【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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行通信配置，該設(shè)計中選擇 Ether Devices通過以太網(wǎng)進(jìn)行 PLC 與上位機(jī)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jìn)行程序設(shè)計時首先進(jìn)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(jìn)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(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送，然后再進(jìn)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(jìn)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(jī)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(jìn)行監(jiān)控界面的設(shè)計能夠使得在上位機(jī)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(jìn)行通道設(shè)置，由于上位機(jī)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(jìn)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(jī)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(jìn)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(jī)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(kuò)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(jìn)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(jìn)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(jìn)一步的學(xué)習(xí)?？傊?，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(jì)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