【正文】 ............... 21 啟動 /停止 ...................................................................................................... 21 初始化 .......................................................................................................... 21 調(diào)用子程序 ................................................................................................... 22 數(shù)據(jù)導入 ....................................................................................................... 23 測量值歸一處理 ............................................................................................ 24 計算設定量與過程變量差值 ........................................................................... 25 根據(jù)具體情況選擇合適的加熱方式 ................................................................ 25 第四章 組態(tài)軟件 Kingview................................................................................................... 27 外部設備定義 ......................................................................................................... 27 數(shù)據(jù)變量 ................................................................................................................ 28 組態(tài)王畫面設計 ...................................................................................................... 29 建立新畫面 ................................................................................................... 29 IV 實時趨勢曲線制作 ......................................................................................... 30 報警窗口制作 ................................................................................................ 32 指示燈 .......................................................................................................... 34 溫度數(shù)值顯示 ................................................................................................ 35 組態(tài)王與西門子 PLC的通信 ................................................................................... 36 第五章 結(jié)論 ........................................................................................................................ 37 致謝 ..................................................................................................................................... 38 參考文獻 .............................................................................................................................. 39 1 第一章 緒論 課題研究背景及意義： 工業(yè)生產(chǎn)當中，溫度是一個非常重要的參數(shù)，溫度的輕微變化均可能帶來較大的物理化學變化，從而給生產(chǎn)質(zhì)量帶來了巨大的挑戰(zhàn)。在科學研究和生產(chǎn)實踐當中—— 特別是在冶金、化工、建材、視頻、機械、石油等工業(yè)當中，溫度控制更是具有舉足輕重的作用，而不同的工業(yè)生產(chǎn) 和工業(yè)要求下的溫度控制系統(tǒng)所采用的加熱方式也各不相同，考慮到電阻爐能夠?qū)崿F(xiàn)較快的控制變化以適應復雜多變的工業(yè)生產(chǎn)過程，電阻爐溫度控制系統(tǒng)的優(yōu)劣更是衡量質(zhì)量的重要屬性，故而本課題主要以電阻爐為對象設計根據(jù)生產(chǎn)要求及實時狀態(tài)不同的情況下均具有較好溫度控制效果的溫度控制系統(tǒng)。 傳統(tǒng)的溫控系統(tǒng)采用溫控儀表和繼電器式控制柜等進行控制，其主要缺點是結(jié)構(gòu)復雜，體積大，故障率高，通用性差，控制精度低．人機交互困難，自動化程度低．難以滿足現(xiàn)代生產(chǎn)加工的需要。隨著現(xiàn)代傳感技術與控制方法的不斷革新和發(fā)展，對實時溫度控制的精度以及 反應快速性的要求越來越高。傳統(tǒng)的模擬式溫度控制方法已經(jīng)不能適用干現(xiàn)代工業(yè)對系統(tǒng)穩(wěn)定性和快速性的需求，特別是當系統(tǒng)的溫度指令信號發(fā)生快速變化時，傳統(tǒng)的模擬控制器固有的反應時間和器件特性使系統(tǒng)的反應穩(wěn)定過程較慢、而且易受干擾，不能適應現(xiàn)代高精度溫度控制的需求。 當前比較流行的溫度控制系統(tǒng)有基于單片機的溫度控制系統(tǒng)，基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)，基于工控機（ IPC）的溫度控制系統(tǒng)，集散型溫度控制系統(tǒng)（ DCS），現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（ FCS）等。就發(fā)展情況和使用現(xiàn)狀而言， PLC 與集散控制系統(tǒng)的發(fā)展越來越接近，多數(shù)情況下已經(jīng) 可以實現(xiàn)功能的互相替代；而工業(yè)微機在要求快速、實時性強、模型復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)中占有優(yōu)勢，但是最致命的弱點是尚不能適應復雜多變的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境且對操作人員要求比較高。綜合對比而言， PLC 具有相當大的功能和成本優(yōu)勢： PLC 不僅具有傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的控制功能．而且能擴展輸入輸出模塊，特別是可以擴展一些智能控制模塊．構(gòu)成不同的控制系統(tǒng)，將模擬量輸入輸出控制和現(xiàn)代控制方法融為一體，實現(xiàn)智能控制、閉環(huán)控制、多控制功能一體的綜合控制系統(tǒng) 。PLC 功能強、集成度高、抗干擾能力強、組態(tài)靈活、工作穩(wěn)定，編程簡單，無論對編程人員 還是對操作人員都無需較高的專業(yè)水平，具有更強大的適應性；另外一個比較關鍵的優(yōu)勢是， PLC 發(fā)展相對完善且具有明顯的成本優(yōu)勢。故而，本課題選取的西門子 S7— 200PLC 作為控制元件。 2 課題研究的主要內(nèi)容 本文主要以電阻爐為對象研究設計了能夠根據(jù)實時狀態(tài)采取不同溫度控制方式的溫度控制系統(tǒng)，并保證了用戶可以調(diào)整預設溫度來針對不同的生產(chǎn)實踐過程，具有較強的適應性。對此，本文主要進行了以下幾個方面的工作： （ 1） 較為簡單明了的闡明了鍋爐控制的主要機理，并就整個溫度控制過程給出了較為清晰明了的說明； （ 2） 介紹了西門子 S7— 200 系列 PLC 的主要內(nèi)容，并根據(jù)實際需要對型號和使用器件進行了對比選擇； （ 3） 介紹了 PID 控制算法的相關內(nèi)容以及 PLC 自帶 PID 模塊的使用，并就系統(tǒng)自調(diào)整的步驟給出了相關介紹； （ 4） 根據(jù)控制系統(tǒng)的設計要求進行 PLC 控制程序的編制； （ 5） 上位機監(jiān)控軟件的設計，采用應用范圍較大的組態(tài)王軟件對整個溫度控制過程進行監(jiān)控。 研究技術介紹 傳感檢測技術 傳感檢測技術是應用傳感器將被測量信息轉(zhuǎn)換成便于傳輸和處理的物理量，進而進行變換、傳輸、現(xiàn)實、記錄和分析數(shù)據(jù)處理的技術。隨著科學技術和生產(chǎn)發(fā)展的需要，傳感檢測 技術已經(jīng)發(fā)展成為一門完整的交叉性技術學科，綜合應用了現(xiàn)代電子技術、微電子技術、生物技術、材料科學、化學科學、光電技術、精密機械技術、微細加工技術等。 傳感檢測技術是實現(xiàn)自動控制、自動調(diào)節(jié)的關鍵環(huán)節(jié)，它與信息系統(tǒng)的輸入端相連接，并將檢測到的信號輸送到信息處理部分，是機電一體化系統(tǒng)的感受器官。隨著現(xiàn)代電子技術、微電子技術及信息技術的發(fā)展，在各種可用信號中電信號最便于處理、傳輸、顯示和記錄，因此傳感器大多集中在“將外界非電信號轉(zhuǎn)換成電信號輸出”。 傳感器按工作原理可以分為電阻式傳感器、電感式傳感器、磁電式傳感器、 壓電式傳感器、電容式傳感器光電式傳感器、熱電偶傳感器等。其中熱電勢傳感器時利用轉(zhuǎn)換元件電磁參量歲溫度變化的特性，對溫度和與溫度有關參量進行檢測的裝置，常用于溫度監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集。 3 PLC 國際電工委員會（ IEC）于 1982 年頒布了 PLC 標準草案第一稿， 1987 年頒布了第三稿，對可編程控制器（ Programmable Logic Controller）定義如下： 可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專業(yè)為工業(yè)環(huán)境下應用而設計。它采用可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、 定式、技術和算術運算等操作指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械動作過程?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P設備，都應按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則設計。 PLC 型號品種繁多，但實質(zhì)都是一種工業(yè)控制計算機， PLC 內(nèi)部組成分為中央處理器（ CPU）、存儲器、電源、輸入輸出單元和通信街頭。 PLC 在運行狀態(tài)執(zhí)行用戶指令分為 3 個時間段，第一段是輸入信號采集階段，以掃描方式順序讀入外面信號的輸入狀態(tài)并將該狀態(tài)輸入到輸入映像存儲器中；第二階段是用戶指令執(zhí)行階段，按照梯形圖的順序先左后右、從上 到下的對指令進行讀取和解釋，并從輸入映像存儲器和輸出映像存儲器中讀取輸入和輸出的狀態(tài)，結(jié)合原來的各軟元件的數(shù)據(jù)及狀態(tài)進行邏輯運算，運算的結(jié)果存入響應的寄存器，然后執(zhí)行下一條指令直至END；第三階段是結(jié)果輸出階段，輸出映像存儲器的狀態(tài)將成批輸出到輸出鎖存寄存器中，輸出鎖存寄存器一一對應著物理點輸出口，這才是 PLC 的實際輸出。 世界上生產(chǎn) PLC 的廠家非常多，著名的有美國 A B，日本三菱，德國西門子等公司。 PLC 編程語言常用的有梯形圖、指令圖和 SFC 圖，由于梯形圖比較直觀容易掌握，因此受到普通技術人員歡迎。 PLC 變成工具有手持式編程器，一般供現(xiàn)場調(diào)試及修改使用；個人電腦，利用專用的編程軟件（ STEP7MicroWIN）進行編程。 上位機 上位機是可以直接發(fā)出操控指令的計算機，一般為 PC機；與上位機對應的下位機是直接控制設備獲取設備狀況的計算機，一般為 PLC/單片機等。上位機發(fā)出命令給下位機，下位機根據(jù)命令解釋成相應的時序信號直接控制響應設備；下位機不停讀取設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號以后反饋給上位機，而上位機的屏幕上可以顯示各種信號的變化。 4 組態(tài)軟件 在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時， 當工業(yè)被控對象一旦變化就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件業(yè)由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低，導致價格非常昂貴；在修改工控軟件的源程序時，倘若原來的編程人員因工作變動離去時，則必須同其他人員或新手進行源程序的修改，因而更是相當困難。組態(tài)軟件的出現(xiàn)為解決上述問題提供了一個嶄新的方法，因為它能夠很好的解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。 組態(tài)軟件是一種面向工業(yè)自動化的通用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控軟件，即 SCADA（ Supervisory Control And Data Acquisition）軟件，亦稱人機界面或 HMI/MMI（ Human Machine Interface/Man Machine Interface）軟件，俗稱組態(tài)軟件。簡單的說，組態(tài)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)對自動化過程和裝備的監(jiān)視和控制，它能從自動化過程和裝備中采集各種信息，并將信息以圖形化等更易于理解的方式進行顯示，將重要的信息以各種手段傳遞給相關人員，對信息執(zhí)行必要的分析處理和存