【正文】 7 5. 4 ,采用模塊化編程方法 ,使用梯形圖及語(yǔ)句表編制程序?qū)崿F(xiàn)模糊控制算法 ,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的 PID 控制模塊 FB41 中的 KP 、 TI 和 TD 進(jìn)行模糊參數(shù)自整定 ,以達(dá)到良好的控制效果和良好的穩(wěn)定性。該研究將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 ,采用基于 PROFIBUS DP 總線的 S7 系列 PLC 控制系統(tǒng) ,運(yùn)用 PROFIBUS DP 總線將 CPU 及 I/O 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 從站組成相對(duì)獨(dú)立系統(tǒng)。然而，由于行業(yè)與地域發(fā)展等歷史原因，加上各公司和企業(yè)集團(tuán)受自身利益的 驅(qū)使，圍繞著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了一場(chǎng)大戰(zhàn)，最后經(jīng)過多方妥協(xié)，于 1999年年底通過了包含 FF、 Profibus等八種總線在內(nèi)的 IEC61158，沒有實(shí)現(xiàn)制定單一標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)。為解決這個(gè)問題，必須使這些網(wǎng)絡(luò)的通信標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一，組成開放互連系統(tǒng)，于是就產(chǎn)生了現(xiàn)場(chǎng)總線。儀器儀表的發(fā)展經(jīng)歷了全模擬式儀表、智能儀表、具有通信功能的智能儀表、現(xiàn)場(chǎng)總線儀表等幾個(gè)階段。組態(tài)軟件構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)可以聯(lián)網(wǎng)，它的兼容性比較強(qiáng)，不像專業(yè) PLC 構(gòu) 成的網(wǎng)絡(luò)，組態(tài)軟件可以充分利用電腦的資源。 PLC 是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用一類可編程的存貯器，用于其內(nèi)部存貯程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算，順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或模擬式輸入輸出 控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程，可編程控制器具備高可靠性、編程方便、易于使用、環(huán)境要求低、與其他裝置配置連接方便的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，必須要將企業(yè)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)控制、過程監(jiān)控、經(jīng)營(yíng)管理、市場(chǎng)管理等各層次智能設(shè)備互聯(lián)成綜合自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)各層次的信息匯通和數(shù)據(jù)共享，即實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)的 “ 管控一體化 ” 。 本論文研究的內(nèi)容 ............................................................................................................. 2 第二章 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) …………………………………………… ..4 現(xiàn)場(chǎng)總線概述 ………… ………………………………………………………………… ..4 現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn) ………………………………………………………………………… . 4 現(xiàn)場(chǎng)總線的通訊 ………………………………………………………………………… .5 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及配置 ………………………………………………………… . 6 第 3 章 可編程控制器 PLC 的應(yīng)用 ................................. 8 PLC 選型 ............................................................................................................................. 8 編程語(yǔ)言 ............................................................................................................................. 8 控制程序設(shè)計(jì)方法 ............................................................................................................ 9 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的 PLC 控制系統(tǒng)的構(gòu)成 .......................................................................... 9 第 4 章 PROFIBUS 現(xiàn)場(chǎng)總線的 PLC 通信 .......................... 11 串行 通信與并行通信 ....................................................................................................... 11 簡(jiǎn)單協(xié)議與復(fù)雜協(xié)議 ....................................................................................................... 11 專用協(xié)議與開放協(xié)議 ....................................................................................................... 12 P LC 通信的實(shí)現(xiàn) ............................................................................................................ 12 基于 Profibus 的 PLC 控制系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)組態(tài) ............................................................. 15 第五章 基于 PROFIBUS DP 總線的 溫度控制系統(tǒng) ..................................................18 溫度控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) …………………………………………………………………………………… ..18 控制系統(tǒng)原理和設(shè)計(jì)思想 …………………………………………………………… ..19 模糊控制器的程序設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………… .21 實(shí)際應(yīng)用 ...............................................................................................23 第六章 Winccflexible 組態(tài)軟件 ...........................................................25 組態(tài)軟件介紹 ........................................................................................................................................................25 OPC 通訊 ........................................................................................25 S7－ 200 PLC 與 PC Access 的通訊設(shè)置 ....................................26 PC Access 與 WinCC 的通訊設(shè)置 ..................................................................................28 用戶界面開發(fā) ........................................................................... 29 結(jié)束語(yǔ) …………………………………………………………………………… .31 謝 辭 ........................................................ 32 參考文獻(xiàn) ...................................................... 33 青島大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 前 言 世紀(jì)是信息經(jīng)濟(jì)的時(shí)代。針對(duì)鋁箔退火過程中爐溫滯后大和慣性大等特點(diǎn) ， 提出了一種基于 S7 300 PLC的模糊 PID 參數(shù)自整定控制算法。利用 STEP7 中的指針尋址查表方法實(shí)現(xiàn)在線查詢功能 ,使控制算法簡(jiǎn)明。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)的飛速發(fā)展，全球市場(chǎng)進(jìn)一步形成，競(jìng)爭(zhēng)也空前加劇，產(chǎn)品技術(shù)含量更高、換代時(shí)間更短。為此，企業(yè)首先必須對(duì)各種企業(yè)資源建立完善的管理網(wǎng)絡(luò)，使各方面資源充分調(diào)配、平衡和控制，最大限度地發(fā)揮其能力；其次，必須形成市場(chǎng)、經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)和研發(fā)之間緊密的協(xié)作鏈，提高市場(chǎng)反應(yīng)的敏捷性和產(chǎn)品轉(zhuǎn)型的靈活性，時(shí)刻保持產(chǎn)品高質(zhì)量、多樣化和領(lǐng)先性；再次，必須實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)制造資源與其它資 源管理的一體化集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)在線設(shè)備動(dòng)態(tài)管理，降低成本。 隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化產(chǎn)品呈現(xiàn)出小型化、網(wǎng)絡(luò)化、 PC 化、開放式和低成本的發(fā)展趨勢(shì) ， 作為一個(gè)控制系統(tǒng)， 如何對(duì)其進(jìn)行有效的管理和應(yīng)用，而又不必有過多的投入，充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，減小一些硬件的投入，通過軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能，這就產(chǎn)生了“組態(tài)”這種技術(shù)，它充分的利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，又對(duì)硬件進(jìn)行了有效的管理。在立體倉(cāng)庫(kù)的設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)較好的監(jiān)控功能，建立完善的人機(jī)交互界面， 組態(tài)軟件已經(jīng)成為其中的橋梁和紐帶 ， 是自動(dòng)化系統(tǒng)集成中不可缺少的關(guān)鍵組成部分 。其中，全模擬式儀表是將傳感 器信號(hào)進(jìn)行調(diào)理放大后，經(jīng)過 V／ I 電路轉(zhuǎn)換，輸出 4— 20mA 或 0～ 5V 的模擬信號(hào)，其后隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微處理器在儀器儀表中得到了廣泛應(yīng)用，過程變量經(jīng)調(diào)理放大、 A／ D 采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)過微處理器的運(yùn)算、補(bǔ)償?shù)忍幚砗?，再通過 D／ A、 V／ I 等電路，仍然以 4～ 20mA或 0～ 5V 的模擬信號(hào)輸出，這種智能儀表相對(duì)于全模擬儀表來講，測(cè)量精度得到大大提高，但信號(hào)傳輸過程仍然容易受到外界電磁干擾，傳輸精度和可靠性都不高。其次，現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)生也反映了企業(yè)管控一體化信息集成的要求。這個(gè)結(jié)局表明，在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)多種現(xiàn)場(chǎng)總線將并存，控制網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)集成與信息集成會(huì)面臨困難的復(fù)雜局面。 在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置 I/ O 從站用于采集熱電偶溫度 ,讀取爐體上個(gè)傳感器的參數(shù) ,對(duì)爐門電機(jī)和氣缸等進(jìn)行操作 ,避免了溫度模擬量信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸中的干擾問題 ,減少了控制線和信號(hào)線的使用量 ,降低了成本并增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。 本論文研究的內(nèi)容 本論文主要介紹以可編程控制器 PLC 和組態(tài)軟件為核心，采用上、下位機(jī)方式設(shè)計(jì)溫度控制計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的基本思路和方法。這些儀表和裝置都遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，按照系統(tǒng)化和開放化的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化和標(biāo)準(zhǔn)化，并且增加遠(yuǎn)距離操作、故障自診斷和就地控制能力，構(gòu)成新一代的自動(dòng)化儀表與控制系統(tǒng)先進(jìn)體系。 (3)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中許多控制功能從控制室轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場(chǎng)儀表，大量過程檢測(cè)與控制的信息就地采集、就地處理、就地使用， 在新技術(shù)基礎(chǔ)上實(shí)施就地控制，使過程控制基本分散到現(xiàn)場(chǎng)，而控制室內(nèi)的儀表裝置主要完成數(shù)據(jù)處理、監(jiān)督控制、優(yōu)化控制、協(xié)調(diào)控制和自動(dòng)化管理功能。目前，已逐漸成熟并對(duì)工業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程 形成影響的主要有 PROFIBUS， HART，LONWORKS， FF 等等。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到控制器的連接方式，現(xiàn)場(chǎng)總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常采用以下三種方式：線形、樹形和環(huán)形。 數(shù)據(jù)鏈路層又稱現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)鏈路層（ Fieldbus Data Link. FDL）一般有兩種介質(zhì)存取方式：令牌總線（ Token Bus，令牌總線協(xié)議符合 ）和主從方式。數(shù)據(jù)鏈路中幀的傳輸過程分為三個(gè)階段：數(shù)據(jù)鏈路建立、幀傳輸和鏈路釋放。 N（ R） =3 表示從站 A已正確接收序號(hào)為 2及以前的 I幀，終止符 F表示從站只有一幀發(fā)送。NT組態(tài)軟件 SIEMENS公司 WINCC 軟件，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示、報(bào)警、趨勢(shì)、控制策略、控制網(wǎng)絡(luò)通信等功能，并提供一個(gè)友好的用戶界面，使用戶根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要生成相應(yīng)的應(yīng)用軟件。 從站 A中， SIMOVERT Master drives為交流變頻器， CB1為與之配套的通信處理器。雙向 RAM 中的每一個(gè)字都被編址，在變頻（流）器端的雙向 R A M 可通過被編址參數(shù)排序，向變頻（流）器寫入控制字、設(shè)置值或讀出實(shí)際值，診斷信息等參數(shù)。 S7－ 200 CPU將一個(gè)微處理器、一個(gè)集成電源和數(shù)字量 I/O點(diǎn)集成在一個(gè)緊湊的封裝中，從而形成了一個(gè)功能強(qiáng)大的微型 PLC,其 強(qiáng)大功 能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能，再加上緊湊的結(jié)構(gòu)、靈活的配置和強(qiáng)大的指令集，使 S7－ 200成為各種控制應(yīng)用的理想解決方案。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段，在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變，因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入， S7200將物理輸入點(diǎn)上的狀態(tài)復(fù)制到輸入過程映象寄存器中。 ●寫輸出：即輸出刷新階段，在輸出過程映象寄存器中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)被復(fù)制到物理輸出點(diǎn)，當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后， PLC就進(jìn)入輸出刷新階段，在此期間， CPU按照存在 I/O映象區(qū)的運(yùn)算結(jié)果，刷新所有對(duì)應(yīng)的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。梯形圖程序中輸入信號(hào)與 輸出信號(hào)之間的邏輯關(guān)系一目了然，易于理解，與繼電器電路圖的表達(dá)方式極為相似，梯形圖中功能塊對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句只占一行的位置，還可以為每一條語(yǔ)句加上注釋，便于復(fù)雜程序的閱讀。特別是在設(shè)計(jì)復(fù)