【正文】 間跨度可以通過(guò)動(dòng)畫連接中“表示定義設(shè)置”，一個(gè)畫面最多可以設(shè)置四條曲線，本文只需要用到兩條曲線，綠色曲線表示設(shè)定的溫度，紅色曲線表示當(dāng)前實(shí)際溫度。X方向表示時(shí)間，Y方向表示變量的量程百份比。Y軸上不能直接出現(xiàn)實(shí)際的過(guò)程值，但可以通過(guò)工具箱的文本進(jìn)行對(duì)應(yīng)的標(biāo)記，本文中設(shè)置了量程是100℃。另外，在畫面中設(shè)置了返回按扭，點(diǎn)擊就可以返回到主畫面。如圖56所示。 圖56 實(shí)時(shí)趨勢(shì)畫面設(shè)置 創(chuàng)建報(bào)警窗口1) 歷史報(bào)警窗口在工具箱中選用報(bào)警窗口工具，在面板中繪制報(bào)警窗口，添加文本等就可。如圖57所示。由于前面已經(jīng)設(shè)置了報(bào)警變量，所以當(dāng)變量值超過(guò)所設(shè)置的溫度時(shí)，那就會(huì)在報(bào)警畫面中被記錄。57 歷史報(bào)警設(shè)置2) 實(shí)時(shí)報(bào)警窗口其制作過(guò)程和歷史報(bào)警窗口類似，不同的是，實(shí)時(shí)報(bào)警畫面是要彈出來(lái)的，所以必須在新建畫面的時(shí)候，把大小調(diào)好，并選擇是“覆蓋式”。畫面的自動(dòng)彈出，在事件命令語(yǔ)言中，輸入show picture(實(shí)時(shí)報(bào)警窗口)。\\本站點(diǎn)\$新報(bào)警=0。，這樣每次新報(bào)警有產(chǎn)生，就會(huì)立刻出報(bào)警畫面。如圖58所示。58 實(shí)時(shí)報(bào)警設(shè)置 建立系統(tǒng)原理畫面在工程管理器中，選擇新建原理畫面，運(yùn)用工具箱中的工具以及圖庫(kù)中的圖片完成系統(tǒng)原理畫面的設(shè)計(jì)，如圖59所示。59 系統(tǒng)原理畫面 建立參數(shù)監(jiān)控畫面此畫面可在線查看當(dāng)前程序的參數(shù)，分別有設(shè)定的溫度、當(dāng)前實(shí)際溫度、運(yùn)行時(shí)間，比例系數(shù)P，積分系數(shù)I，微分系數(shù)D。可以通過(guò)手動(dòng)按扭和自動(dòng)按扭進(jìn)行PID參數(shù)的選擇。雙擊自動(dòng)按鈕，系統(tǒng)按程序初始的PID參數(shù)進(jìn)行控制，雙擊手動(dòng)按鈕，可在線修改PID參數(shù)，并使得程序在設(shè)定的PID參數(shù)下運(yùn)行。當(dāng)然，也可以修改設(shè)定的目標(biāo)溫度值，如圖510所示圖 510 參數(shù)監(jiān)控與設(shè)置 本章小結(jié)本章主要介紹了加熱爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，它提供了集成、靈活、易用的開發(fā)環(huán)境和廣泛的功能，能夠快速建立、測(cè)試和部署自動(dòng)化應(yīng)用，來(lái)連接、傳遞和記錄實(shí)時(shí)信息。組態(tài)軟件提供了可視化監(jiān)控畫面，包括動(dòng)畫，實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線，歷史趨勢(shì)曲線，實(shí)時(shí)報(bào)警窗口，歷史報(bào)警窗口等等的功能?？煞奖愕乇O(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行。并可在在線修改程序參數(shù)，有利于系統(tǒng)的性能發(fā)揮。第6章 　系統(tǒng)調(diào)試組態(tài)王和PLC編程軟件不能同時(shí)啟動(dòng)，因?yàn)樗麄兪褂玫氖峭粋€(gè)端口，要想在線利用組態(tài)王監(jiān)控程序，那就先必須在關(guān)閉組態(tài)王的情況下，先把PLC程序下載到PLC中，并且運(yùn)行程序，再把編程軟件關(guān)閉，才可以啟動(dòng)組態(tài)王，這樣就可以利用組態(tài)王在線監(jiān)控了。 　組態(tài)王與S7200的通信PPI（PointtoPoint）是西門子專為S7200系列開發(fā)的一個(gè)通信協(xié)議，為主從協(xié)議，PC機(jī)為主站，S7200為從站。使用PPI電纜將PC機(jī)串口和S7200的通訊口連接，采用串口通訊方式。首先使用“設(shè)備配置向?qū)А倍x外部設(shè)備，分別選擇西門子S7200系列PPI通信和西門子S7200系列通信卡通信，并設(shè)定如下通信參數(shù)：波特率96000bps，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，偶校驗(yàn)。PLC地址設(shè)為默認(rèn)地址:“2”。下圖61為配置向?qū)М嬅?，按照以上的步驟即可成功的完成組態(tài)王與PLC的通信。圖61 組態(tài)王與PLC通信 啟動(dòng)組態(tài)王打開組態(tài)王的項(xiàng)目工程管理器，點(diǎn)擊窗口欄中“WIEW”或者在畫面中點(diǎn)擊右鍵，選擇“切換到VIEW”，啟動(dòng)組態(tài)王，進(jìn)入主畫面。這個(gè)時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開一個(gè)信息窗口，可以通過(guò)信息窗口來(lái)知道，組態(tài)王的運(yùn)行情況以及和PLC的連接是否成功。如果連接不成功，會(huì)出現(xiàn)通信失敗的提示語(yǔ)言，那就要查明原因，否則不能監(jiān)控。如果提示連接設(shè)備成功，窗口會(huì)顯示開始記錄數(shù)據(jù)，那就表示可以開始系統(tǒng)的運(yùn)行了。進(jìn)入系統(tǒng)的主畫面后，如圖62所示。如果沒(méi)有點(diǎn)擊啟動(dòng)按扭，PLC是處于待命停止階段的，指示燈是紅色的。當(dāng)確定可以開始系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)候，單擊啟動(dòng)按扭，程序進(jìn)入加熱模式，指示燈變綠，爐子里的燈相當(dāng)于實(shí)物中加熱爐的加熱指示燈，兩者亮暗的步伐是同步的。如果點(diǎn)擊關(guān)閉按扭，系統(tǒng)進(jìn)入停止階段。畫面的下方設(shè)置了5個(gè)鏈接，可以點(diǎn)擊進(jìn)入選某種畫面。如果提示連接設(shè)備成功，窗口會(huì)顯示開始記錄數(shù)據(jù)，那就表示可以開始系統(tǒng)的運(yùn)行了。圖 62 啟動(dòng)主畫面 參數(shù)設(shè)定和監(jiān)控如圖63所示，畫面的上半部分可以查詢當(dāng)前的實(shí)際溫度和系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)候的PID參數(shù)，還可以觀察系統(tǒng)運(yùn)行了多少時(shí)間。下半部分設(shè)置改變系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)。點(diǎn)擊“手動(dòng)”按扭，可以在下面的PID參數(shù)欄中輸入新的PID值，系統(tǒng)在下一采樣周期就可以按照設(shè)定的參數(shù)執(zhí)行。如果想恢復(fù)默認(rèn)的參數(shù)值，可以點(diǎn)擊“自動(dòng)”按扭，點(diǎn)擊按扭后，系統(tǒng)又恢復(fù)到原來(lái)的默認(rèn)參數(shù)。按扭前的燈是用來(lái)顯示系統(tǒng)正處于哪一種模式下運(yùn)行。圖 63 運(yùn)行時(shí)參數(shù)監(jiān)控設(shè)置 報(bào)警信息提示報(bào)警窗口實(shí)時(shí)報(bào)警窗口和歷史報(bào)警窗口，實(shí)時(shí)報(bào)警窗口是無(wú)論用戶處于哪個(gè)界面，一旦滿足報(bào)警條件，實(shí)時(shí)報(bào)警窗口就會(huì)彈出來(lái)，提示用戶，本論文中在報(bào)警窗口中設(shè)置了兩個(gè)按扭，一個(gè)是停止按扭，按下就會(huì)使程序進(jìn)行停止模式，用于應(yīng)急，如果用戶覺(jué)得引起報(bào)警的事件還不足于停止設(shè)備的運(yùn)行，那就可以點(diǎn)退出按扭，退出實(shí)時(shí)報(bào)警窗口。實(shí)時(shí)報(bào)警不能記錄。只能顯示當(dāng)前的報(bào)警事件歷史報(bào)警窗口是負(fù)責(zé)記錄過(guò)去系統(tǒng)的報(bào)警事件，它不會(huì)自己彈出來(lái)，用戶需要切換到他的畫面進(jìn)行查詢。系統(tǒng)中設(shè)定了一旦溫度超過(guò)90℃就報(bào)警，但實(shí)際操作中，如果沒(méi)有特殊的情況，一般不會(huì)出現(xiàn)那么大的超調(diào)，下面的畫面是人為的使系統(tǒng)溫度過(guò)高，來(lái)測(cè)試一下報(bào)警的功能，如圖64所示。圖64 實(shí)時(shí)報(bào)警 趨勢(shì)曲線監(jiān)控進(jìn)入此畫面，可以看到當(dāng)前實(shí)際溫度和設(shè)定目標(biāo)溫度兩條曲線的實(shí)時(shí)走勢(shì)。藍(lán)色線表示設(shè)定溫度的趨勢(shì)曲線,紅色表示當(dāng)前實(shí)際溫度的趨勢(shì)曲線,通過(guò)兩個(gè)曲線的比,可以清楚地監(jiān)視實(shí)際溫度曲線的動(dòng)態(tài)特性,這可為系統(tǒng)調(diào)試提供一定的幫助，可以按返回按扭回到主畫面。如圖65所示：圖65 實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線 本章小結(jié) 本章主要介紹組態(tài)王和PLC進(jìn)行通信的具體方法，在線利用組態(tài)王對(duì)程序監(jiān)控，能夠反應(yīng)出系統(tǒng)的實(shí)時(shí)變化、趨勢(shì)曲線、以及實(shí)時(shí)報(bào)警功能等，實(shí)時(shí)監(jiān)控加熱爐的工作情況，根據(jù)自己的要求，實(shí)時(shí)的對(duì)參數(shù)進(jìn)行修改。結(jié) 論本設(shè)計(jì)研究了電爐的溫度控制，系統(tǒng)采用西門子的S7200PLC為控制器，運(yùn)用了PID算法對(duì)爐內(nèi)溫度進(jìn)行控制，最后可在監(jiān)控的組態(tài)王畫面上準(zhǔn)確的觀測(cè)到溫度的實(shí)時(shí)變化。該系統(tǒng)采用S7200PLC對(duì)電爐溫度進(jìn)行控制，雖說(shuō)之前沒(méi)有學(xué)過(guò)該類PLC，但S7200PLC的軟硬件學(xué)習(xí)還是很方便的，通過(guò)實(shí)際操作很容易掌握。對(duì)于該類PLC配套的人機(jī)界面設(shè)計(jì)也是非常方便的，可以通過(guò)人機(jī)界面方便的監(jiān)控PLC的運(yùn)行狀態(tài)。本設(shè)計(jì)的系統(tǒng)雖說(shuō)成功的實(shí)現(xiàn)了電爐內(nèi)部的恒溫控制，但在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中也存在一些問(wèn)題，如：PID參數(shù)的整定，利用PLC內(nèi)部功能模塊對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定的時(shí)候，并不是每次都會(huì)得到理想的參數(shù)，并且參數(shù)的自整定需要花很長(zhǎng)的時(shí)間；系統(tǒng)的硬件部分過(guò)于復(fù)雜，該系統(tǒng)在PLC的輸入和輸出端都需要加變送器，使得整個(gè)系統(tǒng)硬件過(guò)于繁雜。這些問(wèn)題都是需要進(jìn)一步研究改進(jìn)的。致 謝論文從選題開始到脫稿完成，其間經(jīng)歷了諸多的困惑和迷茫，收集資料的辛苦和設(shè)計(jì)與寫作中的煎熬，使我深感這不僅僅是一篇本科論文的如期完成，更是對(duì)自己四年來(lái)所學(xué)的理論知識(shí)的一次綜合性檢驗(yàn)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我的指導(dǎo)老師韓劍輝老師的悉心指導(dǎo)下完成的，當(dāng)我在設(shè)計(jì)原理和硬件的運(yùn)用上遇到困難時(shí)，他總會(huì)不厭其煩的為我解答，在元器件的選擇上，老師也給予了很大的幫助。另外還要感謝和我一起參加設(shè)計(jì)的同學(xué)們和老師，感謝機(jī)房的管理同學(xué)，每天早起晚歸，負(fù)責(zé)任地為開機(jī)房，管理機(jī)房的衛(wèi)生，為提供了舒適的環(huán)境，謝謝你們一直以來(lái)的關(guān)心和關(guān)懷，特別感謝劉銀同學(xué)，在PLC的運(yùn)用上給予了我很多指導(dǎo)。 在此還要感謝陪我走過(guò)大學(xué)4年的所有同學(xué)，你們給了我很多美好的回憶，以及感謝我所使用的參考文獻(xiàn)的編寫及翻譯者，他們的研究與探索，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利地完成。 最后，再一次感謝在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予我?guī)椭娜恕⒖嘉墨I(xiàn)1 畢業(yè)設(shè)計(jì)加熱爐參數(shù)檢測(cè)和爐溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].2 郭俊. 基于PLC溫控系統(tǒng)的PID控制器的實(shí)現(xiàn). 3 袁宏斌. 西門子S7200PLC應(yīng)用教程. 機(jī)械工業(yè)出版社. ~26.4 劉華波. 西門子S7200PLC編程及應(yīng)用案例精選. 機(jī)械工業(yè)出版社. 20095 熱電阻Pt100測(cè)溫電路調(diào)試體會(huì)[J]. 6 徐國(guó)林. PLC應(yīng)用技術(shù). 機(jī)械工業(yè)出版社. 7 S7200PLC可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)[M]. 西門子公司. 20048 曾喜娟. 基于S7200PLC的PID參數(shù)自整定方法[J].控制與檢測(cè). 20109 從宏壽. ZK1可控硅電壓調(diào)整器在加熱爐中的應(yīng)用. 安徽工業(yè)大學(xué). 2004年6月第3期10 楊素行. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)簡(jiǎn)明教程. 高等教育出版社. 11 李方園. 西門S7200PLC從入門到實(shí)踐[M] . 電子工業(yè)出版. 201012 陳忠平. 西門子S7200系列PLC自學(xué)手冊(cè)[M]. 人民郵電出版社. 13 龔仲華. S7200PLC/300/400PLC應(yīng)用技術(shù)通用篇. 人民郵電出版社. 200714　Ashraf Salah El Din Zein El Speed Control of DC Motor [A] .PowerElectronics and Motion Control 15　 Controlled Conveying Systems and Automatic Picking, the 6th International Automation in Warehousing.16 薛迎成. 工控機(jī)及組態(tài)控制技術(shù). 中國(guó)電力出版社. 17 田淑珍. S7200PLC原理及應(yīng)用. 機(jī)械工業(yè)出版社. 200918 高鴻斌,赫孟合. 西門子PLC與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用. 電子工業(yè)出版. 2006 附錄１1　PLC 和PID 簡(jiǎn)介可編程控制器(PLC) 作為一種新型的工業(yè)控制裝置, 在科研、生產(chǎn)、社會(huì)生活等諸多領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。它具備可塑性、可記憶性、可接受多種方式的輸入/輸出等優(yōu)點(diǎn), 除了單獨(dú)一臺(tái)的控制之外, 更可進(jìn)行多臺(tái)的連接, 控制功能強(qiáng)大易于達(dá)成整體自動(dòng)化的目標(biāo), 尤其是具有可更改性, 可重復(fù)使用,非常值得推廣, 因此已廣受自動(dòng)控制界的歡迎。PLC作為一種很有特色和發(fā)展前途的控制設(shè)備, 目前主要用于有大量開關(guān)量和少數(shù)模擬量的控制系統(tǒng)中。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制中, 模擬量的P ID (比例、積分、微分) 調(diào)節(jié)是常見(jiàn)的一種控制方式, 這是由于P ID調(diào)節(jié)不需要求出控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。同時(shí)P ID 調(diào)節(jié)器又具有典型的結(jié)構(gòu), 可以根據(jù)被控對(duì)象的具體情況,采用P ID 的變種, 有較強(qiáng)的靈活性和適用性。一般中小型PLC 控制系統(tǒng)只對(duì)一路或幾路模擬量進(jìn)行閉環(huán)控制, 硬件上只需配備A /D 及D/A 轉(zhuǎn)換模塊, 軟件可購(gòu)買相應(yīng)廠家提供的P ID 編程功能模塊, 只需設(shè)定好P ID 參數(shù), 運(yùn)行P ID 控制指令, 就能準(zhǔn)確控制回路的輸出值。2　問(wèn)題的提出及實(shí)驗(yàn)方案近零的水平溫控系統(tǒng)是典型的工業(yè)控制對(duì)象, 被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的各個(gè)行業(yè), 甚至在日常生活中溫控系統(tǒng)也十分常見(jiàn)。溫控系統(tǒng)控制方法的優(yōu)劣、運(yùn)行效果的好壞, 直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、能源的消耗以及設(shè)備的生產(chǎn)效率。溫控系統(tǒng)的被控對(duì)象往往是比較復(fù)雜的, 具有大慣性、純后、參數(shù)時(shí)變等特征。本文以A B 系列PLC M icro logix1500 和模擬量輸入/輸出模塊1771 IFE、1771 O FE 作為溫控系統(tǒng)的主要元件, 驅(qū)動(dòng)加熱元件以達(dá)到我們所需求的控制值。目前采用的常規(guī)P ID 控制在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中受到參數(shù)整定方法繁雜的困擾, 參數(shù)往往整定不良、性能欠佳。針對(duì)這些問(wèn)題, 我們采用了羅克韋爾RSTuneP ID 參數(shù)協(xié)調(diào)軟件, 并應(yīng)用到本系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)P ID 參數(shù)。在P ID 控制器中, 誤差信號(hào)(受控系統(tǒng)期望的溫度與實(shí)際溫度之間的差值) 在加到溫度控制電源驅(qū)動(dòng)電路之前先分別以三種方式( 比例、積分和微分) 被放大。比例增益向誤差信號(hào)提供瞬時(shí)響應(yīng)。 積分增益求出誤差信號(hào)的積分, 并將誤差減低到接, 積分增益還有助于過(guò)濾掉實(shí)測(cè)溫度信號(hào)中的噪音。 微分增益使驅(qū)動(dòng)依賴于實(shí)測(cè)溫度的變化率。在許多情況下，比例積分控制策略也可以產(chǎn)生滿足要求的結(jié)果, 而且通常要比完全的PID 控制器更容易調(diào)整到穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài), 并獲得符合要求的穩(wěn)定時(shí)間。3　溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)A B 系列的PLC 和模擬量輸入/輸出單元Micro logix1500 是A B 公司生產(chǎn)的一種功能強(qiáng)大的微型可編程序控制器, 它采用新穎的兩塊式組合結(jié)構(gòu), 具有可擴(kuò)展Compact I/O 、內(nèi)置P ID、實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC 功能和兩路20kHz 高速計(jì)數(shù)器, 它還內(nèi)置2 路模擬量微調(diào)電位器。輸入單元1771 IFE 是一塊智能的塊傳送模塊, 它將模擬量輸入信號(hào)傳送至任何具有傳送能力的A B PLC 接口, 并將模擬量(如溫度、壓力) 轉(zhuǎn)換成一個(gè)成比例的12 位二進(jìn)制數(shù)或一個(gè)4 位BCD 值, 轉(zhuǎn)換后的值存儲(chǔ)在模塊的存儲(chǔ)器中, 通過(guò)塊傳送指令發(fā)送到PLC。每個(gè)模塊可以組態(tài)最多16 路單端輸入或8 路差動(dòng)輸入。輸出模塊1771 O FE 具有4 個(gè)輸出通道, 在每一個(gè)通道上可將二進(jìn)制或4 位BCD 碼轉(zhuǎn)換成模擬量信號(hào), 以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的輸出設(shè)備?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)原理電加熱爐的溫控系統(tǒng)主要由加熱元件、加熱設(shè)備、絕緣材料、功率調(diào)節(jié)器和溫度傳感器(熱電偶) 元件等組成。其溫度控制系統(tǒng)見(jiàn)圖1。 圖1 溫度控制系統(tǒng)框圖通過(guò)調(diào)節(jié)雙向可控硅的通斷來(lái)調(diào)節(jié)電爐絲的輸出功率, 由溫度檢測(cè)元件熱電偶將采集到的爐膛溫度信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換, 變成數(shù)字量傳給PLC。用編制好的程序?qū)ζ溥M(jìn)行計(jì)算, 得到實(shí)際溫度值, 再與給定的溫度值相比較, 得到的偏差值經(jīng)過(guò)P ID 運(yùn)算后, 輸出的數(shù)字量經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換, 再由輸出模塊送給可