基于組態(tài)王-PLC的輪胎硫化溫度、壓力控制系統(tǒng)設(shè)計

1、 基于組態(tài)王-PLC的輪胎硫化溫度、壓力控制系統(tǒng)設(shè)計摘 要 近年來，隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，與之處于同一產(chǎn)業(yè)鏈的輪胎工業(yè)也得到了相應(yīng)的提高，輪胎呈現(xiàn)出種類數(shù)目不斷增多與劑型不斷豐富的局面。輪胎硫化過程是輪胎制造過程中的一道重要工序，其硫化效果是影響輪胎質(zhì)量的關(guān)鍵因數(shù)之一。 在輪胎硫化過程中溫度和壓力是兩個重要指標(biāo)。輪胎硫化控制系統(tǒng)，分為上位機(jī)和下位機(jī)，上位機(jī)采用的是國內(nèi)的一個比較流行的組態(tài)王軟件。組態(tài)王可以實現(xiàn)在線監(jiān)控。組態(tài)項目中制作了曲線畫面、報表畫面、報警畫面和參數(shù)監(jiān)控畫面，用戶可方便地查詢PLC的運(yùn)行情況、數(shù)據(jù)采集和在線控制。下位機(jī)采用PLC控制。PLC可獨立的實現(xiàn)對兩套硫化系統(tǒng)的控制。

2、硫化中的溫度數(shù)據(jù)有鉑熱電阻Pt100采集來后，經(jīng)EM231轉(zhuǎn)換，再送到CPU224。壓力數(shù)據(jù)有壓力表采集后，經(jīng)EM235，送CPU224。 關(guān)鍵字：溫度壓力控制 ；可編程控制器 ；PID ；組態(tài)王；Tire curing temperature and pressure control system based on kingView-PLCAbstractIn recent years, as China's automobile industry developing, with the same chain in the tire industry has also been a

3、 corresponding increase in tire showing a growing number of types of formulations enriched with the situation. Tire vulcanizing tire manufacturing process is an important step in the process, and the curing effect is the key factor affecting the quality of the tire.Temperature and pressure in the ti

4、re curing process are two important indicators. Tire curing control system is divided into upper and lower machine, and the PC uses a more popular domestic Configuration software-KingView. KingView can be achieved online monitoring. Project produced a curve configuration screens, reports screen, ala

5、rm screen and parameter monitoring screen,and users can easily check the operation of the PLC, data acquisition and online controlling. Lower position machine uses PLC controling. PLC can achieve independent controlling of two vulcanization system. Vulcanization temperature data are collected to pla

6、tinum RTD Pt100, through EM231 conversion,and it then can sent to the CPU224. Gauge pressure data are collected, through EM235, sending to CPU224.Key words: Temperature and pressure control; programmable controller; PID; kingview;目 錄摘 要IAbstractII第一章 輪胎硫化的概述11.1 輪胎硫化的背景11.2 輪胎硫化的工藝要求11.2.1 技術(shù)參數(shù)和硫化曲線

7、11.3 輪胎硫化的方式、方法及步驟21.3.1 輪胎硫化的方法21.3.2 輪胎硫化的方式21.3.3 輪胎硫化的步驟31.4 硫化過程的主要問題4第二章 系統(tǒng)的總設(shè)計及人機(jī)界面62.1 系統(tǒng)總原理圖62.2 人機(jī)界面介紹62.2.1 人機(jī)界面概述62.2.2 人機(jī)界面定義72.2.3 人機(jī)界面產(chǎn)品的組合及工作原理72.2.4 人機(jī)界面產(chǎn)品的特點7第三章 硬件配置83.1 設(shè)備生產(chǎn)線要求83.2 實驗配置83.2.1 西門子 S7-20083.3 可編程控制器PLC概述83.3.1 PLC特點93.4 PLC的結(jié)構(gòu)103.4.1 CPU的構(gòu)成103.4.2 I/O模塊103.4.3 電池模塊

8、113.4.4 傳感器113.5 硬件電路133.6 伺服放大器DFC-1100153.6.1 概述153.6.2 主要技術(shù)參數(shù)163.6.3 工作原理與機(jī)構(gòu)163.7 手操器DFD-0500173.8 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)DKZ5500M183.8.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要組成部件183.8.2 位置定位器19第四章 PID控制算法描述204.1 PID調(diào)節(jié)程序設(shè)計204.1.1 PID控制算法204.1.2 PID在PLC中的回路指令22第五章 下位機(jī)PLC程序設(shè)計255.1 軟件編程環(huán)境255.1.1 STEP 7Micro/WIN32軟件介紹255.1.2 安裝STEP 7Micro/WIN32軟件2

9、55.1.3 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置265.2 程序設(shè)計275.2.1 設(shè)計思路275.2.2 I/O模塊分配表275.2.3 內(nèi)存地址分配285.2.4 程序流程圖295.3 軟件仿真32第六章 上位機(jī)主控畫面設(shè)計346.1 組態(tài)王軟件概述346.2 組態(tài)王畫面的建立356.2.1 創(chuàng)建項目356.3 組態(tài)王軟件報警組376.4 組態(tài)王報表輸出386.5 組態(tài)王曲線顯示39總結(jié)41參考文獻(xiàn)42附錄A：43致謝57第一章 輪胎硫化的概述1.1 輪胎硫化的背景 輪胎硫化是輪胎加工生產(chǎn)過程中很重要的一部分，橡膠在未硫化之前，分子之間沒有產(chǎn)生交聯(lián)，因此缺乏良好的物理機(jī)械性能，實用價值不大。當(dāng)橡膠進(jìn)行硫化以后，

10、經(jīng)熱處理或其他方式能使橡膠分子之間產(chǎn)生交聯(lián)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使其性能大大改善，尤其是橡膠的定伸應(yīng)力、彈性、硬度、拉伸強(qiáng)度等一系列物理機(jī)械性能都會大大提高12。1.2 輪胎硫化的工藝要求1.2.1 技術(shù)參數(shù)和硫化曲線主要技術(shù)參數(shù)：1、 工業(yè)類型：輪胎2、 硫化控制過程：全自動3、 使用條件：電壓：220V±15%；工頻：50Hz；環(huán)境溫度：0-55工藝要求：（1） 溫度控制精度為±1（0-160） （2） 蒸汽壓力控制精度±O.02Mpa（3）測溫輸入點為9點，即罐體上，中，下各三點（4）罐體上、下的溫度差超過輸入的設(shè)定值時，自動排放灌底冷凝水，保證硫化罐體內(nèi)

11、的溫度平衡性、均勻性。（5）當(dāng)溫度達(dá)不到要求時，根據(jù)公式自動計算等效硫化時間，自動進(jìn)行等效硫化。等效硫化公式(其中硫化溫度系數(shù)可調(diào))公式如下: （1.1） 1一溫度為 t1的硫化時間 2 一溫度為 t2的硫化時間K-硫化溫度系數(shù)(該系數(shù)根據(jù)產(chǎn)品不同為可變值) 圖1.1 溫度壓力曲線表1.1 時間表時間段1升溫段1時間段2保溫段1時間段3升溫段2時間段4保溫段2時間段5升溫段3時間段6保溫段3時間段7降壓段1時間段8保壓段1時間段9降壓段21.3 輪胎硫化的方式、方法及步驟1.3.1 輪胎硫化的方法傳統(tǒng)控制方法:傳統(tǒng)控制硫化過程的方法是定時控制，這種方法是假定橡膠硫化的過程中模柜內(nèi)溫度和壓力保持

12、恒定，但是由于鍋爐蒸汽壓力波動以及蒸汽在管道中傳輸溫度遞減等因素的影響，硫化溫度很不穩(wěn)定。這樣生產(chǎn)出的輪胎，經(jīng)常出現(xiàn)過硫化和欠硫化現(xiàn)象，另外工人的勞動強(qiáng)度大，資源浪費(fèi)嚴(yán)重?，F(xiàn)代控制方法:現(xiàn)代控制硫化過程的方法是根據(jù)蒸汽管道內(nèi)的溫度實時調(diào)整硫化時間的等效硫化控制12。1.3.2 輪胎硫化的方式硫化工藝過程根據(jù)硫化介質(zhì)的不同而有明顯的區(qū)別，硫化介質(zhì)主要給硫化過程提供溫度和壓力，硫化中，內(nèi)溫和外溫通常不為同一熱源，外溫介質(zhì)一般為蒸汽，內(nèi)溫介質(zhì)一般分為“過熱水，“高溫蒸汽”，“蒸汽氣”和“熱氮”四種。國內(nèi)輪胎廠家一般采用“過熱水”和“蒸汽”作為內(nèi)溫介質(zhì)。下面簡要介紹四種內(nèi)溫硫化方式的基本步驟及優(yōu)缺點。

13、(1)過熱水硫化。首先采用低壓蒸氣使輪胎定型，然后利用高壓過熱水進(jìn)行硫化，硫化中溫度一般為170-180度，內(nèi)壓一般在2.2-2.6兆帕。它的優(yōu)點是，硫化效果比較均勻，外觀合格率較高，過熱水性質(zhì)穩(wěn)定，不存在溫度衰減等問題;缺點是，硫化溫度低，時間長，效率低，設(shè)備不易于安裝和維護(hù)。(2)高溫蒸汽硫化。該方式直接將高壓飽和蒸汽通入膠囊中，內(nèi)壓一般為1.6-1.9兆帕，內(nèi)溫一般為190-210度。優(yōu)點是，時間短，硫化效率高，飽和蒸汽使硫化中能耗降低，削減了設(shè)各投資；缺點是，對輪胎生產(chǎn)中其它工序的設(shè)各和裝置有嚴(yán)格的要求，硫化中，內(nèi)壓偏低，容易造成局部壓力不足。 (3)蒸汽/氮氣硫化。首先向膠囊中通入低

14、壓氮氣或蒸汽進(jìn)行定型，然后在通入190-210度高壓飽和蒸汽之后，再向膠囊中通入2.0-2.6兆帕高純氮氣進(jìn)行增壓硫化。優(yōu)點是，與全蒸汽硫化方式相比，減少了蒸汽耗費(fèi)，降低了能源消耗，增加了膠囊壽命，提高了合格率。(4)熱氮硫化。將經(jīng)過提純和干燥后的氮氣電加熱至180度左右之后，再用壓縮機(jī)將其加壓至3.0兆帕，通過專用循環(huán)裝置使其在膠囊內(nèi)循環(huán)。目前，后兩種硫化方式較前兩種有明顯的優(yōu)勢和更少,一闊一市場前景。但在實際應(yīng)用中，它們都有一些共同的問題需要考慮，如氣體泄露、溫差、溫度下降等，其硫化工藝也尚存在一些不完善的地方，有待進(jìn)一步從理論和實際兩個方面著手改進(jìn)。硫化工藝過程取決硫化介質(zhì)，而硫化介質(zhì)的

15、選取必須綜合考慮兩個方面的因素，一是對輪胎各項物理機(jī)械性能的保證，如抓著力,耐久性能和外觀質(zhì)量等;二是要求能在生產(chǎn)過程中降低成本，提高生產(chǎn)效率，減少能耗和環(huán)境污染11。1.3.3 輪胎硫化的步驟各輪胎公司采用的硫化步驟不盡相同，但主要由以下步驟組成：(1)通高溫飽和蒸汽(2)充填水(看情況而定)(3)通過熱水(4)熱水回收(5)通冷卻水(看情況而定)(6)主排(7)抽真空(8)開模第3步可采用3種方式:循環(huán)、半循環(huán)或不循環(huán)，需根據(jù)實際情況進(jìn)行選取。第4步可采用兩種方式:用高壓蒸汽把膠囊中的過熱水趕回除氧器或設(shè)置一熱水回收罐。第6和7步可采用單路或雙路。第8步的開模壓力一般設(shè)置為0.03MPa。

16、全蒸汽硫化一般有兩種方式:高溫蒸汽進(jìn)加熱排或高溫蒸汽進(jìn)，然后主排，再排真空；高溫蒸汽進(jìn)加熱排，然后低壓蒸汽進(jìn)，再主排，抽真空。其中熱排是為了把膠囊中的冷凝水排出。充氮氣硫化還需要增加兩個步驟，即放氣(排出膠囊下部的低溫氮氣)和查漏(關(guān)閉所有閥門，看內(nèi)壓有無下降，以觀察有無閥門泄漏)。由于主排時間的長短直接影響到硫化效率，因此主排管徑的設(shè)定和走向以及輔助措施(如安裝排空管)對主排的效果至關(guān)重要。抽真空可采用蒸汽或動力水，只需將膠囊從胎里脫出并適當(dāng)收縮，以便輪胎能輕松取出即可。若抽真空過度，膠囊會緊貼中心機(jī)構(gòu)，上環(huán)下降時容易夾破膠囊（B型硫化機(jī)）。1.4 硫化過程的主要問題 目前，輪胎生產(chǎn)的硫化過

17、程面臨著兩個主要問題。（1）如何提高輪胎內(nèi)部各點硫化程度的均勻性。由于橡膠是熱的不良導(dǎo)體，硫化中，靠近熱源的輪胎表面溫度變化較快，而內(nèi)部溫度變化較慢，造成了輪胎內(nèi)外硫化程度的不均勻。同時，輪胎內(nèi)部各部分的組成材料是不同的。其中，胎冠是整個輪胎溫度最高、厚度較大的部位，主要包括氣密層、胎體和鋼教帶束層等兒個部分，各部分材料的物性差別很大；胎肩是輪胎中厚度最大的部位，其組成材料種類較多，傳熱過程很復(fù)雜，最容易“欠硫”胎側(cè)是輪胎中最薄弱的部位，它最易“過硫”。（2）如何準(zhǔn)確確定輪胎的硫化時間。硫化中，外界條件一般存在一定的波動，它對輪胎的硫化效應(yīng)影響很大。常規(guī)硫化時間采用固定周期法，不考慮硫化過程邊

18、界條件的波動情況，每個輪胎的硫化周期都是同一設(shè)定值，硫化時間整定按系統(tǒng)參數(shù)變化最壞的情況進(jìn)行，采取“寧過勿欠”的方針，這必然導(dǎo)致多數(shù)情況下輪胎過硫，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和硫化效率。 對于問題（1）通過國內(nèi)外學(xué)者的大量研究，一般從兩方面來解決，一方面通過制定新的材料配方，使硫化過程中輪胎內(nèi)部各區(qū)域的溫度上升速度基本一致；另一方面，通過在硫化前對輪胎進(jìn)行預(yù)熱，使硫化開始時，輪胎內(nèi)部保持較高的溫度，從而加快輪胎內(nèi)部各點的硫化速度，以達(dá)到硫化程度的內(nèi)外均4。 對于問題（2）需將固定周期修改為可變周期，每個輪胎的硫化時間需根據(jù)外界條件的波動而動態(tài)確定。第二章 系統(tǒng)的總設(shè)計及人機(jī)界面硫化是輪胎生產(chǎn)過程中的一個

19、重要環(huán)節(jié)。溫度和壓力是本輪胎硫化的兩個重要因素。本系統(tǒng)上位機(jī)是組態(tài)畫面，硫化過程中，上位機(jī)完成數(shù)據(jù)傳遞，繪制圖形，數(shù)據(jù)存儲，產(chǎn)量統(tǒng)計等功能。本系統(tǒng)采用接在一個計算機(jī)上的兩臺PLC 可獨立的實現(xiàn)對兩套硫化系統(tǒng)的控制。硫化中的溫度數(shù)據(jù)有熱電阻Pt100采集來后，經(jīng)EM231轉(zhuǎn)換，再送到CPU224。壓力數(shù)據(jù)由擴(kuò)散硅式壓力變送器采集后，經(jīng)EM235轉(zhuǎn)換，送CPU224。2.1 系統(tǒng)總原理圖圖2.1 設(shè)計原理框圖2.2 人機(jī)界面介紹2.2.1 人機(jī)界面概述 隨著社會的進(jìn)步，工業(yè)自動化技術(shù)迅猛發(fā)展，控制系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大，控制過程也變得越來越復(fù)雜，系統(tǒng)操作最大透明化已經(jīng)成為一種需要。人機(jī)界面（HMI H

20、uman Machine Interface）以其美觀易懂、操作人性化等顯著特點，正好滿足這種需求而得到廣泛的應(yīng)用。2.2.2 人機(jī)界面定義人機(jī)界面是指連接可編程控制器（PLC）、變頻器、直流調(diào)速器、儀表等工業(yè)控制設(shè)備，利用顯示屏顯示，通過輸入單元（如觸摸屏、鍵盤、鼠標(biāo)等）寫入工作參數(shù)或輸入操作命令，實現(xiàn)人與機(jī)器信息交互的數(shù)字設(shè)備,由硬件和軟件兩部分組成。2.2.3 人機(jī)界面產(chǎn)品的組合及工作原理人機(jī)界面產(chǎn)品由硬件和軟件兩部分組成，硬件部分包括處理器、顯示單元、輸入單元、通訊接口、數(shù)據(jù)存貯單元等，其中處理器的性能決定了HMI產(chǎn)品的性能高低，是HMI的核心單元。根據(jù)HMI的產(chǎn)品等級不同，處理器可分

21、別選用8位、16位、32位的處理器。HMI軟件分為兩部分，即運(yùn)行于HMI硬件中的系統(tǒng)軟件和運(yùn)行于PC機(jī)Windows操作系統(tǒng)下的畫面組態(tài)軟件（如組態(tài)王等）。用戶必須先使用組態(tài)軟件制作“工程文件”，再通過PC機(jī)和HMI 產(chǎn)品的串行通訊口，把編制好的“工程文件”下載到HMI的處理器中運(yùn)行18。2.2.4 人機(jī)界面產(chǎn)品的特點(1) 系統(tǒng)運(yùn)行過程清晰化控制過程可以動態(tài)地顯示在HMI設(shè)備上。例如：硫化罐加熱、降壓的通斷可以通過指示燈亮滅來顯示，硫化罐的溫度、壓力的大小可以用實時曲線來顯示等等，使整個控制系統(tǒng)變得形象易懂，也更加清晰。(2) 系統(tǒng)操作簡單化操作員可以通過監(jiān)控界面來控制過程。可從監(jiān)控界面上啟

22、動和停止系統(tǒng)、設(shè)定溫度上下限、設(shè)定時間、設(shè)置PID參數(shù)等。(3) 顯示報警控制過程達(dá)到臨界狀態(tài)或系統(tǒng)運(yùn)行錯誤時會自動觸發(fā)報警，例如:當(dāng)硫化罐溫度超出溫度上下限時自動觸發(fā)報警。(4) 數(shù)據(jù)歸檔HMI系統(tǒng)可以記錄過程變量值和報警信息并歸檔。例如：通過歸檔數(shù)據(jù)，您可以查看過去一段時間的系統(tǒng)運(yùn)行情況，過程變量等。(5) 報表系統(tǒng)HMI系統(tǒng)可以輸出報警和過程值報表。例如，您可以在生產(chǎn)某一輪班結(jié)束時打印輸出生產(chǎn)數(shù)據(jù)。第三章 硬件配置3.1 設(shè)備生產(chǎn)線要求設(shè)備要滿足硫化時間、溫度、壓力曲線，硫化曲線中各段時間及溫度可調(diào)。數(shù)據(jù)與曲線可同時顯示在上位機(jī)上，并可同時實現(xiàn)現(xiàn)場控制和遠(yuǎn)程控制。上位機(jī)采用組態(tài)王組態(tài)軟件

23、制作并完成工藝監(jiān)視界面、設(shè)定值輸入、報表輸出和趨勢曲線顯示。下位機(jī)則用了PLC S7-200實現(xiàn)對硫化溫度、壓力的自動化控制。整個硫化過程的數(shù)據(jù)以報表形式生成、存儲。3.2 實驗配置3.2.1 西門子 S7-200S7-200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。本論文采用的是CUP224。它具有24個輸入點和16個輸出點23。S7-200系列的基本單元如表3.1所示。表3.1 S7-200系列PLC中CPU22X的基本單元型 號輸入點輸出點可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7-200CPU221640S7-200CPU2

24、22862個擴(kuò)展模塊S7-200CPU22414107個擴(kuò)展模塊S7-200CPU224XP24167個擴(kuò)展模塊S7-200CPU22624167個擴(kuò)展模塊3.3 可編程控制器PLC概述 可編程序控制器的英文為Programmable Controller，在二十世紀(jì)七十至八十年代一直簡稱為PC。由于到90年代，個人計算機(jī)發(fā)展起來，也簡稱為PC；加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器（PLC，Programmable Logic Controller），為了方便，仍簡稱PLC為可編程序控制器。有人把可編程序控制器組成的系統(tǒng)稱為PCS可編

25、程序控制系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)可編程序控制器生產(chǎn)廠商向人們提供的已是完整的系統(tǒng)了1。自20世紀(jì)60年代中期以來PLC產(chǎn)品在電力、冶金、化工等行業(yè)發(fā)揮了重大作用, 尤其近20年來計算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,不斷成倍擴(kuò)大的功能和成倍降低的價格, 使PLC、通訊聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、過程控制軟件都獲得了長足進(jìn)步, 也使PLC的廣泛應(yīng)用成為可能。下面通過兩組數(shù)據(jù)(引自工控網(wǎng))說明PLC的應(yīng)用現(xiàn)狀。PLC 在冶金行業(yè)的市場將持續(xù)增加2003 年中國的工業(yè)出現(xiàn)了快速增長, 工業(yè)產(chǎn)值同比增長在12%以上, 而且中國的最大鋼鐵出口對象美國在2003 年下半年取消了鋼鐵附加稅, 中國鋼材對其出口也將迅速回升。這些有利因素刺激了中國冶金

26、行業(yè)的投資。據(jù)調(diào)查, 中國冶金行業(yè)對設(shè)備的投資同比增長接近50%。冶金設(shè)備的大量增長帶動了PLC在該行業(yè)的增長, 2003年P(guān)LC 在冶金行業(yè)的市場達(dá)到216億元, 2004 年有望達(dá)到3億元10。3.3.1 PLC特點（1）實時性由于控制器產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)是基于控制為前提，信號處理時間短，速度快。 基于信號處理和程序運(yùn)行的速度，PLC經(jīng)常用于處理工業(yè)控制裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。更能滿足各個領(lǐng)域大、中、小型工業(yè)控制項目。（2）高可靠性所有的I/O輸入輸出信號均采用光電隔離，使工業(yè)現(xiàn)場的外電路與控制器內(nèi)部電路之間電氣上隔離。各輸入端均采用R-C濾波器，其濾波時間常數(shù)一般為10-20ms。各模塊均采用屏

27、蔽措施，以防止噪聲干擾。采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。對采用的元器件進(jìn)行嚴(yán)格的篩選。良好的自診斷功能，一旦電源或其他軟，硬件發(fā)生異常情況，CPU立即采取有效措施，以防止故障擴(kuò)大。大型控制器還可以采用由雙CPU構(gòu)成冗余系統(tǒng)或有三CPU構(gòu)成表決系統(tǒng),以及實現(xiàn)電源模塊冗余、I/O模塊冗余，使可靠性更進(jìn)一步提高。（3）系統(tǒng)配置簡單靈活 控制器 產(chǎn)品種類繁多，規(guī)?？煞执?、中、小等。I/O卡件種類豐富，可根據(jù)自控工程實現(xiàn)功能要求不同，而進(jìn)行不同的配置。滿足控制工程需要前提下，I/O卡件可靈活組合3。3.4 PLC的結(jié)構(gòu)從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/0板、顯示而

28、板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。3.4.1 CPU的構(gòu)成 CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存儲器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后冉按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之

29、間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細(xì)分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機(jī)制還是應(yīng)有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運(yùn)算，并存儲運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，I/O數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模14。3.4.2 I/O模塊PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸

30、出部分(I/0)完成的。I/0模塊集成了PLC的I/0電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入(DI)，開關(guān)量輸出(DO)，模擬量輸入(AI),模擬量輸出(AO)等模塊3。開關(guān)量是指只有開和關(guān)(或I和O)兩種狀態(tài)的信號，模擬量是指連續(xù)變化的量。常用的I/O分類如下: 開關(guān)量:按電壓水平分，有220VAC, 110VAC, 24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。模擬量:按信號類型分，有電流型(4-20mA,0-20mA)、電壓型(0-10V,0-5V,-10-10V)等，按精度分，

31、有12 bit,14bit,16bit等。除了上述通用I/O外，還有特殊I/O模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制2。 3.4.3 電池模塊 PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有:交流電源( 220VAC或110VAC)，直流電源(常用的為24VDC)。 3.4.4 傳感器熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器。它的主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工

32、業(yè)測溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。與熱電偶的測溫原理不同的是，熱電阻是基于電阻的熱效應(yīng)進(jìn)行溫度測量的，即電阻體的阻值隨溫度的變化而變化的特性。因此，只要測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出溫度。目前主要有金屬熱電阻和半導(dǎo)體熱敏電阻兩類。相比較而言，熱敏電阻的溫度系數(shù)更大，常溫下的電阻值更高（通常在數(shù)千歐以上），但互換性較差，非線性嚴(yán)重，測溫范圍只有-50300左右，大量 用于家電和汽車用溫度檢測和控制。金屬熱電阻一般適用于-200500范圍內(nèi)的溫度測量，其特點是測量準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好、性能可靠，在程控制中的應(yīng)用極其廣泛。 單晶硅材料在受外力作用產(chǎn)生微小應(yīng)變時（一般在400微應(yīng)變），其內(nèi)原子結(jié)構(gòu)的

33、電子能級狀態(tài)會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致其電阻率劇烈變化（G因子突變）。用此材料制成的電阻也就出現(xiàn)極大變化，這種物理效應(yīng)稱為壓阻效應(yīng)。利用壓阻效應(yīng)原理，采用集成工藝技術(shù)經(jīng)過摻雜、擴(kuò)散，沿單晶硅片上的特點晶向，制成應(yīng)變電阻，構(gòu)成惠斯凳電橋，利用硅材料的彈性力學(xué)特性，在同一切硅材料上進(jìn)行各向異性微加工，就制成了一個集力敏與力電轉(zhuǎn)換檢測于一體的擴(kuò)散硅傳感器。給傳感器匹配一放大電路及相關(guān)部件，使之輸出一個標(biāo)準(zhǔn)信號，就組成了一臺完整的變送器22。(1)熱電阻模塊EM231RTD傳感器檢測到溫度轉(zhuǎn)換成0-41mv的電壓信號，系統(tǒng)需要配置模擬量輸入模塊把電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再送入PLC中進(jìn)行處理。在這里，我們選用

34、了西門子EM231 RTD模擬量輸入模塊。技術(shù)參數(shù)：表3.2 EN231RTD模擬量輸入點4輸入類型差分輸入電壓（單極性）電壓（雙極性）電流010V，15V±5V,±2.5V020mA模數(shù)轉(zhuǎn)換時間小于250uS模擬量輸入響應(yīng)1.5ms共模抑制40dB，DC to 60Hz共模電壓信號電壓+共模電壓（必須<=12V）雙極性，全量程范圍-32000+32000單極性，全量程范圍032000輸入阻抗最大輸入電壓<=10M30VDC最大輸入電流32mA分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器EM231接線模塊用戶可以直接將EM231 CN熱電阻模塊接到S7-200模塊上，或者用戶可用擴(kuò)

35、展接線方式。使用屏蔽線可達(dá)到最好的抗噪性。如果用戶使用屏蔽線，應(yīng)將屏蔽接到信號連接器的1至4針接地點上。連接地點與電源連接器的3至7針共地。如果有的熱電阻輸入通道沒有使用，用戶應(yīng)將一個電阻器與沒用的通道輸入相連，以防止由于浮地輸入信號產(chǎn)生的誤差，影響有效通道的錯誤顯示。用戶需將電源連到電源連接器的1和2針上。用戶必須將電源連接器的3連到附近的機(jī)殼地。用戶可用三種方式將熱電阻模塊與傳感器相連。精度最高的是4線，精度最低的是2線，建議只有在用戶應(yīng)用中不在乎接線誤差時才用2線。本設(shè)計選用的是4線。(2)壓力采集模塊EM235CN EM235具有四路模擬量輸入和一路模擬量輸出功耗2W，重量為186克。

36、它的輸入信號是不同量程的電壓或電流。其電壓、電流的量程由開關(guān)設(shè)定。EM235有一路模擬量輸出，其輸出可以是電壓，也可以是電流。LED指示燈亮表示無故障。燈滅表示無24VDC電源輸入。對電源的要求，輸入為+5VDC時，輸入電流為3mA；當(dāng)輸入為+24VDC時，輸入電流為60mA(輸出20mA)。模數(shù)轉(zhuǎn)換時間<250us，輸入阻抗大于等于10M ，最大輸入電壓30VDC，最大輸入電流32mA。分辨率12位A/D轉(zhuǎn)換器。輸出信號范圍，電壓范圍正負(fù)10V，電流輸出0-20mA，穩(wěn)定時間，電壓輸出l00us，電流輸出2mA。EM235具有以下特點：(1)良好的適應(yīng)性，可適用于較復(fù)雜的控制場合。(2

37、)能直接與傳感器、執(zhí)行器相連，12位分辨率與多種輸入、輸入范圍能夠不用外加放大器而與傳感器和執(zhí)行器直接相連，例如：EM235模塊可直接與PT100熱電阻相連。(3)靈活性，當(dāng)實際變化時，PLC可以相應(yīng)的進(jìn)行擴(kuò)展，并可非常容易的調(diào)整用戶程序。3.5 硬件電路 硬件電路由兩部分組成，即數(shù)據(jù)采集部分和執(zhí)行部分。數(shù)據(jù)采集部分是由傳感器、信號調(diào)理模塊和數(shù)據(jù)傳輸總線組成。傳感器包括溫度傳感器鉑熱電阻傳感器，壓力傳感器擴(kuò)散硅式差壓變送器。信號調(diào)理模塊有熱電阻調(diào)理模塊和壓力采集調(diào)理模塊,數(shù)據(jù)傳輸總線為RS232，RS485串行通信總線。執(zhí)行部分是由伺服放大器、手操器和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。伺服放大器對S7-200

38、PLC輸出的微弱信號進(jìn)行放大，手操器可以進(jìn)行手自動一切換，電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)最終對控制閥動作。其中控制閥包括進(jìn)氣閥和排氣閥。本設(shè)計一共設(shè)計九個采集點。八個溫度采集點，一個壓力采集點。其中溫度采集選用的是八只鉑熱電阻，這樣就需要有四個鉑熱電阻調(diào)理模塊。每個鉑熱電阻模塊有兩個采集通道。溫度采集與輸出分別占用八個模擬采集通道和八個模擬輸出通道；壓力采集選用擴(kuò)散硅式差壓變送器，其采集輸出的就是1-20mA的標(biāo)準(zhǔn)電信號。圖3.1 CPU224圖3.2 溫度模塊圖3.3 壓力模塊 圖3.4 硬件連線圖3.6 伺服放大器DFC-11003.6.1 概述伺服放大器也叫伺服驅(qū)動器，是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器。DF

39、C-1100型系列伺服放大器是電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的配套裝置，也是工業(yè)工程控制自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心部件之一。它與電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合，廣泛用于電力、冶金、化工等工業(yè)過程自動化調(diào)節(jié)系統(tǒng)本伺服采用固態(tài)繼電器做功率輸出部件，體積小，耐振動，可靠性高，DFC-1200型產(chǎn)品還具有信號斷失保護(hù)功能，可提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。3.6.2 主要技術(shù)參數(shù)1、 輸入信號（1）DFC-110型：0-10mA DC（2）DFC-1100型：4-20mA DC（3）DFC-1200型：4-20mA DC（帶斷信號保護(hù)）2、 輸入電阻（1）DFC-100型：200（2）DFC-1100型：250（3）DFC-2100型：2503、 死

40、區(qū)可調(diào)節(jié)范圍：1%-3%4、 額定負(fù)載電流：5A(交流有效值)5、 斷信號識別：<2mA,DC(僅對DFC-1200)6、 工作電源：220V，50Hz7、 使用環(huán)境：溫度：0-50 相對溫度：<85% 大氣壓力：86-106Kpa 周圍空氣無腐蝕介質(zhì)3.6.3 工作原理與機(jī)構(gòu) 伺服放大器由輸入隔離級、磁放大器、比較放大電路、功率輸出電路、信號斷失判別控制電路、報警觸點輸出電路和狀態(tài)顯示部分組成。伺服放大器的輸入信號一般有兩路，一路為控制信號k，由調(diào)節(jié)器或其他控制器提供，另一路為位置反饋信號Ic,由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置發(fā)送器提供.伺服放大器的輸出也有兩路，可分別控制伺服電動機(jī)正轉(zhuǎn)或反

41、轉(zhuǎn)。當(dāng)Ic-If>0(且超過死區(qū))時，伺服放大器有正向輸出，當(dāng)Ic-If<O(且超過死區(qū))時，伺服放電器有反向輸出，當(dāng)Ic-If=0(或不超過死區(qū))時，伺服放大器無輸出。伺服放大器接線端子如下圖:圖3.5 DFC-110接線端子排列圖3.7 手操器DFD-0500DFD-05型電動操作器是DDZ-II型電動單元組合儀表中的一個輔助單元。DFD-0500型電動操作器是DDZ-III型電動單元組合儀表中的一個輔助單元。DFD-05或DFD-0500適用于DDZ-II, DDZ-III型變送器和調(diào)節(jié)器與電動執(zhí)行器組成的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，應(yīng)用DFD-05, DFD-0500可以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作

42、在自動調(diào)節(jié)、手動控制和就地操作三種工作狀態(tài)。與PID調(diào)機(jī)器或PI調(diào)節(jié)器配合使用，可實現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)由“手動”到“自動”或由“自動”到“手動”的無干擾切換。操作器本身具有手動控制和自動調(diào)節(jié)工作狀態(tài)的顯示。1、 電流指示：DFD-05（0-10mA）,DFD-0500（4-20mA），指示表刻度誤差正負(fù)2.5%。2、 輸出跟蹤電壓：DFD-05 0-10VDC，DFD-0500 1-5VDC。3、 反饋回路電阻：200歐4、 供電電源：220V 50Hz5、 能對系統(tǒng)實現(xiàn)手動、自動無干擾切換。6、 工作狀態(tài)：轉(zhuǎn)換開關(guān)觸頭額定電壓為220V電流5A。7、 手動狀態(tài)：操作開關(guān)觸頭額定電壓 220V電流5A

43、。8、 工作狀態(tài)：（1） 環(huán)境溫度（-10-40攝氏度） （2） 相對溫度<=80%（3） 周圍腐蝕性氣體及導(dǎo)電塵埃（4） 應(yīng)用場所應(yīng)無劇烈震蕩和沖擊3.8 電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)DKZ5500M調(diào)節(jié)型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和位置定位器兩大部分組成。在結(jié)構(gòu)及安裝方式上分為整體式和分立式。 整體式比例調(diào)節(jié)型:即執(zhí)行機(jī)構(gòu)與位置定位器GAMX-T組成一個整體，整機(jī)現(xiàn)場安裝使用。 分立式比例調(diào)節(jié)型:實際是遠(yuǎn)控型機(jī)構(gòu)與位置定位器分開安裝，執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在現(xiàn)場，位置定位器則在室內(nèi)或其它地方安裝，遠(yuǎn)控型執(zhí)行機(jī)構(gòu)也可單獨使用。3.8.1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要組成部件 執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有電動機(jī)、減速機(jī)、位置發(fā)送器等組成。 1

44、、電動機(jī):伺服電動機(jī)采用鼠籠式二相交流伺服電動機(jī)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，具有較大的宿動轉(zhuǎn)矩和軟的機(jī)械特性，伺服電動機(jī)內(nèi)裝有制動器，用來限制電動機(jī)在斷電后轉(zhuǎn)子和減速器的輸出軸的慣性惰走及負(fù)載反作用力矩的影響，是減速器的輸出軸準(zhǔn)確地停在相應(yīng)的位置上。 2、減速器:為使執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出桿距有規(guī)定的輸出推力及全行程時間配備了減速器裝置，它是由機(jī)械傳動和手動操縱機(jī)構(gòu)組成。 二相伺服電動機(jī)通過渦輪副使?jié)L珠螺母轉(zhuǎn)動，因而螺桿產(chǎn)生軸向位移帶動輸出桿在導(dǎo)槽內(nèi)上下移動。機(jī)架上裝有限位塊，可實現(xiàn)行程兩端的機(jī)械限位。當(dāng)進(jìn)行就地手操時，只需將手輪向外拉出，使Z1、 Z2脫開，以防止手輪轉(zhuǎn)動。 3、位置發(fā)送器 (1)行程限制機(jī)構(gòu):

45、行程限制機(jī)構(gòu)借助于兩個凸輪板，分別作用于正、反向的微動開關(guān)(如需用可增至四個開關(guān))來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程。 凸輪板裝在一個凸輪機(jī)構(gòu)中，由一套減速裝置驅(qū)動。減速裝置與減速器傳動軸相連，通過調(diào)整凸輪板的位置可限定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的行程。行程調(diào)整極為方便，只需用改錐先向下按動后再轉(zhuǎn)動，是凸輪板轉(zhuǎn)到所需限位位置即可。 (2)位置傳感器:采用高精度、長壽命的導(dǎo)電塑料電位器作為位置傳感元件。它與行程控制機(jī)構(gòu)軸相連。其阻值1千歐姆，功率4W，線性精度0.2%，壽命可達(dá)5干萬次。電位器的電阻變化值一般作為位置反饋信號，也可作位置指示信號。 (3)電流變換器:分立式執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用WF-02型位發(fā)模塊，用以與導(dǎo)電塑料電位器等

46、位置傳感器組成高性能的位置發(fā)送器。該模塊集電源變壓器、直流穩(wěn)壓源、恒流源等于一體，用阻燃換氧灌封。較之普通位置發(fā)送器起防氧化、耐腐蝕，抗震動等性能大為提高。采用可調(diào)恒流恒壓元器件作為功率輸出，使之具有較好的溫度和恒流性能，調(diào)零調(diào)滿方便，且II ( 0-10mA) , III (4-20mA 。帶負(fù)載能力為750 (4-20mA) , 1K(0-10mA)整體式執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的電流變換器與位置定位器GAMX-T設(shè)計在一起，其電流輸出只作位置指示信號。3.8.2 位置定位器位置定位器實質(zhì)上是一個接受調(diào)節(jié)單元或計算機(jī)送來的模擬量信號與位置反饋信號綜合比較后進(jìn)行放大輸出的一種多功能大功率放大器。它與執(zhí)行機(jī)

47、構(gòu)相連，以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求準(zhǔn)確定位。 分立式位置定位器型號DFC-1100, DFC-1200,其中DFC-1200型具有信號斷失保護(hù)功能。它是由輸入隔離級、磁放大電路、功率輸出電路、信號斷失判別控制電路等部分組成，其中功率輸出電路采用固態(tài)繼電器，體積小、耐振動、可靠性高。 整體式位置定位器型號位GAMX-T ,其電路組成基本上與上述相同。在電路設(shè)計上，增加了脈沖開關(guān)量輸入控制及現(xiàn)場就地軟手操功能。需要說明的是:輸入信號與反饋信號沒有完全電路隔離。第四章 PID控制算法描述4.1 PID調(diào)節(jié)程序設(shè)計模擬量閉環(huán)控制較好的方法之一是PID控制，PID在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有60多年，現(xiàn)在依然廣泛地

48、被應(yīng)用。人們在應(yīng)用的過程中積累了許多的經(jīng)驗，PID的研究已經(jīng)到達(dá)一個比較高的程度。 比例控制(P)是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。其特點是具有快速反應(yīng)，控制及時，但不能消除余差。在積分控制(I)中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。積分控制可以消除余差，但具有滯后特點，不能快速對誤差進(jìn)行有效的控制。在微分控制(D)中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。微分控制具有超前作用，它能預(yù)測誤差變化的趨勢。避免較大的誤差出現(xiàn)，微分控制不能消除余差。PID控制，P、I、D各有自己的優(yōu)點和缺點，它們一起使用的時候又和互相制約，但只有合理地

49、選取PID值，就可以獲得較高的控制質(zhì)量16。4.1.1 PID控制算法圖4.1 帶PID控制器的閉控制系統(tǒng)框圖 如圖4.1所示，PID控制器可調(diào)節(jié)回路輸出，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。偏差e和輸入量r、輸出量c的關(guān)系： (4.1) 控制器的輸出為： (4.2) 上式中, PID回路的輸出； 比例系數(shù)P； 積分系數(shù)I； 微分系數(shù)D；PID調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù)為： (4.3) 數(shù)字計算機(jī)處理這個函數(shù)關(guān)系式，必須將連續(xù)函數(shù)離散化，對偏差周期采樣后，計算機(jī)輸出值。其離散化的規(guī)律如表4.1所示：表4.1 模擬與離散形式模擬形式離散化形式所以PID輸出經(jīng)過離散化后，它的輸出方程為： (4.4) 式4.4中， 稱為比例

50、項； 稱為積分項； 稱為微分項；上式中，積分項是包括第一個采樣周期到當(dāng)前采樣周期的所有誤差的累積值。計算中，沒有必要保留所有的采樣周期的誤差項，只需要保留積分項前值，計算機(jī)的處理就是按照這種思想。故可利用PLC中的PID指令實現(xiàn)位置式PID控制算法量。4.1.2 PID在PLC中的回路指令現(xiàn)在很多PLC已經(jīng)具備了PID功能，STEP 7 Micro/WIN就是其中之一有的是專用模塊，有些是指令形式。西門子S7-200系列PLC中使用的是PID回路指令。見表4.2。表4.2 內(nèi)存地址分配名稱PID運(yùn)算指令格式PID指令表格式PID TBL，LOOP梯形圖使用方法：當(dāng)EN端口執(zhí)行條件存在時候，就可

51、進(jìn)行PID運(yùn)算。指令的兩個操作數(shù)TBL和LOOP，TBL是回路表的起始地址，本文采用的是VB300，因為一個PID回路占用了32個字節(jié)，所以VD300到VD324都被占用了。LOOP是回路號，可以是07，不可以重復(fù)使用。壓力采用的是VB400，所以VD400到VD424都被占用。PID回路在PLC中的地址分配情況如表4.3所示。表4.3 PID指令回路表壓力偏移地址名稱數(shù)據(jù)類型說明400過程變量（PVn）實數(shù)必須在0.01.0之間404給定值（SPn）實數(shù)必須在0.01.0之間408輸出值（Mn）實數(shù)必須在0.01.0之間412增益（Kc）實數(shù)比例常數(shù)，可正可負(fù)416采樣時間（Ts）實數(shù)單位為

52、s，必須是正數(shù)420采樣時間（Ti）實數(shù)單位為min，必須是正數(shù)424微分時間（Td）實數(shù)單位為min，必須是正數(shù)溫度偏移地址名稱數(shù)據(jù)類型說明300過程變量（PVn）實數(shù)必須在0.01.0之間304給定值（SPn）實數(shù)必須在0.01.0之間308輸出值（Mn）實數(shù)必須在0.01.0之間312增益（Kc）實數(shù)比例常數(shù)，可正可負(fù)316采樣時間（Ts）實數(shù)單位為s，必須是正數(shù)320采樣時間（Ti）實數(shù)單位為min，必須是正數(shù)324微分時間（Td）實數(shù)單位為min，必須是正數(shù)(1) 回路輸入輸出變量的數(shù)值轉(zhuǎn)換方法 本文中，設(shè)定的溫度是給定值SP，需要控制的變量是硫化罐的溫度、壓力。但它不完全是過程變量

53、PV，過程變量PV和PID回路輸出有關(guān)。在本文中，經(jīng)過測量的溫度信號被轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)信號溫度值才是過程變量，所以，這兩個數(shù)不在同一個數(shù)量值，需要他們作比較，那就必須先作一下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。溫度輸入變量的數(shù)10倍據(jù)轉(zhuǎn)化。傳感器輸入的電壓信號經(jīng)過EM231轉(zhuǎn)換后，是一個整數(shù)值，他的值大小是實際溫度的把A/D模擬量單元輸出的整數(shù)值的10倍。但PID指令執(zhí)行的數(shù)據(jù)必須是實數(shù)型，所以需要把整數(shù)轉(zhuǎn)化成實數(shù)。使用指令DTR就可以了。如本設(shè)計中，是從AIW0讀入罐上溫度點1,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后被傳到VD0。是從AIW2讀入罐上溫度點2,轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后被傳到VD4。AIW4讀入罐上溫度點3被傳感器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量VD8，壓力則

54、是從AIW24讀入罐上壓力被傳感器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量VD48，通過調(diào)用PID、PI對溫度、壓力進(jìn)行控制。(2) 實數(shù)的歸一化處理因為PID中除了采樣時間和PID的三個參數(shù)外，其他幾個參數(shù)都要求輸入或輸出值0.01.0之間，所以，在執(zhí)行PID指令之前，必須把PV和SP的值作歸一化處理。使它們的值都在0.01.0之間。歸一化的公式如4.5： （4.5） 式中， 標(biāo)準(zhǔn)化的實數(shù)值； 未標(biāo)準(zhǔn)化的實數(shù)值； 補(bǔ)償值或偏置，單極性為0.0，雙極性為0.5； 值域大小，為最大允許值減去最小允許值，單極性為32000。雙極性為6400。本文中采用的是單極性，故轉(zhuǎn)換公式為： （4.6） 因為溫度經(jīng)過檢測和轉(zhuǎn)換后，得到的值是實際溫度的10倍，所以為了SP值和PV值在同一個數(shù)量值，我們輸入