【正文】 單頁面 在 “ 用戶菜單 ” 里用戶可以實現變量設定、參數修改、數據輸出和顯示、定時功能及報警設定等。一切設置好后，當程序下載到 CPU后，通過按鍵和進入 “ 用戶菜單 ” ，可以讀取 PLC輸出的實際溫度與壓力值，也可以進行溫度與壓力設定。在積分控制 (I)中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關系。 在 STEP7Micro/WIN 軟件中狀態(tài)表里的趨勢圖對鍋爐壓力響應曲線進行查看，趨勢圖的時間基準選取為 5 秒。 老師嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣。 PLC 抗干擾能力強，適用于工業(yè)現場的特點，廣泛應用在供暖、機械、供水等多個領域，在工業(yè)生產中發(fā)揮越來越顯著的作用。 PID控制器參數整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算整定法。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關系。用↑ ,↓鍵移動上下行或翻頁，當光標落在 “ 溫度設定 ” 值上時，再按一下 “ ENTER” 鍵， “ 溫度設定值 ” 的數字開始閃爍，表示用戶可以編輯此數據了。接下來我們就可以 進行 “ 用戶菜單 ” 和 “ 報警 ” 的設置 。為 TD400C 建立連接，使用 STEP 7Micro/WIN 的文本顯示向導來組基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統設計 20 態(tài) TD400C 的屏幕、報警、語言和自定義鍵盤布局。它具有價格低廉、操作簡便、界面友好和兼容性好的特點，利用其自身所帶的 F1到 F8 八個按鍵和 SHIFT+F1到 SHIFT+F8 八個組合按鍵 ,以及 ESC,ENTER,→,←,↑,↓等按鍵，在控制系統應用中大大減少了控制柜操作面板的按鈕，也避免了使用價格比較昂貴的觸摸屏，在適應各種控制要求時極其靈活。能引起中斷的信號叫中斷源，S7200 系列 CPU 支持 34 種中斷源，不同的 CPU 對中斷事件的支持是不同的。 ）。 ）、過程變量值（ 錯誤 !未找到引用源。 （ 33） 式中， Mn 為在第 n 個采樣時刻計算出來的回路控制輸出值； KC 為回路增益； en 為在第 n 個采樣時刻的回路誤差； en1 為在第 n1 個采樣時刻的誤差； KI為積分項的比例常數； MX 為上一次的積分項； KD為微分項的比例常數。 PID 調節(jié)控制太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 13 原理基于下面的方程式，它描述了輸出 M（ t）作為比例項，積分項和微分項的函數關系。所以轉換成實際壓力要進行變換，換算過程如圖 控制程序，運算公式為 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 11 640032021 0100064000 ?????di g VP P 25025610 ?? di gV PP 式中， PV 為實際壓力， Pdig 為 AIW4 輸入 的數字量。 SB1 屬于常開按鈕， SB2 屬于常閉按鈕。 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統設計 8 控制系統方案設計 功能需求分析 因為開關量控制存在波動，控制性能有待提高，為了改善鍋爐壓力控制系統的控制性能，采用壓力變送器，固態(tài)繼電器， EM235 和 PLC 組成的壓力閉環(huán)控制回路控制爐內的壓力，同時壓力控制采用 PID 控制， PID 算法 的 輸出 經運算 作為 PWM 的 脈寬 ，經過 PWM脈沖輸出，將運算結果以脈沖形式給固態(tài)繼電器，從而改善鍋爐壓力控制性能。它能將測壓元件傳感器感受到的氣體、液體等物理壓力參數轉變成標準的電信號（如 4~20mADC 等）， 以供給指示報警儀、記錄儀、調節(jié)器等二次儀表進行測量、指示和過程調節(jié)。 3．固態(tài)繼電器 固態(tài)繼電器（ Solid State Relay,縮寫 SSR），是由微電子電路，分立電子器件，電力電子功率器件組成的無觸點開關。 EM235 的工作程序一般包含以下內容： 變送器將采集到的鍋爐內壓力及溫度模擬信號通過模擬量輸入輸出模塊 EM235 進入可編程控制器 PLC，壓力信號在 PLC 中經過運算輸出 脈沖信號來控制固態(tài)繼電器，從而控制三相加熱管的加熱，實現鍋爐壓力控制。 PID 控制器的參數整定是根據被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數、積分時間和微分時間的大小。 TD偏小時，超調量也較大，調節(jié)時間也較長。 比例系數 KC對系統性能的影響：比例系數加大，使系統的動作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。其輸 入 錯誤 !未找到引用源。 PID 控制的效果完全取決于其四個參數 ,即采樣周期 Ts、比例系數 KP、積分系數 KI、微分系數 KC。工程訓練中心現有電熱鍋爐的控制系統大都采用開關量控制技術，因為開關量控制存在著一些不足，控制性能有待改善，所以采用 PID 控制技術來代替開關量控制， 實現 PLC 對鍋爐壓力的閉環(huán)控制， 從而提高鍋爐壓力控制性能。為了便于鍋爐溫度及壓力的實時監(jiān)控，采用 TD400 對鍋爐壓力控制系統運行狀態(tài)進行監(jiān)控。設定 PLC 與 TD400 的交互數據，實現 TD400 對 鍋爐控制系統的監(jiān)控。在這時期， PLC 在處理模擬量能力、數字運算能力、人機接口能力和網絡能力得到了很大的提高和發(fā)展。 課題研究內容 分析鍋爐壓力控 制系統組成，畫出系統組成原理圖，列出主要元件及其主要參數。在很多情況下， 并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。 KC太小，又會使系統的動作緩慢。它以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控 制的主要技術之一。在已知被控對象的數學模型的基礎上，根據選取的質量指標，經過理論的計算（微分方程、根軌跡、頻率法等），求得最佳的整定參數。 EM235在接入電路工作前需設置和校準，設置是選擇輸入信號的量程，校準是調整機內放大器的增益。設置模塊檢測子程序，該子程序檢查模塊的連接正確性及模 塊工作的正確性。每種單元又有交流 220V供電及直流 24V供電兩種供電安排，每種 CPU都有繼電器輸出、晶體管輸出兩種輸出形式。 固態(tài)繼電器是具有隔離功能的無觸點電子開關，在開關過程中無機械接觸部件，因此固態(tài)繼電器除具有與電磁繼電器一樣的功能外，還具有邏輯電路兼容，耐振耐機械沖擊，安裝位置 無限制，具有良好的防潮防霉防腐蝕性能，在防爆和防止臭氧污染太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 7 方面的性能也極佳，輸入功率小，靈敏 度高，控制功率小，電磁兼容性好，噪聲低和工作頻率高等特點。 此鍋爐壓力控制系統 采用 JY3051GP 系列電容式壓力變送器，測量最小壓力為,測量介質可以是 液體、氣體、蒸汽。 方案設計 以鍋爐內壓力為被控參數，以固態(tài)繼電器的接收的脈沖頻 率為控制參數 ，以 PLC 為控制器，以壓力變送器為檢測元件，構成鍋爐壓力控制系統（如圖 ）。 表 I/O端子分配表 壓力控制系統采用 CPU224XP，模擬量輸入輸出模塊 EM235 構成，其接線原理圖如圖、圖 。根據 PID 指令回路表（如表 ）對 PID 回路進行賦值及參數的設置，如圖 、 控制程序。以上各量都是連續(xù)量。 ， 錯誤 !未找到引用源。 ）、增益（ 錯誤 !未找到引用源。 圖 控制程序 3 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 15 圖 控制程序 4 圖 控制程序 5 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統設計 16 圖 控制程序 6 信號產生 PID 運算結束之后，需要 把回路輸出值（ 之間的標準化實數）經過運算作為PWM 控制的 脈寬 （如圖 ），從而控制 PWM 脈沖輸出來對鍋爐進行加熱（如圖 ）。 圖 控制程序 9 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統設計 18 太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 19 第四章 TD400 監(jiān)控界面設計 TD400 簡介 TD 設備是一種低成本的人機界面（ HMI），使操作員或用戶能夠與應用程序進行交互。 TD400C 操作面板所帶的 F1 到 F8 八個按鍵和 SHIFT+F1 到SHIFT+F8 八個組合按鍵 ,以及 ESC,ENTER,→,←,↑,↓等按鍵，來實現人機交互，從而實現對壓力的實時監(jiān)控。 TD400C 必須與 S7200 CPU 通信才能讀取參數塊，必須配置 TD400C 和 S7200 CPU 在波特率一致的情況下進行通信。 圖 菜單項定義屏幕頁面 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統設計 22 點擊 “ 定義用戶菜單 ” ，在空白欄輸入 “ 鍋爐壓力控制 ” ，再點擊右側的 “ 添加屏幕 ” ，出現一個對話框 “ 為此菜單項添加一個屏幕嗎？ ” ，點擊 “ 是 ” 進入 “ 菜單項 ‘ 鍋爐壓力控制 ’ 屏幕 ” ，在這個畫面中，可以顯示當前溫度 和 壓力值，也可以設定溫度 和 壓力值。 3. TD400配置完成 通過上述的介紹，我們進行了 TD400的開始配置 和 用戶菜單的設定 ， 到此離 TD400配太原科技大學華科學院畢業(yè)設計（論文） 23 置成功就只有一步之 遙了。積分控制可以消除余差，但具有滯后特點，不能快速對誤差進行有效的控制。 圖 響應曲線 1 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統設計 26 圖 響應曲線 2 圖 響應