【正文】 通訊、 MPI 通訊和自由方式通訊能力，是具有較強(qiáng)控制能力的 小型控制器。第 2 組的接線與第 1 組相似 。輸入信號(hào)的范圍可以由 SW SW2 和 SW3 設(shè)定。 電壓輸入時(shí)，“ +”為電壓正端，“ ”為電壓負(fù)端。 電流輸出時(shí)，“ I”為電流的進(jìn)入端，“ M”為電流流出端。 、緩?fù)?: ， 緩啟、緩?fù)r(shí)間均固定為 15 秒。 ，應(yīng)首先檢查負(fù)載有無短路等故障。本系統(tǒng)要求 23 的測(cè)溫范圍為 0～ 200℃，因此選用熱電阻，在此選用 PT100 熱電阻，需要強(qiáng)調(diào)的是基于熱平衡原理，在本設(shè)計(jì)中采用接觸式測(cè)溫，測(cè)溫敏感元件必須與介質(zhì)接觸，使兩者處于同一熱平衡狀態(tài)。 存儲(chǔ)溫度 20 ~80℃ 硬件電路圖 設(shè)計(jì) 上面我們 主要 介紹了 本系統(tǒng)的 硬件設(shè)備 組成及其性能指標(biāo)，下面我們根據(jù)以 24 上硬件設(shè)備的性能指標(biāo)來完成 系統(tǒng)的硬件電路圖 的設(shè)計(jì) 。 S7200 的程序結(jié)構(gòu) S7200 的程序結(jié)構(gòu)有兩種，即線性結(jié)構(gòu)和分塊結(jié)構(gòu)。 （ 2）分塊程序設(shè)計(jì) 分塊結(jié)構(gòu)的程序是根據(jù)工程 的特點(diǎn)，把一個(gè)復(fù)雜的控制工程分成多個(gè)比較簡單的、規(guī)模較小的控制任務(wù)?？梢钥闯?，分塊結(jié)構(gòu)便于調(diào)試。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。有時(shí)對(duì)一個(gè)復(fù)雜的程序，直接用語句表和用梯形圖編程可能覺得難以下手。為此不少 PLC 生產(chǎn)廠家在自己的 PLC 中增加了步進(jìn)順控指令。 S7200 的編程軟件“ STEP 7Micro/WIN 32” 版本是基于 Windows 平臺(tái)的應(yīng)用軟件。 在 PLC 的梯形 圖中，觸點(diǎn)的使用次數(shù)可能用無數(shù)次，而線圈的使用次數(shù)只能是一次，否則， 容易引發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)意外的事故。關(guān)閉微分作用VD124。單擊桌面圖標(biāo)進(jìn)入操作界面如圖 13 所示。 35 圖 17 中斷子程序梯形圖 在中 斷 子程序中，將過程變（ PV）轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)數(shù)。模擬仿真波形 超調(diào)量小穩(wěn)定性好，上升時(shí)間短，系統(tǒng)初始相應(yīng)快， 調(diào)節(jié)時(shí)間短， 充分體現(xiàn)出了 PID控制的 優(yōu)良性 。因此實(shí)現(xiàn)高精度的平板硫化機(jī)溫度控制以提高橡膠制品質(zhì)量對(duì)橡膠工業(yè)生產(chǎn)具有重大意義。 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下 電氣 專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。對(duì) 董 老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的?？梢灾苯痈鶕?jù)設(shè)計(jì)完成實(shí)物的制作。 36 結(jié) 論 本設(shè)計(jì) 課題來自中船重工 725 研究所， 針對(duì)基于 S7200PLC 溫度控制 系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用了 PLC+擴(kuò)展模塊 +硅調(diào)壓模塊 的控制結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)和功能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高了 溫度控制 系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，并且使用維修方便，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率和自動(dòng)化水平，易于擴(kuò)展和檢修。 （ 2）子程序 梯形圖 ，如圖 14 所示。 把輸出值 Mn 轉(zhuǎn)換成 16位的整數(shù)，首先判斷 Mn為單極性且非負(fù)的數(shù)，把輸出值送到累加器（ VD108,— AC0），然后標(biāo)準(zhǔn)化累加器中的值，將實(shí)數(shù)轉(zhuǎn)化成雙整數(shù)，在將雙整數(shù)轉(zhuǎn)化成整數(shù)，最后將數(shù)值寫入模擬量輸出（ AC0— AQW0）。 這時(shí)系統(tǒng)裝載 PID 參數(shù)和連接 PID 中斷服務(wù)程序。 梯形圖的基本繪制規(guī)則 梯形圖按照從上到下。結(jié)合自己工程的情況，對(duì)這些“試驗(yàn)程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。 步進(jìn)順控法：步進(jìn)順控法是在順控指令的配合下設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制程 序。 邏輯流程圖法：邏輯流程圖法是用邏輯框圖表示 PLC 程序的執(zhí)行過程，反應(yīng)輸入與輸出的關(guān)系。編制 PLC 控制程序的方法很多，這里主要介紹幾種典型的編程方法。由于具體任務(wù)的控制程序分別在各自的子程序中編制，而具體任務(wù)的控制程序相對(duì)來說都比較簡單，用比較簡單的線性程序就能夠?qū)崿F(xiàn)，因而可以使程序的編制相對(duì)容易。線性程序設(shè)計(jì)就是把這 4 個(gè)控制程序按照要求編寫在一個(gè)主程序中 。 第四章 軟件 設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)思想 本 系統(tǒng)是以西門子 S7200PLC 系列中的 CPU224 為核心而設(shè)計(jì)的，用西門子公司專門為其設(shè)計(jì)的“ STEP 7Micro/WIN 32”軟件進(jìn)行編程。產(chǎn)品采用 DIN35 國際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)軌安裝方式 ， 體 積小、精度高，性能穩(wěn)定、性價(jià)比高，可以廣泛應(yīng)用在石油、化工、電力、儀器儀表和工業(yè)控制等行業(yè)。 三、 初步調(diào)試 ：參照接線圖接線，為調(diào)試可靠，一般先接 100～ 200W 燈泡假負(fù)載并將儀表置手動(dòng)狀態(tài)。 ，垂直安裝在通風(fēng)良好，不受日光直射或熱輻射，無腐蝕性無可燃性的環(huán)境中。輔助功能包括：上電緩啟動(dòng)、緩關(guān)斷、散熱器超溫和電 源或負(fù)載故障，可廣泛用于工業(yè)各領(lǐng)域中的電阻性負(fù)載調(diào)壓。 表 3 EM232技術(shù)指標(biāo)表 型號(hào) EM232模擬量輸出模塊 總體特性 外形尺寸： *80*62mm 功耗 ： 3W 輸出特性 本機(jī)輸出 ： 2路模擬量輸出 電源電壓 ：標(biāo)準(zhǔn) 24VDC/4mA 輸出類型 ：177。 、 0～ 20mA 分辨率 ： 12bit 轉(zhuǎn)換速度 ： 250181。 20 第 1 組負(fù)載電源的一端 N 接負(fù)載的 N()端，電源的另外一端 L(+)接繼電器輸出端的 1L 端。 DC 輸出端由 1M、 1L+、 ～ 為 第 1 組， 2M、 2L+、 ～ 為第 2 組組成。接口插座用于連接擴(kuò)展模塊實(shí)現(xiàn)I/O 擴(kuò)展 。 頂部端子蓋下邊為輸出端子和 PLC 供電電源端子。 S7200 的技術(shù)指標(biāo) 目前 S7200 系列 PLC 主要有 CPU22 CPU22 CPU224 和 CPU226 四種。它以緊湊的結(jié)構(gòu)、良好的擴(kuò)展性、強(qiáng)大的指令功能、低廉的價(jià)格，已經(jīng)成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。 （ 4）使用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，抗干擾能力強(qiáng)。在許多場合，可編程序 控制器可以構(gòu)成各種綜合控制系統(tǒng)，列如構(gòu)成邏輯控制系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、圖形工作站等等。 (3) 分配輸入輸出點(diǎn) 機(jī)型選好之后，系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員需慎重考慮輸入輸出定義問題。這一點(diǎn)請(qǐng)注意模塊的型 號(hào)、規(guī)格要配套。其三是更換 PLC 系統(tǒng)。 內(nèi)存利用率與編程水平有關(guān)。但遠(yuǎn)程 I/O 板的 I/O 反應(yīng)速度大大下降，一般為 波特率。 /輸入，按點(diǎn)數(shù)進(jìn)行粗估。 B. 根據(jù)控制對(duì)象選擇機(jī)型： 對(duì)控制對(duì)象要求進(jìn)行估計(jì)，對(duì)確定機(jī)型十分重要。從總體上看是合理的，可滿足系統(tǒng)要求，價(jià)格也便宜。由于現(xiàn)代生產(chǎn)的控制器多為插件式模板結(jié)構(gòu)，它的價(jià)格是隨輸入輸出板數(shù)和智能模板數(shù)的 多少?zèng)Q定的。這時(shí)需選用局部式結(jié)構(gòu)，低電壓高密度輸入輸出模板。 A. 根據(jù)系統(tǒng)類型選擇機(jī)型 從選機(jī)型的角度看，控制系統(tǒng)可以分成單體控制小系統(tǒng)、慢過程大系統(tǒng)和快速控制大系統(tǒng)。但是，新工程的投入、技術(shù)的培訓(xùn)、設(shè)備的維護(hù)也會(huì)導(dǎo)致工程的投入和運(yùn)行資金的增加。同時(shí)要注意 要和現(xiàn)場的工程管理人員、工程技術(shù) 人員、現(xiàn)場工程操作人員緊密配合， 擬定控制方案，共同解決設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)問題和疑難問題。 11 第三章 硫化機(jī)硬件電路設(shè)計(jì) 硫化機(jī)控制系統(tǒng)的組成 硫化機(jī)控制系統(tǒng)主要由基于 PLC 的溫度 PID 控制部分，測(cè)量電路部分，輸出調(diào)壓電路部分和供電 電源部分組成。本系統(tǒng)要求的測(cè)溫范圍為 0～ 200℃，因此選用熱電阻， 在此選用 PT100 熱電阻，需要強(qiáng)調(diào)的是基于熱平衡原理，在本設(shè)計(jì)中采用接觸式測(cè)溫， 測(cè)溫敏感元件必須與介質(zhì)接觸，使兩者處于同一熱平衡狀態(tài)。 與其 他高級(jí)語言相比 , MATLAB 提供了一個(gè)人機(jī)交互的數(shù)學(xué)系統(tǒng)環(huán) 境 ， 可以大大節(jié)省編程時(shí)間。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例 +微分 (PD)控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加 ， 積分項(xiàng)會(huì)增大。 PID控制，實(shí)際中也有 PI 和 PD控制。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在工業(yè)過程控制和航空航天控制等領(lǐng)域，應(yīng) 用 PID 控制占80%以 上 。但在實(shí)際生產(chǎn)中，普遍存在溫度控制系統(tǒng)精度不高，達(dá)不到硫化國家標(biāo)準(zhǔn)的問題。另一方面，平板硫化機(jī)的加熱分方式的好壞、自動(dòng)化程度的高低也是直接關(guān)系到橡膠制品質(zhì)量的重要因素，這往往也是橡膠制品生產(chǎn)廠家選擇平板硫化機(jī)的重要指標(biāo)。在工業(yè)生產(chǎn)中，這種交聯(lián)反 應(yīng)是在一定溫度、時(shí)間和壓力的條件下完成的，這寫條件被稱為硫化條件。而硫化溫度的控制的控制精度是最為重要的。 1 ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 畢 業(yè) 論 文 基于西門子 S7200PLC溫度控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì) The design of TemperatureControl System Based on Simon S7200PLC 系（院）名稱： 電子信息與電氣工程系 專業(yè)班級(jí)： 05 自動(dòng)化 2 班 學(xué)生姓名： 逯旭昌 指導(dǎo)教師姓名： 董 昭 指導(dǎo)教師職稱： 講師 2020 年 5 月 2 目錄 第一章 緒論 ....................................................... 1 課題的意義及應(yīng)用背景 .......................................... 1 硫化的相關(guān)要求 ................................................ 1 本章小結(jié) ...................................................... 2 第二章 硫化機(jī)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .............................. 3 系統(tǒng)基本設(shè)計(jì)思想 .............................................. 3 PID 控制方案簡介 .............................................. 3 PID 參數(shù)的整定 ................................................ 4 PID 參數(shù)仿真 .................................................. 6 MATLAB 軟件簡介 ............................................. 6 測(cè)溫元件及溫度檢測(cè)技術(shù) ........................................ 9 溫度 變送器的選擇 ............................................ 9 本章小結(jié) ..................................................... 10 第三章 硫化機(jī)硬件電路設(shè)計(jì) ..................................... 11 硫化機(jī)控制系統(tǒng)的組成 ......................................... 11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則 ............................................. 11 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ............................................. 12 可編程控制器 ................................................. 15 可編程控制器的特點(diǎn) ........................................... 16 可編程控制器的工作原理 ....................................... 16 西門子 S7200PLC 功能介紹 ..................................... 17 S7200 的技術(shù)指標(biāo) .......................................... 17 CPU224 的技術(shù)指標(biāo) .......................................... 18 模擬量輸入模塊 EM231 ....................................... 20 模擬量輸出模塊 EM232 ....................................... 21 硅調(diào)壓模塊 ................................................... 21 測(cè)溫元件及溫度檢測(cè)技術(shù) ....................................... 22 溫度變送器的選擇 ........................................... 23 硬件電路圖設(shè)計(jì) ............................................... 23 本章小結(jié) ......