【正文】 SW8 用于選擇是否進(jìn)行冷端補(bǔ)償。當(dāng)控制臺及現(xiàn)場施工完畢，程序模擬調(diào)試完成后，就可以進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試，如不能滿足要求，須重新檢查程序和接線，及時更正軟硬件方面的問題。程序要以滿足系統(tǒng)控制要求為主線，逐一編寫實(shí)現(xiàn)各控制功能或各子任務(wù)的程序，逐步完善系統(tǒng)指定的功能。PLC 與其他設(shè)備的關(guān)系， PLC 之間是否通信聯(lián)網(wǎng) 。 (3)經(jīng)濟(jì)型原則?？蓮谋O(jiān)控界面上啟動和停止系統(tǒng)、設(shè)定溫度上下限、設(shè)置 PID 參數(shù)等。但其工作方式卻與計(jì)算機(jī)有著較大的不同，具有一定的特殊性。 PLC 的對外功能主要是通過各種 I/O 接口模塊于外界聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)的。 PLC 的應(yīng)用范圍通?？煞譃殚_關(guān)邏輯控制、運(yùn)動控制、過程控制、機(jī)械加工中的數(shù)字控制、機(jī)器人控制、通信和聯(lián)網(wǎng)等 [5]?？傮w上包括的技術(shù)路線：硬件設(shè)計(jì)，軟件編程，參數(shù)整定等。目前 ,國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能話、小型化等方面快速發(fā)展 [3]。這便是一個很典型的 SCADA/HMI 的運(yùn)用，一般而言， HMI 系統(tǒng)必須有幾項(xiàng)基本的能力： 實(shí)時的資料趨勢顯示 —— 把擷取的資料立即顯示在屏幕上。由于其具有工況復(fù)雜、參數(shù)多變、運(yùn)行慣性大、控制滯后等特點(diǎn)，它對控制調(diào)節(jié)器要求極高。 實(shí)驗(yàn)證明，此系統(tǒng)具有快、準(zhǔn)、穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)溫度控制領(lǐng)域能夠廣泛應(yīng)用。 HMI正在成為引導(dǎo)工業(yè)生產(chǎn)制造走向成功的重要因素，因?yàn)檫@些系統(tǒng)越來越多的用于監(jiān)控生產(chǎn)過程，讓過程變得更加準(zhǔn)確、簡潔和快速。借助計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，溫控器具有對控制 參數(shù)及特性進(jìn)行自動整定的功能。從整體上分析和研究了控制 系統(tǒng) 的硬件配置、電路圖的設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)，控制對象數(shù)學(xué)模型的建立、控制算法的選擇和參數(shù) 的整定，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)等。從此這項(xiàng)技術(shù)迅速發(fā)展起來 。 （ 8）響應(yīng)中斷和各種外圍設(shè)備（如編程器、打印機(jī)等）的任務(wù)處理請求。編程設(shè)備用于輸入和編輯用戶程序，對系統(tǒng)作些設(shè)定，監(jiān)控 PLC 及 PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。 人機(jī)界面產(chǎn)品的 特點(diǎn) (1) 系統(tǒng)運(yùn)行過程清晰化 控制過程可以動態(tài)地顯示在 HMI 設(shè)備上。最大限度的滿足工業(yè)生產(chǎn)過程或機(jī)械設(shè)備的控制要求。設(shè)計(jì)人員必須深入現(xiàn)場，認(rèn)真調(diào)查研究，收集資料，并于相關(guān)技術(shù)人員和操作人員一起分析討論，相互配合，共同解決設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題。到此為止系統(tǒng)的硬件電氣線路已經(jīng)確定。 (2)軟件模擬法是在 PLC 中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場信號，其簡單易行，但時效性不易保證。在這里，我們選用了西門子 EM231 4TC 模 擬量輸入模塊。這兩種熱電式傳感器目前在工業(yè)生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用。 （ 31） 式 31 中， 錯誤 !未找到引用源?？刂破鲄?shù)整定方法很多，歸納起來可分為兩大類， 即理論計(jì)算整定法和工程整定法。 2） 先根據(jù)表選取積分時間 Ti 和 Td，通常取 Td=(1/31/4)Ti，然后對比例度 ? 進(jìn)行反復(fù)湊試，直至得到滿意的結(jié)果。這種方法很適合以時間為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)的編程方法。指令樹將顯示用于創(chuàng)建控制程序的所有項(xiàng)目對象和指令。在梯級中，描述事件發(fā)生的條 件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。 圖 44 通信參數(shù)設(shè)置 程序設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)思路 PLC 運(yùn)行時，通過特殊繼電器 產(chǎn)生初始化脈沖進(jìn)行初始化 ，將溫度設(shè)定值 ， PID 參數(shù)值 等，存入有關(guān)的數(shù)據(jù)寄存器，使定時器復(fù)位 ； 按啟動按鈕 ，系統(tǒng) 開始溫度采樣，采樣周期為 10 秒； K 型熱電偶 傳感器把所測量的溫度進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)量轉(zhuǎn)換（ 041 毫伏 ） ； 模擬量輸入通道 AIW0 通過讀入 041 毫伏 的模擬電 壓量送入 PLC； 經(jīng)過程序計(jì)算后得出實(shí)際測量的溫度 T,將 T 和溫度設(shè)定值比較，根據(jù)偏差計(jì)算調(diào)整量，發(fā)出調(diào)節(jié)命令。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制?，F(xiàn)在加上中文程序后，可在全中文的界面下進(jìn)行操作，用戶使用起來更加方便。這是一種模仿繼電器控制系統(tǒng)的編程方法，其圖形甚至元件名稱都有繼電器電路十分相似。整定途徑有以下兩條： 1）先用單純的比例（ P）作用，即尋找合適的比例度 ? ，將人為加入干擾后的過渡過程調(diào)整為 4： 1 的衰減振蕩過程。但是理想微分控制器的控制結(jié)果也不能消除余差，而且控制效果要比純比例控制器更差。 圖 34 系統(tǒng)框架圖 PLC 控制器的設(shè)計(jì) 控制器的設(shè)計(jì)是基于模型控制設(shè)計(jì)過程中最重要的一步。 表 32 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 20mA 5uA 雙極性 滿量程輸入 分辨率 SW1 SW2 SW3 OFF OFF ON 177。此系統(tǒng) 選用 S7200 CPU226， CPU226 集成了 24 點(diǎn)輸入 /16 點(diǎn)輸出，共有 40 個數(shù)字量 I/O。保護(hù)和連鎖是程序中不可缺少的部分，必須認(rèn)真加以考慮。 PLC 選擇包括對 PLC 的機(jī)型、容量、 I/O 模塊、電源等的選擇。 (2) 工藝復(fù)雜程度 當(dāng)工藝要求較復(fù)雜時 ,采用 PLC 控制具有更大的優(yōu)越性 . (3) 可靠性要求 目前 ,當(dāng) I/O 點(diǎn)數(shù)在 20 甚至更少時，就趨向于選擇 PLC 控制了。本章主要從系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和硬件設(shè)計(jì)角度，介紹該項(xiàng)目的 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)步驟、 PLC 的硬件配置、外部電路設(shè)計(jì)以及 PLC 控制器的設(shè)計(jì)和參數(shù)的整定。 人機(jī)界面（ HMI Human Machine Interface）以其 美觀易懂、操作 人性化等顯著特點(diǎn)，正好滿足這種需求而得到廣泛的應(yīng)用。目前則傾向于采用電可擦除的只讀存儲器（ EEPROM） 或閃存 (Flash Memory)，免去了后備電池的麻煩。 （ 2）監(jiān)視電源、 PLC 內(nèi)部各個單元電路的工作狀態(tài)。 第六章，展示了系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果，然后對其分析得出結(jié)論。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 [4]。 溫控系統(tǒng)的現(xiàn)狀 自 70 年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是在微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及自動控制理論和設(shè)計(jì)方法發(fā)展的推動下，國內(nèi)外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在職能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果，在這方面，以日本、美國、德國、瑞典等國技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表 ,并在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用 [2]。以基于 PLC 的下位機(jī)和完成 HMI 功能的上位機(jī)相結(jié)合 ,構(gòu)建成分布式控制系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)了溫度自動控制。I 揚(yáng) 州 高 等 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 校 YANGZHOU TECHNICAL VOCATIONAL COLLEGE 畢業(yè)論文（設(shè) 計(jì)） 題 目 基于倉庫糧食溫度的監(jiān)控與處理 作 者 所 屬 學(xué) 校 揚(yáng)州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校 專 業(yè) 年 級 08屆電氣自動化 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 教師 寫 作 時 間 20200423 II 摘 要 可編程控制器 是一種應(yīng)用很廣泛的自動控制裝置，它將傳統(tǒng)的繼電器控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)融為一體，具有控制能力強(qiáng)、操 作靈活方便、可靠性高、適宜長期連續(xù)工作的特點(diǎn)，非常適合溫度控制的要求。在這種方式的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套溫度控制系統(tǒng)。 比方說溫度過度或壓力超過臨界值，在這樣的條件下系統(tǒng)會產(chǎn)生警報，通知作業(yè)員處理 [1]。這些差距，是我們必須努力克服的。 第五章，詳細(xì)介紹了如何在亞控公司的組態(tài)軟件“組 態(tài)王 ” 的基礎(chǔ)上進(jìn)行人機(jī)界面的設(shè)計(jì)。 （ 1）接收從編程器或者計(jì)算機(jī)輸入的程序和數(shù)據(jù)，并送入用戶程序存儲器存儲。用戶程序存儲器用于存儲用戶根據(jù)工藝要求或者控制功能設(shè)計(jì)的控制程序，早期一般采用隨機(jī)讀寫存儲器（ RAM） ，需要后備電池在掉電后保存程序。 人機(jī)界面基礎(chǔ) 隨著社會的進(jìn)步，工業(yè)自動化 技術(shù)迅猛發(fā)展，控制系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大，控制過程也變得越來越復(fù)雜，系統(tǒng)操作最大透明化已經(jīng)成為一種需要。 第三章 PLC 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 在掌握了 PLC 的硬件構(gòu)成、工作原理、指令系統(tǒng)以及編程環(huán)境后，就可以PLC 作為主要控制器來構(gòu)造 PLC 控制系統(tǒng)。當(dāng)控制規(guī)模較大時 ,特別是開關(guān)量控制的 I/O 設(shè)備較多時，最適合采用 PLC 控制。 (2) 選擇 PLC。 (3)保護(hù)和連鎖程序。 圖 32 S7200 系列 PLC 實(shí)物圖 S7200 CPU 的選擇 S7200 系列的 PLC 有 CPU22 CPU22 CPU22 CPU224XP、 CPU226等類型。表中， ON 為接通，OFF 為斷開。整個硬件連接圖如圖 34 和 35 所示。微分作用是對偏差的變化速度加以響應(yīng)的，因此，只要偏差一有變化，控制器就能 根據(jù)變化速度的大小，適當(dāng)改變其輸出信號，從而可以及時克服干擾的影響，抑制偏差的增長，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 由于比例作用是最基本的控制作用，經(jīng)驗(yàn)整定法主要通過調(diào)整比例度 ? 的大小來滿足質(zhì)量指標(biāo)。 （ 1）梯形圖法 梯形圖法是用梯形圖語言去編制 PLC 程序。它是西門子 s7200 用戶不可缺少的開發(fā)工具。 圖 41 編程軟 件 STEP7Micro/WIN主界面 梯形圖語言特點(diǎn) 梯形圖是使用得最多的圖形編程語言，被稱為 PLC 的第一編程語言。 圖 43 PG/PC接口對話框 （ 3）單擊 Properties 按鈕，將出現(xiàn)接口屬性對話框，檢查各參數(shù)的屬性是否正確，其中通信波特率默認(rèn)值為 （如圖 44 所示）。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言?？蓪蝹€的指令從指令樹拖放到程序中，或雙擊某個指令，以便將其插入到 程序編輯器中光標(biāo)的當(dāng)前位置。 （ 4）步進(jìn)順控法 步進(jìn)順控法是在順控指令的配合下設(shè)計(jì)復(fù)雜的控制程序。如果開始時 Ti 和 Td設(shè)置 的不 合適，則有可能得不到要求的理想曲線。 理論計(jì)算整定法是在已知被控對象的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)選取的質(zhì)量指標(biāo)，通過理論計(jì)算（微分方程、根軌跡、頻率法等），來求得最佳的整定參數(shù)。 為對象放大系數(shù)； 0T 為對象時間常數(shù)； ? 為對象時滯。 該系統(tǒng)中需要用傳感器將溫度轉(zhuǎn)換成電壓，且爐子的溫度最高達(dá)幾百度 ,所以我們選擇了熱電偶作為傳感器。 EM231 熱電偶模塊提供一個方便的，隔離的接口，用于七種熱電偶類型： J、 K、 E、 N、 S、 T 和R 型，它也允許連接微小的模擬量信號 (177。模擬調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。 (5)計(jì)數(shù)器、定時器及內(nèi)部輔助繼電器的地址分配。這一階段必須對被控對象所有功能全面的了解，對對象的各種動作及動作時序、動作條件、必要的互鎖與保護(hù) 。 (2)可靠性原則。例如：爐子加熱通斷可以通過指示燈亮滅來顯示，爐子的溫度大小可以用棒圖來指示等等，使整個控制系統(tǒng)變得形象易懂，也更加清晰。編程設(shè)備在 PLC 的應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試、監(jiān)控運(yùn)行和檢查維護(hù)中是不可缺少的部件，但不直接參與現(xiàn)場的控制。 2） I/O 接口 PLC 是通過各種 I/O 接口模塊與外界聯(lián)系的，按 I/O 點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量， I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU 所能管理的基本配置能力 的限制 ，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。 隨著 PLC 功能的不斷完善，性價比 的不斷提高， PLC 的應(yīng)用面也越來越廣。 本論文通過德國西門子公司的 S7200系列 PLC控制器，溫度傳感器將檢測到的實(shí)際爐溫轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號并送到 PLC中進(jìn)行 PID調(diào)節(jié)， PID控制器輸出量轉(zhuǎn)化成占空比，通過固態(tài)繼電器控制爐子加熱 的通斷來實(shí)現(xiàn)對爐子溫度的控制。有的還具有自學(xué)習(xí)功能，它能夠根據(jù)歷史經(jīng)驗(yàn)及控制對象的變化情況，自動調(diào)整相關(guān)控制參數(shù)，以保證控制效果的最優(yōu)化。 HMI 其實(shí)廣義的解釋就是 “ 使用者與機(jī)器間溝通、傳達(dá)及接收信息的一個接口 ” 。 關(guān)鍵詞 ： 溫度控制 可編程控制器 人機(jī)界面 組態(tài)王 III Abstract Programmable Logic Controller (PLC) is a kind of automatic control equipment which is widely used in the industrial manufacture. It merges the traditional control technology, pu