【正文】 ...................................1 溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r ..........................................2 本文的研究?jī)?nèi)容 ..................................................4第二章 可編程控制器的概述 ........................................................5 可編程控制器的產(chǎn)生 ..............................................5 可編程控制器的基本組成 ..........................................5第三章 硬件配置和軟件環(huán)境 .......................................................8 實(shí)驗(yàn)配置 ........................................................8 西門(mén)子 S7200...........................................8 傳感器 .................................................8 EM 231 模擬量輸入模塊 ...................................9 STEP 7 MICRO/WIN32 軟件介紹 .....................................10 安裝 STEP 7MWIN32 ................................10 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置 ..........................................12第四章 控制算法描述 .............................................................14 PWM 技術(shù) .......................................................14 PID 控制程序設(shè)計(jì) ...............................................14 PID 控制算法 ...........................................15 PID 在 PLC 中的回路指令 .................................16 PID 參數(shù)整定 ...........................................19第五章 程序設(shè)計(jì) .................................................................21 方案設(shè)計(jì)思路 ...................................................21 程序流程圖 .....................................................23 助記符語(yǔ)言表 ...................................................24 梯形圖 .........................................................29第六章 組態(tài)畫(huà)面設(shè)計(jì) .............................................................35 組態(tài)軟件概述 ...................................................35 組態(tài)王的介紹 ...................................................35 組態(tài)畫(huà)面的建立 .................................................35 創(chuàng)建項(xiàng)目 ...............................................36 建立主畫(huà)面 .............................................38 建立趨勢(shì)曲線(xiàn)畫(huà)面 .......................................39IV 建立數(shù)據(jù)報(bào)表 ...........................................41 建立報(bào)警窗口 ...........................................43 建立參數(shù)監(jiān)控畫(huà)面 .......................................45第七章 系統(tǒng)測(cè)試 .................................................................46 啟動(dòng)組態(tài)王 .....................................................46 參數(shù)監(jiān)控和設(shè)定 .................................................47 報(bào)警信息提示 ...................................................48 報(bào)表系統(tǒng)查詢(xún) ...................................................49 趨勢(shì)曲線(xiàn)監(jiān)控 ...................................................50 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線(xiàn) ...........................................50 分析歷史趨勢(shì)曲線(xiàn) ......................................51第八章 結(jié) 論 ....................................................................54參考文獻(xiàn) ......................................................................55致 謝 ......................................................................560第一章 前 言 課題研究背景溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見(jiàn)的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過(guò)程都與溫度密切相關(guān)。硬件方面采用了CPU型號(hào)為224的S7200 、K型熱電偶和溫度模塊EM231。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果。指導(dǎo)教師意見(jiàn)：第 2 次檢查學(xué)生總結(jié)： 本階段完成了 PLC 編成軟件 STEP7Micro/ 在 PC 機(jī)的安裝,成功和PLC 連接,能夠下載程序和運(yùn)行,可進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和調(diào)試。并利用組態(tài)軟件組態(tài)王設(shè)計(jì)人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）題 目： 基于 S7200 的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 院 系： 專(zhuān) 業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 年 月附表一、畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告論文（設(shè)計(jì)）題目：基于 S7200 的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)選題依據(jù)（簡(jiǎn)述選題的目的、思路、方法、相關(guān)支持條件及進(jìn)度安排）：目的：在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是一個(gè)常見(jiàn)的工藝參數(shù)，溫度的控制效果會(huì)影響到整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)的成敗。根據(jù)爐子的實(shí)際溫度,在不同的溫度偏差下使用不同的 PID 參數(shù),實(shí)行粗調(diào)與微調(diào)相結(jié)合。進(jìn)一步深化了對(duì) PID 控制技術(shù)的了解,對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和算法有了初步的構(gòu)想。指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 學(xué)生簽名： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日總體完成情況指導(dǎo)教師意見(jiàn)：按計(jì)劃完成，完成情況優(yōu)（ ）按計(jì)劃完成，完成情況良（ ）基本按計(jì)劃完成，完成情況合格（ ）完成情況不合格（ ）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日附表三、畢業(yè)論文答辯情況答辯人 專(zhuān) 業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目答辯小組成員答辯記錄：記錄人簽名： 年 月 日學(xué)術(shù)誠(chéng)信聲明本人所呈交的畢業(yè)論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料均真實(shí)可靠。本文介紹了基于西門(mén)子可編程控制器(PLC)S7200 和組態(tài)軟件組態(tài)王的爐溫監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。組態(tài)王功能強(qiáng)大，操作方便，有助于系統(tǒng)的監(jiān)視與控制，表明了組態(tài)軟件的具有很好的發(fā)展前景。目前在控制領(lǐng)域中，雖然逐步采用了電子計(jì)算機(jī)這個(gè)先進(jìn)技術(shù)工具，特別是石油化工企業(yè)普遍采用了分散控制系統(tǒng)（DCS） 。 對(duì)于 過(guò) 去 需 要 幾 個(gè) 月 的 工 作 ， 通 過(guò) 組 態(tài) 幾 天 就 可 以 完 成 .組態(tài)王是國(guó)內(nèi)一家較有影響力的組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)公司開(kāi)發(fā)的，組態(tài)王具有流程畫(huà)面，過(guò)程數(shù)據(jù)記錄，趨勢(shì)曲線(xiàn)，報(bào)警窗口，生產(chǎn)報(bào)表等功能，已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域被應(yīng)用 [4]。但相對(duì)其他溫度系統(tǒng)而言，單片機(jī)響應(yīng)速度慢、中斷源少，不利于在復(fù)雜的，高要求的系統(tǒng)中使用。過(guò)去工業(yè)鍋爐大多用人工結(jié)合常規(guī)儀表監(jiān)控，一般較難達(dá)到滿(mǎn)意的結(jié)果，原因是工業(yè)鍋爐的燃燒系統(tǒng)是一個(gè)多變量輸入的復(fù)雜系統(tǒng)。DCS 的關(guān)鍵是通信。而且它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置(含變送器、執(zhí)行器等)進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)和組態(tài)，這是其他系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到的 [9]?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。第四章，介紹了本論文中用到的一些算法技巧和思想，包括 PWM、PID 控制、PID 在 PLC 中的使用方法以及 PID 的參數(shù)整定方法。20 世紀(jì) 60 年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，但由于價(jià)格高、輸入輸出電路不匹配、編程難度大，未能在工業(yè)領(lǐng)域中獲得推廣。整體式 PLC 一般由 CPU5板、I/O 板、顯示面板、內(nèi)存和電源組成。系統(tǒng)程序一般由廠(chǎng)家編寫(xiě)的，用戶(hù)不能修改；而用戶(hù)程序是隨 PLC 的控制對(duì)象而定的，由用戶(hù)根據(jù)對(duì)象生產(chǎn)工藝的控制要求而編制的應(yīng)用程序。目前 PLC 制造廠(chǎng)家大都開(kāi)發(fā)了計(jì)算機(jī)輔助 PLC 編程支持軟件，當(dāng)個(gè)人計(jì)算機(jī)安裝了 PLC 編程支持軟件后，可用作圖形編程器，進(jìn)行用戶(hù)程序的編輯、修改，并通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)和 PLC 之間的通信接口實(shí)現(xiàn)用戶(hù)程序的雙向傳送、監(jiān)控 PLC 運(yùn)行狀態(tài)等。表 31 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 14 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 傳感器熱 電 偶 是 一 種 感 溫 元 件 ， 它 直 接 測(cè) 量 溫 度 ， 并 把 溫 度 信 號(hào) 轉(zhuǎn) 換 成 熱 電 動(dòng) 勢(shì)信 號(hào) 。EM231 熱電偶模塊提供一個(gè)方便的，隔離的接口，用于七種熱電偶類(lèi)型：J、K、 E、N、S 、T 和 R 型，它也允許連接微小的模擬量信號(hào)(177。該軟件功能強(qiáng)大，界面友好，并有方便的聯(lián)機(jī)功能。系統(tǒng)塊的設(shè)置如下，需要注意的是，PLC 的地址默認(rèn)是 2，但本設(shè)計(jì)中需要用到的地址是 1，如圖 38。例如溫差大，加熱時(shí)間就大，溫差小，那么加熱時(shí)間就小。 其 特 點(diǎn) 是 具 有 快 速 反 應(yīng) ， 控 制 及 時(shí) ， 但 不 能 消 除 余 差 。 偏 差e 和 輸 入 量 r、 輸 出 量 c 的 關(guān) 系 : ()c(t)r=e(t)控 制 器 的 輸 出 為 : ()??????????t diP teTteTtKtu0)()(1)()(上式中, ——PID 回路的輸出。 PID 在 PLC 中的回路指令現(xiàn)在很多 PLC 已經(jīng)具備了 PID 功能，STEP 7 Micro/WIN 就是其中之一有的16是專(zhuān)用模塊，有些是指令形式。但它不完全是過(guò)程變量 PV，過(guò)程變量 PV 和 PID 回路輸出有關(guān)。使它們的值都在 ~ 之間。這一過(guò)程是實(shí)數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程。 2）整定積分環(huán)節(jié)先將步驟 1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來(lái)的 50～80％，再將積分時(shí)間置一個(gè)較大值，觀(guān)測(cè)響應(yīng)曲線(xiàn)。1) 硬件連線(xiàn)如圖 51 所示。組 態(tài) 王 開(kāi) 發(fā) 監(jiān) 控 系 統(tǒng) 軟 件 是 眾 多 組 態(tài) 軟 件 里 面 的 一 種 ， 組態(tài)王是一個(gè)具有豐富功能的 HMI/SCADA 軟件。 可 方 便36地 監(jiān) 視 系 統(tǒng) 的 運(yùn) 行 。畫(huà)面的工具欄里面，可以選擇工具箱，調(diào)色板，線(xiàn)形等在畫(huà)面中顯示，這些在畫(huà)圖的時(shí)候經(jīng)常需要用上。并規(guī)定溫度超過(guò)105℃為溫度過(guò)高，立刻要作出相應(yīng)警示信號(hào)。X 方向表示時(shí)間，Y 方向表示變量的量程百份