【正文】 的高度進(jìn)行判斷并做出相應(yīng)的處理。因此，系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)包括邏輯判斷部分和PID控制算法部分這兩個(gè)部分，設(shè)計(jì)的流程首先應(yīng)該完成控制系統(tǒng)程序流程圖的設(shè)計(jì)，然后再根據(jù)控制流程來圖完成PLC的軟件設(shè)計(jì)。 程序流程設(shè)計(jì)按照控制要求和硬件設(shè)計(jì)我們可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，首先進(jìn)行的是程序流程設(shè)計(jì)，并在此基礎(chǔ)上可以完成PLC的梯形圖程序設(shè)計(jì)。在前面的介紹中，我們知道汽包水位過高或者過低都會(huì)對(duì)鍋爐的安全運(yùn)行產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此應(yīng)當(dāng)對(duì)過高或者過低水位做出超限處理。另外PLC在執(zhí)行控制算法時(shí)，由于運(yùn)算過程的復(fù)雜，需要消耗大量的系統(tǒng)時(shí)間從而降低了PLC運(yùn)行效率，不利于系統(tǒng)的運(yùn)行的穩(wěn)定。我們根據(jù)采樣定理可以知道:對(duì)于一個(gè)具有有限頻譜的連續(xù)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)采樣時(shí)，采樣信號(hào)頻率必須大于或等于信號(hào)所含最高頻率的兩倍，這樣采樣所得的離散信號(hào)才能對(duì)原來的連續(xù)信號(hào)完全復(fù)原?？蛇^程控制現(xiàn)場(chǎng)的很多參數(shù)變化并非十分的劇烈，而有較大的時(shí)間延遲，按照工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于流量參數(shù)采樣時(shí)間通常為1～2秒，對(duì)于水位參數(shù)采樣來說通常為3～5秒，汽包水位控制系統(tǒng)采樣時(shí)間通常設(shè)定為1秒即可滿足控制的要求【4】 。為了有效的防止汽包水位超出限制，該控制設(shè)計(jì)應(yīng)作以下處理：當(dāng)汽包水位過高時(shí)即高于350mm時(shí)要停止送水，目的是快速降低汽包水位；而當(dāng)汽包水位過低即低于200mm時(shí)要立即滿負(fù)荷送水，即給水電動(dòng)機(jī)工作于工頻50Hz電源下，用來以快速提高汽包水位。此外我們?cè)O(shè)計(jì)為了提高PLC的運(yùn)行效率，在程序設(shè)計(jì)時(shí)可設(shè)定1秒的定時(shí)時(shí)間，當(dāng)定時(shí)在1秒后執(zhí)行PID控制算法，未到1秒時(shí)PLC處理程序的其他部分或者完成PLC自身的各種功能。根據(jù)上述分析我們可以畫出PLC的程序流程圖，： DeviceNet 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)由于我們的設(shè)計(jì)選用DeviceNet實(shí)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(shí)現(xiàn)變頻器與PLC之間的網(wǎng)絡(luò)通信，并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。首先進(jìn)行RSLinx通訊網(wǎng)絡(luò)組態(tài) ：?jiǎn)螕鬝tartProgramRockwell SoftwareRSLinxRSLinx，起動(dòng)RSLinx 。 RSLinx啟動(dòng)單擊菜單欄CommunicationsConfigure Drivers…或在工具條上單擊Configure Drivers（組態(tài)驅(qū)動(dòng)） 組態(tài)驅(qū)動(dòng)彈出標(biāo)題為Configure Driver的窗口。單擊Available Driver Types對(duì)話框中的下拉箭頭，選擇Ethernet devices 組態(tài)驅(qū)動(dòng)單擊Close 回到RSLinx 初始界面，單擊CommunicationsRSWho，并選中右上角Autobrowse或單擊Refresh .用戶可通過ControlLogix背板的“透明”網(wǎng)關(guān)功能，訪問DeviceNet網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備 設(shè)備網(wǎng)絡(luò)掃描RSNetworx for DeviceNet網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。單擊StartProgramRockwell Software RSNetworxRSNetworx for DeviceNet，打開RSNetworx for DeviceNet軟件 單擊online圖標(biāo)，彈出網(wǎng)絡(luò)瀏覽界面，選擇Ethernet網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)，逐層展開后選擇DeviceNet網(wǎng)絡(luò)，然后單擊OK。RSNetWrox開始掃描網(wǎng)絡(luò)。RSNetWorx將自動(dòng)查找網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)列表下的所有設(shè)備。 掃描設(shè)備如果變頻器顯示Unrecognized Device,就需要?jiǎng)?chuàng)建EDS文件(步驟參考實(shí)驗(yàn)手冊(cè)).創(chuàng)建EDS完成后顯示變頻器圖標(biāo) 變頻器鼠標(biāo)右擊PowerFlex 40圖標(biāo)，選擇Preperties（屬性） 變頻器設(shè)置單擊 Parameters（參數(shù)）選項(xiàng)卡 變頻器設(shè)置將參數(shù)P172 [DSI I/O CFG]設(shè)置為Drv 0，點(diǎn)擊Apply，將修改后的參數(shù)下載.。組態(tài)掃描器1756DNB .雙擊1756DNB，并單擊Module選項(xiàng)卡。將Slot（槽號(hào)）修改成1756DNB當(dāng)前所在槽號(hào)。 通信模塊設(shè)置組態(tài)掃描器Scanlist（掃描列表）。單擊掃描列表選項(xiàng)卡，將看到所有設(shè)備在可用設(shè)備窗口中。用戶可單擊可用設(shè)備窗口中設(shè)備圖標(biāo)，使用單箭頭一次添加一個(gè)設(shè)備。將5號(hào)節(jié)點(diǎn)PowerFlex 40添加到Scanlist（掃描列表）中。 增加變頻器單擊5號(hào)節(jié)點(diǎn)PowerFlex 40，然后選擇Edit I/O Parameters（編輯I/O參數(shù)）。在彈出的對(duì)話框中復(fù)選Polled（輪詢），并設(shè)置Input（輸入字）：4個(gè)字節(jié)，Output（輸入字）：4個(gè)字節(jié)，Poll rate（輪詢速率）：Every Scan。然后點(diǎn)擊OK RSLogix5000程序設(shè)計(jì)RSLogix5000是專門為L(zhǎng)ogix5500系列PLC開發(fā)地組態(tài)軟件【10】。在這個(gè)軟件的環(huán)境下，可以根據(jù)實(shí)際的情況建立標(biāo)簽，避免了其他PLC直接按照地址尋址造成的麻煩和錯(cuò)誤，而且可以按照實(shí)際情況來完成控制器組態(tài)，I/O組態(tài)，通訊組態(tài)等，從而方便的用來完成Logix5500系列PLC梯形圖程序的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)首先進(jìn)行的是控制器組態(tài)，新建一個(gè)項(xiàng)目選擇logix5550系列控制器，并設(shè)置CPU槽號(hào)是0。在I/O點(diǎn)配置選項(xiàng)下單擊右鍵選New Type，在所列出的所有模塊中選擇1756L1M2，在為該模塊設(shè)置名稱及槽號(hào)即可。 控制器組態(tài)配置 I/O模塊組態(tài)根據(jù)該控制系統(tǒng)的實(shí)際情況，配置模擬量輸入信號(hào)的范圍是1~5V電壓，模擬量輸出4~20ma電流做為變頻器頻率對(duì)應(yīng)0~50Hz的頻率。采用與上面控制器組態(tài)類似的辦法，選擇模擬量輸入、輸出模塊以及數(shù)字量輸出模塊來完成組態(tài)。 模擬量輸入模塊組態(tài)最后根據(jù)控制系統(tǒng)的硬件配置情況，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(hào)：Local:5:接觸器KM2控制信號(hào)：Local:5:由于該系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要DeviceNet與變頻器之間進(jìn)行通信，因此還需要進(jìn)行通訊模塊的組態(tài)。我們選擇的是通訊模塊1756DNB/A并設(shè)置其槽號(hào)為4。 DeviceNet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(hào)地址為：Local:4:[0]。根據(jù)以上述的模塊組態(tài)的情況，可以在控制器的標(biāo)簽里（Controller tags）建立以下三個(gè)標(biāo)簽：wlevel、wfloat，sfloat分別表示汽包水位信號(hào)，送水流量信號(hào)，蒸汽流量信號(hào)。在程序的標(biāo)簽里（Program tags）建立以下三個(gè)標(biāo)簽：highlevel，lowlevel，time1s，controlenable等分別表示過高水位信號(hào)，過低水位信號(hào)，定時(shí)1秒信號(hào)，控制算法使能信號(hào)，并且為各個(gè)標(biāo)簽設(shè)置合適的數(shù)據(jù)的類型，根據(jù)上面的參數(shù)整定為各個(gè)PID模塊配置合適的參數(shù)。程序開始執(zhí)行后首先進(jìn)行的是相關(guān)的數(shù)據(jù)傳送，然后再進(jìn)行比較用以判斷系統(tǒng)的工作狀態(tài)。第6章 監(jiān)控界面設(shè)計(jì)RSVIW32是美國(guó)AB羅克韋爾公司開發(fā)的基于組件的用于監(jiān)視與控制自動(dòng)化設(shè)備和過程的人機(jī)界面軟件。RSVIEW32通過開放的技術(shù)達(dá)到與羅克韋爾軟件產(chǎn)品、微軟產(chǎn)品和其他應(yīng)用軟件間空前的兼容性。RSView32是一種簡(jiǎn)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(tái)設(shè)計(jì)，而且是第一個(gè)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(jì)能夠使得在上位機(jī)上實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)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(dòng)AB_ETH2，這取決于使用RSLinx 組態(tài)網(wǎng)絡(luò)時(shí)用到的處理器所在網(wǎng)絡(luò)使用的驅(qū)動(dòng)類型。然后進(jìn)行節(jié)點(diǎn)設(shè)置，選擇OPC Sever建立起RSView32與Logix5000系列控制器之間的通訊。：標(biāo)簽名數(shù)據(jù)類型地址wlevelAnalogLocal:3:wfloatAnalogLocal:3:highlevelDigitalhigh_levellowlevelDigitallowl_evelstartDigitalworkenableendDigitalworkenablel_kpAnaloglkiAnaloglkdAnalogw_kpAnalogwkiAnalogwkdAnalog在Graphic窗口里繪制監(jiān)控畫面，為各個(gè)元件設(shè)置合適的標(biāo)簽并分配地址，使之能夠動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。通過這個(gè)監(jiān)控畫面可以在上位機(jī)上實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并且通過動(dòng)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(yùn)行狀況動(dòng)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(dòng)或停止系統(tǒng)的運(yùn)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。 PID參數(shù)設(shè)定畫面按下趨勢(shì)圖按鈕可以顯示汽包水位的變化趨勢(shì)。結(jié)　論工業(yè)蒸汽鍋爐的工作任務(wù)是生產(chǎn)具有一定質(zhì)量(壓力、溫度等)的合格蒸汽，以滿足相關(guān)負(fù)荷設(shè)備的用汽要求，同時(shí)還要保證鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本文以某廠35T／h蒸汽鍋爐為研究對(duì)象，根據(jù)工程現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鍋爐控制的要求，設(shè)計(jì)了一套基于工業(yè)網(wǎng)絡(luò)上PLC的蒸汽鍋爐水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，鍋爐汽包水位的良好控制是保證系統(tǒng)輸出蒸汽溫度穩(wěn)定的前提。在查詢硬件設(shè)備后，經(jīng)分析后采用三沖量的控制方式，這是基于串前饋串級(jí)復(fù)合控制系統(tǒng)，副回路調(diào)節(jié)器通過副回路快速消除給水環(huán)節(jié)的擾動(dòng)對(duì)汽包水位的影響，主調(diào)節(jié)器通過副調(diào)節(jié)器對(duì)水位進(jìn)行校正，使水位保持在設(shè)定值，使系統(tǒng)工作在良好的狀態(tài)下，可滿足系統(tǒng)的控制要求。接著分析了PID對(duì)系統(tǒng)的影響，及PID的參數(shù)整定，然后利用羅克韋爾PLC進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，并最后用組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控界面設(shè)計(jì)，能夠更好分析鍋爐汽包水位的情況。通過分析證明了汽包水位是工業(yè)鍋爐安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要指標(biāo)，保證水位控制在給定范圍內(nèi)，對(duì)于提高蒸汽品質(zhì)、減少設(shè)備損耗和運(yùn)行損耗、確保整個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行具有重要意義。謝 辭本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下和同組同學(xué)的共同協(xié)作努力下完成的。因此首先要感謝指導(dǎo)老師楊文方老師，楊老師在繁忙的教學(xué)工作中抽出時(shí)間指導(dǎo)我們的設(shè)計(jì)，他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，求實(shí)的科研作風(fēng)，和藹的待人態(tài)度給我們很深的影響。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中根據(jù)大學(xué)期間所學(xué)的理論知識(shí)和指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)完成了這次設(shè)計(jì)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(shí)，不但提高了我個(gè)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)，為今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)、工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。而且我也通過這次設(shè)計(jì)，鞏固了基礎(chǔ)知識(shí)，受益匪淺，在這個(gè)過程中不斷的發(fā)現(xiàn)、分析、解決問題，我學(xué)到了不少知識(shí)，提高了理論與實(shí)踐相結(jié)合的本領(lǐng)。本次設(shè)計(jì)的成功，離不開同組同學(xué)的幫助，在設(shè)計(jì)當(dāng)中同組同學(xué)共同討論分析問題開闊了我的思路同時(shí)也加深了我們之間的友誼。我謹(jǐn)代表個(gè)人，向他們表示感謝！最后，向擔(dān)任本次畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審工作的其他老師們表示衷心的感謝！參考文獻(xiàn)[1] 容鑾恩，1998[2] ，2005[3] Charlie Jackson. 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