【正文】 （42）其中，T為實(shí)際溫度，D為AIWO和AIW2輸入的數(shù)字量。： 內(nèi)存地址分配地址說明VD250鍋爐出口水溫度存放地址VD260爐膛水溫存放地址VD270主控制器PID輸出存放地址VD300目標(biāo)設(shè)定溫度存放地址VD304主控制器Kc存放地址VD308主控制器Ti存放地址VD312主控制器Td存放地址VD320副調(diào)節(jié)器Kc存放地址： PID指令回路表參數(shù)地址名稱說明VD0主調(diào)節(jié)器過程變量（PVn）~VD4主調(diào)節(jié)器給定值（SPn）~VD8主調(diào)節(jié)器輸出值（Mn）~VD12主調(diào)節(jié)器增益（Kc）比例常數(shù)，可正可負(fù)VD16主調(diào)節(jié)器采樣時間（Ts）單位為s，必須是正數(shù)VD20主調(diào)節(jié)器積分時間（Ti）單位為min，必須是正數(shù)VD24主調(diào)節(jié)器微分時間（Td）單位為min，必須是正數(shù)VD120副調(diào)節(jié)器過程變量（PVn）~VD124副調(diào)節(jié)器給定值（SPn）~VD128副調(diào)節(jié)器輸出值（Mn）~VD132副調(diào)節(jié)器增益（Kc）比例常數(shù)，可正可負(fù)VD136副調(diào)節(jié)器采樣時間（Ts）單位為s，必須是正數(shù)VD140副調(diào)節(jié)器積分時間（Ti）單位為min，必須是正數(shù)VD144副調(diào)節(jié)器微分時間（Td）單位為min，必須是正數(shù)控制程序如圖413—圖419所示 ：主程序：圖413 控制程序1圖414 控制程序2主調(diào)節(jié)器程序：圖415 控制程序3圖416 控制程序4副調(diào)節(jié)器程序：圖417 控制程序5圖418 控制程序6圖419 控制程序7 系統(tǒng)仿真由于S7200的仿真軟件不能對含PID控制的程序進(jìn)行編程，所以為了直觀顯示系統(tǒng)效果，我在此進(jìn)行了開環(huán)的溫度監(jiān)測仿真。在低于設(shè)定溫度范圍內(nèi)時，系統(tǒng)顯示溫度過低；介于設(shè)為溫度范圍時，系統(tǒng)溫度正常；在高于設(shè)定溫度范圍時，系統(tǒng)發(fā)出報警。以下是該系統(tǒng)的I/O分配表： PLC 的I/O分配表啟動開關(guān)停止開關(guān)低溫指示燈恒溫指示燈高溫指示燈VIWO模擬量輸入通道 編程如圖420至圖421：圖420 程序圖1圖421 程序圖2仿真如圖422至圖425：當(dāng)系統(tǒng)溫度低于設(shè)定值時，指示燈量，顯示為低溫狀態(tài)。如圖422：圖422 低溫狀態(tài)當(dāng)溫度介于設(shè)定溫度范圍時，系統(tǒng)為恒溫狀態(tài)，指示燈亮，如圖423： 圖423 恒溫狀態(tài)當(dāng)溫度高于設(shè)定溫度范圍時，系統(tǒng)為高溫報警狀態(tài)，指示燈亮，如圖424：圖424 高溫報警狀態(tài)停止：圖425 停止?fàn)顟B(tài)5 組態(tài)編程 組態(tài)變量的建立及設(shè)備連接 新建項(xiàng)目（1）新建畫面工程管理器打開后，尋找“新建”按鈕，雙擊，隨后在彈出的對話框中設(shè)置畫面屬性。圖51 新建工程向?qū)D52 工程管理器（2）新建設(shè)備因?yàn)榻M態(tài)畫面要與西門子S7200 PLC連接之后才能使用，所以要新建S7200的連接。 圖53 設(shè)置配置向?qū)?圖54 設(shè)備配向?qū)?圖55 設(shè)備配置向?qū)?（3）新建變量要實(shí)現(xiàn)組態(tài)王對S7200的在線監(jiān)控，就先必須建立兩者之間的聯(lián)系，那就需要建立兩者間的數(shù)據(jù)變量。基本類型的變量可以分為“內(nèi)存變量”和I/O變量兩類。內(nèi)存變量是組態(tài)王內(nèi)部的變量，不跟被監(jiān)控的設(shè)備進(jìn)行交換。而I/O變量是兩者之間互相交換數(shù)據(jù)的橋梁，S7200和組態(tài)王的數(shù)據(jù)交換是雙向的。如圖56所示：圖56 定義變量所有變量見圖57：圖57 變量設(shè)置 創(chuàng)建組態(tài)畫面 新建主畫面如圖58所示，高溫報警用來顯示當(dāng)溫度高于85176。C的時候，等會變紅閃爍，加熱爐上的指示燈用來指示加熱爐的加熱狀態(tài)。圖58 控制系統(tǒng)主畫面 新建PID參數(shù)設(shè)定窗口圖59 PID設(shè)定窗口如圖59所示，PID參數(shù)設(shè)定窗口，用來設(shè)定主控制器和副控制器的PID參數(shù)值，可與PID參數(shù)的整定。 新建數(shù)據(jù)表庫數(shù)據(jù)報表是反應(yīng)生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)、狀態(tài)等，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄的一種重要形式。數(shù)據(jù)報表有實(shí)時數(shù)據(jù)報表和歷史數(shù)據(jù)報表，既能反應(yīng)系統(tǒng)實(shí)時的運(yùn)行情況，也能監(jiān)測長期的系統(tǒng)運(yùn)行狀況，如圖59所示：圖510 數(shù)據(jù)報表窗口 新建實(shí)時曲線在工具箱中找到實(shí)時趨勢曲線的圖標(biāo)，雙擊，就會彈出實(shí)時趨勢曲線的界面。隨著時間變化它會快速反應(yīng)溫度的變化。如圖511所示：圖511 實(shí)時曲線窗口 新建歷史曲線在圖庫管理器中找出歷時趨勢曲線圖標(biāo)，雙擊。它可以記錄過去溫度的變化情況。圖512 歷史曲線窗口 新建報警窗口在工具箱中找到報警窗口，添加至界面窗口即可。在之前步驟的設(shè)計(jì)下，當(dāng)溫度超過85度時，就會被記錄在報警畫面中。如圖513所示：圖513歷史報警窗口實(shí)時報報警窗口的制作過程相似于歷史報警窗口，它們的差異在于，當(dāng)溫度高于85度時，實(shí)時報警畫面會自動彈出，但歷史報警窗口則需手動設(shè)置。我們來設(shè)置自動彈出，在新建畫面的時候，把大小調(diào)好，并選擇是“覆蓋式”，找到事件命令語言，在里面輸入show picture（實(shí)時報警窗口）就完成了。這樣，每次有一個新報警的產(chǎn)生，實(shí)時報警畫面就會自動彈出。如圖514所示[11]。圖514實(shí)時報警曲線6 系統(tǒng)檢測 啟動組態(tài)王打開項(xiàng)目工程管理器，在窗口欄中找到“VIEW”圖標(biāo)，單擊，啟動組態(tài)王，進(jìn)入主用戶界面。此時，系統(tǒng)會自動彈出一個可查其運(yùn)行情況的窗口，并顯示PLC是否連接成功。若連接不成功，會出現(xiàn)通信失敗的標(biāo)注語，查明原因后可進(jìn)行監(jiān)控。若設(shè)備連接成功，則系統(tǒng)就開始運(yùn)行，并對其數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。如圖61 所示：圖61 監(jiān)控主畫面 實(shí)時曲線觀察點(diǎn)擊組態(tài)畫面的實(shí)時趨勢曲線，可以觀察在PID控制下的作用情況。如圖62 所示：圖62 溫度實(shí)時曲線 分析歷史趨勢曲線圖63 溫度歷史曲線如圖63所示，顯然控制器已經(jīng)起到了調(diào)節(jié)的作用，但調(diào)節(jié)時間太長。為了減小調(diào)節(jié)時間，我增大了Kc。點(diǎn)擊主控畫面的參數(shù)設(shè)定窗口，在彈出的PID參數(shù)設(shè)置窗口中調(diào)節(jié)Kc。如圖64所示：圖64 PID參數(shù)設(shè)置在主畫面上找到歷史趨勢曲線按鈕，點(diǎn)擊進(jìn)入，可顯示已記錄的溫度控制曲線，由此可以剖析PID控制的作用效果，調(diào)節(jié)PID參數(shù)值，完成PID參數(shù)的整定。增大Kc后的曲線。如圖 65所示：圖65 響應(yīng)曲線1如圖65所示，在調(diào)節(jié)Kc值之后，響應(yīng)時間變快，大約5min。但其穩(wěn)定后還是存在穩(wěn)態(tài)誤差，為了減小此誤差，我將主控制器的積分時間Ti重新設(shè)定為3min，控制曲線如圖66 所示：圖66 響應(yīng)曲線2如圖66所示，重新調(diào)節(jié)后的主控制器參數(shù)Kc=4，Ti=3，副控制器Kc=6，得到比較理想的控制曲線。 查看數(shù)據(jù)報表圖67 報表查詢在主畫面中找到數(shù)據(jù)報表窗口，點(diǎn)擊，在出現(xiàn)的報表窗口中點(diǎn)擊報表歷史查詢，可查看記錄的數(shù)據(jù)。如圖67所示：記錄的數(shù)據(jù)如圖 68所示：圖68 數(shù)據(jù)記錄 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試若當(dāng)實(shí)際溫度超過85176。C時，報警畫面會彈出。系統(tǒng)報警在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的作用[12]。如圖69所示：圖69 報警畫面57結(jié)論結(jié)論本課題設(shè)計(jì)了基于PLC的溫度控制系統(tǒng)。PLC（可編程控制器）以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、性價比高、編程簡單、功能強(qiáng)大、能耗低、體積小等顯著特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的自動控制之中。PID閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛的一種控制系統(tǒng)，對大部分控制對象都具有良好的控制效果。組態(tài)軟件組態(tài)王因其簡單易用的特點(diǎn)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中深受用戶的喜歡而得到廣泛的使用。在西門子S7200系列PLC和組態(tài)軟件組態(tài)王的基礎(chǔ)上，我們成功設(shè)計(jì)出了溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)達(dá)到了快、準(zhǔn)、穩(wěn)的效果，也達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。再加上由組態(tài)王設(shè)計(jì)的人機(jī)界面，整個系統(tǒng)操作簡單，控制方便，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度和實(shí)用性。該溫度控制系統(tǒng)也有一些有不足的地方需要改進(jìn)，人機(jī)界面內(nèi)容不夠豐富，若再加上報表系統(tǒng)、打印功能的話，那就更完美了。日后，隨著對PLC硬件系統(tǒng)和通信方式的深入了解，還可以豐富遠(yuǎn)程控制指令，以應(yīng)對運(yùn)行過程中的各種突發(fā)事件，增加其他PLC，通過構(gòu)建復(fù)雜的多級網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)大型的工業(yè)控制，使該系統(tǒng)運(yùn)行時更加穩(wěn)定可靠，性能更加完善。致謝致謝本課題的設(shè)計(jì)是在我的導(dǎo)師蔣曉雁老師的悉心指導(dǎo)下完成的，蔣老師學(xué)識淵博、治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)、工作一絲不茍，對我的畢業(yè)設(shè)計(jì)有很大幫助，有著誨人不倦的師者風(fēng)范，在此謹(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意！另外，也很感謝我們小組的組員，在小組內(nèi)部，促成了良好的學(xué)習(xí)氛圍，特別是我們的組長楊登峰同學(xué)，熱情、盡心的幫我們解決困難，及時與導(dǎo)師溝通。若是沒有他們的努力，我也不會寫出這篇論文。畢業(yè)在即，衷心感謝指導(dǎo)過我的各位老師，四年的成長離不開他們的諄諄教誨。最后感謝我的父母，感謝他們多年來的支持與付出，才能是使我圓滿的完成大學(xué)學(xué)業(yè)！參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 常斗南．可編程控制器[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998．[2] 臺方．可編程控制器應(yīng)用教程[M]．北京：中國水利水電出版社，2001．[3] 魏志精．可編程控制器應(yīng)用基礎(chǔ)[M]．西安：電子工業(yè)出版社，2003．[4] 廖常初．PLC基礎(chǔ)及應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003．[5] 李國厚．PLC原理及應(yīng)用設(shè)計(jì)[M]．西安：化學(xué)工業(yè)出版社，2005．[6] 何學(xué)明，王華民．網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)PLC控制系統(tǒng)可靠性研究[J]．，24(11)：60—62．[7] 鄭鳳翼，金沙．圖解西門子S7200系列PLC應(yīng)用88例[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009．[8] SIMATIC S7200可編程序控制器系統(tǒng)手冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．[9] [J]．電子電氣教學(xué)學(xué)報，2005，11(3)：23—24．[10] 馬小軍．可編程控制器及應(yīng)用[M]．南京：東南大學(xué)出版社，2007．[11] [M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009．[12] [M]．北京：北京信息科技出版社，2005．