【正文】 德國物理學(xué)家賽貝發(fā)明的，這就是后來的熱電偶傳感器。這里我們主要介紹熱電阻和熱電偶。它的主要特點(diǎn)是測量精度高，性能穩(wěn)定。若做成一體化溫度變送器，可輸出420mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號或010V標(biāo)準(zhǔn)電壓信號，使用起來更為方便。鉑電阻的工作原理是，在溫度作用下，鉑熱電阻絲的電阻值隨溫度變化而變化，且電阻與溫度的關(guān)系即分度特性符合IEC標(biāo)準(zhǔn)。若配接輸出420mA、010V等標(biāo)準(zhǔn)電流、電壓信號的溫度變送器，使用更加方便、可靠。根據(jù)使用場合的不同，熱電偶有鎧裝式熱電偶、裝配式熱電偶、隔爆式熱電偶等種類。熱電偶傳感器有自己的優(yōu)點(diǎn)和缺陷，它靈敏度比較低，容易受到環(huán)境干擾信號的影響，也容易受到前置放大器溫度漂移的影響，因此不適合測量微小的溫度變化。使用熱電偶的時(shí)候，必須消除環(huán)境溫度的波動對測量帶來的影響。 2．3 PLC的基本概念可編程序控制器簡稱為PLC，它的應(yīng)用面廣、功能強(qiáng)大、使用方便，已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)自動化的主要支柱之一。S7300有很高的電磁兼容性和抗振動抗沖擊能力，有350多條指令，其編程軟件STEP7功能強(qiáng)大，可以使用多種編程語言。S7300模塊式PLC，主要由機(jī)架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成，各種模塊安裝的機(jī)架上。在PLC控制系統(tǒng)中，CPU模塊相當(dāng)于人的大腦和心臟，它不斷的采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，刷新系統(tǒng)的輸出，模塊中的存儲器用來存儲程序和數(shù)據(jù)。開關(guān)量輸出模塊用來控制接觸器、電磁閥、電磁鐵、指示燈、數(shù)字顯示裝置和報(bào)警裝置等輸出設(shè)備，模擬量輸出模塊用來控制電動調(diào)節(jié)閥、變頻器等執(zhí)行器。接口模塊：CPU模塊所在的機(jī)架稱為中央機(jī)架，如果一個(gè)機(jī)架不能容納全部模塊，可以增設(shè)一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展機(jī)架。編程設(shè)備：S7300使用安裝了編程軟件STEP7的個(gè)人計(jì)算機(jī)作為編程設(shè)備，在計(jì)算機(jī)屏幕上直接生成和編輯各種文本程序或圖形程序，可以實(shí)現(xiàn)不同編程語言之間的相互轉(zhuǎn)換。2．4 硬件配置 s7300硬件配置（1） 如圖24，選中一槽，并雙擊SIMATIC—300——PS—300中的PS 307 5A（電源模塊）。圖24 電源模塊圖25 數(shù)字量輸入模塊圖26 數(shù)字量輸出模塊圖27 脈沖信號設(shè)置（5） 如圖26，選中5槽，選擇“SM300DO300SM 322 DO16DC24V/”并雙擊，完成數(shù)字量輸出模塊的配置。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí),最適合采用PID控制技術(shù)。本設(shè)計(jì)選用臨界比例法，利用該方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個(gè)足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié),直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩,記下這時(shí)的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計(jì)算得到PID控制器的參數(shù)。（3）PID算法簡單明了，各個(gè)控制參數(shù)相對較為獨(dú)立，參數(shù)的選定較為簡單，形成了完整的設(shè)計(jì)和參數(shù)調(diào)整方法，很容易為工程技術(shù)人員所掌握。 PID控制器的選取PID控制器的性能和處理速度只與所采用的CPU的性能有關(guān)。過程分析時(shí)應(yīng)注意：控制過程的靜態(tài)性能（比例）和動態(tài)性能（時(shí)間延遲、死區(qū)和重設(shè)時(shí)間等）對被控過程控制器的構(gòu)造和設(shè)計(jì)以及靜態(tài)（比例）和動態(tài)參量（積分和微分）的維數(shù)選取有著很大的影響。不用通過編程就可以生成控制器的大部分功能（構(gòu)造、參數(shù)設(shè)置和在程序中的調(diào)用等），前提是必須已經(jīng)掌握STEP 7的編程基礎(chǔ)知識。 閉環(huán)控制系統(tǒng)特點(diǎn) PID就是應(yīng)用最廣泛的閉環(huán)控制器。 控制下限D(zhuǎn)/A固態(tài)繼電器加熱爐溫度傳感器控制上限比例積分微分目標(biāo)設(shè)定值A(chǔ)/DError圖31電加熱爐溫度控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例運(yùn)行PLC初始化指示燈初始化PID設(shè)定溫度設(shè)定PID值讀入溫度并轉(zhuǎn)換把實(shí)際溫度存放于MD30調(diào)用PID指令輸出PID值 S7300程序設(shè)計(jì)流程圖 圖32 設(shè)計(jì)流程圖 基于PLC的軟件設(shè)計(jì)FB41是S7300系統(tǒng)自帶的PID運(yùn)算控制模塊。但是積分作用的動作緩慢，可能給系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性代來不良影響，因此很少單獨(dú)使用。如果微分時(shí)間常數(shù)過大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn)態(tài)值時(shí)上升緩慢。（2） 輸入設(shè)定溫度、把設(shè)定溫度、P值、I值、D值都導(dǎo)入PID、每100ms中斷一次子程序進(jìn)行PID運(yùn)算。它是第一個(gè)使用最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)控系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性、分布式多任務(wù)的特點(diǎn)，適合于對過程事件的快速反應(yīng)。WINCC容易結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的和用戶的程序建立人機(jī)界面，精確的滿足生產(chǎn)實(shí)際要求。另外WINCC支持豐富的動畫連接如“閃爍”、“旋轉(zhuǎn)”、“填充”、“移動”等，使畫面生動直觀。組態(tài)軟件在腳本語言功能及提供的腳本函數(shù)數(shù)量上不斷提高。因此，在使用WINCC進(jìn)行工作時(shí)，可對STEP7中所定義的符號表直接進(jìn)行訪問?？梢约赏ㄟ^ODBC和SOL方式的歸檔數(shù)據(jù)訪問，以及通過OLE2。WINCC通過變量記錄和報(bào)警記錄等編輯器對過程值進(jìn)行歸檔，自動存入數(shù)據(jù)庫。WINCC是用于Microsoft Windows NT和Windows 2000的一種高效HMI(Human Machine Interface。操作站設(shè)置的畫面有鍋爐系統(tǒng)流程圖，分系統(tǒng)流程圖，可形象的顯示整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的控制過程，另外還設(shè)計(jì)有總貌畫面、報(bào)警顯示畫面、棒圖顯示畫面，報(bào)表打印畫面、實(shí)時(shí)趨勢、歷史趨勢畫面和系統(tǒng)自檢畫面等。3．?dāng)?shù)據(jù)歸檔：所有模擬量信號均通過變量記錄編輯器進(jìn)行短期歸檔，而對于一些重要參數(shù)(如汽包水位)和統(tǒng)計(jì)量(如耗煤量、蒸汽流量等)則需長期歸檔。自動記錄交接班情況，記錄每一班鍋爐運(yùn)行時(shí)間，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)記錄，報(bào)警記錄的打印，班（日）報(bào)、月報(bào)報(bào)表記錄與打印，耗煤量、供熱量、統(tǒng)計(jì)與打印等。圖形運(yùn)行系統(tǒng)是界面系統(tǒng)的運(yùn)行組件，它將顯示運(yùn)行系統(tǒng)中的畫面上的圖片，并管理所有的輸入與輸出。下圖是WINCC上對各個(gè)按鈕的詳細(xì)說明。（3）積分系數(shù)I保持不變，改變比例系數(shù)P，觀察控制過程有無改善，如有改善則繼續(xù)調(diào)整，直到滿意為止。和前述步驟相同，微分系數(shù)的整定也需反復(fù)調(diào)整，直到控制過程滿意為止。當(dāng)采用PID調(diào)節(jié)器時(shí)，由于有多個(gè)整定參數(shù)，反復(fù)試湊的次數(shù)增多，因此增加了得到最佳整定參數(shù)的難?！皹邮竭x項(xiàng)板”允許快速更改線型、線粗細(xì)、線端樣式和填充圖案。運(yùn)行之前，在資源管理器的“計(jì)算機(jī)”右擊“屬性”，在彈出的快捷菜單欄中選擇“啟動”，選擇“”為啟動畫面。圖51 運(yùn)行界面按下停止按鈕后，如圖52所示。圖55 恒溫水流出以上為WINCC監(jiān)控方面的設(shè)計(jì)能夠基本模擬出所設(shè)計(jì)的鍋爐供熱系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)的功能，但是在實(shí)現(xiàn)液位的腳本設(shè)計(jì)上還是存在一些缺陷。組態(tài)軟件組態(tài)王因其簡單易用的特點(diǎn)，在HMI設(shè)計(jì)中深受用戶的喜歡而得到廣泛的使用。還有監(jiān)控界面內(nèi)容不夠豐富，若再加上報(bào)表系統(tǒng)、打印功能的話，那就更完美了。X=GetTagWord(x1)。SetTagWord(x1,X)。a=GetTagWord(x1)。SetTagWord(x1_1,b)。a=GetTagWord(x1_1)。SetTagWord(x1_2,b)。a=GetTagWord(x1_2)。SetTagWord(x1_3,b)。a=GetTagWord(x1_3)。SetTagWord(x1_4,b)。a=GetTagWord(x1_4)。SetTagWord(x1_5,b)。X=GetTagWord(x)。SetTagWord(x,X)。a=GetTagWord(x1)。SetTagWord(x_1,b)。a=GetTagWord(x1_1)。SetTagWord(x_2,b)。a=GetTagWord(x1_2)。SetTagWord(x_3,b)。X=GetTagWord(xa)。SetTagWord(xa,X)。a=GetTagWord(xa)。SetTagWord(xa_1,b)。a=GetTagWord(xa_1)。SetTagWord(xa_2,b)。a=GetTagWord(xa_2)。SetTagWord(xa_3,b)。a=GetTagWord(xa_3)。SetTagWord(xa_4,b)。a=GetTagWord(xa_4)。SetTagWord(xa_5,b)。a=GetTagWord(xa_6)。SetTagWord(xa_6,a)。X=GetTagWord(ya)。SetTagWord(ya,X)。a=GetTagWord(xa)。SetTagWord(ya_1,b)。a=GetTagWord(xa_2)。SetTagWord(ya_3,b)。a=GetTagWord(xa_3)。SetTagWord(ya_4,b)。X=GetTagWord(ya_6)。SetTagWord(ya_6,X)。a=GetTagBit(出水閥B)。SetTagWord(xb,b)。a=GetTagBit(出水閥B)。SetTagWord(xb_1,b)。a=GetTagWord(yewei)。 //ReturnType: BOOL e=GetTagBit(進(jìn)水閥A)。i=GetTagWord(x1_5)。}}if (f) {if(c) a=a4。if(a30)a=30。} {SetTagBit(c,0)。} {SetTagBit(b,0)。} {SetTagBit(b,0)。BOOL b,c,d,e,f,g,h,i。 //ReturnType: BOOL d=GetTagBit(進(jìn)水閥B)。h=GetTagWord(xa_5)。} {if(c) a=a1。if(a210)a=210。a=279) {SetTagBit(低水位限位開關(guān),1)。a=210) {SetTagBit(超水位限位開關(guān),1)。a=240) {SetTagBit(超水位限位開關(guān),0)。}