【正文】 號 EM231 模擬量輸入模塊 總體 特性 外形尺寸： 80mm 62mm 功耗： 3W 輸入 特性 本機(jī)輸入： 4 路模擬量輸入 電源電壓：標(biāo)準(zhǔn) DC 24V/4mA 輸入類型： 0~10V， 0~5V，177?？膳c 7個(gè)擴(kuò)展模塊相連，最大連接 248點(diǎn)數(shù)字量或 35點(diǎn)模擬量 I/O。然后是進(jìn)行 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能分析，即通過分析系統(tǒng)功能，提出 PLC 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，控制信號的種類、數(shù)量、 系統(tǒng)的規(guī)模、布局。 4．系列化，動功能化，組合化 系統(tǒng)的主要功能要求： 試驗(yàn)機(jī)采用 380V 三相交流電供電，用熱電偶作溫度傳感器，每個(gè)爐中 共設(shè)多個(gè)檢測點(diǎn) ,以計(jì)算爐內(nèi)的平均溫度。從硬件上保證了測溫精度，為提高控制精度打下了基礎(chǔ)。 3 第 2 章 試驗(yàn)機(jī)的概述 試驗(yàn)機(jī)類型 試驗(yàn)機(jī)的類型，有多種不同的分類方法，下面簡單列舉幾個(gè)常見的分類： 1．按照傳統(tǒng)分類方法可以分為 ：金屬材料試驗(yàn)機(jī)、非金屬材料試驗(yàn)機(jī)、動平衡試驗(yàn)機(jī)、振動臺和無損探傷機(jī)等五大類。 此外，在工業(yè)自動化領(lǐng)域內(nèi)， PLC 以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、功能強(qiáng)大、性價(jià)比高、體積小、能耗低等顯著特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化之中。 試驗(yàn)機(jī)類型 .................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 本文完成了基于亞控公司的組態(tài)王和西門子公司 S7200 系列的可編程控制器的爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 隨著自動化程度的迅速提高，用戶對控制系統(tǒng)的過程監(jiān)控要求越來越高，人機(jī)界面的出現(xiàn)正好滿足了用戶這一需求。PLC。人機(jī)界面在自動控制領(lǐng)域的作用日益顯著。 目前，國外溫度控 2 制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能話、小型化等方面快速發(fā)展。試驗(yàn)機(jī)以電為熱源，通過電熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，對金屬進(jìn)行加熱。 試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn)及控制要求 試驗(yàn)機(jī)特點(diǎn)： 1．品種多，量小，計(jì)量儀，高科技產(chǎn)品（隨工業(yè)發(fā)展質(zhì)量要求高，范圍廣）。 3．保證控制系統(tǒng)安全可靠。 如圖 所示 PLC 實(shí)物。 EM231 熱電偶模塊有一個(gè)方便的，隔離的接口，可適用七種熱電偶類型：它也允許連接微小的模擬量信號，相同類型模塊上的熱電偶才 能連到一起，且最好使用含有屏蔽的熱電偶傳感器 [8]。 表 EM231 選擇模擬量輸入范圍的開關(guān)表 單極性 滿量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 ON OFF ON 0到 10V ON OFF 0到 5V 0到 20mv 5uA 雙極性 滿量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 OFF OFF ON 177。 I/O 點(diǎn)分配及電氣連接圖 （ 1）該溫度控制系統(tǒng)中輸入輸出點(diǎn)分配表如表 所示。 計(jì)算機(jī) P L C EM231 模塊 固態(tài)繼電器 熱電偶 試驗(yàn)機(jī) 11 圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖 控制系統(tǒng)方框圖 PID 控制及參數(shù)整定 控制器的組成 PID 控制器由比例單元（ P）、積分單元（ I）和微分單元（ D）組成。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。我們將運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)整定法來整定 PID 的參數(shù)值，下面簡單說明其步驟。最后加入 D 作用，以零為開端，逐漸增大微分時(shí)間 Td，由于微分作用能強(qiáng)制降低振蕩，在加入微分作用之前，可以把積分時(shí)間減小。 HMI 的主要功能有：數(shù)據(jù)的輸入與顯示；系統(tǒng) 或設(shè)備的操作狀態(tài)方面的實(shí)時(shí)信息顯示；報(bào)警處理及打??；數(shù)據(jù)歸檔和報(bào)表系統(tǒng) [12]。 圖 新建畫面 由于組態(tài)畫面要與西門子 S7200 PLC 連接之后才能使用，所以要新建 S7200的連接 [13]，具體步驟如圖 、 、 和 所示 。 圖 新建變量 圖 為變量“當(dāng)前溫度”報(bào)警定義設(shè)置圖，我們設(shè)置了當(dāng)前溫度低于 100 度時(shí)，報(bào)警當(dāng)前溫度太低。如圖 所示 。如圖 所示， 報(bào)表是反應(yīng)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。 22 首先打開“指令向?qū)А保x擇“ PID”，如圖 所示。 圖 梯形圖程序網(wǎng)絡(luò) 2 這里用 直接調(diào)用了編程軟件自帶的 PID 子程序，其實(shí)就是利用 PID 指令向?qū)Ь幊?。?PID 回路的輸出PID0_Output 為 之間的實(shí)數(shù)值，又因我們設(shè)置了采樣時(shí)間為 10 秒，所以 第一個(gè)指令 MUL_R 中 INT2 為 。這個(gè)時(shí)候，系統(tǒng)會自動打開一個(gè)信息窗口，可以通過信息窗口來知道，組態(tài)王的運(yùn)行情況以及和 PLC的連接是否成 27 功。 圖 PID 參數(shù)設(shè)置 歷史數(shù)據(jù)報(bào)表觀察 點(diǎn)擊主畫面的報(bào)表按鈕，出現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)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)。再加上由 組態(tài)王設(shè)計(jì)的人機(jī)界面，整個(gè)系統(tǒng)操作簡單，控制方便，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度和實(shí)用性。還要感謝學(xué)校方便的圖書館。 31 謝 辭 在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)初始，我盲目的在網(wǎng)上搜索資料，進(jìn)展不是很順利。 圖 報(bào)表查詢 記錄的數(shù)據(jù)如圖 所示 。如果提示連接設(shè)備成功，窗口會顯示開始記錄數(shù)據(jù)，那就表示可以開始系統(tǒng)的運(yùn)行了。 VW2 和 VW4 分別是采樣周期內(nèi)的加熱時(shí)間和非加熱時(shí)間 [18]， 如圖 所示 。 每個(gè) PID 回路都有兩個(gè)輸入變量，給定值 SP和過 程變量 PV。其中，增益 Kc=120， 積分時(shí)間為 3 分鐘，微分時(shí)間為 1 分鐘，抽樣時(shí)間為 10 秒。 圖 即是控制程序流程圖 。 如圖 。 圖 18 圖 為變量“試驗(yàn)機(jī)爐溫控制”記錄和安全區(qū)設(shè)置圖，我們設(shè)置“記錄”為數(shù)據(jù)變化記錄，變化靈敏度設(shè)為 1。基本類型的變量可以分為“內(nèi)存變量”和 I/O 變量兩類。 在本項(xiàng)目中，我們選擇了組態(tài)王來完成監(jiān)控畫面和西門子 S7200 PLC 的設(shè)計(jì)組態(tài)王和其他組態(tài)軟件相比最大的優(yōu)勢是它操作方便靈活，有較強(qiáng)的通信功能，支持的硬件非常豐富。必須要通過微分時(shí)間的不斷試用， （ 2）通常取 Td=(1/31/4)Ti，所以要注意積分時(shí)間 Ti 和 Td 的選取，然后反復(fù)湊試比例度，直至結(jié)果滿意為止。事先的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)都可以省略，而是依靠以往經(jīng)驗(yàn)，先保證一組控制器參數(shù)，使系統(tǒng)投入運(yùn)行，通過觀察人為加入的干擾過渡過程曲線，根據(jù)不同的控制作用對過渡過程的各種影響來改變相應(yīng)的控制參數(shù)值，進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)，最終得到滿意的控制質(zhì)量 [11]。 PLC 控制器 固態(tài)繼電器 電爐 溫度模塊 熱電偶 ?????? ??? ? dta e ( t)Tde ( t ) d tTie ( t )KcU ( t) t01 12 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (1) 比例系數(shù) KC對系統(tǒng)性能的影響： 比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。 PLC和組態(tài)王連接，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 9 EM231 校準(zhǔn)和配置位置圖如圖 圖 DIP 配置 EM231 熱電式傳感器 熱電式傳感器是一種將溫度信號轉(zhuǎn)化為電壓信號的裝置。本系統(tǒng)選用 K 型熱電偶為溫度檢測元件，最終 DIP 開關(guān) SW1～ SW8 組態(tài)為00100000； EM231 具體技術(shù)指標(biāo)見表 。為了能調(diào)用編程軟件 STEP 7 里的 PID 模塊，本項(xiàng)目選用 S7200 CPU226， CPU226集成了 24 點(diǎn)輸入 /16 點(diǎn)輸出，共有 40個(gè)數(shù)字量輸入輸出端口。 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。 3．溫度環(huán)境模擬，（模擬化向真實(shí)真實(shí)微度發(fā)展）。 本論文是試驗(yàn)機(jī)的溫度控制系統(tǒng)為研究對象，其中一部分為硬件設(shè)計(jì)，主要PLC 硬件 ， 溫度傳感器和 EM231 模擬量輸入模塊選型等。隨著我國加入 WTO，我國政府及企業(yè)對此非常重視，對相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國家、企業(yè)的研發(fā)中心，并通過合資、技術(shù)合作等方式，組建了一批合資、合作及獨(dú)資企業(yè)，使我國溫度儀表等工業(yè)得到迅速的發(fā)展。 HMI 系統(tǒng)必須有幾項(xiàng)基本的能力： 實(shí)時(shí)的資料趨勢顯示，自動記錄資料，歷史資料趨勢顯示，報(bào)表的產(chǎn)生與打印，圖形接口控制，警報(bào)的產(chǎn)生與記錄 [2