【正文】 變送器主變送器如圖35 串級(jí)控制系統(tǒng)框圖 PID控制及參數(shù)整定 PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)方案和電氣連接圖系統(tǒng)選用了PLC CPU 226為控制器，PT100型熱電阻將檢測(cè)到的實(shí)際鍋爐水溫轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，經(jīng)過(guò)EM231模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)化成數(shù)字量信號(hào)并送到PLC中進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，PID控制器輸出轉(zhuǎn)化為0～10mA的電流信號(hào)輸入控制可控硅電壓調(diào)整器或觸發(fā)板改變可控硅管導(dǎo)通角的大小來(lái)調(diào)節(jié)輸出功率，從而調(diào)節(jié)電熱絲的加熱。該系統(tǒng)需要的傳感器是將溫度轉(zhuǎn)化為電流，且水溫最高是100℃，所以選擇Pt100鉑熱電阻傳感器。它允許S7200連接微小的模擬量信號(hào)，177?？蛇B接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點(diǎn)或35路模擬量I/O 點(diǎn)。4．對(duì)程序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。3．選擇PLC 選擇時(shí)主要包括PLC機(jī)型、容量、I／O模塊、電源的選擇。2．在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便。通過(guò)對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。從表面上看，組態(tài)工具的運(yùn)行程序就是執(zhí)行自己特定的任務(wù)。 圖 21 可編程控制器運(yùn)行框圖(一)小型PLC小型PLC 的I/O 點(diǎn)數(shù)一般在128 點(diǎn)以下，其特點(diǎn)是體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，整個(gè)硬件融為一體，除了開(kāi)關(guān)量I/O以外，還可以連接模擬量I/O 以及其他各種特殊功能模塊。PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。CPU主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。1971年日本從美國(guó)引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，很快研制出第一臺(tái)可編程序控制器DSC18。整個(gè)系統(tǒng)包括兩個(gè)控制回路，主回路和副回路。PID在工業(yè)過(guò)程控制中的應(yīng)用已有近百年的歷史，在此期間雖然有許多控制算法問(wèn)世,但由于PID算法以它自身的特點(diǎn)，再加上人們?cè)陂L(zhǎng)期使用中積累了豐富經(jīng)驗(yàn)，使之在工業(yè)控制中得到廣泛應(yīng)用。[4] 電熱鍋爐是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，可將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有效率高，體積小，無(wú)污染，運(yùn)行安全可靠，供熱穩(wěn)定，自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，是理想的節(jié)能環(huán)保的供暖設(shè)備。 本文分別就電熱鍋爐的控制系統(tǒng)工作原理，溫度變送器的選型、PLC配置、組態(tài)軟件程序設(shè)計(jì)等幾方面進(jìn)行闡述。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。目前電熱鍋爐的控制系統(tǒng)大都采用以微處理器為核心的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，既提高設(shè)備的自動(dòng)化程度又提高設(shè)備的控制精度。主要是控制水的溫度，保證恒溫供水?？删幊踢壿嬁刂破鳎≒LC)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動(dòng)控制裝置。二次擾動(dòng)：作用在副被控過(guò)程上的，即包括在副回路范圍內(nèi)的擾動(dòng)。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是PLC采用通訊微處理器之后，這種控制器功能得到更進(jìn)一步增強(qiáng)。　 　　PLC與電氣回路的接口，是通過(guò)輸入輸出部分（I/O）完成的。[6] 可編程控制器的工作原理:PLC的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。(三)大型PLC一般I/O 點(diǎn)數(shù)在1024 點(diǎn)以上的稱為大型PLC，大型PLC 的軟硬件功能極強(qiáng)，具有極強(qiáng)的自診斷功能、通訊聯(lián)網(wǎng)功能強(qiáng)，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊可以構(gòu)成三級(jí)通訊網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動(dòng)化，大型PLC 還可以采用冗余或三CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)使機(jī)器的可靠性更高組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過(guò)程。本設(shè)計(jì)采用亞控的組態(tài)王軟件進(jìn)行組態(tài)的設(shè)計(jì)。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能[8]。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般步驟 設(shè)計(jì)PLC應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，首先是進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)，即根據(jù)被控對(duì)象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。由于程序與硬件設(shè)計(jì)可同時(shí)進(jìn)行，因此，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期可大大縮短，而對(duì)于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計(jì)出全部的電氣控制線路后才能進(jìn)行施工設(shè)計(jì)。S7200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。2個(gè)RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。所有連到模塊上的熱電偶必須是相同類型。它的工作原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時(shí)候他的阻值為100歐姆，它的的阻值會(huì)隨著溫度上升它的阻值成勻速增長(zhǎng)[3]。首先要根據(jù)受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和它的各特性以及設(shè)計(jì)要求，確定控制器的結(jié)構(gòu)以及和受控對(duì)象的連接方式。Ｋc太大時(shí)，系統(tǒng)會(huì)趨于不穩(wěn)定。 、副回路控制規(guī)律的選擇 采用串級(jí)控制，所以有主副調(diào)節(jié)器之分?！　≈髡{(diào)節(jié)器作用方式的確定：　　爐膛水溫度升高，出口水溫度也升高，主被控過(guò)程 K01 0。這類方法比較復(fù)雜，工作量大，而且用于分析法或?qū)嶒?yàn)測(cè)定法求得的對(duì)象數(shù)學(xué)模型只能近似的反映過(guò)程的動(dòng)態(tài)特征，整定的結(jié)果精度不是很高，因此未在工程上受到廣泛的應(yīng)用。（3）整定微分環(huán)節(jié)若經(jīng)過(guò)步驟（2），PI控制只能消除穩(wěn)態(tài)誤差，而動(dòng)態(tài)過(guò)程不能令人滿意，則應(yīng)加入微分控制，構(gòu)成PID控制。此法的關(guān)鍵是畫(huà)出功能流程圖。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標(biāo)簽顯示。 PID指令向?qū)? 編寫(xiě)PID控制程序時(shí)，首先要把過(guò)程變量（PV）。進(jìn)入組態(tài)畫(huà)面的設(shè)計(jì)進(jìn)入工程管理器后，在畫(huà)面右方雙擊“先建”，新建畫(huà)面，并設(shè)置畫(huà)面屬性，圖52所示：圖52 畫(huà)面新建 因?yàn)榻M態(tài)畫(huà)面要與西門(mén)子S7200 PLC連接之后才能使用，所以要新建S7200的連接4要實(shí)現(xiàn)組態(tài)王對(duì)S7200的在線監(jiān)控，就先必須建立兩者之間的聯(lián)系，那就需要建立兩者間的數(shù)據(jù)變量。如圖512所示: 圖512 實(shí)時(shí)曲線窗口 新建報(bào)警窗口在工具箱中選用報(bào)警窗口工具，在面板中繪制報(bào)警窗口，添加文本等就可。圖515 實(shí)時(shí)報(bào)警窗口 第六章 系統(tǒng)測(cè)試組態(tài)王和PLC編程軟件不能同時(shí)啟動(dòng)，因?yàn)樗麄兪褂玫氖峭粋€(gè)端口，要想在線利用組態(tài)王監(jiān)控程序，那就先必須在關(guān)閉組態(tài)王的情況下，先把PLC程序下載到PLC中，并且運(yùn)行程序，再把編程軟件關(guān)閉，才可以啟動(dòng)組態(tài)王，這樣就可以利用組態(tài)王在線監(jiān)控了。參數(shù)設(shè)置如圖 64所示：圖 64 PID參數(shù)設(shè)置 查看數(shù)據(jù)報(bào)表 點(diǎn)擊主畫(huà)面的數(shù)據(jù)報(bào)表窗口，出現(xiàn)報(bào)表窗口，點(diǎn)擊報(bào)表查詢，可以查看報(bào)表記錄的數(shù)據(jù)。其中的報(bào)表、歷史曲線和報(bào)警顯示都是在當(dāng)今工業(yè)控制中常用的。C 時(shí)，會(huì)出現(xiàn)報(bào)警畫(huà)面，如圖610所示： 圖610 報(bào)警畫(huà)面 系統(tǒng)報(bào)警在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用。如果提示連接設(shè)備成功，窗口會(huì)顯示開(kāi)始記錄數(shù)據(jù)，那就表示可以開(kāi)始系統(tǒng)的運(yùn)行了。畫(huà)面的自動(dòng)彈出，在事件命令語(yǔ)言中，輸入showpicture(實(shí)時(shí)報(bào)警窗口)。C的時(shí)候，等會(huì)變紅閃爍，加熱爐上的指示燈用來(lái)指示加熱爐的加熱狀態(tài)。 控制程序及分析 因?yàn)橛葾IW0和AIW2輸入的是640032000的數(shù)字量，所以要轉(zhuǎn)換為實(shí)際的溫度要進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算公式為： 公式（41） 其中，T為實(shí)際溫度，D為AIWO和AIW2輸入的數(shù)字量。在將新的設(shè)置下載到S7200之前，應(yīng)設(shè)置遠(yuǎn)程站的地址，是它與S7200的地址。 STEP7Micro/WIN 簡(jiǎn)單介紹 以 STEP7Micro/WIN創(chuàng)建程序，為接通STEP7Micro/WIN，可雙擊STEP7 Micro/WIN的圖標(biāo)，如圖4