【正文】 的今天自動(dòng)生產(chǎn)代替人工已是不可逆轉(zhuǎn)的歷史潮流一過程控制被提上日程。前饋控制作為一種特殊的控制規(guī)律就是在這種情況下發(fā)展起來的。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第1章 緒論 課題研究的意義 鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)和集中供熱過程中重要的動(dòng)力設(shè)備。而對新型采暖設(shè)備的需求量也呈全面迅猛增長的態(tài)勢。應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)對鍋爐生產(chǎn)過程的相關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)化控制，能夠有效地提高鍋爐運(yùn)行可靠性和生產(chǎn)效率。到了上世紀(jì)七十年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)理論的發(fā)展，使得鍋爐的計(jì)算機(jī)控制成為可能。 本文所做工作在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)控制中，為了生產(chǎn)安全或?yàn)榱吮ＷC產(chǎn)品質(zhì)量，對于溫度，壓力，流量，成分，速度等一些重要的被控參數(shù)，通常需要進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的控制，以反復(fù)提醒操作人員注意，必要時(shí)采取緊急措施。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，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的?！? 　　編程器的作用是用來供用戶進(jìn)行程序的輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)視的。 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。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。／O地址 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕，選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號指示燈等各種輸入輸出設(shè)備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的PLC的型號列出輸入／輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子的對照表，以便繪制PLC外部I／O接線圖和編制程序。S7200 系列的PLC有CPU22CPU22CPU22CPU224XP、CPU226等類型。被控溫度在要求范圍內(nèi)，綠燈亮，表示系統(tǒng)運(yùn)行正常。采樣時(shí)間到，則將待測的四點(diǎn)溫度值讀入PLC，然后按算術(shù)平均的辦法求出四點(diǎn)溫度的平均值Q。IEC 6ll313廣泛地應(yīng)用PLC、DCS和工控機(jī)、“軟件PLC”、數(shù)控系統(tǒng)、RTU等產(chǎn)品。語句表的輸入快，可以在每條語句后面加上注釋。其中OB是系統(tǒng)操作程序與用戶應(yīng)用程序在各種條件下的接口界面，用于控制程序的運(yùn)行。(3) POINTER(指針):。(DB)與背景數(shù)據(jù)塊(DI)DB為共享數(shù)據(jù)塊，DBBS，DBW10和DBD12。計(jì)算機(jī)的工業(yè)以太網(wǎng)通信卡CP 1512(PCMCIA卡)或CP 1612(PCI卡)，通過工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與PLC的通信。菜單命令“Help→contains”進(jìn)入幫組窗口。②用圖形方式顯示硬件配置、模塊故障；顯示診斷緩沖區(qū)的信息等。MPI物理接口符合PROFIBUS RS485（EN 50170）接口標(biāo)準(zhǔn)。②用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電控制，減少了設(shè)計(jì)上的困難，減少了系統(tǒng)的故障。 control records like PID etc.。20洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文謝 辭本次設(shè)計(jì)能夠圓滿完成，得到了廣大老師和同學(xué)們的幫助，在此向他們表示衷心的感謝！ 大學(xué)三年的生活即將結(jié)束，在畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中使我大學(xué)最后一學(xué)期過的非常充實(shí)，學(xué)到了很多知識，為將來工作做好了準(zhǔn)備。 結(jié)　論鍋爐溫度控制系統(tǒng)采用成熟的PLC技術(shù)，采用軟硬件結(jié)合，較好的解決了傳統(tǒng)的鍋爐溫控系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題。在實(shí)際工作中，無論是計(jì)算機(jī)之間還是計(jì)算機(jī)的CPU與外部設(shè)備之間常常要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換?？梢苑乐馆斎脲e(cuò)誤的數(shù)據(jù)。57SCL(結(jié)構(gòu)化控制語言)，87 GRAPH(順序功能圖語言)，S7HiGraph和CFC。 STEP7 的原理STEP7用于S7，M7，C7，WINAC的編程、監(jiān)控和參數(shù)設(shè)置，基于STEP7 。I和Q均以按位、字節(jié)、字和雙字來存取，BI0，IWO和ID0。(4) 日期和時(shí)間(DATE一ANDJIME)用于存儲年、月、日、時(shí)、分、秒、毫秒和星期，占用8個(gè)字節(jié)，用BCD格式保存。功能塊圖適合于熟悉數(shù)字電路的人使用。5) 順序功能圖SFC(Sequential function chart):對應(yīng)于西門子的S7Graph。 電氣控制系統(tǒng)電路圖（1） 主電路圖如圖33所示為電氣控制系統(tǒng)主電路。 若被測溫度超過允許范圍，按控制算法運(yùn)算后，通過模擬兩輸出通道，向被控系統(tǒng)送出0~10V的模擬量溫度控制信號。這樣的配置是最經(jīng)濟(jì)的。 PLC系統(tǒng)選型本溫度控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7200PLC。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體的確定PLC的機(jī)型和系統(tǒng)的具體配置。加熱爐的溫度控制對象，其系統(tǒng)本身的動(dòng)態(tài)特性基本上屬于一階滯后環(huán)節(jié)，在控制算法上可以采用PLD控制或在林算法。PLC工作的全過程可用圖 21 所示的運(yùn)行框圖來表示。操作方便且功能強(qiáng)大?！　〕Ｓ玫腎/O分類如下：　　開關(guān)量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離?！　PU是PLC的核心，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯(cuò)誤等。 可編程控制器基礎(chǔ) 可編程控制器的產(chǎn)生和應(yīng)用1969年美國數(shù)字設(shè)備公司成功研制世界第一臺可編程序控制器PDP14，并在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線上首次使用并獲得成功。在國內(nèi)，由于經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件的限制，中小企業(yè)鍋爐設(shè)備水平一直比較落后，大多數(shù)中小型鍋爐水平基本上停留在手動(dòng)和簡單儀表操作的水平。通過現(xiàn)代信息化技術(shù)改造，提高整個(gè)供熱單位的管理水平，管控結(jié)合，獎(jiǎng)優(yōu)罰劣，充分調(diào)動(dòng)工作人員的責(zé)任心和積極性，通過加強(qiáng)管理提高生產(chǎn)水平，使整個(gè)鍋爐系統(tǒng)的生產(chǎn)過程處在可達(dá)最佳優(yōu)化狀態(tài)，可以有效地提高生產(chǎn)效率。據(jù)有關(guān)資料顯示，世界85%的人口正陸續(xù)進(jìn)入工業(yè)化階段，全球性的人口、資源、環(huán)境矛盾尖銳，使我國的現(xiàn)代化面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，即使國際市場能夠彌補(bǔ)中國資源的不足，生態(tài)和環(huán)境破壞的沉重代價(jià)也難以承受。雖然近年來，電熱采暖、地?zé)岵膳娜贿M(jìn)入尋常百姓家，但以水暖鍋爐進(jìn)行采暖仍是我國最為普遍使用的冬季采暖方式。PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。溫度控制作為過程控制中的一個(gè)很重要的方面，由于其特殊性一直以來都是一個(gè)控制難點(diǎn)。溫度控制具有很大的滯后性，在控制中難以得到理想的效果。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)、和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。工業(yè)鍋爐是工業(yè)生產(chǎn)和集中供熱過程中重要的動(dòng)力設(shè)備。工業(yè)鍋爐生產(chǎn)效率會受到諸多因素的影響。 鍋爐控制的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀鍋爐的自動(dòng)化控制從上世紀(jì)三、四十年代就開始了，當(dāng)時(shí)大都為單參數(shù)儀表控制，進(jìn)入上世紀(jì)五十年代后，美國、前蘇聯(lián)等國家都開始進(jìn)行對鍋爐的操作和控制的進(jìn)一步研究。80年代中后期，隨著先進(jìn)的控制技術(shù)引入我國的鍋爐控制，鍋爐的計(jì)算機(jī)控制得到了很大的發(fā)展。1971年日本從美國引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，很快研制出第一臺可編程序控制器DSC18。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。 模擬量：按信號類型分，有電流型（420mA，020mA）、電壓型（010V，05V，1010V）等，按精度分，有12bit，14bit，16bit等。PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。圖21 可編程控制器運(yùn)行框圖 可編程控制器的分類及特點(diǎn)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。由于本系統(tǒng)溫度控制要求不高，為了簡化起見，本設(shè)計(jì)按P（比例）控制算法進(jìn)行運(yùn)算采樣調(diào)節(jié)周期高為1秒。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以按以下步驟進(jìn)行：，制定控制方案 分析被控對象的工藝過程及工作特點(diǎn)，了解被控對象機(jī)、電、液之間的配合，確定被控對象對 PLC控制系統(tǒng)的控制要求。西門子公司的S7200系列PLC可以滿足多種多樣的自動(dòng)化控制的需要。整個(gè)PLC系統(tǒng)的配置如圖31所示。 PLC通過輸入端口連接啟動(dòng)按鈕，通過輸出端口控制綠燈的亮滅，通過輸出端口控制紅燈的亮滅，通過輸出端口控制黃燈的亮滅。一臺加熱器為M1。順序功能圖梯形圖功能塊圖指令表結(jié)構(gòu)文本圖41 PLC的編程語言在SETP7編程軟件中，如果程序塊沒有錯(cuò)誤，并且被正確地劃分為網(wǎng)絡(luò)，在梯形圖、功能塊圖和語句表之間可以轉(zhuǎn)換。S7 SCL 編程語言適合于熟悉高級編程語言(例如隊(duì)SCAL或C語言)的人使用。(5) 用戶定義的數(shù)據(jù)類型UDT(userdefined data types).在數(shù)據(jù)塊 DB和邏輯塊的變量聲明表中定義復(fù)合數(shù)據(jù)類型。與直接訪問I/O模塊相比的優(yōu)缺點(diǎn)。STEP7具有以下功能:硬件配置和參數(shù)設(shè)置、通信組態(tài)、編程、測試、啟動(dòng)和維護(hù)、文件建檔、運(yùn)行和診斷功能等。（2）符號表編輯器（3）增強(qiáng)的測試和服務(wù)功能設(shè)置斷點(diǎn)、強(qiáng)制輸入和輸出、多CPU運(yùn)行(僅限于57一400)，重新布線、顯示交叉參考表、狀態(tài)功能、.直接下載和調(diào)試塊、.同時(shí)監(jiān)測幾個(gè)塊的狀態(tài)等。（2）通信組態(tài)① 網(wǎng)絡(luò)連接的組態(tài)和顯示；② 設(shè)置用MPI或者PROFIBUSDP連接的設(shè)備之間的周期性數(shù)據(jù)傳送的參數(shù)。不同的獨(dú)立系統(tǒng)有傳輸線路互相交換數(shù)據(jù)便是通信，構(gòu)成整個(gè)通信的線路稱之為網(wǎng)絡(luò)，通信的獨(dú)立系統(tǒng)可以是計(jì)算機(jī)、PLC或其他有數(shù)據(jù)通信功能的數(shù)字設(shè)備，稱為DTE（Data Terminal Equipment)。針對大部分加熱鍋爐來說本系統(tǒng)將是一個(gè)比較理想的溫控系統(tǒng)。而這一切，很大程度上歸功于我的指導(dǎo)老師楊文方老師，在此，我對我的指導(dǎo)老師楊老師表示真摯的感謝！楊老師在平時(shí)中對我們非常認(rèn)真負(fù)責(zé)，給我們提供了很大的幫助，和我們畢業(yè)論文的完成有著密切的關(guān)系。最后感謝在百忙之中抽出時(shí)間參加我畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯的教授、高工和老師！21參考文獻(xiàn)[1]樊軍慶，,工業(yè)爐，2008[2]：中國電力出版社，2004[3]：機(jī)械工業(yè)出版社，2002[4]：高等教育出版社，2006[5]：電子工業(yè)出版社，2004[6]：清華大學(xué)出版社， 2003[7]：機(jī)械工業(yè)出版社，1990[8]：機(jī)械工業(yè)出版社，2002[9] S7200 可編程控制器系統(tǒng)手冊，2000[10] S7200 可編程控制器系統(tǒng)手冊，2003[11]：機(jī)械工業(yè)出版社，1993[12]吳忠俊，：機(jī)械工業(yè)出版社，2005[13]（提高篇）.北京：電子工業(yè)出版社，2005[14]：機(jī)械工業(yè)出版社，2006[15]陳在平，：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[16]史國生，王念春，：化學(xué)工業(yè)出版社，2004[17]宮淑珍，：人民郵電出版社，2002[18]SIEMENS. SIMATIC S7200 Programmable Logic Controller(PLC) Tutorial,2007[19]附　錄附錄1 程序子程序0子程序1附錄2 I/O分配表模塊號輸入端子號輸出端子號地址號信號名稱說明CPU2261總啟動(dòng)開關(guān)按鈕1加熱器輸出加溫2紅燈，“1”有效指示燈3綠燈，“1”有效指示燈4黃燈，“1”有效指示燈EM2221總停止開關(guān)按鈕1喇叭輸出，“1”有效聲報(bào)警器EM2351AIW0遠(yuǎn)程電壓輸入12AIW2遠(yuǎn)程電壓輸入23AIW4遠(yuǎn)程電壓輸入34AIW6遠(yuǎn)程電壓輸入41AQW0遠(yuǎn)程電壓輸出1附錄3 控制系統(tǒng)的序號、名稱、地址、注釋序號名稱地址注釋序號名稱地址注釋1總啟動(dòng)開關(guān)上升沿有效14過程變量VD032BIT2總停止開關(guān)上升沿有效15設(shè)定值VD432BIT3加熱器“1”有效16偏差值VD832BIT4紅燈“1”有效17增益VD1232BIT5綠燈“1”有效18采樣時(shí)間VD1632BIT6黃燈“1”有效19積分時(shí)間VD2032BIT7喇叭“1”有效20微分時(shí)間VD2432BIT8遠(yuǎn)程電壓輸入1AIW012BIT21積分前項(xiàng)VD2832BIT9遠(yuǎn)程電壓輸入2AIW212BIT22過程前值VD3232BIT10遠(yuǎn)程電壓輸入3AIW412BIT23運(yùn)行標(biāo)志“1”有效11遠(yuǎn)程電壓輸入4AIW612BIT24平均值VD4032BIT12電壓信號輸出1AQW012BIT25PID輸出VW4012BIT13PID表首地址VB08BIT2649外文資料翻譯外文翻譯原文 INDUSTRIAL AND COLLABORATIVE C