【正文】 指令。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法。 （ 2）分塊程序設計 分塊結構的程序是根據(jù)工程 的特點，把一個復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。 存儲溫度 20 ~80℃ 硬件電路圖 設計 上面我們 主要 介紹了 本系統(tǒng)的 硬件設備 組成及其性能指標，下面我們根據(jù)以 24 上硬件設備的性能指標來完成 系統(tǒng)的硬件電路圖 的設計 。 ，應首先檢查負載有無短路等故障。 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 的外部結構大體相同，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。例如東北建筑設計院和東北大學為鞍山市小型砌塊廠和鞍鋼礦碴廠設計的砌塊自動生產(chǎn)線就是采取這種結構進行控制的。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，在硬件和軟件的設計上應該保證 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 國際標準導軌安裝方式 ,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系可表示為 ： nnnn MDMIMPM ??? 其中： KC Ki KD 為 PID 比例、積分、微分系數(shù)。當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： 當加熱區(qū)內溫度達到預定溫度時（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，達不到硫化國家標準的溫度?？刂凭仍礁撸瑒t越容易得到質量更好的、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，也是最為關鍵的一個環(huán)節(jié)，作為橡膠硫化主要設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量的好壞。 PID 控制器問世至今已有近 70 年歷史，它以其結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調整方便而成為工業(yè)控制的主要技術之一。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 Td=2， KP =3， Ti=5， Td=1。這也是設計中最重要的一條原則。這就要求在選擇 PLC 機型和輸入 /輸出模塊要能適應發(fā)展的需要，要適當留有余量 系統(tǒng)設計的內容 (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備間有連鎖關系，設備距離遠，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?？梢哉f， S7200 可以完美地滿足各種小規(guī)?？刂葡到y(tǒng)的要求。將開關撥向停止位置時，可編程序控制器處于停止狀態(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。在程序設計叫線 性程序設計和分塊程序設計。當工藝發(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)值標準化（ AC0,— AC0） ,最后將標準化的 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)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多 考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 董 老師一絲不茍的作風，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，給以終生受益無窮之道。 本章小結 本章主要介紹 了 PLC程序設計方法以及本次設計的 I/O口分配和梯形圖的設計過程，最后對梯形圖進行了詳細的介紹。首先將整數(shù)轉換成雙整數(shù)（ AIW0— AC0），將雙整數(shù)裝換成實數(shù)，而后將數(shù)值標準化（ AC0,— AC0） ,最后將標準化的 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的控制系統(tǒng)的編程方法。 S7200 的編程 在了解了 PLC 程序結構之后，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分別為，任務 A 控制、任務 B控制、任務 C 控制和任務 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： 認真閱讀本說明書，嚴格按要求接線使用。具體技術指標見表 3。各組的公共端為 1L、 2L 和3L。將開關撥向監(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)，有利于對老設備的技術改造。為了能夠便于程序設計，便于日常維護，合理地分配輸入 /輸出點、恰當?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，包括遠程 I/O 板在內達到的距離。當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)有關的先進的國內、國外資料，進行系統(tǒng)設計。 9 測溫元件及溫度檢測技術 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 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，甚至為負值，從而避免了被控量的嚴重超調。即當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。硫化溫度控制精度越高，則越容易得 到質量更好、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內容。這兩個要 2 求也是本設計主要要實現(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 ， 變送器內有線性化和長線補償功能 ， 出廠時按照 Pt100 國標分度表校正，完全達到 級精度要求。這就要求設計要考慮控制系統(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備或多臺設備中的一個功能。所以一般使用網(wǎng)絡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 的接口設備的選擇如何，對控制系統(tǒng)的功能至關重要。 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、應用場合最多的工業(yè)控制微型計算機。 （ 6）采用積木式結構或模塊式結構，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，應降額使用。 技術參數(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。這種結構適用于編寫一些規(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，線圈和指令盒放在右側，線圈和指令盒右側不能有觸點，整個梯形圖形成階梯結構。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)設計的每個階段，從外出實習到查閱資料，設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)設計了自動出摸，有效地減輕的工人的勞動強度。關閉微分作用 VD124。 圖 11 主程序調用子程序 0 在子程序 0 中主要是裝入 PID 參數(shù)和設定值 。要想使自己有更多的經(jīng)驗，就需要日積月累，善于總結。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系及連鎖條件明確。另外，分塊程序也給程序的調試造成方便。然后經(jīng)過單元調試，軟硬件聯(lián)調與系統(tǒng)總調，對程序進行修改。此時，負載電壓應均勻變化。移相范圍： 0～ 170176。 5V OFF ON OFF 177。 第 1 組 24V DC 的負極接 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)模可以從幾點上到幾百點。 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。 從上面內容的綜合可以選擇出合適的機型。 ？ 應速度有何要求。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構，高電壓低密度輸入輸出模板。這就要求，不僅應該使控制系統(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)設計時也應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 ,受到國內外專家學者的歡迎和重視 ,他已成為許多大學生的重要工具。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 題的設計是基于 PLC 的溫度控制系統(tǒng)，基于以上情況，本設計以對 PID 控制（模擬和數(shù)字）理論深入研究的基礎上，設計基于 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