【導(dǎo)讀】程度高的優(yōu)點(diǎn)，是理想的節(jié)能環(huán)保的供暖設(shè)備。我校工程訓(xùn)練中心現(xiàn)有電熱鍋爐。閉環(huán)控制，從而提高鍋爐壓力控制性能。采用TD400對(duì)鍋爐壓力控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。本設(shè)計(jì)以鍋爐壓力為被控量，以PLC為控制器，壓力變送器為檢測(cè)元件，固態(tài)繼電器為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，構(gòu)成采用PID算法的鍋爐壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)。梯形圖編程語(yǔ)言進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)鍋爐壓力的自動(dòng)控制。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)通過(guò)了實(shí)驗(yàn)調(diào)試，置，顯示實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)。

　　

【正文】 00屏幕上出現(xiàn)一個(gè)白色的 “√” ，表 示按下的鍵得到 CPU的響應(yīng)。如果選了第二項(xiàng)，表示用戶可以根據(jù)自己的按鍵功能來(lái)設(shè)計(jì)自己喜歡的方式，比如將 F1按鍵改 為 “ 壓力 ” ， F2改為 “ 溫度 ” 等，這 樣就非常直觀。具體操作就不再贅述，點(diǎn) 擊 “ 完成 ” 就完成了 TD的配置。接下來(lái)我們就可以 進(jìn)行 “ 用戶菜單 ” 和 “ 報(bào)警 ” 的設(shè)置 。 2. 用戶菜單的介紹 在上面完 成 TD配置 頁(yè)面中，點(diǎn)擊頁(yè)面右邊的 “ 用戶菜單 ” ，出現(xiàn) “ 用戶菜單 ” 頁(yè)面，點(diǎn)擊 “ 添 加屏幕 ” 進(jìn)入 “ 定義用戶菜單 ” 界面 （如圖 ） 。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 圖 TD400定義用戶菜單頁(yè)面 在 “ 用戶菜單 ” 里用戶可以實(shí)現(xiàn)變量設(shè)定、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)輸出和顯示、定時(shí)功能及報(bào)警設(shè)定等。 圖 菜單項(xiàng)定義屏幕頁(yè)面 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 22 點(diǎn)擊 “ 定義用戶菜單 ” ，在空白欄輸入 “ 鍋爐壓力控制 ” ，再點(diǎn)擊右側(cè)的 “ 添加屏幕 ” ，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框 “ 為此菜單項(xiàng)添加一個(gè)屏幕嗎？ ” ，點(diǎn)擊 “ 是 ” 進(jìn)入 “ 菜單項(xiàng) ‘ 鍋爐壓力控制 ’ 屏幕 ” ，在這個(gè)畫面中，可以顯示當(dāng)前溫度 和 壓力值，也可以設(shè)定溫度 和 壓力值。具體這么做，在圖 “實(shí)際壓力” “ 實(shí)際溫度 ” ，在輸入后，單擊 “ 插入 PLC數(shù)據(jù) ” ，出現(xiàn) “ 插入 PLC數(shù)據(jù) ” 頁(yè)面 如圖 示。 圖 插入 PLC數(shù)據(jù)頁(yè)面 在 “ 數(shù)據(jù)地址 ” 欄輸入在程序中用于顯示實(shí)際溫度的變量，例 如 VW104和 VW112兩者是字變量；在 “ 數(shù)據(jù)格式 ” 欄中可以選取 “ 有符號(hào) ” 或者 “ 無(wú)符號(hào) ” ，在 “ 小數(shù)點(diǎn)右側(cè)位數(shù) ” 欄可以選取用于表示數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)的位數(shù)。顯示數(shù)據(jù)當(dāng)然只能顯示，不能設(shè)置更改，要想編輯，只需選擇 “ 允許用戶編輯此數(shù)據(jù) ” ，其他操作與 “ 實(shí)際溫度和壓力顯示 ” 操作一樣。前面說(shuō)到的實(shí)際溫度顯示，只要通過(guò)按 “ ESC” 鍵，進(jìn)入用戶菜單中的 “ 鍋爐壓力控 制 ” 項(xiàng)，按 “ ENTER” 鍵就可以顯示實(shí)際溫度值。用↑ ,↓鍵移動(dòng)上下行或翻頁(yè)，當(dāng)光標(biāo)落在 “ 溫度設(shè)定 ” 值上時(shí)，再按一下 “ ENTER” 鍵， “ 溫度設(shè)定值 ” 的數(shù)字開(kāi)始閃爍，表示用戶可以編輯此數(shù)據(jù)了。通過(guò)↑ ,↓鍵可以增加或者減小設(shè)定值，設(shè)定完畢再按“ ENTER” 確認(rèn)，這樣設(shè)定的新值就賦給了 CPU。一切設(shè)置好后，當(dāng)程序下載到 CPU后，通過(guò)按鍵和進(jìn)入 “ 用戶菜單 ” ，可以讀取 PLC輸出的實(shí)際溫度與壓力值，也可以進(jìn)行溫度與壓力設(shè)定。 3. TD400配置完成 通過(guò)上述的介紹，我們進(jìn)行了 TD400的開(kāi)始配置 和 用戶菜單的設(shè)定 ， 到此離 TD400配太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 置成功就只有一步之 遙了。在完成了 “ 用戶菜單 ” 的設(shè)定后，在 “ 用戶菜單完成 ” 頁(yè)面點(diǎn)擊 “ 下一步 ” ，彈出 “ 項(xiàng)目組件 ” 頁(yè)面，在這里可以看到 TD400設(shè) 定的相關(guān)信息，這里無(wú)需進(jìn)行任何其他操作，直接點(diǎn)擊 “ 完成 ” 彈出對(duì)話框 “ 完成配置向?qū)幔?” ，點(diǎn)擊 “ 是 ”即完成 TD400的 所有配置。完成配置后運(yùn) 行 PLC， TD400如 下圖 示。 圖 TD400監(jiān)控圖 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 第五章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)調(diào) 試 采用 PID控制算法的鍋爐壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì) P、 I、 D三個(gè)參數(shù)的整定，從而改善壓力控制性能，根據(jù)被控過(guò)程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。比例控制 (P)是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。其特點(diǎn)是具有快速反應(yīng)，控制及時(shí)，但不能消除余差。在積分控制 (I)中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。積分控制可以消除余差，但具有滯后特點(diǎn)，不能快速對(duì)誤差進(jìn)行有效的控制。 在微分控制 (D)中，控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。微分控制具有超前作用，它能猜測(cè)誤差變化的趨勢(shì)。避免較大的誤差出現(xiàn)，微分控制不能消除余差。 P、 I、 D 參數(shù)的預(yù)置是相輔相 成的， 運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行細(xì)調(diào)。 PID控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來(lái)有兩大類：一是理論計(jì)算整定法。二是工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。 在 STEP7Micro/WIN 軟件中狀態(tài)表里的趨勢(shì)圖對(duì)鍋爐壓力響應(yīng)曲線進(jìn)行查看，趨勢(shì)圖的時(shí)間基準(zhǔn)選取為 5 秒。 圖 響應(yīng)曲線 1 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 26 圖 響應(yīng)曲線 2 圖 響應(yīng)曲線 3 上圖響應(yīng)曲線實(shí)時(shí)趨勢(shì)圖可以在 STEP7Micro/WIN 程序中狀態(tài)表中查看，鍋爐開(kāi)始加熱 8 分鐘后如圖 響應(yīng)曲線 1，壓力由 6KPa 快速上升至 130KPa，經(jīng)過(guò) 3 分鐘后如圖 響應(yīng)曲線 2，壓力在 130KPa 附近產(chǎn)生較小波動(dòng)，再經(jīng)過(guò) 5 分鐘如圖 響應(yīng)曲線 3 所示，壓力維持在 130KPa 基本保持穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)調(diào)試，最后采用 PI 控制得到較好的壓力控制曲線，其設(shè)定值如下， 回路設(shè)定值 SPn 為 ，回路增益 KC=10，采樣時(shí)間 TS=,積分時(shí)間 TI=2min,關(guān)閉微分作用 TD=0。 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 第六章 總結(jié) 本次設(shè)計(jì)為基于 PLC 和 TD400 的壓力過(guò)程控制系統(tǒng)，采用 PID 控制算法的閉環(huán)控制 ,利用了 STEP7Micro/WIN 軟件進(jìn)行編程，經(jīng)過(guò)對(duì) PID 參數(shù)的 調(diào)節(jié)，得到一個(gè)比較穩(wěn)定，控制精度較高的壓力控制系統(tǒng)。以及通過(guò)設(shè)定 PLC 與 TD400 的交互數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn) TD400 對(duì)鍋爐壓力控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和對(duì)控制參數(shù)的設(shè)置，融合了較先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，具有可靠性高、維護(hù)容易等特點(diǎn)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了壓力的自動(dòng)控制功能，為壓力過(guò)程控制系統(tǒng)的連續(xù)、穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供了保證。 PLC 抗干擾能力強(qiáng)，適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在供暖、機(jī)械、供水等多個(gè)領(lǐng)域，在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮越來(lái)越顯著的作用。 基于 PLC 和 TD400 的鍋爐壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 28 太原科技大學(xué)華科學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 參考文獻(xiàn) [1] 王鶯 . 工業(yè)可編程控制器的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) [M]. 北京 :航天技術(shù)與 民品 ,~45 [2] 張萬(wàn)忠 ,劉明芹 . 電器與 PLC 控制技術(shù) [M]. 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,~58 [3] SIMATIC S7200 可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè) [S]. 西門子公司 ,~36 [4] 吳中俊主編 . 可編程控制器原理及應(yīng)用 [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,~147 [5] 許謬、王淑英 . 電氣控制與 PLC 控制技術(shù) [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,~154 [6] 王永華 . 電氣控制及 PLC 應(yīng)用技術(shù) [M]. 北京 :北京航空航天大學(xué) 出版社 ,~122 [7] 羅宇航 . 流行 PLC 實(shí)用程序及設(shè)計(jì) [M]. 西安 :西安電子科技大學(xué)出版社 ,~56 [8] 王兆明 . 電氣控制與 PLC 控制技術(shù) [M]. 北京 : 清華大學(xué)出版社 ,~93 [9] 潘永湘 . 過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表 [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,~136 [10] 王冠 . 壓力控制系統(tǒng) [M]. 北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,~92 [11] 周萬(wàn)珍 . 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