地分析，通過仿真結(jié)果得出 PWM 變頻器-異步電動機控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定及 動態(tài)性能比較好的優(yōu)點，同時也指出其具有轉(zhuǎn)矩脈動過大的缺點。 2.5參考文獻 [1] 唐介.電機與拖動[M].高等教育出版社,2007. [2] 彭鴻才.電機原理及拖動[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001. [3] 劉永順.基于雙PWM技術的交流變頻調(diào)速系統(tǒng)[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2011 [4] 吳慰.三相交流異步電機控制系統(tǒng)仿真 [M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2011 3基于組態(tài)王的雙容液位控制系統(tǒng)設計 3.1 設計任務與要求 1、任務：以雙容下水箱液位為被控參數(shù)，以智能儀表為控制器，以電動調(diào)節(jié)閥為執(zhí)行器構(gòu)成雙容液位單回路控制系統(tǒng)，以PC機為上位機（組態(tài)王為監(jiān)控軟）對現(xiàn)場參數(shù)監(jiān)控，通過網(wǎng)絡連接客戶端，在客戶端能對現(xiàn)場參數(shù)監(jiān)控。 2、要求： （1）完成方案設計（包括設計思路、設計原理、實現(xiàn)功能等） （2）完成現(xiàn)場控制系統(tǒng)設計（包括各功能電路接線圖、框圖和說明等） （3）完成上位機監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)設計的設計 （4）遠程監(jiān)控客戶端的設計 3.2總體設計方案 客戶端1 客戶端1 客戶端1 服務器（上位機） 智能儀表 現(xiàn)場控制系統(tǒng)（液位） 圖3.1 總體設計方案 總體設計方案如圖3.1所示:系統(tǒng)由現(xiàn)場控制系統(tǒng)、上位機、遠程客戶端構(gòu)成。 （1）現(xiàn)場控制系統(tǒng)：現(xiàn)場參數(shù)控制； （2）監(jiān)控系統(tǒng)：采用PC機，預裝組態(tài)王軟件，實現(xiàn)對現(xiàn)場控制系統(tǒng)監(jiān)控。同時服務器做上位機，百特智能儀表做下位機構(gòu)成上下位機監(jiān)控邏輯結(jié)構(gòu)。 （3）客戶端：遠程客戶端PC機通過OPC技術連接到服務器，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。 3.3現(xiàn)場控制系統(tǒng)的設計 現(xiàn)場控制系統(tǒng)：雙容水箱、液位傳感器、智能控制儀表、電動調(diào)節(jié)閥構(gòu)成，原理圖如圖3.2所示，控制規(guī)律采用PID控制規(guī)律。 圖3.2 現(xiàn)場控制系統(tǒng)原理圖 1.百特智能儀表 1）適用范圍：適用于溫度控制、壓力控制、流量控制、液位控制等各種現(xiàn)場和設備配套。 2）萬能輸入信號：只需做相應的按鍵設置和硬件跳線設置，即可在以下所有輸入信號之（4） 3）多種給定方式可選：本機給定方式（LSP）；時間程序給定；外部模擬給定（遠程給定）。 4）多種控制輸出方式：10mA、4-20mA、0-5V、1-5V 控制輸出。 5）專家自整定算法：獨特的PID 參數(shù)專家自整定算法，將先進的控制理論和豐富的工程經(jīng)驗相結(jié)合。 6）可帶RS485 /RS232/Modem 隔離通訊接口或串行標準打印接口。 7）零點、滿度自動跟蹤，長期運行無漂移，全部參數(shù)按鍵可設定。 2.電動調(diào)節(jié)閥：單座閥，螺紋連接，線性流量。 3.液位變送器：4～20mADC 3.4上位機監(jiān)控系統(tǒng) 1.上位機監(jiān)控系統(tǒng)組成 硬件：PC機 軟件：組態(tài)王 (1)組態(tài)王軟件是一種通用的工業(yè)監(jiān)控軟件，它融過程控制設計、現(xiàn)場操作以及工廠資源管理于一體，將一個企業(yè)內(nèi)部的各種生產(chǎn)系統(tǒng)和應用以及信息交流匯集在一起，實現(xiàn)最優(yōu)化管理。 (2)組態(tài)王軟件結(jié)構(gòu)由工程管理器、工程瀏覽器及運行系統(tǒng)三部分構(gòu)成。 工程管理器：工程管理器用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理，對已有工程進行搜索、添加、備份、恢復以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)詞典的導入和導出等功能。 工程瀏覽器：工程瀏覽器是一個工程開發(fā)設計工具，用于創(chuàng)建監(jiān)控畫面、監(jiān)控的設備及相關量、動畫鏈接、命令語言以及設定運行系統(tǒng)配置等的系統(tǒng)組態(tài)工具。 運行系統(tǒng)：工程運行界面，從采集設備中獲得通訊數(shù)據(jù)，并依據(jù)工程瀏覽器的動畫設計顯示動態(tài)畫面，實現(xiàn)人與控制設備的交互操作。 (3)組態(tài)王與I/O設備通信 組態(tài)王軟件作為一個開放型的通用工業(yè)監(jiān)控軟件，支持與國內(nèi)外常見的PLC、智能模塊、智能儀表、變頻器、數(shù)據(jù)采集板卡等（如：西門子PLC、莫迪康PLC、歐姆龍PLC、三菱PLC、研華模塊等等）通過常規(guī)通訊接口（如串口方式、USB接口方式、以太網(wǎng)、總線、GPRS等）進行數(shù)據(jù)通訊。 （4）組態(tài)王的開放性 組態(tài)王支持通過OPC、DDE等標準傳輸機制和其他監(jiān)控軟件（如：Intouch、Ifix、Wincc等）或其他應用程序（如：VB、VC等）進行本機或者網(wǎng)絡上的數(shù)據(jù)交互。 2.上位機監(jiān)控系統(tǒng)設計 （1）建立組態(tài)王新工程： 啟動組態(tài)王，進入工程管理器，點擊新建，選擇存儲路徑，將工程名定為基于組態(tài)王的雙容液位控制系統(tǒng)系統(tǒng)，將工程設為當前工程。 （2）創(chuàng)建組態(tài)畫面 進入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，依次建立監(jiān)控總圖、液位現(xiàn)場控制系統(tǒng)、報警窗口、歷史趨勢曲線窗口和數(shù)據(jù)報表窗口等人機接口。其中將監(jiān)控總圖設為啟動窗口，各窗口之間可自由切換。 （3）定義IO設備 定義IO設備包括指定設備驅(qū)動，地址，邏輯名等關鍵參數(shù)。選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“設備\COM1”， 在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，運行“設備配置向?qū)А保瑩瘛鞍偬貎x表，XM類儀表，串口，外部設備名稱百特儀表，為設備選擇連接串口為COM1，填寫設備地址1:0-3:0。通訊參數(shù)為：采用串口通迅，端口號COM1，波特率為9600bps，數(shù)據(jù)位8，無校驗位，停止位1:0，通訊超時3000ms，采集頻率1000ms。 （4）構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送往生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)。 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“數(shù)據(jù)庫\數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出“變量屬性”對話框，依次建立數(shù)據(jù)字典“測量值”、“輸出值”、“設定值”、“比例度”|“積分時間”、“微分時間”、“手動自動切換”等。 （5）動畫連接 定義動畫連接是指在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關系，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表現(xiàn)出來。 1)水箱的動畫連接 水箱鏈接：雙擊下水箱，在彈出的屬性設置框中選擇填充，在彈出的設置框中連接PV值 2）按鈕鏈接：雙擊按鈕，在彈出的屬性設置框中選擇模擬量輸入，在彈出的設置框中分別連接連接“輸出值”、“設定值”、“比例度”“積分時間”、“微分時間”、“手動自動切換”，保存。 3）輸出連接：雙擊XXXX，在彈出的屬性設置框中選擇模擬量輸出，在彈出的設置框中分別連接連接“測量值”、“輸出值”、“設定值”、“比例度”“積分時間”、“微分時間”、“手動自動切換” 4）管道連接：雙擊管道，在彈出的屬性設置框中選擇流動，在彈出的設置框中連接“輸出值/10” 5）保存畫面 （6）啟動配置 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“系統(tǒng)配置\設置運行系統(tǒng)”， 雙擊打開,在彈出對話框中選擇啟動時,畫面最大化,啟動畫面為監(jiān)控總圖。 3.5遠程監(jiān)控客戶端的設計 遠程監(jiān)控客戶端的設計與上位機監(jiān)控系統(tǒng)的設計相似 1.建立組態(tài)王新工程： 啟動組態(tài)王，進入工程管理器，點擊新建，選擇存儲路徑，將工程名定為基于組態(tài)王的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，將工程設為當前工程 2. 創(chuàng)建組態(tài)畫面 進入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，依次建立監(jiān)控總圖、液位控制系統(tǒng)、報警窗口、歷史趨勢曲線窗口和數(shù)據(jù)報表窗口等人機接口。其中將監(jiān)控總圖設為啟動窗口，各窗口之間可自由切換。 3.定義IO設備 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“設備\OPC服務器”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“OPC服務器新建”圖標，在彈出“查看OPC服務器”對話框中，“網(wǎng)絡節(jié)點名”編輯框中輸入“\\server1，然后單擊“查找”按鈕，選中“KingView.View.1”，確定。如圖3.3所示： 圖3.3 義遠程客戶端設備 4.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“數(shù)據(jù)庫\數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出“變量屬性”對話框，依次建立數(shù)據(jù)字典“測量值”、“輸出值”、“設定值”、“比例度”|“積分時間”、“微分時間”、“手動自動切換”。 序號 參數(shù)名 設備 寄存器 數(shù)據(jù)類型 讀寫屬性 最大值 最大原時值 1 PV1 Server1 PV1.Value FLOAT 只讀 100 100 2 MV1 Server1 MV1.Value FLOAT 讀寫 100 100 3 SP1 Server1 SP1.Value FLOAT 讀寫 100 100 4 P1 Server1 P1.Value FLOAT 讀寫 100 100 5 I1 Server1 I1.Value FLOAT 讀寫 100 100 6 D1 Server1 D1.Value FLOAT 讀寫 100 100 7 AM1 Server1 AM1.Value FLOAT 讀寫 100 100 8 KDTZ1 Server1 內(nèi)存整形 9 JLBFB1 Server1 內(nèi)存整形 5.動畫連接 以液位控制系統(tǒng)為例說明動畫鏈接， 1)水箱的動畫連接 雙擊下水箱，在彈出的屬性設置框中選擇填充，在彈出的設置框中連接本地PV 2）按鈕鏈接 雙擊按鈕，在彈出的屬性設置框中選擇模擬量輸入，在彈出的設置框中分別連接 連接“輸出值”、“設定值”、“比例度”“積分時間”、“微分時間”、“手動自動切換”，保存。 3）輸出連接 雙擊XXXX，在彈出的屬性設置框中選擇模擬量輸出，在彈出的設置框中分別連接 連接“測量值”、“輸出值”、“設定值”、“比例度”“積分時間”、“微分時間”、“手動自動切換” 4）管道連接 雙擊管道，在彈出的屬性設置框中選擇流動，在彈出的設置框中連接“輸出值/10” 5）保存畫面 6.啟動配置 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項“系統(tǒng)配置\設置運行系統(tǒng)”， 雙擊打開,在彈出對話框中選擇啟動時,畫面最大化,啟動畫面為監(jiān)控總圖。 3.6 聯(lián)機調(diào)試 1）由工程開發(fā)系統(tǒng)啟動到運行系統(tǒng) 2）設置SP為15,AM為0,P為10,I為20,D為0,觀察液位變化情況. 3）液位變化情況用震蕩衰減法調(diào)整PID參數(shù). 4）系統(tǒng)穩(wěn)定后,改變SP為25,觀察液位變化情況.調(diào)整PID參數(shù). 3.7 小結(jié) 通過本次課程設計，充分將平時學習的理論知識與實踐操作相結(jié)合，在理論和實驗教學基礎上進一步穩(wěn)固和提高自己理論知識結(jié)構(gòu)，通過將所學知識應用于實際中去，在實際中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，提高分析和解決問題能力。此次課程設計使我對組態(tài)王軟件的認識與了解及應用,深入地了解到科學的嚴謹性，自己從中受益匪淺，不但擴大了我的視野，提高了我的認識和認知能力，同時，我也讓我深刻的認識到，在此次課程設計中暴露出來不少問題：我們所掌握的相關知識很少，很多需要用到的知識都是我們平常都沒學過或是我們沒見過的，這就要求我們必須學會很好的查資料，并且很快將資料轉(zhuǎn)化成可用的東西，會用的人不是很多，參考資料也很少，設計過程中難免有些困難；但是，我們作為一個學生，但我想這些問題都是暫時的，只要我們努力，問題一定會解決的。通過發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程我們鍛煉了自己的實踐能力，并從中總結(jié)規(guī)律，為以后我們在實踐工作中打下堅實的基礎。 3.8 參考文獻 [1]朱玉璽.崔如春.鄺小磊.計算機控制技術[M].電子工業(yè)出版社,2010. [2]陳夕松.過程控制系統(tǒng)[M].科學出版社,2011. [3]金以慧.過程控制[M].北京:清華大學出版社,2003. [4]劉紫剛.賈永盛.淺議水箱液位控制系統(tǒng)研究.科技創(chuàng)新導報。2011. 4工廠供電應用設計 4.1 設計任務與要求 某工廠供電系統(tǒng)如圖4.1所示，已知電力系統(tǒng)出口斷路器為SN10—10Ⅱ型。全廠用電設備總?cè)萘繛?6000KW，需要系數(shù)為0.45，補償后功率因數(shù)為0.9，高壓配電所進線側(cè)選用ZN12—12型高壓戶內(nèi)真空斷路器，繼電保護動作時間為1.1S，斷路器短路時間為0.1S，試分析如下問題： （1）計算全廠的計算負荷和計算電流。 （2）計算變電所高壓10kV母線上K—1點短路的三相短路電流和短路容量。 S9－1000 （DYn11） S9－1000 （DYn11） l = 3.2Km （3）選擇高壓戶內(nèi)真空斷路器的型號和規(guī)格。 圖4.1 工廠供電系統(tǒng)電路圖 4.2 問題分析 1.計算全廠的計算負荷和計算電流 通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個元件的負荷值，稱為計算負荷。用電設備組的計算負荷，是指用電設備組從供電系統(tǒng)中取用的半小時最大負荷P30，用電設備組的設備容量Pe，是指用電設備組所有設備（不含備用設備）的額定容量PN之和。Kd稱為需要系數(shù)。實際上，Kd不僅與用電設備組的工作性質(zhì)、設備臺數(shù)、設備效率和線路損耗等因素有關，而且與操作人員的技能和生產(chǎn)組織等多種因素有關。 全廠有功計算負荷： P30=KdPe=0.45 X 26000KW=11700KW 全廠視在計算負荷： = 15600KVA 計算電流： = 23.7A 2.計算變電所高壓10kV母線上K—1點短路的三相短路電流和短路容量 進行短路電流計算，首選要繪出計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算的方法，常有歐姆法和幺制法。UC為短路點的短路計算電壓（或稱平均額定電壓）由于線路首端短路時其短路最為嚴重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計算電壓取為比線路額定電壓UN高5%。電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗來說很小，一般不予考慮。電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系統(tǒng)變電站饋電線出口斷路器的斷電流，容量SOC來估算，這SOC就看作詩電力系統(tǒng)的極限路容量SK. 在計算短路電路的阻抗時，假如電路內(nèi)含有電力變壓器時，電路內(nèi)各元件的阻抗都應統(tǒng)一換算到短路點的短路計算點去，阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。 求K—1點的三相短路電流和短路容量，已知UC = 10.5 kv 。 （1） 電力系統(tǒng)的電抗：由附錄表12可查得SN10-10Ⅱ型斷路器的斷流容量SOC = 500 MVA，因此 = 0.22Ω （2）架空線路的電抗：由表3-1查得X0 = 0.35Ω/ km，因此 = 1.75Ω （3）繪K—1點短路的等效電路如圖4.2所示，然后計算電路的總電抗： 2 1.12Ω 1 0.22Ω K—1 圖4.2 K—1點短路的等效電路 = 1.95Ω 2、計算三相短路電流和短路容量 （1）三相短路電流周期分量有效值： = 3.08KA （2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值： = 3.08KA （3） 三相短路沖擊電流及其有效值： = 7.85KA = 4.65KA （4）三相短路容量： = 52.0MVA 3選擇高壓戶內(nèi)真空斷路器的型號和規(guī)格 根據(jù)線路計算電流 23.7A ，試選ZN12—12/1250型真空斷路器來進行校驗。 短路假想時間： 電壓校驗： 電流校驗： 斷流能力校驗： 動穩(wěn)定校驗： 熱穩(wěn)定校驗： 校驗結(jié)果：所選ZN12—12/1250型真空斷路器是合格的。 合格 252 4=2500 4.52(1.1+0.1)=24.3 5 合格 63kA 2.554.5kA=11.5kA 4 合格 25kA 4.5kA 3 合格 1250A ⅠN 750A I30 2 合格 12kV UN 10kv /11.5kV UN / Umax 1 結(jié)論 數(shù)據(jù) 項目 數(shù) 據(jù) 項目 ZN12-12/1250型真空斷路器 裝設地點的電氣條件 序號 高壓斷路器的選擇校驗表 4.3 小結(jié) 通過實習學到了很多，實踐是檢驗真理的唯一標準，將書本知識應用到實際應用中才是硬道理，通過課程設計，讓我們對工廠供電的知識有了更全面的認識和理解。同時，我也讓我深刻的認識到，在此次課程設計中暴露出來不少問題：我們所掌握的相關知識很少，很多需要用到的知識都是我們平常都沒學過或是我們沒見過的，這就要求我們必須學會很好的查資料，并且很快將資料轉(zhuǎn)化成可用的東西，會用的人不是很多，參考資料也很少，設計過程中難免有些困難；但是，我們作為一個學生，但我想這些問題都是暫時的，只要我們努力，問題一定會解決的。 4.4 參考文獻 [1] 劉介才.工廠供電第五版[M].機械工業(yè)出版社,2009. [2]孫永發(fā).工廠供電區(qū)高壓配電的經(jīng)濟性和技術性分析[J]湖北民族學院，2010. [3]居榮.工廠供電系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)的設計[J]南京工業(yè)大學，2011. 專業(yè)課綜合課程設計成績評定表 學生姓名 院/系部 專業(yè) 年級 指導教師意見： 成績： 簽名： 年 月 日