【導(dǎo)讀】與其他相比，其溫度方便控制，爐內(nèi)情況易掌握，熱效率高，實現(xiàn)。生產(chǎn)過程的機(jī)械化和自動化。界面的出現(xiàn)正好滿足了用戶這一需求。人機(jī)界面可以對控制系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控，包。可視化，在自動控制領(lǐng)域的作用日益顯著。常適合溫度控制的要求[1]。的爐溫控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)的實時采樣與處理。編程時調(diào)用了編程軟件STEP7-MicroWIN中。自帶的PID控制模塊，使得程序更為簡潔，運(yùn)行速度更為理想。實驗證明，此系統(tǒng)。具有快、準(zhǔn)、穩(wěn)等優(yōu)點，在工業(yè)溫度控制領(lǐng)域能夠廣泛應(yīng)用。

　　

【正文】 下一步”，如圖 所示，配置成功。 圖 完成向?qū)渲? 梯形圖程序 圖 梯形圖程序網(wǎng)絡(luò) 1 24 上述程序中， 和 分別是啟動和停止按鈕， 和 分別是系統(tǒng)運(yùn)行指示燈（綠燈）和系統(tǒng)停止指示燈（紅燈）， 和 是中間繼電器 ， 如圖 所示 。 圖 梯形圖程序網(wǎng)絡(luò) 2 這里用 直接調(diào)用了編程軟件自帶的 PID 子程序，其實就是利用 PID 指令向?qū)Ь幊?。上面的指令中?PV_I 為反饋值，也就是熱電偶將檢測到的當(dāng)前溫度值送入溫度模塊后輸出的模擬電壓值 AIW0； Setpoint_R 為設(shè)定值 [17],如圖 所示 。 每個 PID 回路都有兩個輸入變量，給定值 SP和過程變量 PV。執(zhí)行 PID 指令前必須把它們轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的浮點型實數(shù)。即先把整數(shù)值轉(zhuǎn)換成浮點型實數(shù)值，再把實數(shù)值進(jìn)行歸一化處理，使其為 之間的實數(shù)。歸一化的公式為： R1=(R/S+M) （ 41） 式中， R1 為標(biāo)準(zhǔn)化的實數(shù)值； R為未標(biāo)準(zhǔn)化的實數(shù)值； M 為偏置，單極性為 ，雙極性為 ； S為值域大小，為最大允許值減去最小允許值，單極性為 320xx，雙極性為 64000。 在本項目中， R=100， 即就是設(shè)定溫度 100 度； S=320xx， M=， 所以按照歸一化公式 R1=100/320xx+=，即 Setpoint_R 為 。 25 圖 梯形圖程序網(wǎng)絡(luò) 3 該網(wǎng)絡(luò)的程序功能是把 PID 回路輸出轉(zhuǎn)換成占空比。因 PID 回路的輸出PID0_Output 為 之間的實數(shù)值，又因我們設(shè)置了采樣時間為 10 秒，所以第一個指令 MUL_R 中 INT2 為 。 ROUND 是將實數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)， DI_I 是將雙整數(shù)轉(zhuǎn)換成整數(shù)。 VW2 和 VW4 分別是采樣周期內(nèi)的加熱時間和非加熱時間 [18]， 如圖 所示 。 圖 梯形圖程序網(wǎng)絡(luò) 4 上述程序用了兩個 100ms 的定時器 T241 和 T242 來控制加熱時間，其中 為連接固態(tài)繼電器的輸出端子 ，如圖 所示。 26 圖 梯形圖程序網(wǎng)絡(luò) 5 該網(wǎng)絡(luò)的程序是為 了在電腦上通過 STEP7Micro/WIN 編程軟件顯示當(dāng)前溫度和設(shè)定溫度值而寫的，其實也就是歸一化的逆過程。 若無該網(wǎng)絡(luò)，則顯示的溫度值都是歸一化的實數(shù)值，不便于記錄和觀察，如圖 所示 。 系統(tǒng)測試 組態(tài)王和 PLC 編程軟件不能同時啟動，因為他們使用的是同一個端口，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，才可以啟動組態(tài)王，這樣就可以利用組態(tài)王在線監(jiān)控了 [19]。 啟動組態(tài)王 打開組態(tài)王的項目工程管理器，點擊窗 口欄中“ WIEW”或者在畫面中點擊右鍵，選擇“切換到 VIEW”，啟動組態(tài)王，進(jìn)入主畫面。這個時候，系統(tǒng)會自動打開一個信息窗口，可以通過信息窗口來知道，組態(tài)王的運(yùn)行情況以及和 PLC 的連接是否成 27 功。如果連接不成功，會出現(xiàn)通信失敗的提示語言，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。 組態(tài)監(jiān)控啟動之后，會自動顯示組態(tài)畫面，如圖 所示。 圖 系統(tǒng)運(yùn)行 — 主界面 實時曲線觀察 點擊組態(tài)畫面的實時曲線按鈕，可以觀察，在自 PID 參數(shù)的作用下，控制效果的情況。如圖 所示 。 圖 爐溫實時曲線 控制器起到了調(diào)節(jié)作用，最后溫度穩(wěn)定在了設(shè)定溫度上，它的調(diào)節(jié)時間長短與 28 PID 參數(shù)的設(shè)定有關(guān)。 所以，我們可以增大 Kc，使調(diào)節(jié)時間變短，點擊主控控制畫面的參數(shù)設(shè)定窗口的比例增益來進(jìn)行調(diào)節(jié)，如圖 所示 。 圖 PID 參數(shù)設(shè)置 歷史數(shù)據(jù)報表觀察 點擊主畫面的報表按鈕，出現(xiàn)實時數(shù)據(jù)報表窗口，點擊報表查詢，可以查看報表記錄的數(shù)據(jù)。如圖 所示 。 圖 報表查詢 記 錄的數(shù)據(jù)如圖 所示 。 29 圖 數(shù)據(jù)記錄 如圖 所示， 溫度控制系統(tǒng)從 300 度變成 800 度，開始運(yùn)行到趨于穩(wěn)定需要 77秒，系統(tǒng)反應(yīng)快速，控制精確度高，抗干擾能力強(qiáng)。 圖 爐溫實時曲線 30 第 5 章 總結(jié) PLC（可編程控制器） 以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、功能強(qiáng)大、性價比高、體積小、能耗低等顯著特點廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的自動控制之中。 PID 閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛的一種控制算法，對大部分控制對象都有良好的控制效果。組態(tài)軟件組態(tài)王因其簡單易用的特點，在 HMI 設(shè)計中深受用戶的 喜歡而得到廣泛的使用。 在西門子 S7200 系列 PLC 和組態(tài)軟件組態(tài)王的基礎(chǔ)上，我們成功設(shè)計出了溫度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)達(dá)到了快、準(zhǔn)、穩(wěn)的效果，也達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。再加上由組態(tài)王設(shè)計的人機(jī)界面，整個系統(tǒng)操作簡單，控制方便，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度和實用性。 該溫度控制系統(tǒng)也有一些有不足的地方需要改進(jìn)，編程時我們用了編程軟件自帶的 PID 指令向?qū)K，這樣雖然方便，但是使得控制系統(tǒng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)時間都稍微偏大，若不直接調(diào)用該模塊，而是自己編寫 PID 控制子程序的話，控制效果可能會更好。 31 謝 辭 在此次畢業(yè)設(shè)計初始，我盲目的在網(wǎng)上搜索資料，進(jìn)展不是很順利。陶文華老師看到這個情況，細(xì)心的給我指點了方向，告訴我該怎么下手，并給我列出了一些參考文獻(xiàn)目錄。在陶文華老師的指導(dǎo)下，我摸索著前進(jìn)，在圖書館與實驗室之間，充實自己，同時充實著我的畢業(yè)設(shè)計。感謝陶文華老師的悉心教導(dǎo)，她用她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度，幫助我們認(rèn)識自己，進(jìn)一步熟悉自己的專業(yè)，加強(qiáng)了自學(xué)能力，這在我們以后的人生中是一個寶貴的財富。 同時要感謝我的同學(xué)們，他們給了我很大的幫助。 當(dāng)我被疑問所困擾時，他們熱心的給予我建議。還要感謝學(xué)校方便的圖書館。 畢業(yè)設(shè)計 即將結(jié)束，這次經(jīng)歷對于我以后的學(xué)習(xí)和工作將是一筆珍貴的財富，再次向給予我鼓勵及 幫助的老師們和同學(xué)們表示誠摯的謝意，我會永遠(yuǎn)記住你們的，謝謝！ 32 參考文獻(xiàn) [1] 張貴仁 ． 材料試驗機(jī) [M]. 中國計量出版社 ， 20xx [2] 徐亞飛，劉官敏，高國章 . 溫箱溫度 PID 與預(yù)測控制 [J]. 武漢理工大學(xué)學(xué)報交通科學(xué)與工程版， 20xx， 28(4)： 554557 [3] 黃柱深，黃超麟 . 基于 PLC 的高精度溫度控制系統(tǒng) [J]. 機(jī)電工程技術(shù) , 20xx， 10(2)：123125 [4] 高欽和．可 編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計實例 [M]. 人民郵電出版社， 20xx [5] 曾貴娥，邱麗，朱學(xué)峰． PID 控制器參數(shù)整定方法的仿真與實驗研究．石油化工自動化 [J], 20xx， 7(4):8991 [6] 張揚(yáng) . S7200PLC 原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [7] 張浩風(fēng) . 梯形圖設(shè)計方法與應(yīng)用舉例 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [8] 肖寶興 . 西門子 S7200PLC 的使用經(jīng)驗和技巧 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [9] 趙燕 .可編程控制器原理及應(yīng)用 [M]. 中國林業(yè)出版 社， 20xx [10] 付家才 . PLC 實驗與實踐 [M]. 高等教育出版社， 20xx [11] 劉繼修 . PLC 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 [M]. 福建科技出版社， 20xx [12] 姚福來，孫鶴旭，楊鵬 ．組態(tài)軟件實用技術(shù)速成 [M]. 機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [13]劉華波，何文雪，王雪．組態(tài)軟件 Wincc 及其應(yīng)用 [M].機(jī)械工業(yè)出版社 ,20xx [14] 嚴(yán)盈富 . 觸摸屏與 PLC 入門 [M]. 人民郵電出版社， 20xx [15] 李方園 .人機(jī)界面設(shè)計及應(yīng)用 [M]. 化學(xué)工業(yè)出版社， 20xx [16] 鄭鳳翼，鄭丹 丹 . PLC 控制系統(tǒng)梯形圖和語句表 [M]. 人民郵電出版社， 20xx [17] 張偉林 . 電氣控制與 PLC 綜合應(yīng)用技術(shù) [M]. 人民郵電出版社， 20xx [18] 黃艷麗，黎旭 . 設(shè)計與人機(jī)界面 [M]. 北京理工大學(xué)出版社， 20xx [19] 鐘肇新 ， 范建東 ， 馮太合 ． 可編程控制器原理及應(yīng)用 [M]． 華南理工 大學(xué)出版社， 20xx