【導(dǎo)讀】化時間和硫化壓力）的能力，其控制精度將直接影響橡膠硫化制品的質(zhì)量好壞。而硫化溫度的控制精度是其中最為重要的。到質(zhì)量更好、性能更穩(wěn)定的產(chǎn)品。但在實際生產(chǎn)中，普遍存在溫度控制系統(tǒng)精度

　　

【正文】 是運用自己的或別人的經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)計。多數(shù)是設(shè)計前先選擇與自己工藝要求相近的程序，把這些程序看成是自己的“試驗程序” 。結(jié)合自己工程的情況，對這些“試驗程序”逐一修改，使之適合自己的工程要求。這里所說的經(jīng)驗，有的是來自自己的經(jīng)驗總結(jié)，有的可能是別人的設(shè)計經(jīng)驗，有的也可能是來自其它資料的典型程序。要想使自己有更多的經(jīng)驗，就需要日積月累，善于總結(jié)。 （ 3）計算機輔助設(shè)計編程 計算機輔助設(shè)計是通過 PLC 編程軟件在計算機上進(jìn)行程序設(shè)計、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等等。 S7200 的編程軟件“ STEP 7Micro/WIN 32” 版本是基于 Windows 平臺的應(yīng)用軟件。它支持 Windows95， Windows98 和Windows XP 使用環(huán)境。是 S7200 系列 PLC 編程專用軟件。使用這些編程軟件可以十分方便地在計算機上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用這些編程軟件可以十分方便地在計算機上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成 EXE 運行文件。 梯形圖的基本繪制規(guī)則 梯形圖按照從上到下。從左到右的順序控制。每個邏輯行開始于左母線，一般來說，觸點要放在左側(cè)，線圈和指令盒放在右側(cè)，線圈和指令盒右側(cè)不能有觸點，整個梯形圖形成階梯結(jié)構(gòu)。 28 對于外接電路的各元件分配編號，編號的分配必須是主機或者是擴展模塊本身 是機提供的，而且可以用來編程，兩個設(shè)備不能共用一個輸入輸出點。 在 PLC 的梯形 圖中，觸點的使用次數(shù)可能用無數(shù)次，而線圈的使用次數(shù)只能是一次，否則， 容易引發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)意外的事故。 使用一個條件驅(qū)動多個線圈時，不能串聯(lián)，只能并聯(lián)。 硫化機系統(tǒng)的 I/O分配表 根據(jù)我們的設(shè)計要求 我們設(shè)計了硫化機系統(tǒng)的 I/O 分配表 ，如表 4 所示 表 4 I/O分配表 編號 地址 說明 功能 輸入量 1 按鈕 啟動按鈕 2 按鈕 停止按鈕 2 AIW0 輸入模擬量 溫度傳感器的值 輸出量 1 AQW0 輸出模擬量 輸入控制可控硅 2 電磁閥 控制硫化機平板下降 3 電磁閥 控制硫化機平板上升 29 硫化機 PID 溫度控制系統(tǒng)的邏輯圖 硫化機 PID 溫度控制程序分為 3 部分， 分別為主程序，子程序和中斷程序 每部分流程圖如下： （ 1） 主程序流程圖 ，如圖 8 所示。 圖 10 主程序 流程圖 在主程序中首次掃描 調(diào)用子程 0進(jìn)行啟動計算機和初始化然后調(diào)用子程序 0初始化定時中斷。 這時系統(tǒng)裝載 PID 參數(shù)和連接 PID 中斷服務(wù)程序。 （ 2） 主程序調(diào)用子程序 0 的流程 圖 ，如圖 9 所示。 圖 11 主程序調(diào)用子程序 0 在子程序 0 中主要是裝入 PID 參數(shù)和設(shè)定值 。分別 裝入回路設(shè)定值 VD104，回路增益 VD112，回路采樣時間 VD118，積分時間 VD120,同時設(shè)定定時中斷 0 的時間（ SMB34）間隔為 100ms，設(shè)定定時中斷執(zhí)行 PID 程序 INT_0。關(guān)閉微分作用VD124。 （ 2） 中斷子程序 流程圖 ，如圖 12 所示。 啟動子程序 設(shè)置 PID 參數(shù)： 裝入回路設(shè)定值 =150 回路增益 = 裝入回路采樣時間 =1S 裝入積分時間 =10min 設(shè)定定時中斷 0 的時間為 100ms 子程序 0 結(jié)束 30 圖 12 中斷子程序 流程圖 在中斷子程序中， 主要是 將過程 變（ PV）轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的實數(shù)。首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)（ AIW0— AC0），將雙整數(shù)裝換成實數(shù)，而后將數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化（ AC0,— AC0） ,最后將標(biāo)準(zhǔn)化的 PV 存入回路表（ AC0— VD100）。 把輸出值 Mn 轉(zhuǎn)換成 16位的整數(shù)，首先判斷 Mn為單極性且非負(fù)的數(shù)，把輸出值送到累加器（ VD108,— AC0），然后標(biāo)準(zhǔn)化累加器中的值，將實數(shù)轉(zhuǎn)化成雙整數(shù)，在將雙整數(shù)轉(zhuǎn)化成整數(shù)，最后將數(shù)值寫入模擬量輸出（ AC0— AQW0）。 可編程控制器的軟件 西門子 S7200PLC 使用的是西門子獨立開發(fā)的 STEP7Micro/WIN32 編程軟定時中斷計數(shù)器值加 1 啟動中斷子程序 計數(shù)器值 到達(dá)了？嗎？ 計算 PID 公式 對輸出值限制 反饋仿真 中斷子程序 0 結(jié)束 否 是 31 件， STEP7Micro/WIN32 編程軟件是基于 Windows 的應(yīng)用軟件，由西門子公司專為 S7200 系列可編程控制器設(shè)計開發(fā)，它功能強大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時也可以實時監(jiān)控用戶的執(zhí)行狀態(tài)。它是西門子 S7200 用戶不可缺少的開發(fā)工具。 S7200 可編程控制器使用 STEP7Micro/WIN32 編程軟件進(jìn)行編程。單擊桌面圖標(biāo)進(jìn)入操作界面如圖 13 所示。 圖 13 STEP7Micro/WIN 32 編程軟件 界面圖 由于 STEP7Micro/WIN 32 編程軟件默認(rèn)的 PLC 為 221，不能滿足本設(shè)計要求，所以對其進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)置 PLC 型號，右擊“ Project1(CPU 221 REL )”圖標(biāo)，在彈出的按鈕中單擊“ Type” 會彈出對話框，對其修改 PLC 型號如圖 14 32 圖 14 PLC型號設(shè)置圖 PLC 程序 以上介紹的程序設(shè)計的方法和 I/O 分配表的編寫以及程序流程圖的設(shè)計已經(jīng)為我們 PLC 梯形圖的繪制打下了基礎(chǔ)，下面我們進(jìn)行梯形圖的編寫。 （ 1）主程序梯形圖，如圖 15 所示。 33 圖 15主程序梯形圖 當(dāng)按下啟動鍵 ,首次掃描調(diào)用初始化子程序，這計時器 T40 開始計時，沒計一分鐘給計數(shù)器 C1 一個信號，當(dāng)計數(shù)器計到設(shè)置值 45， C1 輸出給 。 （ 2）子程序 梯形圖 ，如圖 14 所示。 34 圖 16子程序梯形圖 在子程序中主要是裝入回路設(shè)定值 VD104，回路增益 VD112，回路采樣時間VD118，積分時間 VD120,同時設(shè)定定時中斷 0 的時間（ SMB34）間隔為 100ms，設(shè)定定時中斷執(zhí)行 PID 程序 INT_0。關(guān)閉微分作用 VD124。 （ 3） 中斷子程序 梯形圖 ，如圖 17 所示。 35 圖 17 中斷子程序梯形圖 在中 斷 子程序中，將過程變（ PV）轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的實數(shù)。首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)（ AIW0— AC0），將雙整數(shù)裝換成實數(shù)，而后將數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化（ AC0,— AC0） ,最后將標(biāo)準(zhǔn)化的 PV 存入回路表（ AC0— VD100）。把輸出值 Mn 轉(zhuǎn)換成 16 位的整數(shù)，首先判斷 Mn 為單極性且非負(fù)的數(shù)，把輸出值送到累加器（ VD108,— AC0），然后標(biāo)準(zhǔn)化累加器中的值，將實數(shù)轉(zhuǎn)化成雙整數(shù)，在將雙整數(shù)轉(zhuǎn)化成整數(shù)，最后將數(shù)值寫入模擬量輸出（ AC0— AQW0）。 本章小結(jié) 本章主要介紹 了 PLC程序設(shè)計方法以及本次設(shè)計的 I/O口分配和梯形圖的設(shè)計過程，最后對梯形圖進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。 36 結(jié) 論 本設(shè)計 課題來自中船重工 725 研究所， 針對基于 S7200PLC 溫度控制 系統(tǒng)的特點，采用了 PLC+擴展模塊 +硅調(diào)壓模塊 的控制結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)能夠充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢和功能，實現(xiàn)優(yōu)勢互補，提高了 溫度控制 系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力，并且使用維修方便，提高了系統(tǒng)的運行效率和自動化水平，易于擴展和檢修。 本系統(tǒng)總結(jié)為以下幾點： 系統(tǒng)采用 S7200PLC 加模擬量輸入輸出模塊的結(jié)構(gòu) ，使整個系統(tǒng)實現(xiàn)了PLC 控 制，有效克服了 單一溫度控制器 控制 的缺陷，系統(tǒng) 控制精度明顯提高， 控制精度在 177。 2℃ 。 系統(tǒng) 在設(shè)計中對 PID參數(shù)進(jìn)行了模擬仿真。模擬仿真波形 超調(diào)量小穩(wěn)定性好，上升時間短，系統(tǒng)初始相應(yīng)快， 調(diào)節(jié)時間短， 充分體現(xiàn)出了 PID控制的 優(yōu)良性 。 該控制系統(tǒng)實用性強，可靠性高，以一臺 PLC控制一臺硫化機為例，用戶也可根據(jù)控制需要，對系統(tǒng)的 I/O模塊進(jìn)行擴展，控制多臺硫化機。所以，系統(tǒng)的可擴展性強。 系統(tǒng)在設(shè)計中 詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)備配置和硬件電路圖的設(shè)計以及軟件設(shè)計流程圖，并完成了梯形圖 的繪制。可以直接根據(jù)設(shè)計完成實物的制作。 該系統(tǒng)已在中船重工 752研究所的硫化機上成功運行，效果良好，控制精度在 177。 2℃比起以前溫度控制系統(tǒng)有明顯提高，而且本系統(tǒng)設(shè)計了自動出摸，有效地減輕的工人的勞動強度。 該控制系統(tǒng)的設(shè)計提高了硫化機溫度控制質(zhì)量，解決了硫化機普遍存在溫度控制系統(tǒng)精度不高，達(dá)不到硫化國家標(biāo)準(zhǔn)的溫度。因此實現(xiàn)高精度的平板硫化機溫度控制以提高橡膠制品質(zhì)量對橡膠工業(yè)生產(chǎn)具有重大意義。 37 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多 考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 老師多次詢問研究進(jìn)程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。 董 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，給以終生受益無窮之道。對 董 老師的感激之情是無法用言語表達(dá)的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師 董老師 。他平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從外出實習(xí)到查閱資料，設(shè)計草案的確定和修改。除了敬佩 董 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后 的學(xué)習(xí)和工作。 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下 電氣 專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時還要感謝所有的同學(xué)們，正是因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 38 參考文獻(xiàn)： [1] 范永勝 王岷 主編 電氣控制 PLC 應(yīng)用 中國電力出版社 [2] 張鳳珊．電氣控制及可編程序控制器（第二版）．北京：中國輕工業(yè)出版社， ． [3] 袁任光．可編程序控制器選用手冊 [M]．北京：機械工業(yè)出版社， ． [4] 何友華．可編程序控制器及常用控制電器 [M]．北京：冶金工業(yè)出版社， ． [5] 吳麗 主編 電氣控制與 PLC 實用教程 黃河水利出版社 [6] 廖常初 主編 FX系列 PLC 編程及應(yīng)用 機械工業(yè)出版社 [7] 盧金鼎等．機電一體化技術(shù) [M]．北京：中國輕工業(yè)出版社， ． [8] 宮淑貞，王冬青，徐世許．可編程序控制器原理及應(yīng)用 [M]．北京：人民郵電出版社． ． [9] 謝克明，夏路易．可編程序控制器原理與程序設(shè)計 [M]．北京：電子工業(yè)出版社， ． [10] 何衍慶，戴自祥，俞金壽．可編程序控制器原理及應(yīng)用技巧（第二版） [M]．北京：化學(xué) 工業(yè)出版社， ． [11] 齊占慶．機床電氣控制技術(shù) [M]．北京：機械工業(yè)出版社， ． [12].袁任光 .可編程序控制器應(yīng)用技術(shù)與實例 [M].廣州 ：華南理工大學(xué)出版社， 1997. 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