【正文】 它具有 24 輸入 /16 輸出共 40 個數(shù)字量 I/O 點。 西門子 S7200 CPU226 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。這些將在設(shè)計當(dāng)中有很好的體現(xiàn)。 PID控制是迄今為止最通用的控制方法之一。 以鍋爐為被控對象，以鍋爐水溫為主被控參數(shù) ， 以加熱爐電阻絲電壓為控制參數(shù)，以 PLC 為控制器，構(gòu)成鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)；采用 PID 算法，運用PLC梯形圖編程語言進行編程，實現(xiàn)鍋爐溫度的 自動控制。 溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的 應(yīng)用雖然也很廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比仍然有著較大的差距。借助于計算機軟件技術(shù)，溫度控制器具有對控制參數(shù)及特性進行自整定的功能。 受控系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型難以建立的溫度控制系統(tǒng)的控制。主要是控制水的溫度，保證恒溫供水。 電熱鍋爐是機電一體化的產(chǎn)品，它很好的將前面所述的技術(shù)運用到實際當(dāng)中去。 PLC 的快速發(fā)展發(fā)生在上世紀 80 年代至 90 年代中期。 它的成熟應(yīng)用將溫度控制變的不在那么復(fù)雜。這 種工業(yè)控制計算機，是繼承計算機、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動裝置。 其中溫度 控制又以其較為復(fù)雜的工藝過程而備受人們關(guān)注。這 在冶金、化工、建材、食品、機械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。 可編程控制器（ PLC） 適時的解決了這一技術(shù)難題。 PID 算法簡單容易為現(xiàn)場工程技術(shù)人員所掌握，它不需要 求出被控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，通過調(diào)節(jié)比例（ P）、積分（ I）、微分（ D）三個參數(shù)的大小就可以獲得較好的控制效果。 這些核心技術(shù)主要體現(xiàn)在如今發(fā)展較為成熟的 PLC領(lǐng)域。 PLC具有通用性強、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。電熱鍋爐目前主要用于供暖和提供 生活用水。它們主要有以下特點： 、大滯后等復(fù)雜的溫度控制體統(tǒng)的控制。 。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方向發(fā)展。 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對溫度控制系統(tǒng)的要求越來越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國內(nèi)外必然發(fā)展的趨勢。 PLC 技術(shù)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用從整體上分析主要研究了控制系統(tǒng)的硬件配置、電路圖的設(shè)計、 程序設(shè)計，控制對象數(shù)學(xué)模型的建立、控制算法的選擇和參數(shù)的整定、人機界面的設(shè)計等。在 PID 算法中，針對 P、 I、 D 三個參數(shù)的整定和優(yōu)化的問題成為關(guān)鍵問題。本章主要從硬件配置和以及圍繞這些硬件配置的整體方案設(shè)計兩大方面談?wù)動布O(shè)計。 表 S7200系列 PLC中 CPU22X的基本單元 型號 輸入點 輸出點 可帶擴展模塊數(shù) S7200CPU221 6 4 0 S7200CPU222 8 6 2個擴展模塊 S7200CPU224 24 10 7個擴展模 塊 S7200CPU224XP 24 16 7個擴展模塊 S7200CPU226 24 16 7個擴展模塊 本論文采用的是 CUP226。 6 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器， 2路獨立的 20kHz高速脈沖輸出，具有 PID 控制器?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。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 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 測量。正極（ KP）的名義化學(xué)成分為： Ni:Cr=90:10，負極（ KN）的名義化學(xué)成分為： Ni:Si=97:3，其使用溫度為 2001300℃ 。 235 模擬量輸入模塊 EM235 模塊是組合強功率精密線性電流互感器、意法半導(dǎo)體（ ST）單片集成變送器 ASIC 芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的 DC4～ 20mA（通過 250Ω 電阻轉(zhuǎn)換 DC 1～ 5V或通過 500Ω 電阻 轉(zhuǎn)換 DC2～ 10V）恒流環(huán)標準信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計算機或顯示儀表）。 圖 EM235模塊 DIP開關(guān) 對于 EM235 模塊， SW1～ SW3 用于選擇熱電偶類型，見表 。 K 型傳感器負責(zé)檢測加熱爐中的溫度，把溫度信號轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電壓信號，經(jīng)過 PLC 模數(shù)轉(zhuǎn)換后進行 PID 調(diào)節(jié)。本章介紹本項目的軟件設(shè)計，主要包括軟件配置、 PID 控制程序設(shè)計、以及本項目的程序設(shè)計。指令樹將顯示用于創(chuàng)建控制程序的所有項目對象指令。項目包括的基本組件：程序塊、 數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號表、狀態(tài)表、交叉引用表 。 這樣便可實現(xiàn)用戶開發(fā)控制程序，同時也可以實時監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執(zhí)行。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。 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(guān)系。被控物理量在發(fā)生變化后難以恢復(fù)，首先加大比例增益 P ，如果恢復(fù)仍 較緩慢，可適當(dāng)減小積分時間 I ，還可加大微分時間 D。 PID 回路在 PLC中的地址分配情況如表 。打開運行指示燈 ，熄滅 停止指示燈 初始化 PID。停止調(diào)用子程序 0，仍然顯示鍋爐溫度。經(jīng)過測量的溫度信號被轉(zhuǎn)化為標準信號溫度值才是過程變量，所以，這兩個數(shù)不在同一個數(shù)量值，需要 它 們作比較，那就必須先作一下數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。其轉(zhuǎn)換程序如下 : MOVW AIW0 AC0 DTR AC0 AC0 MOVR AC0 VD100 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。其離散化的規(guī)律如表 ： 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 表 模擬與離散形式 模擬形式 離散化形式 )()()( tctrte ?? )()()( nrne ?? dTtde)( T nene )1()( ?? ?t dtte0 )( ?? ?? ? nini ieTTie 00 )()( 所以 PID 輸出經(jīng)過離散化后，它的輸出方程為 : 00( ) { ( ) ( ) [ ( ) ( 1 ) ] }( ) ( ) ( )n dpiip i dTTu n K e n e i e n e nTTu n u n u n u?? ? ? ? ?? ? ? ?? （ ） 式中， )()( neKnu pp ? 稱為比例項 ??? niipi ieTTKnu 0 )()( 稱為積分項 )]1()([)( ??? neneTTKnu dpd 稱為微分項 上式中，積分項是包括第一個采樣周期到當(dāng)前采樣周期的所有誤差的累積值。它是根據(jù)被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。 經(jīng)驗法又叫現(xiàn)場湊試法，它不需要進行事先的計算和實驗，而是根據(jù)運行經(jīng)驗，利用一組經(jīng)驗參數(shù)，根據(jù)反應(yīng)曲線的效果不斷地改變參數(shù)，對于溫度控 西京學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗，其規(guī)律如表 所示 表 溫度控制器參數(shù)經(jīng)驗數(shù)據(jù) 被控變量 規(guī)律的選擇 比例度 積分時間（分鐘） 微分時間（分鐘） 溫度 滯后較大 20～ 60 3～ 10 ～ 3 實 驗 湊 試 法 的 整 定 步 驟 為 “ 先 比 例 ， 再 積 分 ， 最 后 微 分 ”。 先置微分時間 Td=0，逐漸加大 Td，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和 PID 控制參數(shù)。 在西門子 S7200 系列 PLC 的基礎(chǔ)上，我們成功設(shè)計出了溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)達到了快、準、穩(wěn)的效果，也達到了預(yù)期的目標。 在今后，我想這些不足會隨著對 PLC 硬件系統(tǒng)和通信方式的深入了解，而得到改善的。我要感謝讓我擁有這些動力