【正文】 ian 系統(tǒng)作為 IT 和商務(wù)集成的平臺(tái)；可用選件和附加件進(jìn)行擴(kuò)展； “全集成自動(dòng)化 ” 的組成部分。 3 WinCC的發(fā)展及應(yīng)用 從面市伊始，用戶就對(duì) SIMATIC WinCC 印象深刻。從形式和操作上看，控制中心與 Windows資源管理器相似。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計(jì)周期， 而且提高了工作效率。它集成了 SCADA、組態(tài)、腳本（ Script）語言和 OPC 等先進(jìn)技術(shù)，為用戶提供了Windows 操作系統(tǒng)環(huán)境下使用各種通用軟件的功能。這樣，電加熱管停止加熱，使溫度超過設(shè)定值不會(huì)太高便于散熱。系統(tǒng)采用的調(diào)節(jié)器為工業(yè)上常用 AI 智能調(diào)節(jié)儀。實(shí)驗(yàn)前先通過變頻器、磁力泵支路給鍋爐內(nèi)膽打滿水，然后關(guān)閉鍋爐內(nèi)膽的進(jìn)水閥門 。 關(guān)鍵詞：鍋爐內(nèi)膽； 水溫 ； PID； S7200 II 目 錄 1 系統(tǒng)總體方案分析 .................................................................................................... 1 鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫 PID 控制系統(tǒng)總體方案分析 ............................................. 1 上 位機(jī)組態(tài)與程序設(shè)計(jì) ...................................................................................... 2 2 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................................... 13 流程圖繪制 ........................................................................................................ 13 電源連接 ............................................................................................................ 14 測(cè)試步驟 ............................................................................................................ 14 3 參數(shù)整定與系統(tǒng)分析 .............................................................................................. 17 鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)框圖 ........................................................ 17 調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)整定過程 ................................................................................ 17 系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)作用下的靜、動(dòng)態(tài)性能 ........................................................ 20 不同 PID 參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。I 摘 要 溫度是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常檢測(cè)和控制的熱工參數(shù)之一，本設(shè)計(jì)是以西門子S7200PLC 為主控制器，以 WINCC 為上位機(jī)監(jiān)控軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐內(nèi)膽水溫的DCS 自動(dòng)控制。 ................................................... 22 P、 PI、 PID 控制方式的控制效果 ................................................................... 26 4 結(jié)論 ........................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 32 1 1 系統(tǒng)總體方 案分析 PID 控制 系統(tǒng)總體方案分析 鍋爐內(nèi)膽水為動(dòng)態(tài)循環(huán)水，變頻器、磁力泵與鍋爐內(nèi)膽組成循環(huán)水系統(tǒng)。待系統(tǒng)運(yùn)行后，變頻器－磁力泵再以固定的小流量使鍋爐內(nèi)膽的水處于循環(huán)狀態(tài)。圖 2 為鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。本項(xiàng)目的任務(wù)就是設(shè)計(jì)一套方案，使鍋爐內(nèi)膽的水溫保持在設(shè)定值。 WinCC 繼承了西門子公司的全集成自動(dòng)化（ TIA）產(chǎn)品的技術(shù)先進(jìn)性和無縫集成的特點(diǎn)。 WinCC 的另一個(gè)特點(diǎn)在于它的整體開放性，它可以方便的與各種軟件和用戶程序組合在一起，建立友好的人機(jī)界面，滿足實(shí)際需要。 系統(tǒng)控制器：管理各站之間的系統(tǒng)通訊。一方面，是其高水平的創(chuàng)新，它使用戶在早期就認(rèn)識(shí)到即將到來的發(fā)展趨勢(shì)并予以實(shí)現(xiàn)；另一方面，是其基于標(biāo)準(zhǔn)的長期產(chǎn)品策略，可確保用戶的投資利益。 Wincc監(jiān)控組態(tài)與程序設(shè)計(jì) 變量設(shè)置 變量系統(tǒng)是組態(tài)軟件的重要組成部分。變量管理器對(duì)項(xiàng)目所使用的變量和通訊驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行管理。 WinCC 的變量按照功能可分為外部變量、內(nèi)部變量、系統(tǒng)變量和腳本變量四種類型。ssqx是用來控制實(shí)時(shí)曲線顯示和隱藏的， llqx是用來控制歷史曲線顯示和隱藏的，7 kaiqi是開始按鈕控制的水管閃爍的。系統(tǒng) WinCC 監(jiān)控界面如 下一章 所示 1設(shè)置管道動(dòng)態(tài)效果 選擇所有的水管，在屬性中選擇控件屬性，在 BlinkMode中靜態(tài)選擇 No Flash，右擊動(dòng)態(tài)中的動(dòng)態(tài)對(duì)話框，在表達(dá)式 /公式中選擇變量 “man_on”，在數(shù)據(jù)類型中選擇布爾型。 這一步作用是，當(dāng) MAN_ON_1 置為 1 時(shí)，水管不閃爍，當(dāng) man_on 置為 0時(shí)，水管開始閃爍，表明 PID 運(yùn)行時(shí)水管有水通過。腳本程序如下： SetTagBit(i_select,0)。同樣方法設(shè)置變頻器支路測(cè)量值 pv2,變量地址 。添加腳本程序如下： SetTagBit(kaiqi,1)。 單擊 “開啟 ”后，由于管道的動(dòng)畫效果設(shè)置，管道會(huì)閃爍。由于檢測(cè)量為電動(dòng)閥支路流量 PIW272，變頻器支路流量 PIW274，為外圍設(shè)備，故此本設(shè)計(jì)的兩個(gè) PID， PVPER_ON 應(yīng)為 1 狀態(tài)。點(diǎn)擊確定。 如圖所示： 圖 實(shí)時(shí)曲線 C動(dòng)作腳本程序設(shè)置 歷史曲線按鈕設(shè)置相同，只需要將 “ssqx”改為 “l(fā)sqx”。然后再添加曲線，命名為 “變頻器支路流量測(cè)量值 ”，在線變量選擇為 pv2，顏色為藍(lán)色；然后再添加曲線，命名為 “變頻器支路流量給定值 ”，在線變量選擇為 sp1，顏色為紅色。歷史曲線也是這樣的效果。 圖 CP5611 （ 3）點(diǎn)擊 Diagnostics 對(duì) MPI、硬件組態(tài)診斷如下圖所示。點(diǎn)擊運(yùn)行鍵進(jìn)入監(jiān)控畫面。 圖 鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制 2． 設(shè)置文字動(dòng)態(tài)特性 1）單擊鍋爐內(nèi)膽溫度的文字特性 XXX . X℃ ，右擊鼠標(biāo)選擇動(dòng)態(tài)特性。 3．設(shè)置增減交互特性 1）單擊電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制的增減值特性 “+”，右擊鼠標(biāo)選擇交互特性，設(shè)置增減值特性：在 “增減值 ”標(biāo)簽中選擇 “有增減值特性 ”，點(diǎn)名為 AO0，項(xiàng)名為 AV，域號(hào)為 0，增量為 ，其他默認(rèn)選擇。 5．設(shè)置 Tip 顯示交互特性 單擊鍋爐內(nèi)膽溫度的文字特性 XXX . X℃ ，右擊鼠標(biāo)選擇交互特性。 7．保存文件 將剛才繪制的鍋爐內(nèi)膽水溫定值控制系統(tǒng)流程圖保存，圖形文件名為 GLND，圖形組態(tài)完畢。在流程圖的溫度測(cè)量值上點(diǎn)擊左鍵，彈出 PID 窗口，進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)的 設(shè)置； 由于熱電偶溫度升得快降得慢所以靜態(tài)控制跟動(dòng)態(tài)控制的效果是不一樣的，動(dòng)態(tài)控制比靜態(tài)控制的升溫過程稍慢，降溫過程稍快。 2）在實(shí)驗(yàn)主界面中選擇本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)即 “鍋爐內(nèi)膽水溫 PID 控制實(shí)驗(yàn) ”，系統(tǒng)進(jìn)入正常的測(cè)試狀態(tài)，呈現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)界面如圖 所示。 6）待鍋爐內(nèi)膽水溫穩(wěn)定于給定值時(shí)，將調(diào)節(jié)器切換到 “自動(dòng) ”狀態(tài)，待水溫穩(wěn)定后，突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化（即階躍干擾， 此增量不宜過大，一般為設(shè)定值的 5％～ 15%為16 宜），鍋爐內(nèi)膽的水溫便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時(shí)間后，水溫穩(wěn)定至新的設(shè)定值。 9）采用 PI 控制規(guī)律，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，觀察在不同的 PID 參數(shù)值下，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。本實(shí)驗(yàn)要求鍋爐內(nèi)膽的水溫穩(wěn)定至給定量，將鉑電阻 TT1 檢測(cè)到的鍋爐內(nèi)膽溫度信號(hào)作為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制三相調(diào)壓模塊的輸出電壓（即三相電加熱管的端電壓），以達(dá)到控制鍋爐內(nèi)膽水溫的目的。具體流程在第四章程序編寫的時(shí)候具體論述。Ｋ c 太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。 （ 2） 積分控制Ｔ i 對(duì)系統(tǒng)性能的影響： 積分作用使系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，Ｔ i ?。ǚe分作用強(qiáng)）會(huì)使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精度。主調(diào)節(jié)器起定值控制作用，副調(diào)節(jié)器起隨動(dòng)控制作用，這是選擇規(guī)律 的基本出發(fā)點(diǎn)。 主、副調(diào)節(jié)器正、反作用方式的確定