【正文】 27 R , 1 //使 常 OFF LPP AR= VD30, //如果溫度大于 84℃ S , 1 //使 常 ON R , 1 //使 常 OFF LD //常 ON 繼電器 AN A //如果 為 ON，則執(zhí)行以下程序 MOVR , VD0 //輸入 P 值 300 到 VD0 MOVR , VD4 //輸入 I 值 到 VD4 MOVR , VD8 //輸入 D 值 到 VD8 MOVR , VD12 //輸入設定溫度值 到 VD12 LD AN A //如果 為 ON，則執(zhí)行以下程序 MOVR , VD0 //輸入 P 值 到 VD0 MOVR , VD4 //輸入 I 值 . 到 VD4 MOVR , VD8 //輸入 D 值 到 VD8 MOVR , VD12 //輸入設定溫度值， 到 VD12 子程序 1 LD MOVR VD12, VD104 //輸入設定溫度值 /R , VD104 //把設定值歸一化處理 MOVR VD0, VD112 //輸入 P 值到 PID 回路中 MOVR , VD116 //輸入采樣時間到 PID 回路中 MOVR VD4, VD120 //輸入 I 值到 PID 回路中 MOVR VD8, VD124 //輸入 D 值到 PID 回路中 28 子程序 2 LD MOVW AIW0, AC1 //采樣溫度，放于 AIW0 中 DTR AC1, AC1 MOVR AC1, VD100 /R , VD100 //把采樣值歸一化處理 MOVR AC1, VD30 /R , VD30 //把實際溫度值放于 VD30 中 LD PID VB100, 0 //調用 PID 指令 +R , VD16 MOVR VD16, VD20 //計時 /R , VD20 LD MOVR VD108, AC1 //控制器輸出 *R , AC1 //把輸出值轉化為下一周期的加熱時間 ROUND AC1, AC1 DTI AC1, VW34 MOVW +100, VW36 //下一周期的非加熱時間 I VW34, VW36 29 梯形圖 // 啟動 // 關閉 // 使 得中間寄存器接通 // 是保護按扭 主程序 // 根據(jù)溫度大小初始化指示燈 30 //每 10 秒接通 1 次 //每 10秒調用 1次子程序2 // 調用子程序 1 // 調用子程序 0 // 啟動狀態(tài)下的初始化 // 關閉狀態(tài)下的初始化 31 // 調用子程序 0 // 調用子程序 1 // 每 10 秒接通一次 // T51 不接通時處于加熱狀態(tài) //溫度小于 84度， 接通， 關閉 // 溫度小于 84 度， 接通， 關閉 子程序 0 32 //P 值 //I 值 //D 值 //設定溫度 33 子程序 1 // 把設定溫度傳進 PID 回路 //把采樣時間傳進 PID 回路 //計算運行時間，單位分 子程序 2 // 把 P 值傳進 PID 回路 // 把 I 值傳進 PID 回路 // 把 D 值傳進 PID 回路 34 第八章 結 論 本文成功的運用了組態(tài)王和 S7200 設計了一個人機監(jiān)控的溫度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用位置式 PID 控制，結合了粗調和微調思想，得到了一個反應迅速，控制精度高、穩(wěn)定可靠的溫度控制系統(tǒng)。設計實驗結果符合我們的期望。 其三，人機界面設計不夠好，在畫面布局和功能設定方面不夠友好，對于工程操作人員來說顯得有點復雜，不容易被弄懂。由于此系統(tǒng)散熱很慢，控制與外界溫度（周圍氣溫）的改變密切相關，在不同的室溫下雖然最終都能把溫度控制在要求的范//調用 PID 回路 //計算運行時間，單位秒 // 對 PID回路的輸出值進行歸一化處理 // 得到下一周期的加熱時間 // 得到下一周期的不加 熱時間 35 圍內，但調節(jié)時間有時候會過大。 組態(tài)王操作方便，功能強大，為我們在調試程序和系統(tǒng)測試的時候提供了很大的幫助。 表 53 內存地址分配 地址 說明 VD0 用戶設定比例常數(shù) P 存放地址 VD4 用戶設定積分常數(shù) I 存放地址 VD8 用戶設定微分常數(shù) D 存放地址 VD12 目標設定溫度存放地址 VD16 系統(tǒng)運行時間秒存放地址 VD20 系統(tǒng)運行時間分鐘存放地址 VD30 當前實際溫度存放地址 VW34 一個周期內加熱時間存放地址 VW36 一個周期內非加熱時間存放 地址 4） PID 指令回路表 如表 54 所示。在加熱時間內使得繼電器接通，那加熱爐就可處于加熱狀態(tài)，反之則停止加熱 [21]。 根據(jù)反復的試 湊 ，調出比較好的結果是 P=120. I= D=。 1）整定比例控制 將比例控制作用由小變到大，觀察各次響應，直至得到反應快、超調小的響應曲線。一般可以通過理論計算來確定，但誤差太大?；芈返妮敵鲋凳窃?~ 之間，是一個標準化了的實數(shù)，在輸出變量傳送給 D/A 模擬量單元之前，必須把回路輸出變量轉換成相應的整數(shù)。 estOff —— 值域大小， 為最大允許值減去最小允許值，單極性為 32020.雙極性為 6400。 其轉換程序如下 : MOVW AIW0, AC1 DTR AC1, AC1 MOVR AC1, VD100 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 ~ 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。 18 傳感器輸入的電壓信號經過 EM231 轉換后，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。 表 48 PID 指令回路表 偏移地址 名稱 數(shù)據(jù)類型 說明 0 過程變量（ PVn） 實數(shù) 必須在 ~ 之間 4 給定值（ SPn） 實數(shù) 必須在 ~ 之間 8 輸出值（ Mn） 實數(shù) 必須在 ~ 之間 12 增益（ Kc） 實數(shù) 比例常數(shù)，可正可負 16 采樣時間（ Ts） 實數(shù) 單位為 s，必須是正數(shù) 20 采樣時間（ Ti） 實數(shù) 單位為 min，必須是正數(shù) 24 微分時間（ Td） 實數(shù) 單位為 min，必須是正數(shù) 28 積分項前值（ MX） 實數(shù) 必須在 ~ 之間 32 過程變量前值（ PVn1） 實數(shù) 必須在 ~ 之間 1) 回路輸入輸出變量的數(shù)值轉換方法 本文中，設定的溫度是給定值 SP，需要控制的變量是爐子的溫度。 表 47 PID回路指令 名稱 PID 運算 指令格式 PID 指令表格式 PID TBL， LOOP 梯形圖 使用方法：當 EN 端口執(zhí)行條件存在時候，就可進行 PID 運算。故可利用 PLC 中的 PID 指令實現(xiàn)位置式PID 控制算法 量 [18]。 dT —— 微分系數(shù) D。 PID 控制算法 圖 41 帶 PID 控制器的閉控制系統(tǒng)框圖 如圖 41 所示， PID 控制器可調節(jié)回路輸出，使系統(tǒng)達到穩(wěn)定狀態(tài)。 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）成正比關系。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。在微控制階段，占空比就根據(jù)溫差不停地變化。采樣后，根據(jù)溫差的大小進行 PID調節(jié)，轉化得到一個加熱時間（ 010 秒）作為下一個加熱周期的加熱時間。 PWM 是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。系統(tǒng)塊更改后需要下載到CPU中，新的設置才能生效。 11 圖 35 語言選擇界面 在安裝的最后，會出現(xiàn)一個界面，按照硬件的配置，我們需要用 232 通信電纜，采用 PPI 的通信方式，所以要選擇 PPI/PC Cable(PPI)，這個時候在彈出來的窗口中選擇端口地址，通信模式，一般選擇默認就可以了，見圖 36。 圖 32 EM231模塊 DIP開關 10 表 33 熱電偶類型選擇 熱電偶類型 SWI SW2 SW3 J（默認） 0 0 0 K 0 0 1 T 0 1 0 E 0 1 1 R 1 0 0 S 1 0 1 N 1 1 0 +/80mv 1 1 1 表 34 熱電偶其他設置 DIP 開關 功能 開 /關狀態(tài) SW5 熔斷方向 正向標定 0 負定方向 1 SW6 斷線 啟動斷線測量電流 0 禁止斷線測量電流 1 SW7 測量單位 攝氏 0 華氏 1 SW8 冷端啟用 冷端補償啟用 0 冷端補償禁止 1 STEP 7 Micro/WIN32 軟件介紹 STEP 7MWIN32 編程軟件是基于 Windows 的應用軟件，是西門子公司專門為 SIMTIC S7200 系列 PLC 設計開發(fā)的。本設計采用的是 K 型熱電偶，結合其 他的需要，我們設置 DIP 開關為 00100000。在這里，我們選用了西門子 EM231 4TC 模擬量輸入模塊。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。 S7200 系列的基本單元如表 31 所示 [13]。 8 第三章 硬件配置和軟件環(huán)境 實驗配置 西門子 S7200 S7200 系列 PLC 可提供 4 種不同的基本單元和 6 種型號的擴展單元。常見的編程器有簡易手持編程器、智能圖形編程器和基于 PC 的專用編程軟件。按 I/O點數(shù)確 定模塊的規(guī)格和數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 PLC 所能管理的配置能力，即底版的限制 。 PLC中的存儲器一般包括系統(tǒng)程序存儲器和用戶程序存儲器兩部分。 圖 21 PLC的組成 1) CPU（中央處理器） 和一般的微機一樣， CPU是微機 PLC 的核心，主要由運算器、控制器、寄存器以及實現(xiàn)他們之間聯(lián)系的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線構成。 表 11 可編程控制器功能表 代次 器件 功能 第一代 1 位處理器 邏輯控制功能 第二代 8 位處理器及存儲器 產品系列化 第三代 高性能 8 位微處理器及位片式微處理器 處理速度提高，向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信發(fā)展 第四代 16 位、 32 位微處理器及高性能位片式微處理器 邏輯、運動、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)功能的多功能 可編程控制器的基本組成 PLC 從組成形式上一般分為整體式和模塊式兩種。 可編程控制器自問世以來，發(fā)展極為迅速。其性能優(yōu)越，已被廣泛地應用于工業(yè)控制的各個領域。 第 七 章 ，進行系統(tǒng)設計，檢驗 控制系統(tǒng)控制質量。 第三章，介紹了 控制系統(tǒng)設計所采用的硬件連接、使用