基于plc的溫度控制閉環(huán)系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-07-24 18:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 PV）之差，S7200解決的求比例項的算式是：MPn=Kc*（SPnPVn）其中：MPn 第n采樣時刻比例項的值 Kc 增益 SPn 第n采樣時刻的給定值 PVn 第n采樣時刻的過程變量的值積分項值MI與偏差和成正比。S7200解決的求積分的算式是：MIn=Kc*Ts/Ti*(SPnPVn)+MX其中：MIn 第n采樣時刻積分項的值 Kc 增益 Ts 采樣時間間隔 Ti 積分時間 SPn 第n采樣時刻的給定值 PVn 第n采樣時刻的過程變量的值 MX 第n1采樣時刻積分項（積分項前值） 積分和（MX）是所有積分項前值之和，在每次計算出MIn后，都要用MIn去更新MX。其中MIn可以被調(diào)整或限制，MX的處置通常在第一次計算輸出以前被設(shè)為Minitial（初值）。積分項還包括其他幾個常數(shù)：增益（Kc），采樣時間（Ts）和積分時間（Ti）。其中采樣時間是重新計算輸出的時間間隔，而積分時間控制積分項在整個輸出結(jié)果中影響的大小。微分項值Md與偏差的變化成正比，S7200使用下列算式來求解微分項：Mdn=Kc*Td/Ts*((SPnPVn)(SPn1PVn1))為了避免給定值變化的微分作用而引起的跳變，假定給定值不變SPn=SPn1，這樣可以用過程變量的變化替代偏差的變化，計算算式可改進(jìn)為：Mdn=Kc*Td/Ts*(SPnPVnSPn+PVn1)或Mdn=Kc*Td/Ts*(PVn1+PVn)其中：Mdn 第n采樣時刻的微分項值 Kc 回路增益 Ts 回路采樣時間 Td 微分時間 SPn 第n采樣時刻的給定值 SPn1 第n1采樣時刻的給定值 PVn 第n采樣時刻的過程變量的值 PVn1 第n1采樣時刻的過程變量的值為了下一次計算微分項值，必須保存過程變量，而不是偏差，在第一采樣時刻，初始化為PVn1=PVn。在許多控制系統(tǒng)中，只需要一兩種回路控制類型。例如只需要比例回路或者比例積分回路，通過設(shè)置常量參數(shù)，可以選擇需要的回路控制類型。如果不想要積分動作（PID計算中沒有“I”），可以吧積分時間（復(fù)位）置為無窮大“INF”。即使沒有積分作用，積分項還是不為零，因為有初值MX。如果不想要微分回路，可以把微分時間置為零。如果不想要比例回路，但需要積分或積分微分回路，系統(tǒng)會在計算積分項和微分項時，[7]。4 基于PLC的爐溫控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 STEP 7 MICRO/WIN32軟件介紹STEP7Micro/WIN32編程軟件是由西門子公司專為S7200系列PLC設(shè)計開發(fā)，它功能強(qiáng)大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用[8]，例如創(chuàng)建用戶程序、修改和編輯原有的用戶程序，編輯過程中編輯器具有簡單語法檢查功能。同時它還有一些工具性的功能，例如用戶程序的文檔管理和加密等。此外，還可直接用軟件設(shè)置PLC的工作方式、參數(shù)和運行監(jiān)控等。程序編輯過程中的語法檢查功能可以提前避免一些語法和數(shù)據(jù)類型方面的錯誤。梯形圖中的錯誤處的下方自動加紅色曲線，語句表中錯誤行前有紅色叉，且錯誤處的下方加紅色曲線。軟件功能的實現(xiàn)可以在聯(lián)機(jī)工作方式（在線方式）下進(jìn)行，部分功能的實現(xiàn)也可以在離線工作方式下進(jìn)行。聯(lián)機(jī)方式：有編程軟件的計算機(jī)與PLC 連接，此時允許兩者之間做直接通信。離線方式：有編程軟件的計算機(jī)與PLC 斷開連接，此時能完成大部分基本功能。如編程、編譯和調(diào)試程序系統(tǒng)組態(tài)等，但所有的程序和參數(shù)都只能存放在計算機(jī)上[9]。兩者的主要區(qū)別是：聯(lián)機(jī)方式下可直接針對相連的PLC進(jìn)行操作，如上載和下載用戶程序和組態(tài)數(shù)據(jù)等；而離線方式下不直接與PLC 聯(lián)系，所有程序和參數(shù)都暫時存放在磁盤上，等聯(lián)機(jī)后在下載到PLC 中。 輸入輸出點配置符號地址注釋運行0運行 1 停止輸出歸一VD9000~1手自動0手動1自動手動輸出VD7000~1實際溫度VD550度設(shè)定溫度VD650度模擬輸出AQW016000~0PID輸出VW800VW800 系統(tǒng)流程圖鉑電阻Pt100溫度變送器模數(shù)轉(zhuǎn)換與設(shè)定值比較PID算法數(shù)模轉(zhuǎn)換直流轉(zhuǎn)換為交流燈泡 系統(tǒng)程序?qū)崿F(xiàn) 爐溫實際溫度的檢測爐溫實際溫度的檢測是要將溫度量轉(zhuǎn)化為PLC可識別的量，所以，將溫度變送器輸出的值先由16位的整型轉(zhuǎn)化為32位的雙整型，再由雙整型轉(zhuǎn)化為實型，實型小數(shù)點后可有6位，故比較精確。由于鉑電阻的最大量程為150攝氏度，PLC模擬輸入輸出最大位為32000，為將測得的溫度值與PLC中計算值相對應(yīng)，故將送入PLC中的溫度值先除以32000再乘以150，此時得到測得溫度值在PLC中計算所對應(yīng)的數(shù)，將該數(shù)送入變量寄存器VD550。 PID算法在S7200中的實現(xiàn)S7200的編程軟件Micro/WIN提供了PID指令向?qū)?，PID控制程序可以通過指令向?qū)ё詣由蒣10]。除此之外，PID指令也同時會被自動調(diào)用。首先選擇運用PID算法的回路，本系統(tǒng)就一個回路，故選擇回路0：第二步給回路參數(shù)定值，本系統(tǒng)采用的鉑電阻的測量范圍是0~150度，故給定范圍的低限和高限分別為0和150；回路的參數(shù)可以先不設(shè)定，因為新的S7200 CPU支持PID自整定功能第三步設(shè)置回路輸入輸出項，輸入和輸出量都是單級性的模擬量，因為S7200的單極性模擬量輸入輸出信號的數(shù)值范圍是0~32000[11]，所以輸入項的量程為0~32000，由于輸出時通過的變相器的量程只有輸入時的一半，故輸出的量程設(shè)置為0~16000第四步是給該子程序命名和添加手動控制這步完成以后PID向?qū)Ь蛶臀覀兺瓿闪薖ID算法子程序的設(shè)計。然后在程序中調(diào)用向?qū)傻腜ID子程序（如下圖） PID子程序圖 輸出控制量的處理經(jīng)PID控制過后的輸出量和輸入一樣，同樣要其由整型轉(zhuǎn)化為實型，但由于本系統(tǒng)的電壓變送器采用的是5伏的反相模塊，所以對應(yīng)的最大值變
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