【正文】 指令。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。 （ 2）分塊程序設(shè)計 分塊結(jié)構(gòu)的程序是根據(jù)工程 的特點，把一個復(fù)雜的控制工程分成多個比較簡單的、規(guī)模較小的控制任務(wù)。 存儲溫度 20 ~80℃ 硬件電路圖 設(shè)計 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 。 ，應(yīng)首先檢查負(fù)載有無短路等故障。 電流輸出時，“ I”為電流的進入端，“ M”為電流流出端。輸入信號的范圍可以由 SW SW2 和 SW3 設(shè)定。 CPU224 配有 1 個 RS485 通訊／編程口，具有 PPI 通訊、 MPI 通訊和自由方式通訊能力，是具有較強控制能力的 小型控制器。 S7200 系列 PLC 四種 CPU 的外部結(jié)構(gòu)大體相同，見圖 7。 PLC 上有 I/O 指示燈（ LED），哪個 I/O 元件有故障，一目了然?？删幊绦蚩刂破饕押蛿?shù)控技術(shù)及工業(yè)機器人并列為工業(yè)自動化的三大支柱。這里所說的接口設(shè)備包含兩類。 。有了這些初步估計，會使得機型選擇的可行性更大了。例如東北建筑設(shè)計院和東北大學(xué)為鞍山市小型砌塊廠和鞍鋼礦碴廠設(shè)計的砌塊自動生產(chǎn)線就是采取這種結(jié)構(gòu)進行控制的。這種系統(tǒng)對可編程序控制器間的通信問題要求不高，甚至沒有要求。比如說，在硬件和軟件的設(shè)計上應(yīng)該保證 PLC 程序不僅在正常條件下能正 確運行，而且在一些非正常情況下（如突然掉電再上電，按鈕按錯）， 也能正常工作。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)。 典型的數(shù)字 PID 控制系統(tǒng)如圖 1 所示，圖中 SP(t)是給定值 PV(t)為反饋量，C(t)為輸出值， PID 控制器的輸入輸出關(guān)系可表示為 ： nnnn MDMIMPM ??? 其中： KC Ki KD 為 PID 比例、積分、微分系數(shù)。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。 橡膠硫化的工藝要求是： 當(dāng)加熱區(qū)內(nèi)溫度達到預(yù)定溫度時（如 ： 150 度）放入磨具。硫化是橡膠制品生產(chǎn)的最后一個工藝過程。但在實際生產(chǎn)中，普遍存在溫度控制系統(tǒng)精度不高，達不到硫化國家標(biāo)準(zhǔn)的溫度。控制精度越高，則越容易得到質(zhì)量更好的、性能更穩(wěn)定的產(chǎn)品，這在特種橡膠生產(chǎn)上更為重要。 硫化 的相關(guān)要求 在橡膠工業(yè)中，硫化工藝是最后一個工藝過程，也是最為關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)，作為橡膠硫化主要設(shè)備的平板硫化機必須具備控制硫化條件（硫化溫度、硫化時間）大額能力，其控制的精度直接影響橡膠硫化制品質(zhì)量的好壞。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。其原因是由于存在有較大慣性組件（環(huán)節(jié)）或有滯后 (delay)組件，具有抑制誤差 的作用，其變化總是落后于誤差的變化。 圖 3 PID控制方框圖 圖 4 仿真波形圖 （ 2）當(dāng) Td=2， KP =3， Ti=5， Td=1。這也是設(shè)計中最重要的一條原則。這就要求在選擇 PLC 機型和輸入 /輸出模塊要能適應(yīng)發(fā)展的需要，要適當(dāng)留有余量 系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容 (1)選擇機型 目前，可編程序控制器產(chǎn)品種類繁多，同一個公司生產(chǎn)出的 PLC 也常常推出系列產(chǎn)品。 慢過程大系統(tǒng)：對運行速度要求不高但設(shè)備間有連鎖關(guān)系，設(shè)備距離遠(yuǎn)，控制動作多，如大型料場、高爐、碼頭、大型車站信號控制；也有的設(shè)備本身對運 13 行速度要求高，但是部分子系統(tǒng)要求并不高，如大型熱連續(xù)軋鋼廠、冷連續(xù)軋鋼廠中的輔助生產(chǎn)機組和供油系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)等。高速網(wǎng)一般價格都很貴，適用于有大量信息交換的系統(tǒng)。有的手冊或產(chǎn)品目錄單上給出的最大輸入點數(shù)或最大輸出點數(shù)，常意味著只插輸入模塊或只插輸出模塊的容量，即實際給出的是輸入輸出容量之和，有時也稱為掃描容量，需格外注意。如果滿足不了這個條件，解 決的辦法只能有三個。不僅要注意它們穩(wěn)態(tài)特性，也要注意它們的動態(tài)特性。 （ 3） 編程 方便，易于使用。可以說， S7200 可以完美地滿足各種小規(guī)模控制系統(tǒng)的要求。將開關(guān)撥向停止位置時，可編程序控制器處于停止?fàn)顟B(tài)，此時可以對其編寫程序。 DC 輸入繼電器輸出： DC 輸入端與 CPU224 的 DC 輸入 DC 輸出相同。 電流輸入時，需將“ R”與“ +”短接后作為電流的進入端，“ ”為 21 電流流出端。 ℃ 超溫保護： 散熱器溫度大于 80℃ 禁止輸出并報警 解除 :故障排除后 ,重新上電。 溫度變送器的選擇 Pt100 傳感器測量溫度的隔離變送器， 型號為 RS3100, 在工業(yè)上主要用于測量 200~ +500℃ 的溫度。在程序設(shè)計叫線 性程序設(shè)計和分塊程序設(shè)計。當(dāng)工藝發(fā)在變化時，只需要修改變化部分的程序。則可以先畫出邏輯流程圖，再為邏輯流程圖的各個部分用語句表和梯形圖編制 PLC 應(yīng)用程序。它支持 Windows95， Windows98 和Windows XP 使用環(huán)境。 （ 2） 中斷子程序 流程圖 ，如圖 12 所示。首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)（ AIW0— AC0），將雙整數(shù)裝換成實數(shù)，而后將數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化（ AC0,— AC0） ,最后將標(biāo)準(zhǔn)化的 PV 存入回路表（ AC0— VD100）。 37 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多 考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 董 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，給以終生受益無窮之道。 本章小結(jié) 本章主要介紹 了 PLC程序設(shè)計方法以及本次設(shè)計的 I/O口分配和梯形圖的設(shè)計過程，最后對梯形圖進行了詳細(xì)的介紹。首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)（ AIW0— AC0），將雙整數(shù)裝換成實數(shù)，而后將數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化（ AC0,— AC0） ,最后將標(biāo)準(zhǔn)化的 PV 存入回路表（ AC0— VD100）。使用這些編程軟件可以十分方便地在計算機上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用這些編程軟件可以十分方便地在計算機上進行程序的存取、加密以及形成 EXE 運行文件。時序流程圖法很適合于以時間為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)的編程方法。 S7200 的編程 在了解了 PLC 程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體的編制程序了。例如一個控制工程共有四個控制任務(wù)分別為，任務(wù) A 控制、任務(wù) B控制、任務(wù) C 控制和任務(wù) D 控制。輸入、輸出和輔助電源之間是完全隔離（三隔離），可以承受 2500VDC 的隔離耐壓。 二、 安裝及使用須知： 認(rèn)真閱讀本說明書，嚴(yán)格按要求接線使用。具體技術(shù)指標(biāo)見表 3。各組的公共端為 1L、 2L 和3L。將開關(guān)撥向監(jiān)控狀 態(tài)，可以運行程序，同時還可以監(jiān)視程序運行的狀態(tài)。這些性能直接影響到 PLC 的控制規(guī)模和 PLC 系統(tǒng)的配置。 PLC 可取代原繼電器控制系統(tǒng)，有利于對老設(shè)備的技術(shù)改造。為了能夠便于程序設(shè)計，便于日常維護，合理地分配輸入 /輸出點、恰當(dāng)?shù)貙斎?/輸出點進行命名、完整地編制輸入輸出變量表是必要的。其二是調(diào)整 I/0 模塊。手冊上給出的覆蓋距離，有時叫最大距離，包括遠(yuǎn)程 I/O 板在內(nèi)達到的距離。當(dāng)然傳送的信息不能太多，否則輸入輸出點占用太多。一般都采用多臺中小機型和低速網(wǎng)相連接。正確選擇產(chǎn)品中，首要的是選定機型。 收集控制現(xiàn)場的資料， 收集控制過程中有效的控制經(jīng)驗，收集與本控制系統(tǒng)有關(guān)的先進的國內(nèi)、國外資料，進行系統(tǒng)設(shè)計。 9 測溫元件及溫度檢測技術(shù) 目前， 常用的溫度傳感器種類很多：熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、熱電阻傳感器和半導(dǎo)集成溫度傳感器，但是在微機溫度控制系統(tǒng)中使用的傳感器必須是能將非電量轉(zhuǎn) 變成電量的傳感器 ,因此使用的就是熱電阻傳感器。這就是說，在控制器中僅引入 “ 比例 ” 項往往是不夠的，比例項的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是 “ 微分項 ” ，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例 +微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時，最適合用 PID 控制技術(shù)。硫化溫度控制精度越高，則越容易得 到質(zhì)量更好、性能更加穩(wěn)定的產(chǎn)品。硫化過程是橡膠大分子鏈發(fā)生反應(yīng)的過程。而硫化溫度的控制精度是其中最為重要的。如何制定硫化條件， 特別是橡膠的硫化溫度是 硫化工藝中的重要技術(shù)內(nèi)容。這兩個要 2 求也是本設(shè)計主要要實現(xiàn)的。 (1)比例（ P）控制 4 比例控制是一種最簡單的控制方式。 e(n) — 第 n 次采樣時刻輸入的偏差 。該產(chǎn)品 Pt100 傳感器由用戶自己配備 ， 變送器內(nèi)有線性化和長線補償功能 ， 出廠時按照 Pt100 國標(biāo)分度表校正，完全達到 級精度要求。這就要求設(shè)計要考慮控制系統(tǒng)能夠長期安全、可靠、穩(wěn)定運行。 單體控制的小系統(tǒng)：這種系統(tǒng)一般使用一臺可編程序控制器就能 完成控制要求，控制對象常常是一臺設(shè)備或多臺設(shè)備中的一個功能。所以一般使用網(wǎng)絡(luò)相連后就不必要選大型機。根據(jù)控制對象的特殊要求，可以估計出 PLC 的性能。 。 PLC 的接口設(shè)備的選擇如何，對控制系統(tǒng)的功能至關(guān)重要。 可編程控制器 1969 年， 在美國出現(xiàn)第一臺可編程序邏輯控制器（ Programmable Logic Controller－ PLC）以來，經(jīng)過 30 多年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)成為一種最重要、高可靠性、應(yīng)用場合最多的工業(yè)控制微型計算機。 （ 6）采用積木式結(jié)構(gòu)或模塊式結(jié)構(gòu)，具有較大的靈活性和可擴展性，擴展靈活方便。檔次最高的應(yīng)屬 CPU226，CPU226 集成了 24 點輸入／ 16點輸出，共有 40 個數(shù)字量 I/O。它可連接 7 擴展模塊，最大擴展至 168 點數(shù)字量 I/O 點或 35 路模擬量 I/O 點。第 2 組、第 3 組的接線與第 1 組相似。s（電壓輸出）、 2ms（電流輸出） 隔離 ：有 耗電 從 5VDC（ I/O總線）耗電 10 mA 接線端子 M為 24VDC電源負(fù)極端， L+ 為電源正極端 M0、 V0、 I0； M V I1分別為第 1～ 2路模擬量輸出端。高溫高濕以及海拔大于 1000 米，應(yīng)降額使用。 技術(shù)參數(shù) 序號 參數(shù)名稱 測試條件 MinTypMax 單位備注 1． 輸入類型鉑電阻 100Ω0℃ 2． 精度等級 FSR% 級 3． 輔助電源 12,15,24V 4． 電 源范圍 177。這種結(jié)構(gòu)適用于編寫一些規(guī)模較小，運行過程比較簡單的控制程序。常見的主要有梯形圖法、邏輯流程圖法、時序流程圖法和步進順控法。從這個角度去看，一個復(fù)雜的系統(tǒng)的控制過程是由這樣若干個步組成的。每個邏輯行開始于左母線，一般來說，觸點要放在左側(cè)，線圈和指令盒放在右側(cè)，線圈和指令盒右側(cè)不能有觸點，整個梯形圖形成階梯結(jié)構(gòu)。它是西門子 S7200 用戶不可缺少的開發(fā)工具。 2℃ 。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習(xí)到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改。 2℃比起以前溫度控制系統(tǒng)有明顯提高，而且本系統(tǒng)設(shè)計了自動出摸，有效地減輕的工人的勞動強度。關(guān)閉微分作用 VD124。 圖 11 主程序調(diào)用子程序 0 在子程序 0 中主要是裝入 PID 參數(shù)和設(shè)定值 。要想使自己有更多的經(jīng)驗，就需要日積月累，善于總結(jié)。這種方法編制的 PLC 控制程序邏輯思路清晰、輸入與輸出的因果關(guān)系及連鎖條件明確。另外，分塊程序也給程序的調(diào)試造成方便。然后經(jīng)過單元調(diào)試，軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)，對程序進行修改。此時，負(fù)載電壓應(yīng)均勻變化。移相范圍： 0～ 170176。 5V OFF ON OFF 177。 第 1 組 24V DC 的負(fù)極接 1M 端， 正極接 1L+端。底部端子蓋下邊為輸入端子和傳感器電源端子。其控制規(guī)?？梢詮膸c上到幾百點。 可 靠性是用戶選用的首位依據(jù)，因此，每個 PLC 生產(chǎn)廠都將可靠性作為第一指標(biāo)而加以研制，以單片機為核心，在硬件和軟件上采取大量的抗干擾措施，使 PLC 的平均無故障時間達到 30 萬小時以上，使用壽命更長。這樣才能使對 接的方便、可靠、 穩(wěn)定。 從上面內(nèi)容的綜合可以選擇出合適的機型。 ？ 應(yīng)速度有何要求。在這樣的系統(tǒng)中即使選用輸入輸出容量大、運行速度快、計算功能強的一臺大型可編程序控制器也難以滿足控制要求。這時需選用離散式結(jié)構(gòu)，高電壓低密度輸入輸出模板。這就要求，不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟，而且要使控制系統(tǒng)的使用和維護即方便又低成本。在可編程序控制器的系統(tǒng)設(shè)計時也應(yīng)該把這個問題放到首位。 使用者只需輸入一條命令而不用編制大量的程序即可解決許多數(shù)字問題 ,正是由于 MATLAB 的強大 功能 ,受到國內(nèi)外專家學(xué)者的歡迎和重視 ,他已成為許多大學(xué)生的重要工具。因此 ， 比例 +積分 (PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 本課 題的設(shè)計是基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)，基于以上情況，本設(shè)計以對 PID 控制（模擬和數(shù)字）理論深入研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計基于 PLC 的 PID 溫度控制器，首先整定 PID 控制器控制參數(shù)咬比例、積