【正文】 對這7個(gè)角度區(qū)間進(jìn)行不同的控制策略。180176。表示正對迎風(fēng)面。180176。將啟動向左偏航的電動機(jī)，180176。將啟動向右偏航的電動機(jī)。機(jī)艙偏轉(zhuǎn)角度的大小由電動機(jī)工作時(shí)間決定，偏轉(zhuǎn)角度越小，電動機(jī)工作時(shí)間越短，相反偏轉(zhuǎn)角度越大，電動機(jī)工作時(shí)間越長。在合適的風(fēng)向范圍內(nèi)（傳感器、電機(jī)工作有誤差171176。189176。），則兩個(gè)電動機(jī)均不做任何動作，顯示合適風(fēng)向指示燈。圖 45 145176。155176。、155176。165176。、165176。171176。角度區(qū)間控制梯形圖圖45表示了風(fēng)向標(biāo)夾角為145176。155176。、155176。165176。和165176。171176。時(shí)的控制方法。在145176。155176。時(shí)，啟動向右偏航的電動機(jī)（）并且運(yùn)作延時(shí)90s；在155176。165176。時(shí)，啟動向右偏航的電動機(jī)（）并且運(yùn)作延時(shí)50s；在165176。171176。時(shí)，啟動向右偏航的電動機(jī)（）并且運(yùn)作延時(shí)20s。風(fēng)向標(biāo)夾角為145176。155176。（），經(jīng)上升沿有效接通，接通延時(shí)定時(shí)器T37開始計(jì)時(shí)。在計(jì)時(shí)90s后，定時(shí)器位OFF,當(dāng)前值=0。這段程序?qū)崿F(xiàn)了偏航電機(jī)延時(shí)工作的功能。風(fēng)向標(biāo)夾角為155176。165176。區(qū)間和165176。171176。區(qū)間控制方法也是如出一轍。越接近180176。，偏航電動機(jī)運(yùn)作時(shí)間越短，使之接近合適風(fēng)向角度區(qū)間。由于篇幅限制，不列出其他三個(gè)角度區(qū)間的控制梯形圖。其他三個(gè)角度區(qū)間的控制方法和前兩種相似。在189176。195176。時(shí)，啟動向左偏航的電動機(jī)（）并且運(yùn)作延時(shí)20s。在195176。205176。時(shí)，啟動向左偏航的電動機(jī)（）并且運(yùn)作延時(shí)50s。在205176。215176。時(shí)，啟動向左偏航的電動機(jī)（）并且運(yùn)作延時(shí)90s。171176。189176。屬于傳感器和電機(jī)運(yùn)作的誤差范圍之內(nèi)，所以不需要偏航電機(jī)對其進(jìn)行控制，只需對其這種狀態(tài)進(jìn)行顯示，打開指示燈（）顯示在合適的風(fēng)向標(biāo)夾角內(nèi)。圖 46 171176。189176。角度區(qū)間控制梯形圖 溫度控制程序在溫度控制中，主控制完成系統(tǒng)的初始化，總系統(tǒng)的啟動與停止，單個(gè)系統(tǒng)溫控啟動、停止和急停，計(jì)時(shí)器的設(shè)定等。根據(jù)系統(tǒng)的按鍵信息調(diào)用子程序SBR0和SBR1傳送PID控制參數(shù)。子程序SBR0是機(jī)艙溫度參數(shù)輸入和PID參數(shù)設(shè)定，子程序SBR1是塔架內(nèi)部溫度參數(shù)輸入和PID參數(shù)設(shè)定。定時(shí)器0每20ms中斷一回，進(jìn)入中斷程序INT0進(jìn)行處理。中斷程序INT0對兩個(gè)對象分別進(jìn)行控制。每一個(gè)控制對象都有溫度傳感器檢測室內(nèi)溫度值。在這個(gè)溫度控制系統(tǒng)中，一共有8個(gè)按鍵開關(guān)量輸入，溫度總啟動按鈕與溫度總停止按鈕控制總個(gè)系統(tǒng)。總啟動按鈕控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行，總停止按鈕控制整個(gè)系統(tǒng)停止運(yùn)行。機(jī)艙和塔架內(nèi)部每個(gè)均可以通過各自的按鈕實(shí)現(xiàn)自行控制，啟動按鈕控制啟動溫度調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行，停止按鈕控制停止溫度調(diào)控系統(tǒng)的運(yùn)行，急停按鈕禁止機(jī)艙或塔架內(nèi)部的輸出控制，保護(hù)設(shè)備誤動作。在溫控系統(tǒng)中，需要處理的數(shù)據(jù)分配在多個(gè)內(nèi)存地址。表41列出溫控系統(tǒng)的內(nèi)存分配表：表41溫控系統(tǒng)內(nèi)存分配表名稱地址數(shù)據(jù)大小機(jī)艙P(yáng)ID表VB1008位機(jī)艙過程變量VD10032位機(jī)艙參數(shù)設(shè)定值VD10432位機(jī)艙輸出值VD10832位機(jī)艙溫度增益VD11232位機(jī)艙采樣時(shí)間VD11632位機(jī)艙積分時(shí)間VD12032位機(jī)艙微分時(shí)間VD12432位機(jī)艙積分前項(xiàng)VD12832位機(jī)艙過程前值VD13232位塔架內(nèi)部PID表VB1368位塔架內(nèi)部過程變量VD13632位塔架內(nèi)部參數(shù)設(shè)定值VD14032位塔架內(nèi)部輸出值VD14432位塔架內(nèi)部溫度增益VD14832位塔架內(nèi)部采樣時(shí)間VD15232位塔架內(nèi)部積分時(shí)間VD15632位塔架內(nèi)部微分時(shí)間VD16032位塔架內(nèi)部積分前項(xiàng)VD16432位塔架內(nèi)部過程前值VD16832位機(jī)艙溫度VD20016位塔架內(nèi)部溫度VD20216位機(jī)艙P(yáng)ID輸出VD21616位塔架內(nèi)部PID輸出VD21816位圖 47溫控系統(tǒng)初始化梯形圖圖 48系統(tǒng)啟動和停止控制梯形圖圖47中網(wǎng)絡(luò)26完成定時(shí)中斷的設(shè)置、中斷使能、中斷條件設(shè)置的任務(wù)，設(shè)置中斷INT_1的中斷時(shí)間為10，定時(shí)中斷的時(shí)間間隔為20ms。操作人員摁下溫控總啟動或溫控總停止按鈕。處理系統(tǒng)讀取按鍵信息，根據(jù)信息執(zhí)行相關(guān)的動作，啟動或停止系統(tǒng)，操作總進(jìn)氣閥和排氣閥。，兩者均為上升沿時(shí)有效接通。，（=1）。, （=0）。圖 49機(jī)艙溫度控制梯形圖圖49中程序的功能是根據(jù)運(yùn)行信息判斷確認(rèn)系統(tǒng)的進(jìn)氣閥開與關(guān)，控制送風(fēng)機(jī)的運(yùn)行等。在溫度控制系統(tǒng)中，選用冷卻機(jī)來控制制冷系統(tǒng)，冷卻機(jī)控制電路的控制電壓Vk為0~5V。然而模擬量輸出模塊EM232提供的電壓為0~10V。EM232模塊0~10V的電壓可以轉(zhuǎn)換為0~32000之間的數(shù)字量進(jìn)行控制，因?yàn)槔鋮s機(jī)電壓只可以是0~5V，所以PLC送到EM232的最大數(shù)字量為16000，在PID的輸出值送到模塊EM232時(shí)，要乘以16000不是乘以32000，保證送至冷卻機(jī)電路的電壓在5V之內(nèi)。另外，PID的輸出值不可以直接加至EM232，冷卻機(jī)控制信號變大時(shí)，冷卻機(jī)內(nèi)部控制的導(dǎo)通角后移，使得輸出電壓反而降低。所以PLC輸出的數(shù)字量必須為16000（16000PID輸出值），這樣才能實(shí)現(xiàn)溫度的控制。PLC輸出的數(shù)字量正好為16000時(shí)表示進(jìn)氣閥停止進(jìn)氣。分析程序網(wǎng)絡(luò)28，首先分別對機(jī)艙溫度控制啟動（）和停止（）的運(yùn)行標(biāo)志置位，；。遇到緊急情況，需按下急停按鈕（），即使禁止機(jī)艙的輸出控制同時(shí)使得電動機(jī)狀態(tài)復(fù)位，保護(hù)設(shè)備誤動作。，循環(huán)室內(nèi)氣體均勻降溫。在機(jī)艙溫控系統(tǒng)工作時(shí)，控制風(fēng)機(jī)狀態(tài)（）運(yùn)行并且進(jìn)入子程序SBR_0。調(diào)用子程序?qū)C(jī)艙溫度控制PID參數(shù)傳送到相關(guān)地址，進(jìn)行檢測判斷，執(zhí)行相應(yīng)的動作。假設(shè)機(jī)艙溫度過程變量大于溫度設(shè)定值，將運(yùn)算所得的PID輸出送到擴(kuò)展模擬量輸出模塊EM232的AQW0進(jìn)氣閥；假設(shè)機(jī)艙溫度過程變量小于等于溫度設(shè)定值，控制機(jī)艙溫控系統(tǒng)急停（）,并將模塊EM232的AQW0值設(shè)為16000，這表示進(jìn)氣閥關(guān)閉。由于塔架內(nèi)部溫度控制與機(jī)艙溫度控制方式類似且限于篇幅，將塔架內(nèi)部溫控系統(tǒng)程序略去。塔架內(nèi)部溫控系統(tǒng)的啟動、。圖410為機(jī)艙溫控子程序。這段程序?qū)C(jī)艙的實(shí)際溫度模擬量轉(zhuǎn)換并且傳送到控制器相關(guān)地址，再傳送PID參數(shù)也傳送至相關(guān)內(nèi)存單元，進(jìn)行溫度檢測與判斷，再返回主程序與參數(shù)比對，執(zhí)行相關(guān)的操作，例如打開排氣閥或關(guān)閉進(jìn)氣閥。其中網(wǎng)絡(luò)1中將擴(kuò)展模擬量輸入模塊EM231中的AIW4機(jī)艙溫度模擬值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根據(jù)上一節(jié)關(guān)于風(fēng)向模擬量轉(zhuǎn)換的介紹，同樣地，溫度模擬量可以同樣的方法進(jìn)行轉(zhuǎn)換。外部風(fēng)向模擬量AIW4由EM231輸入模塊讀入。該模塊的第三個(gè)通道連接一塊帶420mA變送輸出的風(fēng)向顯示儀表，轉(zhuǎn)換為數(shù)值640032000。該儀表的量程設(shè)置為0100℃，即0℃時(shí)輸出4mA，100℃時(shí)輸出20mA。風(fēng)速顯示儀的鉑電阻輸入端接入一個(gè)220歐姆可調(diào)電位器。X表示輸入的模擬量，D表示轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。X=(1000)(D6400)/(320006400)0 ()D=256X+6400 ()溫度值送至內(nèi)存地址VW200,VW2006400送VW200,VW200/256送VW200,VW200中即為機(jī)艙溫度數(shù)字量。下圖則明確說明了機(jī)艙的實(shí)際溫度模擬量轉(zhuǎn)換具體過程。圖 410 機(jī)艙溫控子程序SBR_0梯形圖網(wǎng)絡(luò)2中傳送機(jī)艙溫控PID參數(shù)（第三章說明參數(shù)的整定），，。塔架內(nèi)部的溫控子程序和機(jī)艙的類似，塔架內(nèi)部溫度輸入模擬量為AIW6,塔架內(nèi)部溫度PID參數(shù)和機(jī)艙溫度PID參數(shù)相同。圖411為機(jī)艙溫控中斷子程序。中斷子程序的作用是對機(jī)艙與塔架內(nèi)部進(jìn)行PID控制，具體進(jìn)行PID運(yùn)算并且進(jìn)行調(diào)溫控制。，上升沿有效開始執(zhí)行程序。首先將機(jī)艙模擬量（過程變量）進(jìn)行轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)值（）從而利于PID運(yùn)算。圖 411中斷子程序INT_1中機(jī)艙溫控梯形圖工程實(shí)際值標(biāo)準(zhǔn)化的要求是：（1） 將16位整數(shù)轉(zhuǎn)為浮點(diǎn)數(shù)—實(shí)數(shù)。（2） 轉(zhuǎn)為[0,1]區(qū)間內(nèi)的無量綱相對值。 Rnow=Rraw/Span+Offset ()其中Span為最大允許值最小允許直，當(dāng)系統(tǒng)為單極性時(shí)，Span=32000， Offset=0；當(dāng)系統(tǒng)為雙極性時(shí)，Span=64000。轉(zhuǎn)為工程實(shí)際值(16位整數(shù)值)： Rscal=(Mn Offset)Span ()模擬量AIW4送至AC0，DTR指令使得AC0內(nèi)的值轉(zhuǎn)為實(shí)數(shù)，再送單元VD0，VD0/。接下來進(jìn)行PID運(yùn)算，PID指令中回路表的起始地址在VB100,回路的編號LOOP為0，VD108即為運(yùn)算后的控制輸出值，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)換。將其送至AC0，AC0*，ROUND指令使得AC0內(nèi)的值轉(zhuǎn)換為整數(shù)，DTI指令使得AC0內(nèi)的雙整數(shù)轉(zhuǎn)為整數(shù)，VW216ACO送VW216,所得控制值就為VW216內(nèi)的最終PID輸出值。這就是主要進(jìn)行PID運(yùn)算的中斷子程序過程。塔架內(nèi)部的中斷子程序與機(jī)艙中斷子程序類似，在此就不再說明了。 變壓器控制程序圖 412變壓器控制梯形圖圖412為變壓器控制梯形圖。為了安全起見，變壓器啟動前需要保證發(fā)電機(jī)已經(jīng)在運(yùn)行狀態(tài)（），按下啟動按鈕（）變壓器才會運(yùn)行（）。同樣道理，變壓器停運(yùn)前需要保證在發(fā)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動（）后，按下停止按鈕（）變壓器停止運(yùn)作（）。這段程序體現(xiàn)了“起保?！钡目刂品椒?。網(wǎng)絡(luò)35中，按下啟動按鈕，此時(shí)未按停止按鈕，，他的常開觸點(diǎn)同時(shí)接通，放開啟動按鈕，，這種控制方法起到了“自鎖”或“自保持”的功能。 本章小結(jié) 本章主要介紹了可編程控制器的相關(guān)知識，例如它的發(fā)展歷程、編程語言、基本結(jié)構(gòu)、工作原理、特點(diǎn)與應(yīng)用領(lǐng)域。最后用西門子S7200專用的程序梯形圖分別詳細(xì)地編寫和說明上一章節(jié)介紹的四個(gè)模塊的程序。5 系統(tǒng)調(diào)試與仿真西門子S7200可編程控制器可以采用STEP7Micro/WIN32編程軟件進(jìn)行編程[18]。STEP7 軟件基于Windows系統(tǒng)的一類設(shè)計(jì)工具，用于PLC編輯程序、下載程序、現(xiàn)場調(diào)試和在線仿真等，也可以用于實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的運(yùn)行狀態(tài)[19]。STEP7的編程語言有以下幾種：LAD梯形圖、STL語句表、FBD功能圖。STEP7Micro/WIN32軟件一般有參數(shù)設(shè)置、編程、調(diào)試、運(yùn)行、仿真和在線診斷等功能。首先進(jìn)行硬件的連接。建立PC與S7200 CPU的通信通常使用硬件為PC/PPI電纜、RS232接口、RS485接口、S7200CPU、計(jì)算機(jī)等。采用PC/PPI電纜建立PC與PLC之間的通信。PC/PPI電纜的兩端分別為RS232和RS485接口，RS232連接計(jì)算機(jī)RS232通信口COM1或COM2, RS485連接S7200 CPU通信口[19]。然后啟動管理器，在線通信進(jìn)行STEP7的參數(shù)設(shè)置。打開SIMATIC管理器管理項(xiàng)目和庫，在STEP7Micro/WIN32運(yùn)行時(shí)打開“視圖”菜單中的“通信”建立對話框，檢查各個(gè)參數(shù)的屬性是否正確，確定系統(tǒng)是否連接了CPU主機(jī)。 程序調(diào)試 下載程序之前，應(yīng)該執(zhí)行CPU存儲器的復(fù)位。下載程序后，即要進(jìn)行程序的調(diào)試[20]。程序調(diào)試方法有用程序狀態(tài)測試和用變量表測試。 程序調(diào)試步驟如下：（1）在命令菜單中選擇DebugProgram Edit in Run。（2）在CPU在RUN的模式下輸入已編好的系統(tǒng)程序語句。（3）若程序輸入有誤，系統(tǒng)會提示錯誤，不能運(yùn)行。（4）修改程序，直至系統(tǒng)提示沒有錯誤可以運(yùn)行為止。 （5）用程序狀態(tài)測試程序，在Getting Started ONLINE項(xiàng)目窗口上打開OB1。把LAD/STL/FBD編輯窗口打開，激活功能DebugMonitor。 （6）或者可以通過監(jiān)視和修改功能測試各個(gè)程序變量。下載和運(yùn)行程序后，按下工具欄的圖標(biāo)并設(shè)置程序檢測變量后，便可在變量表中監(jiān)視輸入和輸出。 （7）退出RUN模式。 系統(tǒng)仿真MCGS(Monitor and Control System)是基于Windows平臺且用于快速構(gòu)造和形成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)[21]。MCGS為使用者提供了解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺，具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)處理、報(bào)警和安全機(jī)制、流程控制、動畫演示、趨勢曲線和報(bào)表輸出以及企業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)等功能[22]。MCGS是個(gè)運(yùn)行穩(wěn)定，功能成熟，維護(hù)量小并且具有專業(yè)水準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。它憑借操作簡便，可視性好，可維護(hù)性強(qiáng)，性能高且可靠性高等優(yōu)點(diǎn)在石油化工，鋼鐵行業(yè)，電力系統(tǒng)，水處理，環(huán)境監(jiān)測，機(jī)械制造，交通控制，航空航天等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用。界面1：發(fā)電機(jī)啟動、偏航控制系統(tǒng)圖 51 主控制界面圖界面2：溫度控制系統(tǒng)圖 52 溫度控制界面圖在發(fā)電機(jī)啟動、偏航控制界面上分為四大部分。第一部分是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的模擬示意圖，其中包含風(fēng)輪組件、機(jī)艙組件，塔架部分與控制系統(tǒng)。風(fēng)輪可以根據(jù)發(fā)電機(jī)啟動與停止模擬進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。第二部分是控制按鈕部分，發(fā)電機(jī)的啟動需要系統(tǒng)啟動按鈕置1。系統(tǒng)停止按鈕則是用于退出運(yùn)行系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)速在合適范圍內(nèi)，按下系統(tǒng)啟動按鈕，系統(tǒng)啟動的指示燈會變綠燈。第三部分是風(fēng)速檢測系統(tǒng)，模擬量輸入轉(zhuǎn)化為風(fēng)速實(shí)際值與系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行比較，在范