【正文】 cation program resources.The S7226 programming port physical layer structure of RS485, SIEMENS with MicroWin software, using the PPI ( Point to Point ) protocol, transmission, can be used to debug PLC programs. In practical application, when the need for PLC and puter munications, the use of more custom protocol with the host puter munication. In this munication mode, the need for programming the first define your own free munication format, coding in PLC, using interrupt control munication port data transceiver. In this way, the PLC programming debugging is more cumbersome, occupy the PLC software interrupt and the code resources, but when the PLC munication port defined as free port 。該恒溫控制系統(tǒng)也有一些有不足的地方需要改進(jìn)，編程時(shí)用了編程軟件自帶的PID 指令向?qū)K，這樣雖然方便，但是使得控制系統(tǒng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間都稍微偏大，若不直接調(diào)用該模塊。由實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線圖可知，系統(tǒng)運(yùn)行后當(dāng)前溫度快速上升到 38 度，然后稍微緩慢上沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文35升到 62 度左右，最后下降到 58 度左右穩(wěn)定下來。Textbox 控件：Text 字符型：用于輸入或顯示信息Multiline 是否多行顯示Scrollbars 是否允許出現(xiàn)滾動(dòng)條Maxlength 允許輸入的字符的最大數(shù)量Locked true 或 false，是否設(shè)置為只讀Sellength、selstart、seltext 返回或設(shè)置所選擇的字符數(shù)Timer 控件：name（名稱）left、top ：設(shè)置控件位置enabled：設(shè)置控件是否可用true：可用 false：不可用interval：設(shè)置定時(shí)器的時(shí)間間隔，單位數(shù)毫秒。 Visual Basic 監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)安裝 Visual 完成之后，雙擊桌面圖標(biāo)或者可以再“運(yùn)行”對(duì)話框中輸入C：\Program Files\Microsoft Visual Studio\VB98\ 來打開程序，建立工程。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文25圖 程序啟動(dòng)梯形圖圖 程序停止梯形圖圖 中停止過程梯形圖沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文26圖 子程序調(diào)用梯形圖程序子程序中，選擇輸入設(shè)定恒溫溫度值，并把設(shè)定溫度、P 值、I 值、D 值都導(dǎo)入 PID，以每 100ms 中斷一次子程序進(jìn)行 PID 運(yùn)算圖 溫度設(shè)定梯形圖圖 溫度及 PID 參數(shù)導(dǎo)入梯形圖沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文27圖 每 100ms 中斷一次子程序進(jìn)行 PID 運(yùn)算在系統(tǒng)中斷程序中，PID 的計(jì)算模擬信號(hào)的采樣處理，歸一化導(dǎo)入 PID，PID 程序運(yùn)算并把輸出 PID 運(yùn)算結(jié)果轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)。數(shù)據(jù)采集部分的程序如下所示。指令中 TBL 是回路表的起始地址， LOOP 是回路編號(hào)。三種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。PID 控制，P 、I 、D 各有自己的長(zhǎng)處和缺點(diǎn)，它們一起使用的時(shí)候又和互相制約，但只有合理地選取 PID 值，就可以獲得較高的控制質(zhì)量。 PID的控制參數(shù)比例控制(P)是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其輸入 e (t)與輸出 u (t)的關(guān)系見式 ()： ()式 中 ， KC—模 擬 控 制 器 的 比 例 增 益 ；TI—模 擬 控 制 器 的 積 分 時(shí) 間 ；TD—模 擬 控 制 器 的 微 分 時(shí) 間 。（1）在 STEP7Micro/WIN 運(yùn)行時(shí)單擊通訊圖標(biāo)，或從 “VIEW”菜單中選擇“munication”，則會(huì)出現(xiàn)一個(gè)通信對(duì)話框如圖 所示。 STEP7Micro/WIN簡(jiǎn)介以 STEP7Micro/WIN 創(chuàng)建程序，為接通 STEP7Micro/WIN，可雙擊 STEP7 Micro/WIN 的圖標(biāo)，如圖 所示，STEP7Micro/WIN 項(xiàng)目窗口將提供用于創(chuàng)建程序的工作空間。圖 溫度傳感器 數(shù)據(jù)通信模塊本次設(shè)計(jì)的上位機(jī)和下位機(jī)通信中，PLC 使用的是 232 串口，而計(jì)算機(jī)則是使用自帶的 485 串口。整體設(shè)計(jì)方案如圖 和整個(gè)硬件連接圖如圖 所示。電壓型變頻器是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容；電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波是電感。本論文采用的是 K 型熱電阻。例如：AIW0、AIWAIW4 、AQW0 、AQW2。 必要時(shí)，重復(fù)偏置和增益校準(zhǔn)過程。下表中，ON 為接通，OFF 為斷開。10V 5mV表 所示為如何用 DIP 開關(guān)設(shè)置 EM 235 模塊。25mV OFF ON OFF ON OFF OFF 177。 250mV 177。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文10圖 EM235 接線圖圖 演示了模擬量擴(kuò)展模塊的接線方法，對(duì)于電壓信號(hào)，按正、負(fù)極直接接入X＋和 X－；對(duì)于電流信號(hào)，將 RX 和 X＋短接后接入電流輸入信號(hào)的“＋” 端；未連接傳感器的通道要將 X＋和 X－短接。表 S7200 系列 PLC 中 CPU22X 的基本單元型號(hào) 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 可帶擴(kuò)展模塊數(shù)S7200CPU221 6 4 0S7200CPU222 8 6 2 個(gè)擴(kuò)展模塊S7200CPU224 24 10 7 個(gè)擴(kuò)展模塊S7200CPU224XP 24 16 7 個(gè)擴(kuò)展模塊S7200CPU226 24 16 7 個(gè)擴(kuò)展模塊 EM235模塊簡(jiǎn)介在溫度控制系統(tǒng)中，傳感器將檢測(cè)到的溫度轉(zhuǎn)換成 420mA 的電流信號(hào)，系統(tǒng)需要配置模擬量的輸入模塊把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)再送入 PLC 中進(jìn)行處理。此系統(tǒng)選用 S7200 CPU222，CPU222 集成了 8 點(diǎn)輸入/6 點(diǎn)輸出，共有 256 個(gè)數(shù)字量I/O。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)。(2) PLC 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。順序控制設(shè)計(jì)法：根據(jù)功能流程圖，以步為核心，從起始步開始一步一步地設(shè)計(jì)下去，直至完成。工作時(shí)逐條順序掃描用戶程序，如果一個(gè)線圈接通或斷開，該線圈的所有觸點(diǎn)不會(huì)立即動(dòng)作，需等掃描到該觸點(diǎn)時(shí)才會(huì)動(dòng)作。智能模塊除了上述通用的 I/O 模塊外，PLC 還提供了各種各樣的特殊 I/O 模塊，如熱電阻、溫度傳感器、溫度控制、中斷控制、位置控制、以太網(wǎng)、遠(yuǎn)程 I/O 控制、打印機(jī)等專用型或智能型的 I/O 模塊，用以滿足各種特殊功能的控制要求。I/O 模塊分為開關(guān)量輸入、開關(guān)量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出等模塊。（5）采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的數(shù)據(jù)，并存入指定的寄存器中。PLC 的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示。通過加熱器等執(zhí)行器件來完成恒溫的控制操作。同時(shí)也介紹了 PLC 程序設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。溫度的測(cè)量和控制對(duì)人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報(bào)、物資倉(cāng)儲(chǔ)等都起著極其重要的作用。通過 PLC 與 VB 的串口通訊，在 VB 界面上顯示出實(shí)時(shí)變化的溫度曲線，實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)交流。以 VB 為平臺(tái)，開發(fā)了上位機(jī)軟件，制作了參數(shù)設(shè)置、實(shí)時(shí)溫度曲線顯示等人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水箱溫度的實(shí)時(shí)采集、測(cè)量和顯示。本課題是結(jié)合供暖系統(tǒng)的一個(gè)微型縮影，設(shè)計(jì)了一套基于 VB 和 PLC 的恒溫控制系統(tǒng)。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：以系統(tǒng)的硬件為基礎(chǔ)，介紹了編程軟件 STEP7Micro/WIN 以及 PID控制的參數(shù)設(shè)定，PID 參數(shù)的預(yù)置與調(diào)整，PID 參數(shù)的調(diào)整原則，和 PID 指令。系統(tǒng)采用西門子 S7200 為下位機(jī)的中央處理器，來采集壓力傳感器的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行處理，然后將處理后的數(shù)據(jù)通過串口上傳到采用 VB 編程制作的 PC 機(jī)監(jiān)控界面，并且通過增量 PID 算法進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)處理，繼而給 PLC 發(fā)送控制指令。無論是整體式還是模塊式，從硬件結(jié)構(gòu)看，PLC 都是由 CPU、存儲(chǔ)器、I/O 接口單元及擴(kuò)展接口和擴(kuò)展部件、外設(shè)接口及外設(shè)和電源等部分組成，各部分之間通過系統(tǒng)總線連接。（4）在 PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，從用戶程序存儲(chǔ)器中逐條讀取指令，并分析、執(zhí)行該指令。輸入模塊和輸出模塊是 PLC 與現(xiàn)場(chǎng) I/O 裝置或設(shè)備之間的連接部件，起著 PLC 與外部設(shè)備之間的傳遞信息的作用。電源可分直流和交流兩種類型，交流輸入 220VAC 或 110VAC，直流輸入通常是 24V；交流電壓波動(dòng)在+10%（+15%）范圍內(nèi)，可以采取其他措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去。PLC 采用循環(huán)掃描的工作方式。 繼電器控制電路轉(zhuǎn)換為梯形圖法：用 PLC 的外部硬件接線和梯形圖軟件來實(shí)現(xiàn)繼電器控制系統(tǒng)的功能。4．應(yīng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)，在選擇 PLC 的型號(hào)、I／O 點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量等內(nèi)容時(shí)，應(yīng)留有適當(dāng)?shù)挠嗔浚岳谙到y(tǒng)的調(diào)整和擴(kuò)充。5．設(shè)計(jì)軟件及硬件進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)，進(jìn)行控制柜（臺(tái)）等硬件的設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文9S7200 系列的 PLC 有 CPU22CPU22CPU22CPU224XP 、CPU226 等類型。S7200 系列的基本單元如表 所示。EM235 模擬量擴(kuò)展模塊接線圖如圖 所示。 500mV 177。根據(jù)表 中 6 個(gè) DIP 開關(guān)的功能進(jìn)行排列組合，所有的輸入設(shè)置如表 所示：表 EM 235 選擇模擬量輸入范圍和分辨率的開關(guān)表單極性SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6滿量程輸入 分辨率ON OFF OFF ON OFF ON 0 到 50mV OFF ON OFF ON OFF ON 0 到 100mV 25μVON OFF OFF OFF ON ON 0 到 500mV 125uAOFF ON OFF OFF ON ON 0 到 1V 250μVON OFF OFF OFF OFF ON 0 到 5V ON OFF OFF OFF OFF ON 0 到 20mA 5μAOFF ON OFF OFF OFF ON 0 到 10V 雙極性SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6滿量程輸入 分辨率ON OFF OFF ON OFF OFF 177。5V OFF OFF ON OFF OFF OFF 177。 表 所示為如何選擇單/雙極性（開關(guān) 6） 、增益（開關(guān) 4 和 5）和衰減（開關(guān)2 和 3） 。 調(diào)節(jié) GAIN（增益）電位計(jì)，直到讀數(shù)為 32022 或所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)值。模擬量的數(shù)據(jù)格式為一個(gè)字長(zhǎng)，所以地址必須從偶數(shù)字節(jié)開始。標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器我國(guó)從 1988 年 1 月 1 日起，溫度傳感器和熱電阻全部按 IEC 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，并指定 S、B、E、K、R、J、T 七種標(biāo)準(zhǔn)化溫度傳感器為我國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)型溫度傳感器。變頻器分為電流型與電壓型。實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。溫度傳感器如圖 所示。 STEP7—Micro/WIN 概述STEP7Micro/WIN 編程軟件是基于 Windows 的應(yīng)用軟件，由西門子公司專為 S7200 系列可編程控制器設(shè)計(jì)開發(fā)，它功能強(qiáng)大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài) [5]。 STEP7Micro/WIN 通訊設(shè)置本系統(tǒng)中 PLC 要與上位機(jī)正確通信，安裝 STEP7Micro/WIN 編程軟件且設(shè)置好軟件后，可以按下列步驟進(jìn)行通訊設(shè)置。PID 控制器由比例單元（P） 、積分單元（I）和微分單元（ D）組成。 因 此 ， 在實(shí) 際 控 制 中 ， 增 量 型 PID 控 制 算 式 比 位 置 型 PID 控 制 算 式 應(yīng) 用 更 為 廣 泛 。避免較大的誤差出現(xiàn)，微分控制不能消除余差。PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。 PID 指令向?qū)蜿?yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文23S7200 的 PID 指令如圖 所示。因此需要對(duì)其進(jìn)行標(biāo)度變換，把采集到的模擬數(shù)轉(zhuǎn)換成實(shí)際的溫度值供上位機(jī)讀取。停止調(diào)用子程序 0，仍然顯示鍋爐溫度。專業(yè)人員可以用 Visual Basic 實(shí)現(xiàn)其它任何 Windows 編程語(yǔ)言的功能，而初學(xué)者只要掌握幾個(gè)關(guān)鍵詞就可以建立實(shí)用的應(yīng)用程序 [6]。沈陽(yáng)理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文32Value 在代碼中設(shè)置 value 屬性值為 true，相當(dāng)于出發(fā)了命令按鈕的 click 事件。重新運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)溫度顯示數(shù)據(jù)正確，有曲線產(chǎn)生，但是曲線波動(dòng)過大，將 P 值設(shè)置為 1，I 值設(shè)置為，曲線正常。再加上由 VB 設(shè)計(jì)的人機(jī)界面，整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，控制方便，大大提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度和實(shí)用性