【正文】 單頁面 在 “ 用戶菜單 ” 里用戶可以實(shí)現(xiàn)變量設(shè)定、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)輸出和顯示、定時(shí)功能及報(bào)警設(shè)定等。一切設(shè)置好后，當(dāng)程序下載到 CPU后，通過按鍵和進(jìn)入 “ 用戶菜單 ” ，可以讀取 PLC輸出的實(shí)際溫度與壓力值，也可以進(jìn)行溫度與壓力設(shè)定。在積分控制 (I)中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。 在 STEP7Micro/WIN 軟件中狀態(tài)表里的趨勢圖對(duì)鍋爐壓力響應(yīng)曲線進(jìn)行查看，趨勢圖的時(shí)間基準(zhǔn)選取為 5 秒。 老師嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣。 PLC 抗干擾能力強(qiáng)，適用于工業(yè)現(xiàn)場的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在供暖、機(jī)械、供水等多個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來越顯著的作用。 PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。用↑ ,↓鍵移動(dòng)上下行或翻頁，當(dāng)光標(biāo)落在 “ 溫度設(shè)定 ” 值上時(shí)，再按一下 “ ENTER” 鍵， “ 溫度設(shè)定值 ” 的數(shù)字開始閃爍，表示用戶可以編輯此數(shù)據(jù)了。接下來我們就可以 進(jìn)行 “ 用戶菜單 ” 和 “ 報(bào)警 ” 的設(shè)置 。為 TD400C 建立連接，使用 STEP 7Micro/WIN 的文本顯示向?qū)斫M基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 20 態(tài) TD400C 的屏幕、報(bào)警、語言和自定義鍵盤布局。它具有價(jià)格低廉、操作簡便、界面友好和兼容性好的特點(diǎn)，利用其自身所帶的 F1到 F8 八個(gè)按鍵和 SHIFT+F1到 SHIFT+F8 八個(gè)組合按鍵 ,以及 ESC,ENTER,→,←,↑,↓等按鍵，在控制系統(tǒng)應(yīng)用中大大減少了控制柜操作面板的按鈕，也避免了使用價(jià)格比較昂貴的觸摸屏，在適應(yīng)各種控制要求時(shí)極其靈活。能引起中斷的信號(hào)叫中斷源，S7200 系列 CPU 支持 34 種中斷源，不同的 CPU 對(duì)中斷事件的支持是不同的。 ）。 ）、過程變量值（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 33） 式中， Mn 為在第 n 個(gè)采樣時(shí)刻計(jì)算出來的回路控制輸出值； KC 為回路增益； en 為在第 n 個(gè)采樣時(shí)刻的回路誤差； en1 為在第 n1 個(gè)采樣時(shí)刻的誤差； KI為積分項(xiàng)的比例常數(shù)； MX 為上一次的積分項(xiàng)； KD為微分項(xiàng)的比例常數(shù)。 PID 調(diào)節(jié)控制太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(xiàng)，積分項(xiàng)和微分項(xiàng)的函數(shù)關(guān)系。所以轉(zhuǎn)換成實(shí)際壓力要進(jìn)行變換，換算過程如圖 控制程序，運(yùn)算公式為 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 640032021 0100064000 ?????di g VP P 25025610 ?? di gV PP 式中， PV 為實(shí)際壓力， Pdig 為 AIW4 輸入 的數(shù)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(tǒng)設(shè)計(jì) 8 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 功能需求分析 因?yàn)殚_關(guān)量控制存在波動(dòng)，控制性能有待提高，為了改善鍋爐壓力控制系統(tǒng)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(nèi)的壓力，同時(shí)壓力控制采用 PID 控制， PID 算法 的 輸出 經(jīng)運(yùn)算 作為 PWM 的 脈寬 ，經(jīng)過 PWM脈沖輸出，將運(yùn)算結(jié)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(shù)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)（如 4~20mADC 等）， 以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測量、指示和過程調(diào)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(diǎn)開關(guān)。 EM235 的工作程序一般包含以下內(nèi)容： 變送器將采集到的鍋爐內(nèi)壓力及溫度模擬信號(hào)通過模擬量輸入輸出模塊 EM235 進(jìn)入可編程控制器 PLC，壓力信號(hào)在 PLC 中經(jīng)過運(yùn)算輸出 脈沖信號(hào)來控制固態(tài)繼電器，從而控制三相加熱管的加熱，實(shí)現(xiàn)鍋爐壓力控制。 PID 控制器的參數(shù)整定是根據(jù)被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。 TD偏小時(shí)，超調(diào)量也較大，調(diào)節(jié)時(shí)間也較長。 比例系數(shù) KC對(duì)系統(tǒng)性能的影響：比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動(dòng)作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。其輸 入 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 PID 控制的效果完全取決于其四個(gè)參數(shù) ,即采樣周期 Ts、比例系數(shù) KP、積分系數(shù) KI、微分系數(shù) KC。工程訓(xùn)練中心現(xiàn)有電熱鍋爐的控制系統(tǒng)大都采用開關(guān)量控制技術(shù)，因?yàn)殚_關(guān)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(shù)來代替開關(guān)量控制， 實(shí)現(xiàn) PLC 對(duì)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(shí)時(shí)監(jiān)控，采用 TD400 對(duì)鍋爐壓力控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。設(shè)定 PLC 與 TD400 的交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn) TD400 對(duì) 鍋爐控制系統(tǒng)的監(jiān)控。在這時(shí)期， PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到了很大的提高和發(fā)展。 課題研究內(nèi)容 分析鍋爐壓力控 制系統(tǒng)組成，畫出系統(tǒng)組成原理圖，列出主要元件及其主要參數(shù)。在很多情況下， 并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。 KC太小，又會(huì)使系統(tǒng)的動(dòng)作緩慢。它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控 制的主要技術(shù)之一。在已知被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)選取的質(zhì)量指標(biāo)，經(jīng)過理論的計(jì)算（微分方程、根軌跡、頻率法等），求得最佳的整定參數(shù)。 EM235在接入電路工作前需設(shè)置和校準(zhǔn)，設(shè)置是選擇輸入信號(hào)的量程，校準(zhǔn)是調(diào)整機(jī)內(nèi)放大器的增益。設(shè)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(diǎn)電子開關(guān)，在開關(guān)過程中無機(jī)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(jī)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(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(diǎn)。 此鍋爐壓力控制系統(tǒng) 采用 JY3051GP 系列電容式壓力變送器，測量最小壓力為,測量介質(zhì)可以是 液體、氣體、蒸汽。 方案設(shè)計(jì) 以鍋爐內(nèi)壓力為被控參數(shù)，以固態(tài)繼電器的接收的脈沖頻 率為控制參數(shù) ，以 PLC 為控制器，以壓力變送器為檢測元件，構(gòu)成鍋爐壓力控制系統(tǒng)（如圖 ）。 表 I/O端子分配表 壓力控制系統(tǒng)采用 CPU224XP，模擬量輸入輸出模塊 EM235 構(gòu)成，其接線原理圖如圖、圖 。根據(jù) PID 指令回路表（如表 ）對(duì) PID 回路進(jìn)行賦值及參數(shù)的設(shè)置，如圖 、 控制程序。以上各量都是連續(xù)量。 ， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ）、增益（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 圖 控制程序 3 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(tǒng)設(shè)計(jì) 16 圖 控制程序 6 信號(hào)產(chǎn)生 PID 運(yùn)算結(jié)束之后，需要 把回路輸出值（ 之間的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)數(shù)）經(jīng)過運(yùn)算作為PWM 控制的 脈寬 （如圖 ），從而控制 PWM 脈沖輸出來對(duì)鍋爐進(jìn)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(tǒng)設(shè)計(jì) 18 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 第四章 TD400 監(jiān)控界面設(shè)計(jì) TD400 簡介 TD 設(shè)備是一種低成本的人機(jī)界面（ HMI），使操作員或用戶能夠與應(yīng)用程序進(jìn)行交互。 TD400C 操作面板所帶的 F1 到 F8 八個(gè)按鍵和 SHIFT+F1 到SHIFT+F8 八個(gè)組合按鍵 ,以及 ESC,ENTER,→,←,↑,↓等按鍵，來實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 TD400C 必須與 S7200 CPU 通信才能讀取參數(shù)塊，必須配置 TD400C 和 S7200 CPU 在波特率一致的情況下進(jìn)行通信。 圖 菜單項(xiàng)定義屏幕頁面 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 點(diǎn)擊 “ 定義用戶菜單 ” ，在空白欄輸入 “ 鍋爐壓力控制 ” ，再點(diǎn)擊右側(cè)的 “ 添加屏幕 ” ，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框 “ 為此菜單項(xiàng)添加一個(gè)屏幕嗎？ ” ，點(diǎn)擊 “ 是 ” 進(jìn)入 “ 菜單項(xiàng) ‘ 鍋爐壓力控制 ’ 屏幕 ” ，在這個(gè)畫面中，可以顯示當(dāng)前溫度 和 壓力值，也可以設(shè)定溫度 和 壓力值。 3. TD400配置完成 通過上述的介紹，我們進(jìn)行了 TD400的開始配置 和 用戶菜單的設(shè)定 ， 到此離 TD400配太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(diǎn)，不能快速對(duì)誤差進(jìn)行有效的控制。 圖 響應(yīng)曲線 1 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 圖 響應(yīng)曲線 2 圖 響應(yīng)