【正文】 4所示：圖34 壓力報警原理圖本設計采用成都維克安科技有限公司的氣體壓力報警器（全不銹鋼材質(zhì)120分貝報警器）。壓力報警器由電接點壓力表、警燈和電源適配器組成，當監(jiān)測到壓力超過上限報警值、低于下限報警值、超出上限與下限設定的區(qū)間報警值時就會鳴笛報警；廣泛應用于石油、化工、冶金、電站等工業(yè)部門測量對耐腐蝕較高的工藝流程中各種液體、氣體、蒸汽介質(zhì)的壓力報警。它的主要參數(shù)為：；工作電壓：AC 220V；報警音量：120dB。工作環(huán)境：溫度40到140℃。 系統(tǒng)硬件連接 在本設計中，S7200 PLC配置有一個模擬輸入模塊和兩個模擬輸出模塊，通過這些I/O接口模塊與所控反應釜控制系統(tǒng)的輸入輸出相連，構成硬件控制系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件連接框圖如圖35所示：圖35 系統(tǒng)硬件連接框圖系統(tǒng)模擬輸入模塊的具體接線圖如圖36所示： 圖36 輸入模塊連線圖系統(tǒng)模擬輸出的具體連線圖如圖37所示：圖37 模擬輸出模塊連線圖系統(tǒng)數(shù)字輸出的具體連線圖如圖38所示：圖38 數(shù)字輸出模塊連線圖CPU諸信號連線圖如圖39所示：圖39 CPU連線圖 第4章 系統(tǒng)軟件設計 控制流程圖設計PLC的硬件、軟件的體系結(jié)構都是封閉的而不是開放的，各廠家的PLC編程語言和指令系統(tǒng)的功能和表達式也不一致，因此各廠家的PLC互不兼容。IEC(國際電工委員會)是為電子技術的所有領域制定全球標準的世界性組織，IEC于1994年5月公布了PLC標準（IEC 61131），其中的第三部分是PLC的編程語言標準。IEC 611313詳細地說明了語法。語義和下述5種編程語言：順序功能圖、梯形圖、功能塊圖、指令表和結(jié)構文本，如圖41所示： 圖41 PLC編程語言其中，梯形圖是使用得最多的PLC圖形編輯語言，具有直觀易懂的優(yōu)點，人們有時把梯形圖稱為電路或程序。本設計的軟件部分采用西門子STEP7軟件編寫系統(tǒng)的梯形圖控制程序。西門子STEP7的功能強大、使用方便、簡單易學。它除了為順序控制提供梯形圖編程外，還可以為過程控制提供完整的編程及調(diào)試支持。 主程序流程圖設計系統(tǒng)主程序主要包括三個子程序：升溫控制子程序、保溫控制子程序和報警子程序。首先，主程序要執(zhí)行初始化程序，包括打開攪拌機開關S8以及設置標志位的初始狀態(tài)，然后CPU讀取模擬輸入通道的壓力采樣值，；同時CPU讀取模擬輸入通道輸入的溫度采樣值和壓力采樣信號，若小于或等于119℃則執(zhí)行升溫控制子程序，℃℃/s的速率上升，當上升至接近120℃時，轉(zhuǎn)而執(zhí)行保溫控制子程序，再經(jīng)過保溫5分鐘后待反應充分后停機。系統(tǒng)的主程序流程圖如圖42所示：圖42 主程序流程圖升溫階段子程序流程如圖43所示：圖43 升溫子程序序流程圖升溫控制階段采用串級PID控制算法?！妗?。其中核心部分是微分加PID算法的設計。將反應溫度取微分得到溫度變化率，與設定值比較經(jīng)過算法計算得溫度變化率的增量控制各閥相應動作。 保溫子程序流程圖設計在溫度上升至120℃左右時，程序進入保溫控制子程序。該階段控制程序的核心是PID控制程序。保溫階段的實現(xiàn)程序中主要采用了特殊指令中的PID指令。PID控制算法是工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛使用的一種控制算法，它結(jié)構簡單，實現(xiàn)較為容易，在S7200 PLC中，PID算法可以通過一條指令來實現(xiàn)。構建PID控制器時需預置其Kp,Ki和Kd。PID指令完成環(huán)節(jié)的運算，它需要給定量和反饋量，運算的結(jié)果是控制量，這就是提供給指令的基本參數(shù)。保溫子程序流程圖如圖44所示：圖44 保溫子程序流程圖 報警子程序流程圖設計為了保證生產(chǎn)過程安全，需要監(jiān)控必要生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如若超過正常指標即進入報警，執(zhí)行相應的排氣降溫工作。報警子程序的程序流程圖如圖35所示：圖45 報警子程序流程圖 控制梯形圖設計打開S7200編程軟件STEP7，進入編程軟件界面。程序梯形圖如圖42所示：圖42 程序梯形圖第5章 監(jiān)控界面設計典型的監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端監(jiān)視設備、傳輸設備、后端控制顯示設備這三大部分組成，其中后端設備可進一步分為中心控制設備和分控制設備。前、后端設備有多種構成方式，它們之間的聯(lián)系（也可稱作傳輸系統(tǒng)）可通過電纜、光纖或微波等多種方式來實現(xiàn)。本文的后端控制顯示設備即PC機。監(jiān)控界面本設計是監(jiān)控系統(tǒng)的重頭戲，它將直觀、方便、內(nèi)容豐富的生產(chǎn)信息傳遞給控制者，控制者可根據(jù)這些信息 對生產(chǎn)過程介入并進行適時控制。隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機在工業(yè)領域的廣泛應用，人們對工業(yè)自動化的要求越來越高，種類繁多的控制設備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領域的應用，使得傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，當工業(yè)被控對象一旦有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控制項目的不同而使其重復使用率很低，導致它的價格非常昂貴。本文選擇由北京三維力控科技有限公司開發(fā)的三維力控組態(tài)軟件。力控采用了多線程、COM組件等新技術，實現(xiàn)了實時多任務，軟件運行穩(wěn)定可靠，它具有適應性強、開放性好、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。 系統(tǒng)仿真設計。Simulink仿真是交互式的，可以很隨意地改變模型的參數(shù)并且馬上就可以看到改變參數(shù)的結(jié)果。由于本控制對象為非線性、大滯后的過程，可以用一階系統(tǒng)表示其傳遞函數(shù)式51為： （式51）其中，為被控對象中不含純滯后部分的傳遞函數(shù)，為被控對象中純滯后部分的傳遞函數(shù)，為滯后時間?？杉僭O本對象的數(shù)學模型，式52為： （式52）首先，在輸入窗口鍵入simulink，新建一個model文件。建立PID控制回路如圖53所示： 圖53 PID控制回路圖由第二章中臨界比例度法對PID參數(shù)進行整定，整定之后的各參數(shù)為：=，=，=。整定PID參數(shù)后建立串級控制回路如圖54所示：圖54 串級控制回路仿真圖最后，設置仿真時間及其他參數(shù)后開始仿真，觀察控制效果。為了使升溫控制回路和保溫控制控制回路切換時更加平滑，達到較理想的控制效果，需繼續(xù)不斷調(diào)整PID參數(shù)。系統(tǒng)仿真結(jié)果如圖55所示：圖55 仿真結(jié)果仿真結(jié)論：℃/s范圍內(nèi)，%，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差≤1℃，符合控制要求。、 47 總 結(jié)本畢業(yè)論文根據(jù)設計要求完成了一套基于S7200PLC的連續(xù)攪拌釜式反應器溫度系統(tǒng)的設計。首先闡述其研究背景、研究現(xiàn)狀及發(fā)展和研究的意義。在對設計對象有充分了解之后，對控制方案進行了論證選擇。然后依據(jù)選定的控制方案，設計相應的硬件設備并進行系統(tǒng)的軟件設計，最后對所設計的系統(tǒng)進行MATLAB仿真。從仿真結(jié)果可以看出，本設計達到了預定的目標，能實現(xiàn)良好的控制效果。在做本畢業(yè)設計的過程中，我充分復習了大學四年學過的知識，特別是如自動控制原理、過程控制系統(tǒng)、計算機控制系統(tǒng)、S7200 PLC編程及應用等專業(yè)知識。把理論知識應用于實際系統(tǒng)，深化了對所學知識的理解。除運用學過知識外，還學習運用了化工方面的相關知識，同時也進一步熟練掌握了像PLC編程軟件和Matlab仿真軟件的應用。通過這次畢業(yè)設計，我不僅鞏固了理論知識，同時提高了運用知識解決實際問題的能力。畢業(yè)設計的種種難題使我認識自我，發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，使我有了改善的方向和目標，是我人生中重要的一課，使我受益良多。致 謝我的畢業(yè)論文是在呂秀江老師的精心指導和大力支持下完成的，他淵博的知識開闊的視野給了我深深的啟迪，論文凝聚著她的血汗，他以嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和敬業(yè)精神深深的感染了我，對我的工作學習產(chǎn)生了深淵的影響，在此我向他表示衷心的謝意。這四年來感謝長春工業(yè)大學人文信息學院自動化系的老師對我專業(yè)思維及專業(yè)技能的培養(yǎng)，他們在學業(yè)上的心細指導為我工作和繼續(xù)學習打下了良好的基礎，在這里我要像諸位老師深深的鞠上一躬！老師們在這四年來，在思想以及生活上給予我鼓舞與關懷讓我走出了很多失落的時候，“明師之恩，誠為過于天地，重于父母”，對老師們的感激之情我無法用語言來表達！感謝這三年來我的朋友以及自動化090911班的同學們對我的學習，生活和工作的支持和關心。四年來我們真心相待，和睦共處，不是兄弟勝是兄弟！正是一路上有你們我的求學生涯才不會感到孤獨，馬上就要各奔前程了，希望你們有好的前途，失敗不要灰心，你的背后還有自動化090911班這個大家庭！最后我要感謝我的父母，你們生我養(yǎng)我，縱有三世也無法回報你們，要離開你們出去工作了，我在心里默默的祝福你們平安健康，我不會讓你們失望的，會好好工作回報社會的。參 考 文 獻[1] 鐘國情, 何應堅等. 四氮唑乙酸生產(chǎn)過程計算機控制[M]. 北京：高等教育出版社，1998，3032 (社會科學版). 2002.[2] 馮斌，須文波等. 反應釜系統(tǒng)的模糊串聯(lián)策略[N]. 無錫：輕工業(yè)大學學報. 1999，7275 2007. 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