【正文】 而過程控制現(xiàn)場的很多參數(shù)變化并非十分劇烈，有較大的時間延遲，按照工程經(jīng)驗對于流量參數(shù)采樣時間為 1～2 秒，對于水位參數(shù)來說采樣時間為 3～5 秒，汽包水位控制系統(tǒng)采樣時間設(shè)定為 1 秒是可以滿足控制要求的 [4] 。為了有效的防止汽包水位超限，該設(shè)計作以下處理：當(dāng)汽包水位過高即高于 350mm 時停止送水，以快速降低汽包水位，當(dāng)汽包水位過低即低于 200mm 時滿負(fù)荷送水，即送水電動機工作于工頻 50Hz 電源下，以快速提高汽包水位。此外為了提高 PLC 的運行效率，在程序設(shè)計時可以設(shè)定 1山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)39秒的定時時間，當(dāng)定時滿 1 秒時執(zhí)行 PID 控制算法，未滿 1 秒時 PLC 處理程序的其他部分以及完成 PLC 自身的各種功能。 根據(jù)以上分析我們可以設(shè)計 PLC 的程序流程圖如圖 所示： 水位超過 3 5 0 m m ? 水位低于 2 0 0 m m ?執(zhí)行 P I D 控制算法 停止送水 滿負(fù)荷送水是 否是 否開始 延時滿 1 秒 ? 否是結(jié)束 結(jié)束 ?是 否 程序流程圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)40 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 由于該設(shè)計選用 DeviceNet 實現(xiàn) PLC 與變頻器之間的連接因此需要進行 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，從而實現(xiàn) PLC 與變頻器之間的網(wǎng)絡(luò)通信，并通過網(wǎng)絡(luò)進行控制。首先運行 RSLinx 軟件選擇 Communication 菜單，在其下拉選項中選擇 Configue Drivers，然后進行通信配置，該設(shè)計中選擇 Ether Devices通過以太網(wǎng)進行 PLC 與上位機之間的通信，如圖 所示，然后選擇添加驅(qū)動程序配置 IP 地址就可以完成通信配置。圖 通信配置在 RSNetWorx for DeviceNet 軟件環(huán)境下，選擇“File→New”新建一個文件，然后點擊“Network →Online” ，在彈出網(wǎng)絡(luò)掃描對話框中進行網(wǎng)絡(luò)掃描路徑設(shè)置。在項目樹中展開找到 DeviceNet 通信模塊 1756_DNB，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)41并選中它下面的 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)對 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)進行掃描如圖 所示。圖 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)掃描網(wǎng)絡(luò)掃描結(jié)束后，在圖形視圖中可以看到網(wǎng)絡(luò)上所有被識別的設(shè)備。按照之前所設(shè)計的配置在該設(shè)計中將會掃描到 1756_DNB 和 1336PlusII 變頻器，如圖 所示。圖 DeviceNet 掃描結(jié)果雙機該掃描器圖標(biāo)，將會出現(xiàn) 1756_DNB 掃描器的屬性對話框，在這個對話框里點擊各個不同的選項卡將會出現(xiàn)該模塊的名稱、節(jié)點地址、生山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)42產(chǎn)廠家、版本號等信息。根據(jù)硬件配置在模塊對話框（Module ）里設(shè)置模塊的槽號(Slot)為 4，然后點擊“應(yīng)用”和“確定” 完成該模塊的槽號和節(jié)點配置。點擊掃描表（Scanlist）將會彈出 Scanner Configuration Applet 窗口詢問是否上載設(shè)備信息，點擊上載（Upload）按鈕將會上載設(shè)備信息。上載完成后掃描器列表（Scanlist）對話框左側(cè)將會出現(xiàn)所有的有效設(shè)備，這些設(shè)備將按照在 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點號順序排列，點擊方向按鈕后選擇1336PlusII 變頻器設(shè)備可以將設(shè)備的 I/O 數(shù)據(jù)自動的配置到掃描器的 I/O 數(shù)據(jù)表當(dāng)中。在 Scanlist 列表中將會出現(xiàn) 1336PlusII 變頻器的數(shù)據(jù)。點擊Inut 按鈕將會出現(xiàn)如圖 所示窗口，明 1336PlusII 變頻器已經(jīng)分配到掃描器當(dāng)中。圖 掃描器數(shù)據(jù)配置山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)43配置完 I/O 數(shù)據(jù)后可以保存 dnt 文件。在 RSLogix5000 環(huán)境下進行通訊模塊配置時就可以實現(xiàn) PLC 通過 DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)對變頻器的控制。 RSLogix5000 程序設(shè)計RSLogix5000 是為 Logix5000 系列 PLC 開發(fā)的組態(tài)軟件 [10]。在這個軟件的環(huán)境下可以根據(jù)實際情況建立標(biāo)簽，避免了對 PLC 直接按照地址尋址造成的麻煩和錯誤；而且可以照實際情況完成控制器組態(tài)、I/O 組態(tài)、通訊組態(tài)等；從而方便的完成 Logix5000 系列 PLC 梯形圖程序設(shè)計。 控制器組態(tài)進行程序設(shè)計時首先進行的是控制器組態(tài)，新建一個項目選擇logix5550 系列控制器，設(shè)置 CPU 槽號為 0。在 I/O 配置選項下單擊右鍵選擇 New Type，從所列出的所有模塊中選擇 1756L1M2，確定后出現(xiàn)如圖 所示畫面，為該模塊設(shè)置名稱及槽號即可。圖 控制器組態(tài)配置山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)44 I/O 模塊組態(tài)我們根據(jù)實際情況配置模擬量輸入信號的范圍是 1~5V 電壓，模擬量輸出 4~20ma 電流作為變頻器的頻率給定對應(yīng) 0~50Hz 頻率。采用與控制器組態(tài)類似的辦法，選擇模擬量輸入輸出模塊以及數(shù)字量輸出模塊完成組態(tài)。模擬量輸入模塊組態(tài)如圖 所示。圖 模擬量輸入模塊組態(tài)最后根據(jù)硬件配置情況，輸入輸出端口地址可以做以下分配：汽包水位：Local:3: 蒸汽流量：Local:3:送水流量：Local:3:接觸器 KM1 控制信號：Local:5:接觸器 KM2 控制信號：Local:5:山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)45 通訊模塊組態(tài)由于該設(shè)計需要 DeviceNet 與變頻器通信，因此還需要進行通訊模塊組態(tài)。選擇通訊模塊 1756DNB/A 并設(shè)置其槽號為 4，如圖 所示。圖 模塊組態(tài)完成通訊模塊組態(tài)后可以根據(jù) DeveiceNet 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)確定變頻器給定信號地址為：Local:4:[0]。 梯形圖程序設(shè)計根據(jù)以上所述的模塊組態(tài)情況，可以在控制器標(biāo)簽里（Controller tags）建立以下三個標(biāo)簽：wlevel、 wfloat、sfloat 分別表示汽包水位信號、送水流量信號、蒸汽流量信號在程序標(biāo)簽里（Program tags）建立以下三個標(biāo)簽：highlevel、lowlevel、time1s、controlenable 等分別表示過高水位信號、過低水位信號、定時 1 秒信號、控制算法使能信號，并為各個標(biāo)簽設(shè)置合適的數(shù)據(jù)類型，根據(jù)參數(shù)整定為各個 PID 模塊配置參數(shù)。主程序山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)46和控制子程序的梯形圖分別如圖 和圖 所示。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)47圖 主程序梯形圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 軟件設(shè)48圖 子程序梯形圖程序執(zhí)行后首先進行相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送，然后再進行比較以判斷系統(tǒng)的工作狀態(tài)，根據(jù)水位高低情況按照圖 所示的流程圖情況進行處理。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 監(jiān)控界面設(shè)計497 監(jiān)控界面設(shè)計 RSView32 是一種簡單易用的、可集成的、基于組件的人機界面系統(tǒng)。它基于 Microsoft WinNT 和 Win95 平臺設(shè)計，而且是第一個把 Active X 控制嵌入畫面的軟件包。我們利用 RSView32 進行監(jiān)控界面的設(shè)計能夠使得在上位機上實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀況并可以設(shè)置系統(tǒng)的工作參數(shù)。首先應(yīng)該進行通道設(shè)置，由于上位機和 PLC 之間采用以太網(wǎng)連接因此應(yīng)當(dāng)選擇與 TCP/IP 通信協(xié)議 相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動 AB_ETH2，這取決于使用RSLinx 組態(tài)網(wǎng)絡(luò)時用到的處理器所在網(wǎng)絡(luò)使用的驅(qū)動類型。然后進行節(jié)點設(shè)置，選擇 OPC Sever 建立起 RSView32 與 Logix5000 系列控制器之間的通訊。最后根據(jù)系統(tǒng)要求建立標(biāo)簽并設(shè)置合適的數(shù)據(jù)類型和地址如表 所示：表 標(biāo)簽分配標(biāo)簽名 數(shù)據(jù)類型 地址wlevel Analog Local:3:wfloat Analog Local:3:highlevel Digital high_levellowlevel Digital lowl_evelstart Digital workenableend Digital workenablel_kp Analog lki Analog lkd Analog 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 監(jiān)控界面設(shè)計50續(xù)表 標(biāo)簽分配w_kp Analog wki Analog wkd Analog 在 Graphic 窗口里繪制監(jiān)控畫面，為各個元件設(shè)置合適的標(biāo)簽并分配地址，使之能夠動態(tài)顯示系統(tǒng)的運行狀況，如圖 所示。圖 汽包水位監(jiān)控圖通過這個監(jiān)控畫面可以在上位機上實時監(jiān)控系統(tǒng)的運行狀態(tài)，并且通過動畫和數(shù)字的形式輸出鍋爐汽包水位的高度，根據(jù)系統(tǒng)的運行狀況動態(tài)顯示汽包水位是否超限或處于正常范圍之內(nèi)，還可以通過輸入水位給定值改變汽包水位高度。按下開始或停止按鈕能夠啟動或停止系統(tǒng)的運行；按下 PID 參數(shù)設(shè)定按鈕可以進行主副回路調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)定，如 所示。山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 監(jiān)控界面設(shè)計51圖 參數(shù)設(shè)定畫面按下趨勢圖按鈕可以顯示汽包水位的變化趨勢，如圖 所示。圖 汽包水位趨勢圖山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)束語528 結(jié)束語鍋爐汽包水位控制的任務(wù)是控制給水流量使其與蒸發(fā)量保持動態(tài)平衡，從而維持汽包水位在工藝允許的范圍內(nèi)，是保證鍋爐安全生產(chǎn)運行的必要條件。汽包水位控制系統(tǒng)是控制理論和過程控制技術(shù)在實際生產(chǎn)過程中的一個典型應(yīng)用案例，當(dāng)前生產(chǎn)現(xiàn)場所應(yīng)用的控制方法也多是本文所論述的三沖量控制方案。大量的實踐證明三沖量控制方案在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中是切實可行的，并且取得了理想的控制效果，滿足了控制要求，對于企業(yè)提高生產(chǎn)效率、節(jié)約資源起到了明顯的作用。PLC 是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)、算術(shù)運算以及數(shù)據(jù)處理等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設(shè)計。在自動控制領(lǐng)域，PLC 是一種重要的控制設(shè)備，獲得了廣泛的應(yīng)用。大量的實踐證明 PLC 的高穩(wěn)定性和高可靠性使其很利于在工業(yè)現(xiàn)場的特殊環(huán)境下工作，并且能夠極大地減少出現(xiàn)故障的概率、提高控制效果、減少工作人員的工作量。本文根據(jù)影響鍋爐汽包水位的各種因素以及它們的動態(tài)性能，按照控制要求采用了三沖量控制方案，利用目前已經(jīng)發(fā)展成熟的 PLC 技術(shù)來設(shè)計的鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)具有較高的實際應(yīng)用價值。在整個設(shè)計過程中根據(jù)大學(xué)四年期間所學(xué)的理論知識和指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)完成了這次設(shè)計所需要的大部分工作，鞏固了之前所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，提高了我個人的理論水平和其他方面的水平，是我的大學(xué)生活即將結(jié)束之際一次很好的總結(jié)，山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 結(jié)束語53為今后進一步的學(xué)習(xí)、工作打下了堅實的基礎(chǔ)。盡管畢業(yè)設(shè)計期間作了大量的工作，但由于個人水平所限以及時間關(guān)系，論文中存在的問題是在所難免的。例如 AB 系列 PLC 許多軟件還沒有進行更加深入的研究；當(dāng)今控制理論已經(jīng)不再僅僅局限于以反饋和傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)的經(jīng)典控制理論，現(xiàn)代控制論、智能控制都有了長足的發(fā)展并且在某些領(lǐng)域獲得了應(yīng)用，比經(jīng)典控制理論獲得了更好的控制效果，關(guān)于這些方面的知識是目前個人水平所不及的，還有待于更進一步的學(xué)習(xí)。總之，PLC 技術(shù)在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是行之有效的，相信 PLC 技術(shù)在其他控制領(lǐng)域也會有廣泛的應(yīng)用。隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，企業(yè)的自動化水平不斷提高，大量的 PLC 會不斷的裝配到生產(chǎn)過程當(dāng)中去，PLC 技術(shù)會有更加廣闊的應(yīng)用前