基于PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文.doc

鄭州華信學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于PLC的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄1 緒論11.1課題背景及設(shè)計(jì)目的和意義11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容22 PLC和組態(tài)軟件基礎(chǔ)32.1 plc基礎(chǔ)32.1.1 plc的產(chǎn)生和應(yīng)用32.1.2 plc的組成和工作原理32.1.3 plc的分類及特點(diǎn)52.2組態(tài)軟件的基礎(chǔ)52.2.1組態(tài)的定義52.2.2組態(tài)王軟件的特點(diǎn)52.2.3組態(tài)王軟件仿真的基本方法63 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)73.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則和步驟73.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則73.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟73.1.3 PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟73.2 PLC的選型和硬件配置83.2.1 PLC型號(hào)的選擇83.2.2 S7-200CPU的選擇93.2.3 EM235模擬量輸入/輸出模塊93.2.4 熱電式傳感器93.2.5 可控硅加熱裝置簡(jiǎn)介93.3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案和電氣連接圖103.4 PLC控制器的設(shè)計(jì)103.4.1 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立113.4.2 PID控制及參數(shù)整定114 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)144.1 PLC程序設(shè)計(jì)的方法144.2 編程軟件STEP7-Micro/WIN 概述 144.2.1 STEP7-Micro/WIN 簡(jiǎn)單介紹144.2.2 計(jì)算機(jī)與PLC的通信154.3 程序設(shè)計(jì)154.3.1程序設(shè)計(jì)思路154.3.2 PID指令向?qū)?64.3.3 控制程序及分析205 組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)245.1組態(tài)變量的建立及設(shè)備連接245.1.1新建項(xiàng)目245.2創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面275.2.1新建主畫(huà)面275.2.2新建PID參數(shù)設(shè)定窗口275.2.3新建數(shù)據(jù)報(bào)表 285.2.4新建實(shí)時(shí)曲線285.2.5新建歷史曲線295.2.6新建報(bào)警窗口296 系統(tǒng)測(cè)試316.1啟動(dòng)組態(tài)王 316.2實(shí)時(shí)曲線觀察 316.3分析歷史趨勢(shì)曲線326.4查看數(shù)據(jù)報(bào)表346.5系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試34結(jié)論 36致謝37參考文獻(xiàn)38附錄43III1 緒論1.1 課題背景及設(shè)計(jì)目的和意義電鍋爐廣泛應(yīng)用,電熱鍋爐的性能決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。電熱鍋爐控制系統(tǒng)目前使用的微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制技術(shù),提高了自動(dòng)化設(shè)備的控制精度。PLC的快速發(fā)展發(fā)生在上個(gè)世紀(jì)80年到90年代中期的，在此期間,PLC已得到在處理模擬、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)界面功能和網(wǎng)絡(luò)功能的改進(jìn)和發(fā)展的能力。PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域,取代了DCS系統(tǒng)在一些應(yīng)用程序過(guò)程控制領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。PLC具有較強(qiáng)的通用性,使用方便,適應(yīng)性廣,可靠性高,抵抗干擾的能力強(qiáng),還有簡(jiǎn)單的編程功能等等。電鍋爐是機(jī)電一體化產(chǎn)品，可以直接轉(zhuǎn)化為熱能，效率高，體積小，無(wú)污染，操作安全可靠，熱穩(wěn)定性，優(yōu)勢(shì)自動(dòng)化程度高，是理想的節(jié)能加熱設(shè)備。加上環(huán)保的電流提高人們的意識(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)和生活用水的民用電熱鍋爐越來(lái)越多的關(guān)注正變得越來(lái)越流行。電鍋爐主要用于家用熱水和優(yōu)惠。主要是控制水的溫度，以確保穩(wěn)定的水供應(yīng)。PID控制是迄今為止最通用的控制方法之一。因?yàn)槠淇煽啃愿摺⑺惴ê?jiǎn)單、魯棒性好，所以被廣泛應(yīng)用于過(guò)程控制中,尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性系統(tǒng)。PID控制的效果完全取決于其四個(gè)參數(shù),即采樣周期ts、比例系數(shù) Kp、積分系數(shù)Ki、微分系數(shù)Kd。因而,PID參數(shù)的整定與優(yōu)化一直是自動(dòng)控制領(lǐng)域研究的重要課題。PID在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用已有近百年的歷史，在此期間雖然有許多控制算法問(wèn)世,但由于PID算法以它自身的特點(diǎn)，再加上人們?cè)陂L(zhǎng)期使用中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，使之在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。在PID算法中，針對(duì)P、I、D三個(gè)參數(shù)的整定和優(yōu)化的問(wèn)題成為關(guān)鍵問(wèn)題。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀由于的需要， 70年代以來(lái)，特別是促進(jìn)微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)控制理論和設(shè)計(jì)方法，溫度控制系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展迅速，智能化，自適應(yīng)成就的迅速發(fā)展，參數(shù)設(shè)置等方面，在這方面，日本，美國(guó)，德國(guó)，瑞典等國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)，生產(chǎn)的溫度控制器和儀器的性能，一批商業(yè)化，并且被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。它們具有以下特點(diǎn)：（1）適應(yīng)大慣性，大滯后的復(fù)雜的溫度控制系統(tǒng)的控制；（2）可根據(jù)控制系統(tǒng)要建立的數(shù)學(xué)模型適應(yīng)的溫度控制系統(tǒng)；（3）可以是適合于被控系統(tǒng)的過(guò)程是復(fù)雜的，隨時(shí)間變化的溫度控制系統(tǒng)的參數(shù)；（3）溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于自適應(yīng)控制，自適應(yīng)控制，模糊控制，人工智能理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用先進(jìn)的算法，適應(yīng)范圍廣；（4）溫度控制器具有普遍的參數(shù)整定功能。隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的幫助下，溫度控制器具有控制參數(shù)和自調(diào)諧功能的特性。有的還具有自學(xué)習(xí)功能。在國(guó)內(nèi)行業(yè)的應(yīng)用溫度控制系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器整體發(fā)展水平還有些不高，與一些先進(jìn)的發(fā)達(dá)國(guó)家，美國(guó)，德國(guó)，日本等還是有不小的差距。目前，中國(guó)仍處于20世紀(jì)后期的水平。成熟的產(chǎn)品主要以“點(diǎn)”控制和常規(guī)PID控制器，它只能適用于溫度控制系統(tǒng)在一般情況下，很難控制延遲，復(fù)雜的，隨時(shí)間變化的溫度控制系統(tǒng)?？刂茟?yīng)用程序可以適應(yīng)高智能化，自適應(yīng)控制儀器都不是很成熟3。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們的要求越來(lái)越高，因此，高精度溫度控制系統(tǒng)，在家庭智能化，人性化的發(fā)展和國(guó)外的發(fā)展就成為必然趨勢(shì)。1.3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)內(nèi)容以鍋爐為對(duì)象，對(duì)鍋爐出口水溫為主要被控參數(shù)的，爐內(nèi)溫度為仲控制的參數(shù)時(shí)，加熱電阻絲的電壓作為控制參數(shù)，采用PLC作為控制器，構(gòu)成了一系列鍋爐控制系統(tǒng);采用PID算法，利用PLC梯形圖編程語(yǔ)言編程，實(shí)現(xiàn)了鍋爐溫度自動(dòng)控制。 PLC是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)，以及自動(dòng)控制技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置。因?yàn)樾阅軓?qiáng)大，所以工業(yè)控制的各大領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用，而且已經(jīng)是工業(yè)自動(dòng)化的三大支柱（PLC、工業(yè)機(jī)器人、CAD/CAM）之一。PLC技術(shù)在從整體分析和控制系統(tǒng)，電路設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)，選擇和參數(shù)的硬件配置的研究的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用建立，控制對(duì)象的設(shè)置，設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型的控制算法人機(jī)界面等基于S7-200系列PLC控制器，德國(guó)西門子公司，實(shí)際溫度的溫度傳感器將檢測(cè)到的電壓信號(hào)，通過(guò)模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。發(fā)送到PID調(diào)節(jié)器的PLC時(shí)，PID控制器和輸出成0-10mA的電流信號(hào)輸入控制可控硅電壓調(diào)整器或觸發(fā)板改變可控硅管導(dǎo)通角來(lái)調(diào)節(jié)輸出功率的大小1。顯示器屏幕，使用組態(tài)軟件“組態(tài)王”。級(jí)聯(lián)系統(tǒng)是由一個(gè)調(diào)節(jié)器被串聯(lián)連接，其中，作為另一個(gè)調(diào)節(jié)器的設(shè)定點(diǎn)調(diào)節(jié)器的輸出。整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)控制電路，主電路和輔助電路。副循環(huán)變量測(cè)量和傳輸，調(diào)節(jié)閥和主環(huán)路檢測(cè)端；主變速傳動(dòng)，主調(diào)節(jié)器，副調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥，副過(guò)程和主要工藝。一個(gè)干擾：在初級(jí)控制過(guò)程中的作用，并且不包括的范圍內(nèi)的副回路的擾動(dòng)。這兩個(gè)障礙，在二次控制的過(guò)程中，它包括的范圍內(nèi)的副回路的擾動(dòng)。串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于引入了一個(gè)小圈，不僅可以克服早期的干擾進(jìn)入副回路，同時(shí)也可以提高程序的性能。隨著“粗”副省長(zhǎng)的作用，主調(diào)節(jié)器有一個(gè)“精”，從而進(jìn)一步提高他所控制的質(zhì)量6。2 PLC軟件和組態(tài)軟件基礎(chǔ)2.1 PLC基礎(chǔ)2.1.1 PLC的產(chǎn)生和應(yīng)用1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出世界上第一臺(tái)可編程控制器PDP-14，和通用汽車公司的汽車生產(chǎn)線用于第一次成功的運(yùn)用。美國(guó)在1971年從日本引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，很快發(fā)達(dá)出DSC第一可編程控制器。1973年，西歐國(guó)家也開(kāi)發(fā)了他們的第一個(gè)可編程控制器。中國(guó)從1974年開(kāi)始研制，1977年工業(yè)應(yīng)用。進(jìn)入二十世紀(jì)的70年代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是在PLC微處理器控制器的通訊手段，功能進(jìn)一步加強(qiáng)。進(jìn)入二十世紀(jì)的80年代，大型和超大型規(guī)模的迅速發(fā)展，集成電路和微電子技術(shù)，基于微機(jī)PLC的16位和32位微處理器，提高PLC的功能，工作速度快，體積小，可靠性好，降低成本，編程和故障檢測(cè)更靈活、方便。目前，PLC已廣泛用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、紡織、交通、環(huán)境保護(hù)、文化娛樂(lè)產(chǎn)業(yè)2。2.1.2 PLC的組成和工作原理PLC包括：CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。以下對(duì)主要模塊進(jìn)行介紹：（1）CPUCPU是PLC的核心,根據(jù)系統(tǒng)的PLC程序功能委托給接收和存儲(chǔ)用戶程序和數(shù)據(jù),使用掃描方法收集狀態(tài)或輸入設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù),并存儲(chǔ)在指定的寄存器,同時(shí),工作狀態(tài)和編程過(guò)程的診斷能力和PLC內(nèi)部電路在一個(gè)語(yǔ)法錯(cuò)誤等。CPU主要由操作員、控制器、注冊(cè)并實(shí)現(xiàn)它們之間的數(shù)據(jù)鏈路,控制和狀態(tài)的巴士,CPU單元還包括一個(gè)外圍芯片、總線接口電路。內(nèi)存主要是用來(lái)存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù),是不可或缺的組合單元PLC。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù),它決定了PLC的速度工作,IO數(shù)量和軟件能力,限制大小的控制。（2）I/O模塊PLC的接口和電氣回路，輸入和輸出部分（I / O）完成。在I / O模塊集成了I / O的PLC電路，輸入寄存器反映了輸入信號(hào)的狀態(tài)下，輸出反映輸出鎖存狀態(tài)。輸入模塊將信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，相反到輸出模塊。 I / O開(kāi)關(guān)量輸入（DI），開(kāi)關(guān)量輸出（DO），模擬輸入（AI），模擬輸出量（AO）模塊。PLC的工作原理4:PLC的工作原理是一個(gè)連續(xù)的循環(huán)順序掃描模式。每次通過(guò)掃描周期或循環(huán)掃描調(diào)用。 CPU從所述第一指令的開(kāi)始，以便執(zhí)行用戶程序逐個(gè)直到用戶程序的結(jié)束，然后返回到新一輪掃描的開(kāi)始的第一條指令。PLC工作的全過(guò)程可用圖2.1.2所示的運(yùn)行框圖來(lái)表示: 圖2.1.2 可編程控制器運(yùn)行框圖2.1.3 可編程控制器的分類及特點(diǎn)(1) 小型PLC小型PLC的I / O點(diǎn)數(shù)一般在128點(diǎn)，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體的特點(diǎn)，除了開(kāi)關(guān)I / O，也可以連接到模擬I / O以及其他各種特殊功能模塊。它可以執(zhí)行邏輯運(yùn)算，包括計(jì)時(shí)，計(jì)數(shù)，算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理和通信網(wǎng)絡(luò)和各種應(yīng)用。(2)中型PLC中型PLC模塊化結(jié)構(gòu)，I / O點(diǎn)數(shù)一般在2561024的I / O的方式除了一般的PLC通用的掃描處理方法，而且在掃描用戶程序的過(guò)程中使用的直接方法之間的直接讀取輸入刷新輸出，也可連接各種特殊功能模塊，通信聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，更豐富，內(nèi)存容量更大，更快的掃描速度。(3)大型PLC上面的1024點(diǎn)被稱為大型PLC的大型PLC，硬件和軟件功能通用I / O點(diǎn)是非常強(qiáng)大的，具有很強(qiáng)的自診斷功能，通訊功能，有各種通訊模塊可實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化構(gòu)成三級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)，大型PLC還可以使用冗余或三CPU票型系統(tǒng)，使機(jī)器更可靠。2.2 組態(tài)軟件的基礎(chǔ)2.2.1 組態(tài)的定義配置工具提供應(yīng)用軟件，方法，完成工程特定任務(wù)的過(guò)程。組態(tài)軟件是一個(gè)專業(yè)，一個(gè)組態(tài)軟件僅適用于某些地區(qū)。這個(gè)概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計(jì)算機(jī)控制的配置，如DCS （集散控制系統(tǒng)）的配置， PLC梯形圖配置。人機(jī)界面生成軟件稱為控制組態(tài)軟件。配置的結(jié)果，在工業(yè)控制的形成中使用的實(shí)時(shí)監(jiān)控。從表面上看，配置工具正在運(yùn)行的程序執(zhí)行自己特定的任務(wù)。工業(yè)控制組態(tài)軟件還提供了編程工具一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語(yǔ)言，并為VB的一些支持，現(xiàn)在有些組態(tài)軟件甚至支持高級(jí)語(yǔ)言。在當(dāng)今的工業(yè)領(lǐng)域，大量常用的組態(tài)軟件主要有： ABB ，特光電， WinCC中的iFix ， InTouch中，組態(tài)王，力控制，易于控制， MCGS等。本設(shè)計(jì)采用分控組態(tài)軟件組態(tài)王設(shè)計(jì)。2.2.2 組態(tài)王軟件的特點(diǎn) 組態(tài)軟件具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，開(kāi)放性，易于擴(kuò)展，經(jīng)濟(jì)，開(kāi)發(fā)周期短等特點(diǎn)。這樣的系統(tǒng)通常可分為控制層，控制層，三個(gè)層次的管理結(jié)構(gòu)。據(jù)此，監(jiān)控層連接控制層，連接管理，不僅具有現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，并且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，在發(fā)展中配置的重要作用，完成上傳發(fā)布。特別是考慮到三個(gè)方面：圖片，數(shù)據(jù)，動(dòng)畫(huà)。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)功能分析，采用組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)。組態(tài)軟件為試驗(yàn)提供了可視化監(jiān)控畫(huà)面，幫忙測(cè)試，實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控。此外，它可以充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫(huà)面和動(dòng)畫(huà)顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，報(bào)警窗口，實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線，可以方便的各種報(bào)表的生成。它也有一個(gè)豐富而靈活的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序配置，數(shù)據(jù)鏈路功能。2.2.3 組態(tài)王軟件仿真的基本方法（1）圖形界面設(shè)計(jì) 圖形與抽象圖形畫(huà)面來(lái)模擬實(shí)際的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和相應(yīng)的工業(yè)設(shè)備。（2）數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造數(shù)據(jù)，是創(chuàng)建一個(gè)特定的數(shù)據(jù)庫(kù)，使用該數(shù)據(jù)庫(kù)的變量描述的工業(yè)對(duì)象的各種屬性，如水位，流量等。（3）建立動(dòng)畫(huà)連接 連接，是在什么動(dòng)畫(huà)模擬現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作的屏幕元素的數(shù)字，以及如何將允許操作者輸入控制設(shè)備指令。（4）調(diào)試和運(yùn)行3 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 本章從系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)和硬件設(shè)計(jì)的角度，引入PLC控制系統(tǒng)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)步驟，PLC硬件配置，外圍電路設(shè)計(jì)和PLC控制器的設(shè)計(jì)參數(shù)整定。3.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則和步驟 3.1.1 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則（1）全PLC功能，最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求；（2）滿足控制要求的前提下，力爭(zhēng)使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，便捷，經(jīng)濟(jì)，使用和維護(hù)；（3）控制系統(tǒng)，確保安全可靠；（4）應(yīng)考慮生產(chǎn)工藝的發(fā)展和改進(jìn)， PLC型號(hào)的選擇， I / O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量等，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚岳谙到y(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)展。3.1.2 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 該系統(tǒng)的第一應(yīng)用進(jìn)行的PLC功能設(shè)計(jì)，根據(jù)控制對(duì)象的功能和過(guò)程的要求，系統(tǒng)必須清楚要做的工作，然后PLC功能的應(yīng)用系統(tǒng)的分析，通過(guò)在PLC控制系統(tǒng)中，控制信號(hào)的類型的結(jié)構(gòu)形式呈現(xiàn)的分析系統(tǒng)的功能，系統(tǒng)尺寸的數(shù)量，布局。最后，根據(jù)系統(tǒng)的分析結(jié)果，確定具體的PLC模塊和系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以按照下列步驟進(jìn)行： （1）熟悉被控對(duì)象，被控對(duì)象的控制程序分析過(guò)程和工作特點(diǎn)的發(fā)展，明白被控被控對(duì)象之間的機(jī)械，電氣，流體，以確定plc控制系統(tǒng)的要求控制的對(duì)象；（2）確定根據(jù)該系統(tǒng)的控制要求的I / O裝置，用戶需要確定輸入（如按鈕，限位開(kāi)關(guān)，選擇器開(kāi)關(guān)等）和輸出設(shè)備（如接觸器，電磁閥，信號(hào)燈等），從而確定PLC的I / O點(diǎn)；（3）當(dāng)選擇包括選擇PLC可編程序控制器型號(hào)，容量，I / O模塊，選擇的權(quán)力； （4）根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，以確定控制按鈕來(lái)選擇不同的模式開(kāi)關(guān)，接觸器，電磁閥，信號(hào)指示燈，規(guī)格，數(shù)量的輸入和輸出設(shè)備的PLC的I/ O地址的需求分布; PLC的基于模型的選定行的輸入/輸出設(shè)備和工作臺(tái)的PLC的輸入，輸出端子上，為了吸引外部plc的i/o接線圖和編程；（5）設(shè)計(jì)的軟件和硬件PLC編程，櫥柜的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)施工控制（臺(tái)灣）和其他硬件。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，因此，PLC控制系統(tǒng)可大大縮短設(shè)計(jì)周期，并為保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須進(jìn)行整個(gè)建筑電氣控制電路設(shè)計(jì)；（6）聯(lián)機(jī)調(diào)試 聯(lián)機(jī)調(diào)試是指將模擬調(diào)試通過(guò)的程序進(jìn)行在線統(tǒng)調(diào)。3.1.3 PLC程序設(shè)計(jì)的一般步驟（1）繪制系統(tǒng)的功能圖；（2）設(shè)計(jì)梯形圖程序；（3）根據(jù)梯形圖編寫(xiě)指令表程序；（4）對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。調(diào)試過(guò)程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟可參考圖3.1.3：圖 3.1.3 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟3.2 PLC的選型和硬件配置3.2.1 PLC型號(hào)的選擇采用西門子S7-200 PLC的溫度控制系統(tǒng)。 S7-200是一種小型可編程控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)，監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。 S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立，或連接到網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)論在獨(dú)立，或者鏈接到網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。3.2.2 S7-200 CPU的選擇S7-200系列PLC cpu221，CPU222，CPU224，CPU226其他類型。該系統(tǒng)采用S7-200 CPU226，CPU 226集成的24輸入/ 16輸出40個(gè)數(shù)字I / O點(diǎn)。7個(gè)擴(kuò)展模塊可以連接，248通道數(shù)字I / O點(diǎn)，或35個(gè)模擬I / O點(diǎn)的最大擴(kuò)張。1萬(wàn)3千字節(jié)的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz的高速計(jì)數(shù)器，2個(gè)獨(dú)立的20kHz的高速脈沖輸出，PID控制器。兩個(gè)RS485通信/編程口，與PPI協(xié)議，MPI通信協(xié)議和溝通能力。I/O端子塊作為一個(gè)整體，可以很容易地刪除。3.2.3 EM235 模擬量輸入/輸出模塊在溫度控制系統(tǒng)中，傳感器將檢測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換成4-20mA電流信號(hào)，系統(tǒng)需要配置模擬量輸入模塊將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送入PLC處理。在這里，我們選擇了西門子EM235模擬輸入/輸出模塊。EM235模塊有4個(gè)模擬輸入/輸出模擬方法。它允許S7-200連接微小的模擬信號(hào)，80mV范圍。用戶必須使用DIP開(kāi)關(guān)選擇熱電偶，打破檢驗(yàn)，計(jì)量單位，冷端補(bǔ)償和開(kāi)路故障的方向：SW1 SW3用于選擇熱電偶的類型，SW4不使用，SW5斷線檢測(cè)是用來(lái)確定方向，SW6是用來(lái)選擇是否斷線檢測(cè)，SW7是用來(lái)選擇測(cè)量的方向，sw8用于選擇冷端補(bǔ)償。連接到模塊的所有熱電偶的類型必須相同。3.2.4 熱電式傳感器熱電式傳感器是電力變換裝置中的溫度變化。在不同的熱電傳感器，轉(zhuǎn)換電位和最常用的方法的耐溫性。一個(gè)最常用的測(cè)量的熱電偶和熱電阻溫度，熱電偶溫度轉(zhuǎn)化為潛在的變化，而熱電阻的電阻變化為溫度變化。目前，兩個(gè)熱釋電傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。該傳感器系統(tǒng)需要為當(dāng)前溫度和最高溫度為100，所以我選擇Pt100鉑電阻傳感器。P100鉑熱電阻，簡(jiǎn)稱：PT100鉑電阻，電阻隨溫度的變化而變化。100是在0100歐姆的電阻在100，大約是138.5歐姆電阻后PT。它的工作原理：當(dāng)PT100在攝氏0度，當(dāng)他的100歐姆的電阻，其電阻隨著溫度的升高，其電阻均勻生長(zhǎng)。3.2.5 可控硅加熱裝置簡(jiǎn)介溫度控制和不需要保持與數(shù)字溫度顯示的電阻爐溫度記錄顯示，帶有一個(gè)可調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)器PID調(diào)節(jié)溫度，輸出0 10mA的直流信號(hào)作為輸入控制電壓調(diào)節(jié)器的晶閘管觸發(fā)板改變導(dǎo)通角來(lái)調(diào)整輸出功率的大小，完全滿足投資成本低的要求，操作方便、直觀和易于維護(hù)。熱電偶溫度測(cè)量和控制是通過(guò)采集和輸出信號(hào)調(diào)節(jié)器PID溫度測(cè)量0 10mA或4 20mA控制觸發(fā)器控制可控硅的導(dǎo)通角板的大小，從而控制加熱元件的主電路電流的大小，使電阻爐的溫度保持在設(shè)定工況?？煽毓铚囟瓤刂破鞯闹麟娐泛涂刂齐娐吩Ｖ骰芈肥怯煽煽毓?，快速熔斷器過(guò)電流保護(hù)，鋼筋混凝土和電阻爐加熱元件和其他元件的過(guò)電壓保護(hù)的部分。3.3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案和電氣連接圖系統(tǒng)選用了PLC CPU 226為控制器，PT100型熱電阻將檢測(cè)到的實(shí)際鍋爐水溫轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)EM231模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量信號(hào)并送到PLC中進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，PID控制器輸出轉(zhuǎn)化為010mA的電流信號(hào)輸入控制可控硅電壓調(diào)整器或觸發(fā)板改變可控硅管導(dǎo)通角的大小來(lái)調(diào)節(jié)輸出功率，從而調(diào)節(jié)電熱絲的加熱5。整體設(shè)計(jì)方案如圖3.3-1:EM235 鍋 爐PT100 P L C計(jì)算機(jī) 可控硅圖3.3-1 整體設(shè)計(jì)方案TT1TT2 24V :RA A+ A- RB B+ B- RC C+ C- RD D+ D- EM235 輸入M 1L+ Q0.0-Q0.7 2M 2L+ Q1.0-Q1.7 M L +DC CPU 226 COM1 COM2 輸出 MO VO IOM L+ 1M I0.0 - I1.4 2M I1.5-I2.7 M L+電源 負(fù) 載 載 圖 3.3-2 系統(tǒng)硬件連線圖3.4 PLC控制器的設(shè)計(jì)控制器的設(shè)計(jì)是整個(gè)控制系統(tǒng)中最重要的一步。首先要根據(jù)受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和它的特性以及設(shè)計(jì)要求，確定控制器的結(jié)構(gòu)以及和受控對(duì)象的連接方式。最后根據(jù)所要求的性能指標(biāo)確定控制器的參數(shù)值。3.4.1 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立在本控制系統(tǒng)中，TT1(出口溫度傳感器)將檢測(cè)到的出口水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)送入EM235模塊的A路，TT2(爐膛溫度傳感器)將檢測(cè)到的出口水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)送入EM235模塊的B路。兩路模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)EM235轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)送入PLC，PLC再通過(guò)PID模塊進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制。具體流程在第四章程序編寫(xiě)的時(shí)候具體論述。3.4.2 PID控制及參數(shù)整定(1)PID控制器的組成PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： （3.1）比例系數(shù)KC對(duì)系統(tǒng)性能的影響：比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。c偏大，振蕩次數(shù)加多，調(diào)節(jié)時(shí)間加長(zhǎng)。c太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。c太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。c可以選負(fù)數(shù)，這主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感器以控制對(duì)象的特性決定的。如果c的符號(hào)選擇不當(dāng)對(duì)象狀態(tài)(pv值)就會(huì)離控制目標(biāo)的狀態(tài)(sv值)越來(lái)越遠(yuǎn)，如果出現(xiàn)這樣的情況c的符號(hào)就一定要取反。 積分控制i對(duì)系統(tǒng)性能的影響： 在下降的穩(wěn)定不可或缺的作用，德州儀器（積分作用）會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但它可以消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。微分控制對(duì)系統(tǒng)性能的影響微分作用可以提高動(dòng)態(tài)特性，當(dāng)TD太大，大量的超調(diào)量，沉降時(shí)間短。當(dāng)TD小，超調(diào)量大，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)。只有TD適當(dāng)做一個(gè)小的超調(diào)，縮短調(diào)節(jié)時(shí)間（2）主副回路控制規(guī)律的選擇主副回路控制律采用串級(jí)控制，所以有點(diǎn)一級(jí)和二級(jí)調(diào)節(jié)器。主調(diào)節(jié)器的設(shè)定值的控制作用的副調(diào)節(jié)器的伺服控制的作用，這是基本的出發(fā)點(diǎn)選擇法。主要參數(shù)是過(guò)程運(yùn)行的重要指標(biāo)，其允許的波動(dòng)范圍較小，它表現(xiàn)不佳的一般要求，因此，這次大選組PI或PID控制主副參數(shù)調(diào)節(jié)，以確保質(zhì)量控制是主要的參數(shù)，允許一定的范圍內(nèi)變化，允許更多的比差，只要選P副調(diào)節(jié)器控制律可以。在這個(gè)控制系統(tǒng)中，我們將鍋爐出水溫度為主要參數(shù)，爐內(nèi)溫度為副參數(shù)。采用PI控制，主要的控制，采用P控制副控制器。（3）主副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定副調(diào)節(jié)器作用方式的確定： 首先，確定控制閥，出于安全原因，生產(chǎn)過(guò)程中，可控硅輸出電壓應(yīng)該用開(kāi)放的空氣，從而保證當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障損壞閥門處于完全關(guān)閉狀態(tài)以防止燃料入爐，以確保設(shè)備的安全閥，調(diào)節(jié)Kv 0。然后確定sub-k02充電過(guò)程中，當(dāng)閥門開(kāi)度的增加，電壓增加，在水室的溫度上升，在K02 0。副調(diào)節(jié)器完成，確保負(fù)反饋環(huán)副各方面的放大因子（IE，增益）的產(chǎn)品必須是否定的，因此副調(diào)節(jié)器K 20，副調(diào)節(jié)器作用方式反作用的方式。主調(diào)節(jié)器作用方式的確定：爐膛水溫度升高，出口水溫度也升高，主被控過(guò)程 K01 0。為保證主回路為負(fù)反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)乘積必須為負(fù)，所以主調(diào)節(jié)器的放大系數(shù) K1 0，主調(diào)節(jié)器作用方式為反作用方式7。（4）采樣周期的分析較小的采樣周期Ts，反應(yīng)的溫度變化的樣品。然而，TS太小會(huì)增加CPU的計(jì)算工作量，相鄰的兩個(gè)樣品中的PID控制器的輸出衍生部分幾乎沒(méi)有變化，接近0，這不應(yīng)該太小，采樣時(shí)間。確定采樣周期時(shí)，應(yīng)確?？焖僮兓膸щ娏?，采樣點(diǎn)的數(shù)量足以確保采樣點(diǎn)不會(huì)丟太薄量模擬收集重要信息。由于本系統(tǒng)是一個(gè)溫度控制系統(tǒng)，溫度特性具有慣性的相位延遲，使采樣時(shí)間不能太短，一般15s 20多歲，17的采樣系統(tǒng)經(jīng)過(guò)以上分析，溫度控制系統(tǒng)已基本建立，該控制器的參數(shù)整定是投產(chǎn)前的系統(tǒng)。常見(jiàn)的調(diào)優(yōu)方法可歸納為兩類，即，在整個(gè)滴定理論計(jì)算和工程。理論計(jì)算是基于整個(gè)滴定控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)所選擇的質(zhì)量指標(biāo)，計(jì)算了（微分方程，根軌跡，頻率，等）的理論，確定最佳整定參數(shù)。這種方法比較復(fù)雜，工作量大，和一個(gè)對(duì)象的分析或?qū)嶒?yàn)測(cè)定得到的唯一的近似反映過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化結(jié)果準(zhǔn)確度不是很高，因此沒(méi)有得到廣泛的工程應(yīng)用。在工程的整個(gè)滴定，工程師需要知道被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，不需要有理論知識(shí)理論計(jì)算所學(xué)到的，你可以調(diào)諧直接在控制系統(tǒng)中，具有簡(jiǎn)單，實(shí)用，在實(shí)際工程中得到了廣泛使用的常見(jiàn)的工程經(jīng)歷了整個(gè)滴定，該法的關(guān)鍵比，衰減曲線法，因?yàn)檎麄€(gè)滴定等。在這里，我們使用整個(gè)滴定參數(shù)整定控制器的經(jīng)驗(yàn)。調(diào)諧步驟“先比例，再點(diǎn)上的差?！闭{(diào)整比例控制從大到小的比例控制作用，觀察到的響應(yīng)時(shí)間，響應(yīng)快，超調(diào)量小的響應(yīng)曲線。調(diào)整的組成部分如果比例控制的穩(wěn)態(tài)誤差不能滿足要求，需要加積分控制。第一步（一）規(guī)?？s減因子被選擇從原來(lái)的50至80%，然后積分時(shí)間設(shè)置為較大的值，所觀察到的響應(yīng)曲線。然后減小積分時(shí)間，提高整體的行動(dòng)和相應(yīng)的縮放因子，反復(fù)的試驗(yàn)和錯(cuò)誤，得到令人滿意的響應(yīng)，確定的比例和積分參數(shù)。微調(diào)鏈接如果在步驟，PI控制消除穩(wěn)態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)過(guò)程，是不能令人滿意的，它應(yīng)該被添加到微分控制，構(gòu)成PID控制。首先把微分時(shí)間Td = 0，逐步增加TD，與量表因子相應(yīng)的變化和積分時(shí)間，反復(fù)的試驗(yàn)和錯(cuò)誤，取得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)。4 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括硬件設(shè)計(jì)和基于硬件的詳細(xì)的軟件工程的設(shè)計(jì)，包括軟件設(shè)計(jì)，方法和編程軟件STEP7-Micro/WIN引進(jìn)項(xiàng)目方案的基本步驟兩部分的軟件設(shè)計(jì).4.1 PLC程序設(shè)計(jì)的方法常用的PLC編程方法：經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要方法，繼電器控制電路將梯法，順序控制設(shè)計(jì)，邏輯設(shè)計(jì)法。1經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法：設(shè)計(jì)是基于一些典型控制電路程序的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)對(duì)象的具體要求進(jìn)行控制，選擇組合和反復(fù)調(diào)試和修改的階梯，有時(shí)需要增加輔助觸點(diǎn)、中間程序鏈接的數(shù)量，以達(dá)到控制的要求。在這種方式?jīng)]有規(guī)律可循，時(shí)間和應(yīng)用于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)有很大的關(guān)系設(shè)計(jì)的質(zhì)量，它被稱為經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法。2梯形圖方法：使用PLC梯形外部硬件接線和繼電控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的功能。3順序控制設(shè)計(jì)方法：根據(jù)功能流程步驟的核心，從一開(kāi)始就下臺(tái)設(shè)計(jì)，一步一步，直到完成。該方法的主要特點(diǎn)是繪制流程圖。4邏輯設(shè)計(jì)方法：通過(guò)對(duì)輸入和輸出鏈路數(shù)量的中間。真正發(fā)現(xiàn)的輸出和輸入之間的關(guān)系，完成設(shè)計(jì)任務(wù)。4.2 編程軟件STEP7-Micro/WIN 概述 STEP7-Micro/WIN編程軟件是一個(gè)基于Windows的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的西門子S7-200系列PLC的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，它功能強(qiáng)大，主要是為用戶開(kāi)發(fā)控制程序，以及用戶程序的實(shí)時(shí)監(jiān)控執(zhí)行狀態(tài)。4.2.1 STEP7-Micro/WIN 簡(jiǎn)單介紹 在STEP7-Micro/WIN創(chuàng)造轉(zhuǎn)折STEP7-Micro/WIN程序，STEP7微/贏得可以雙擊如圖4.2.1所示的圖標(biāo)，STEP7-Micro/WIN項(xiàng)目將創(chuàng)建程序的工作空間提供了一個(gè)窗口。讀文章訪問(wèn)STEP7微/贏得不同的編程功能的多個(gè)按鈕。指令樹(shù)顯示所有項(xiàng)目對(duì)象創(chuàng)建控制程序指令。包括程序邏輯程序編輯器和局部變量表，你可以在其中指定符號(hào)名稱臨時(shí)本地變量。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標(biāo)簽顯示。圖 4.2.1 STEP7-Micro/WIN項(xiàng)目窗口本項(xiàng)目中我們利用 STEP7-Micro/WIN V4.0 SP5編程軟件，其界面如圖4.2-1所示。項(xiàng)目包括的基本組件：程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號(hào)表、狀態(tài)表、交叉引用表。 4.2.2 計(jì)算機(jī)與PLC的通信 在STEP7-Micro/WIN命令樹(shù)中，雙擊“通信”圖標(biāo)，或執(zhí)行菜單命令“視圖”/“組件”/“溝通”，“通信”對(duì)話框，圖4.2.2所示。在新設(shè)置在您下載到S7-200，你應(yīng)該設(shè)置遠(yuǎn)程工作站的地址，它是CPU的地址。雙擊“溝通”對(duì)話框的“雙擊刷新”組成的藍(lán)色圖標(biāo)旁的箭頭，編程軟件會(huì)自動(dòng)搜索連接在網(wǎng)絡(luò)上的S7-200，并用圖標(biāo)顯示搜索到的S7-200。圖4.2.2 PLC通信窗口4.3 程序設(shè)計(jì)4.3.1 程序設(shè)計(jì)思路PLC運(yùn)行時(shí)，通過(guò)特殊繼電器SM0.0產(chǎn)生初始化脈沖進(jìn)行初始化，將溫度設(shè)定值，PID參數(shù)值等存入數(shù)據(jù)寄存器，隨后系統(tǒng)開(kāi)始溫度采樣，采樣周期是17秒，TT1(出口水溫溫度傳感器)將采集到的出口水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，電流信號(hào)在通過(guò)AIW0進(jìn)入PLC，作為主回路的反饋值，經(jīng)過(guò)主控制器（PID0）的PI運(yùn)算產(chǎn)生輸出信號(hào)，作為副回路的給定值。TT2(爐膛水溫傳感器)將采集到的爐膛水溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流信號(hào)，電流信號(hào)在通過(guò)AIW2進(jìn)入PLC，作為副回路的反饋值，經(jīng)過(guò)副控制器（PID1）的P運(yùn)算產(chǎn)生輸出的信號(hào),由AQW0輸出，輸出的4-20mA電流信號(hào)控制可控硅的導(dǎo)通角，從而控制電熱絲的電壓，完成對(duì)溫度的控制。4.3.2 PID指令向?qū)Ь帉?xiě)PID控制程序時(shí)，首先要把過(guò)程變量（PV）轉(zhuǎn)化為0.00-1.00之間的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)數(shù)。PID運(yùn)算結(jié)束之后，需要把回路輸出（0.00-1.00之間的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)）轉(zhuǎn)換為可以送給模擬量輸出模塊的整數(shù)。圖4.3.2-1 PID初始化指令如圖4.3.2-1,PV_I是模擬量輸入模塊提供的反饋值的地址，Setpoint_R是以百分比為單位的實(shí)數(shù)給定值（SP）,Output是PID控制器的INT型的輸出地址。HighAlarm和LowAlarm分別是超過(guò)上限和下限的報(bào)警信號(hào)輸出，ModuleErr 是模擬量模塊的故障輸出信號(hào)。主回路PID指令向?qū)?，如圖4.3.2-2圖 4.3.2-2 主回路用0號(hào)PID回路設(shè)置PID參數(shù)，如圖4.3.2-3：圖4.3.2-3 設(shè)置PID參數(shù)給定值的范圍是0.0-100.0，比例增益Kc為-3.0，積分時(shí)間Ti=7 min ，因?yàn)橹骺刂破鞑捎肞I控制，所以微分時(shí)間Td=0?；芈份斎肓康臉O性與范圍，如圖 4.3.2-4： 圖4.3.2-4 輸入輸出量的設(shè)置PID指令的參數(shù)表占用的V存儲(chǔ)區(qū)的起始地址如圖 4.3.2-5：圖 4.3.2-5 地址設(shè)置向?qū)瓿?，如圖4.3.2-6圖 4.3.2-6 向?qū)瓿筛被芈稰ID指令向?qū)В焊被芈凡捎?號(hào)PID回路，如圖 4.3.2-7：圖4.3.2-7 副回路PID回路設(shè)置新建PID配置，如圖 4.3.2-8：圖4.3.2-8 PID配置新建 設(shè)置PID參數(shù)，如圖4.3.2-9圖4.3.2-9 副回路PID設(shè)置副回路輸入量的極性與范圍，如圖4.3.2-10如圖4.3.2-10 副回路輸入輸出設(shè)置PID指令的參數(shù)表占用的V存儲(chǔ)區(qū)的起始地址，如圖4.3.2-11：圖4.3-11 副回路存儲(chǔ)區(qū)設(shè)置向?qū)瓿?，如圖4.3.2-12圖4.3.2-12 副回路向?qū)瓿?.3.3 控制程序及分析因?yàn)橛葾IW0和AIW2輸入的是6400-32000的數(shù)字量，所以要轉(zhuǎn)換為實(shí)際的溫度要進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算公式為： (4.3)其中，T為實(shí)際溫度，D為AIWO和AIW2輸入的數(shù)字量PLC的內(nèi)存地址分配見(jiàn) 表4.3.3-1表 4.3.3-1 內(nèi)存地址分配地址說(shuō)明VD250鍋爐出口水溫度存放地址VD260爐膛水溫存放地址VD270主控制器PID輸出存放地址VD300目標(biāo)設(shè)定溫度存放地址VD304主控制器Kc存放地址VD308主控制器Ti存放地址VD312主控制器Td存放地址VD320副調(diào)節(jié)器Kc存放地址PID指令表見(jiàn)表4.3.3-2： 表4.3.3-2 PID指令回路表地址名稱說(shuō)明VD0主調(diào)節(jié)器過(guò)程變量（PVn）必須在0.01.0之間VD4主調(diào)節(jié)器給定值（SPn）必須在0.01.0之間VD8主調(diào)節(jié)器輸出值（Mn）必須在0.01.0之間VD12主調(diào)節(jié)器增益（Kc）比例常數(shù)，可正可負(fù)VD16主調(diào)節(jié)器采樣時(shí)間（Ts）單位為s，必須是正數(shù)VD20主調(diào)節(jié)器積分時(shí)間（Ti）單位為min，必須是正數(shù)VD24主調(diào)節(jié)器微分時(shí)間（Td）單位為min，必須是正數(shù)VD120副調(diào)節(jié)器過(guò)程變量（PVn）必須在0.01.0之間VD124副調(diào)節(jié)器給定值（SPn）必須在0.01.0之間VD128副調(diào)節(jié)器輸出值（Mn）必須在0.01.0之間VD132副調(diào)節(jié)器增益（Kc）比例常數(shù)，可正可負(fù)VD136副調(diào)節(jié)器采樣時(shí)間（Ts）單位為s，必須是正數(shù)VD140副調(diào)節(jié)器積分時(shí)間（Ti）單位為min，必須是正數(shù)VD144副調(diào)節(jié)器微分時(shí)間（Td）單位為min，必須是正數(shù)控制程序圖如圖4.3.3-1-圖4.3.3-7 所示圖4.3.3-1 控制程序1主調(diào)節(jié)器程序：圖4.3.3-2 控制程序2圖4.3.3-3 控制程序3圖4.3.3-4 控制程序4圖4.3.3-4 控制程序4副調(diào)節(jié)器程序如圖4.3.3-5-圖4.3.3-圖4.3.3-5 控制程序5圖4.3.3-6 控制程序6圖4.3.3-7控制程序75 組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)這一章中詳細(xì)說(shuō)明了構(gòu)建和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。5.1 組態(tài)變量的建立及設(shè)備連接5.1.1 新建項(xiàng)目雙擊該組態(tài)王快捷方式出現(xiàn)項(xiàng)目管理器窗口，雙擊新建按鈕，按照彈出的向?qū)?，填?xiě)項(xiàng)目名稱。然后打開(kāi)新創(chuàng)建的項(xiàng)目。進(jìn)入配置界面設(shè)計(jì)，如圖5.1.1-1：圖5.1.1-1 新建工程（1）新建畫(huà)面進(jìn)入工程管理器以后，在畫(huà)面右方雙擊“先建“圖標(biāo)新建畫(huà)面，并設(shè)置畫(huà)面的屬性，圖5.1.1-2所示：圖5.1.1-2 畫(huà)面新建（2）新建設(shè)備 因?yàn)榻M態(tài)畫(huà)面要與西門子S7-200 PLC連接之后才可以使用，所以要新建S7-200的連接，具體步驟如圖5.1.1-3：圖5.1.1-3 步驟1圖5.1.1-4 步驟2圖5.1.1-5 步驟3圖5.1.1-6 步驟4（3）新建變量要實(shí)現(xiàn)組態(tài)王在線監(jiān)測(cè)S7-200，你首先需要建立兩者之間的聯(lián)系，這就需要建立兩者之間的數(shù)據(jù)變量。變量的基本類型可分為“內(nèi)存變量”和I / O變量類型。內(nèi)存配置的變量是在國(guó)王，不與被監(jiān)視的交換裝置。I / O變量相互之間數(shù)據(jù)交換的橋梁，S7-200和數(shù)據(jù)交換的配置是雙向的。圖5.1.1-7所示：圖5.1.1-7 新建變量5.2 創(chuàng)建組態(tài)畫(huà)面5.2.1 新建主畫(huà)面 如圖5.2.1-1所示，高溫報(bào)警顯示，當(dāng)溫度高于95攝氏度時(shí)，等會(huì)就用來(lái)表示爐加熱的狀態(tài)下?tīng)t子閃爍紅色的燈光。 圖5.2.1-1 控制系統(tǒng)主畫(huà)面5.2.2 新建PID參數(shù)設(shè)定窗口如圖5.2-2所示，PID參數(shù)設(shè)定窗口，用來(lái)設(shè)定主控制器和副控制器的PID參數(shù)值，可與PID參數(shù)的整定。 圖5.2.2-2 PID參數(shù)設(shè)定窗口5.2.3 新建數(shù)據(jù)報(bào)表 數(shù)據(jù)報(bào)表是反應(yīng)數(shù)據(jù)，狀態(tài)，等過(guò)程中產(chǎn)生的，和數(shù)據(jù)記錄的一種重要形式。數(shù)據(jù)報(bào)表有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的反應(yīng)，而且監(jiān)測(cè)圖5.2.3所示的系統(tǒng)的長(zhǎng)期健康： 圖5.2.3數(shù)據(jù)報(bào)表窗口5.2.4 新建實(shí)時(shí)曲線實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線可以通過(guò)雙擊屏幕上的工具箱來(lái)直接獲得。自動(dòng)滾動(dòng)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線隨時(shí)間改變，新的變化可以快速響應(yīng)變量。如圖5.2.4所示： 圖5.2.4實(shí)時(shí)曲線窗口5.2.5 新建歷史曲線 歷史趨勢(shì)曲線可以在過(guò)去的查詢情況查詢。歷史趨勢(shì)曲線有兩個(gè)內(nèi)存變量建立子表之前，是調(diào)整跨度和移動(dòng)一百分比。 圖5.2.5 歷史曲線窗口5.2.6 新建報(bào)警窗口在工具箱中選擇報(bào)警窗口工具，在面板中畫(huà)出報(bào)警窗口，添加文本等就完成了。如圖5.2.6-1所示。由于前面已經(jīng)設(shè)置了報(bào)警變量，所以當(dāng)變量值超過(guò)所設(shè)置的溫度85度時(shí)，那就會(huì)在報(bào)警畫(huà)面中被記錄。如圖5.2.6-1所示:圖5.2.6-1 歷史報(bào)警窗口其制作過(guò)程和歷史報(bào)警窗口有些相似，不同的是，實(shí)時(shí)報(bào)警畫(huà)面需要彈出，所以畫(huà)面在新建的時(shí)候就必須把大小調(diào)好，并選擇是“覆蓋式”。畫(huà)面的自動(dòng)彈出，在事件命令語(yǔ)言中，輸入showpicture(實(shí)時(shí)報(bào)警窗口);這樣每次新報(bào)警有產(chǎn)生，就會(huì)立刻出報(bào)警畫(huà)面。如圖5.2.6-2所示。圖5.2.6-2實(shí)時(shí)報(bào)警窗口6 系統(tǒng)測(cè)試PLC編程軟件和組態(tài)王不能同時(shí)運(yùn)行，因?yàn)樗麄兌际褂孟嗤亩丝陂_(kāi)始，為了利用組態(tài)王在線監(jiān)控程序，它首先必須在關(guān)閉配置國(guó)王的情況下，第一個(gè)PLC程序下載到PLC，并運(yùn)行該程序，然后關(guān)閉編程軟件之前你可以開(kāi)始配置的王，使你可以利用的組態(tài)王在線監(jiān)測(cè)。6.1 啟動(dòng)組態(tài)王開(kāi)放式組態(tài)項(xiàng)目經(jīng)理，在窗口欄中的“看”或右鍵單擊并選擇“切換到視圖”點(diǎn)擊屏幕，啟動(dòng)組態(tài)王，到主屏幕。這段時(shí)間，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)一個(gè)消息窗口，你可以通過(guò)窗口的認(rèn)識(shí)，以及運(yùn)用PLC連接組態(tài)王成功。如果連接不成功，將有一個(gè)通訊故障提示語(yǔ)言，就必須找出原因，或無(wú)法監(jiān)控。如果提示連接成功的裝置，該窗口將顯示開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，這味著該系統(tǒng)可以開(kāi)始運(yùn)行。組態(tài)監(jiān)控啟動(dòng)之后，會(huì)自動(dòng)顯示組態(tài)畫(huà)面，如圖 6.1 所示：圖 6.1監(jiān)控主畫(huà)面6.2 實(shí)時(shí)曲線觀察點(diǎn)擊組態(tài)畫(huà)面的實(shí)時(shí)曲線按鈕，可以看到，在自PID參數(shù)的作用下，效果被控制的情況。如圖圖 6.2所示： 圖 6.2溫度實(shí)時(shí)曲線6.3