【文章內(nèi)容簡介】 RS485的電源來自RS232的RTS線。因為RS232端口的可用電源有限，然而，接受端低的門限電壓允許一個相當(dāng)范圍的誤差。這種技術(shù)在短的線路長度和A、B間無終結(jié)的系統(tǒng)中是可行的。 下位機與傳感器、執(zhí)行器的連接本課題主要在計算機控制實驗臺上完成的，壓力傳感器（FB0803AE3R）將壓力信號轉(zhuǎn)化為420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號送入S7200PLC，經(jīng)PID運算與給定壓力參數(shù)進行比較，得出調(diào)節(jié)參數(shù)，送給變頻器，由變頻器控制水泵轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的液位大小。智能儀表將420mA的標(biāo)準(zhǔn)信號通過溫度傳感器（Pt100），控制鍋爐溫度。亞當(dāng)模塊與渦輪流量計LWGB15的連接要并聯(lián)250Ω的電阻，渦輪流量計將電流信號送給亞當(dāng)模塊。亞當(dāng)模塊將15V的電壓信號通過上位機采集數(shù)據(jù)時，就通過RS232/RS485接口送到上位機。運輸放大器選用通用型集成運算放大器741。硬件圖設(shè)計如圖5所示。 圖5 系統(tǒng)硬件設(shè)計圖第三章 下位機程序設(shè)計及狀態(tài)設(shè)置 下位機程序設(shè)計及控制算法概述使用PID指令的關(guān)鍵是對采集到的數(shù)值和計算出來的PID控制結(jié)果數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化及標(biāo)準(zhǔn)化，PLC程序設(shè)計中，采用無量綱的歸一化處理，給定值和過程變量都是實際的工程量，其幅度、范圍和測量單位都會不同，用可編程控制器控制PID回路時，要把實際測量輸入量、設(shè)定值和回路表中的其他輸入?yún)?shù)進行標(biāo)準(zhǔn)化處理。即用程序把它們轉(zhuǎn)化為PLC能夠識別和處理的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化時可采用單極性方案，系統(tǒng)的輸入來自水箱的液位測量采樣；輸出是單極性模擬量。系統(tǒng)使用比例、積分控制。采用試湊法和經(jīng)驗法，對PID控制算法進行整定，經(jīng)整定取=25，=15，=，本程序中模擬量輸入通道為AIW0，模擬量輸出通道為AQW0。，系統(tǒng)為自動運行狀態(tài)。內(nèi)給定智能儀表具有本機給定的功能，具有智能PID控制算法，可以實現(xiàn)自整定功能。本設(shè)計中亞當(dāng)模塊未采用PID控制算法。系統(tǒng)方框圖如圖6所示：圖6系統(tǒng)方框圖在大部分模擬量的控制中，使用的回路控制類型并不是比例、積分和微分三者俱全。例如，只需要比例回路或只需要比例積分回路。通過對常量參數(shù)的設(shè)置，可以關(guān)閉不需要的控制類型。關(guān)閉積分回路：把積分時間設(shè)置為無窮大，此時雖然由于有初值MX使積分項不為零，但積分作用可以忽略。關(guān)閉微分回路：把微分時間設(shè)置為0，微分作用即可關(guān)閉。關(guān)閉比例回路：把比例增益設(shè)置為0，則只保留積分和微分項。實際工作中，使用最多的是PI調(diào)節(jié)器。比例積分控制的特點是控制器的輸出不僅與偏差的大小成比例，而且與偏差存在的時間成比例，它可以在過渡過程結(jié)束時消除系統(tǒng)的余差。但是，在加入積分作用后，會使系統(tǒng)的穩(wěn)定性降低。雖然可以通過加大比例度的方法，使穩(wěn)定性基本保持不變，但超調(diào)量和震蕩周期也將隨之增大，使過渡過程時間加長。具有比例積分控制規(guī)律的控制器稱為比例積分控制器，式為其輸入輸出信號的數(shù)學(xué)表達式式中，為積分時間。比例積分控制規(guī)律是一種應(yīng)用最為廣泛的控制規(guī)律。它適用于調(diào)節(jié)通道滯后較小、負荷變化不大、被控變量又不允許有余差的場合。例如，流量控制系統(tǒng)、管道壓力控制系統(tǒng)和某些要求嚴(yán)格的液位控制系統(tǒng)普遍采用比例積分控制器。 PLC實現(xiàn)PID控制的程序設(shè)計 S7200PLC介紹現(xiàn)代可編程序控制器不僅能實現(xiàn)對數(shù)字量的邏輯控制，還具有數(shù)學(xué)運算、數(shù)據(jù)處理、運動控制、模擬PID運算控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。PLC(Programmable Logic Controller)具有以下優(yōu)點：編程方法簡單易學(xué)；功能強，性價比高；硬件配套齊全，用戶使用方便，適用性強；可靠性高，抗干擾能力強；系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少；維修工作量少，維修方便；體積小能耗。因而PLC在中小系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣，成為中小系統(tǒng)的主流控制器。 西門子PLC產(chǎn)品在國內(nèi)市場推廣較早，是國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的PLC產(chǎn)品之一，由此我們推出以西門子S7200 PLC為控制器、亞控組態(tài)王為上位監(jiān)控軟件的過程控制系統(tǒng)。S7－200PLC是一種小型PLC，其結(jié)構(gòu)緊湊，功能強大，可適應(yīng)各種中小規(guī)模自動化系統(tǒng)。 PLC程序設(shè)計本程序?qū)崿F(xiàn)了PID控制算法，把PID參數(shù)的給定值送入模擬量輸入，當(dāng)手/自動轉(zhuǎn)換PID_A_M=，執(zhí)行PID指令，然后輸出。否則，直接輸出。PLC程序設(shè)計流程圖如圖7所示。圖7程序設(shè)計流程圖具體程序設(shè)計：參見附錄。 智能儀表實現(xiàn)PID控制的狀態(tài)設(shè)置（1）SET鍵：自動或手動工作態(tài)下，按SET鍵進入?yún)?shù)設(shè)定態(tài)。參數(shù)設(shè)定態(tài)下，按SET鍵確定參數(shù)設(shè)定操作。鍵和鍵：自動工作態(tài)下，按鍵或鍵可修改給定值（SP），在附顯示窗顯示。手動工作態(tài)下，按鍵或鍵可修改控制操作值（MV）。參數(shù)設(shè)定時，鍵或鍵用于參數(shù)設(shè)定菜單選擇和參數(shù)值設(shè)定。（2）給定值設(shè)置單設(shè)定點（本機設(shè)定點）的SP設(shè)定操作在自動工作態(tài)下，按、鍵可修改SP設(shè)定值，在附顯示屏顯示。上電復(fù)位后將調(diào)出停電前的SP值作為上電后的初始SP值。上電復(fù)位時，具有SP跟蹤PV功能，即從時間程序曲線中最接近當(dāng)前PV值的點開始程序運行。在手動工作態(tài)下，按A/M鍵將回到自動工作態(tài)。手動/自動狀態(tài)的切換是控制操作MV雙向無擾動的。本機單值給定時，手動轉(zhuǎn)自動時具有SP自動跟蹤PV功能。即置SP=當(dāng)前PV值。，手動轉(zhuǎn)自動時同樣具有SP自動跟蹤PV功能，即從時間程序曲線中最接近PV的點開始運行。PID自整定程序的啟動按操作說明“D”操作，可啟動PID自整定程序。啟動后，若誤差（SPPV）/FS小于5%則繼續(xù)維持常規(guī)PID運行，還不進PID參數(shù)自整定。若偏差大于5%，則作兩個周期全開全關(guān)位式控制，算出系統(tǒng)合適的PID參數(shù)，按此參數(shù)進行常規(guī)PID控制。自整定期間，附屏交替顯示特定字符和MV值。由于在儀表出廠設(shè)置當(dāng)中，已將輸入零點滿度校正、溫室校正、輸出零點滿度校正（這三個參數(shù)以下被稱為非常規(guī)參數(shù)）各參數(shù)項鎖定，所以在‘工作態(tài)’時，按下Set鍵后儀表顯示的是界面，如果再按Set鍵就進入PID參數(shù)設(shè)置項；設(shè)置比例參數(shù)，觀察計算機顯示屏上的曲線，待被調(diào)參數(shù)基本穩(wěn)定于給定值后，可以開始加干擾測試。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，對系統(tǒng)加擾動信號（在純比例的基礎(chǔ)上加擾動，一般可以通過改變設(shè)定值實現(xiàn)，也可以通過增加干擾），在PI調(diào)節(jié)器的控制實驗的基礎(chǔ)上，在引入適量的微分作用，即在軟件界面上設(shè)置D參數(shù)，觀察系統(tǒng)被控制量響應(yīng)的動態(tài)曲線。第四章 上位機監(jiān)控的組態(tài)過程 上位機組態(tài)設(shè)計概述 組態(tài)王軟件介紹、開放性和集成能力的通用組態(tài)軟件。運行在Windows操作系統(tǒng)。應(yīng)用組態(tài)王軟件可以使工程師把主要精力放在控制對象上，而不是形形色色的通訊協(xié)議、復(fù)雜的圖形處理、枯燥的數(shù)字統(tǒng)計。只需要進行填表式操作，即可生成適合于你的“監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”。它可以在整個生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部將各種系統(tǒng)和應(yīng)用集成在一起，實現(xiàn)“廠際自動化”的最終目標(biāo)。組態(tài)王具有如下特點:　對于系統(tǒng)集成商和用戶來說，一個系統(tǒng)開發(fā)人員可能保存有很多個組態(tài)王工程，對于這些工程的集中管理以及新開發(fā)工程中的工程備份等都是比較煩瑣的事情。組態(tài)王工程管理器的主要作用就是為用戶集中管理本機上的所有組態(tài)王工程。工程管理器的主要功能包括:新建、刪除工程，對工程重命名，搜索指定路徑下的所有組態(tài)王工程，修改工程屬性，工程的備份、恢復(fù)，數(shù)據(jù)詞典的導(dǎo)入導(dǎo)出，切換到組態(tài)王開發(fā)或運行環(huán)境等。此外，組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)還提供工程加密，畫面和命令語言導(dǎo)入、導(dǎo)出功能?！∠到y(tǒng)組態(tài)王調(diào)色板支持無限色和二十四種過渡色效果，組態(tài)王的任一種繪圖工具都可以使用無限色，大部分圖形都支持過渡色效果，巧妙地利用無限色和過渡色效果，可以輕松構(gòu)造出美觀、逼真的畫面。組態(tài)王系統(tǒng)提供圖庫功能，使用圖庫具有很多好處:降低了工程人員設(shè)計界面的難度，縮短開發(fā)周期；用圖庫開發(fā)的軟件將具有統(tǒng)一的外觀，方便工程人員學(xué)習(xí)和掌握；利用圖庫的開放性，工程人員可以生成自己的圖庫元素，“一次構(gòu)造，隨處使用”，節(jié)省了工程投資。，并且支持位圖按鈕，用戶可以隨意構(gòu)造漂亮的按鈕。另外，如Gif、Jpg、Bmp等，用戶可以充分利用己有的資源，輕松構(gòu)造自己功能強大且美觀的應(yīng)用系統(tǒng)?！。哂蟹奖?、靈活、可靠、易于擴展的特點。組態(tài)王分布式報警管理提供多種報警管理功能。包括:基于事件的報警、報警分組管理、報警優(yōu)先級、報警過濾、新增死區(qū)和延時概念等功能，以及通過網(wǎng)絡(luò)的遠程報警管理。組態(tài)王還可以記錄應(yīng)用程序事件和操作員操作信息。報警和事件具有多種輸出方式:文件、數(shù)據(jù)庫、打印機和報警窗，并且可以利用控件等工具實現(xiàn)報警數(shù)據(jù)的訪問和打印?！〗M態(tài)王提供內(nèi)嵌式報表系統(tǒng)，工程人員可以任意設(shè)置報表格式，對報表進行組態(tài)。組態(tài)王為用戶提供了豐富的報表函數(shù)，實現(xiàn)各種運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計分析、報表打印等。