【正文】 在今后的工作中把嚴密謹慎的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚光大。560603[4]柴瑞娟,陳海霞. 西門子 PLC ：機械工業(yè)出版社,2022 [5]文鋒，陳青. 自動控制理論. 中國電力出版社. 2022 [6]廖常初. PLC 編程及應用. 機械工業(yè)出版社, 2022 [7]林德杰. ,2022 [8]組態(tài)王. , 2022 致 謝通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《基于 PLC 的鍋爐溫度控制系統(tǒng)》終于完成了，這意味著大學生活即將結束。例如，系統(tǒng)的自適應能力不強，因為是利用散熱來降溫的，所以與外界溫度環(huán)境密接相關，在不同的溫度環(huán)境下控制精度和控制能力是不同的。系統(tǒng)采用串級 PID 控制，利用粗調和細調，得到了一個反應比較迅速，控制精度比較高的溫度控制系統(tǒng)。C，所得到的控制曲線如圖 69 所示：圖 69 6080 時的控制曲線如圖所示，當設定溫度改變時，系統(tǒng)是比較穩(wěn)定的。參數(shù)設置如圖 64 所示：圖 64 PID 參數(shù)設置PID 參數(shù)修改后的的控制曲線如圖 65 所示： 圖 65 響應曲線 1 如圖 65 所示，曲線的響應時間增快了，約 5min。 組態(tài)監(jiān)控啟動之后，會自動顯示組態(tài)畫面，如圖 61 所示：圖 61 監(jiān)控主畫面 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。 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，進入主畫面。\\本站點\$新報警=0。如圖 514 所示。如圖 512 所示: 圖 512 實時曲線窗口 新建歷史曲線 歷史趨勢曲線可在圖庫管理器中得到。 圖 59 控制系統(tǒng)主畫面 新建 PID 參數(shù)設定窗口圖 510 PID 參數(shù)設定窗口 如圖 510 所示，PID 參數(shù)設定窗口，用來設定主控制器和副控制器的 PID參數(shù)值，可與 PID 參數(shù)的整定。 組態(tài)變量的建立及設備連接 新建項目 雙擊組態(tài)王的快捷方式，出現(xiàn)組態(tài)王的工程管理器窗口，雙擊新建按扭，按照彈出的建立向導，填寫工程名稱。主回路 PID 指令向導，如圖 44圖44 主回路用0號 PID 回路 設置 PID 參數(shù)，如圖 45：圖 45 設置 PID 參數(shù) ，比例增益 ，積分時間 Ti=7 min ，因為主控制器采用 PI 控制，所以微分時間 Td=0。 PID 指令向導 編寫 PID 控制程序時，首先要把過程變量（PV）轉化為 之間的標準實數(shù)。在將新的設置下載到 S7200 之前，應設置遠程站的地址，是它與 S7200 的地址。子程序和中斷程序在程序編輯器窗口的的底部按標簽顯示。 STEP7Micro/WIN 簡單介紹 以 STEP7Micro/WIN 創(chuàng)建程序，為接通 STEP7Micro/WIN，可雙擊STEP7 Micro/WIN 的圖標，如圖 41 所示，STEP7Micro/WIN 項目窗口將提供用于創(chuàng)建程序的工作空間。此法的關鍵是畫出功能流程圖。：經(jīng)驗設計法即在一些典型的控制電路程序的基礎上，根據(jù)被控制對象的具體要求，進行選擇組合，并多次反復調試和修改梯形圖，有時需增加一些輔助觸點和中間編程環(huán)節(jié)，才能達到控制要求。然后減小積分時間，加大積分作用，并相應調整比例系數(shù)，反復試湊至得到較滿意的響應，確定比例和積分的參數(shù)。整定步驟為“先比例，再積分，最后微分” 。 理 論 計 算 整 定 法 是 在 已 知 被 控 對 象 的 數(shù) 學 模 型 的 基 礎 上 ， 根 據(jù) 選 取 的質 量 指 標 ， 經(jīng) 過 理 論 的 計 算 （ 微 分 方 程 、 根 軌 跡 、 頻 率 法 等 ） ， 求 得 最 佳的 整 定 參 數(shù) 。但是，T s太小就會增加 CPU 的運算工作量，相鄰的兩次采樣值幾乎沒什么變化，將是 PID 控制器輸出的微分部分接近于0，所以不應使采樣時間太小。最后確定副調節(jié)器，為保證副回路是負反饋，各環(huán)節(jié)放大系數(shù)(即增益)乘積必須為負，所以副調節(jié)器 K 20 ，副調節(jié)器作用方式為反作用方式。在 本 控 制 系 統(tǒng) 中 ， 我 們 將 鍋 爐 出 口 水 溫 度 作 為 主 參 數(shù) ， 爐 膛 溫 度 為 副 參 數(shù) 。 只 有 Ｔ d合 適 ， 才 能使 超 調 量 較 小 ， 減 短 調 節(jié) 時 間 。 如 果 Ｋ c的 符 號 選 擇 不 當 對 象 狀 態(tài) (pv值 )就 會 離 控 制 目 標 的 狀 態(tài) (sv 值 )越 來 越 遠 ， 如 果 出 現(xiàn) 這 樣 的 情 況 Ｋ c的符 號 就 一 定 要 取 反 。Ｋ c偏 大 ， 振 蕩 次 數(shù) 加 多 ， 調 節(jié) 時 間 加 長 。兩路模擬信號經(jīng)過 EM235轉化為數(shù)字信號送入 PLC，PLC 再通過 PID 模塊進行 PID 調節(jié)控制。 PLC 控制器的設計控制器的設計是整個控制系統(tǒng)設計中最重要的一步?？煽毓铚囟瓤刂破饔芍骰芈泛涂刂苹芈方M成。PT 后的 100 即表示它在 0℃時阻值為 100 歐姆，在100℃時它的阻值約為 歐姆。其中最為常用于測量溫度的是熱電偶和熱電阻，熱電偶是將溫度轉化為電勢變化，而熱電阻是將溫度變化轉化為電阻的變化。用戶必須用 DIP 開關來選擇熱電偶的類型，斷線檢查，測量單位，冷端補償和開路故障方向：SW1～SW3用于選擇熱電偶的類型，SW4沒有使用，SW5用于選擇斷線檢測方向，SW6用于選擇是否進行斷線檢測，SW7用于選擇測量方向，SW8用于選擇是否進行冷端補償。在這里我們選擇西門子的 EM235 模擬量輸入/ 輸出模塊。6 個獨立的 30kHz 高速計數(shù)器，2 路獨立的 20kHz 高速脈沖輸出，具有 PID 控制器。 S7200 CPU 的選擇S7200 系列的 PLC 有 CPU22CPU222 、CPU22CPU226 等類型。PLC 控制系統(tǒng)的設計步驟可參考圖 31 ： 圖 31 PLC 控制系統(tǒng)的設計步驟 PLC 的選型和硬件配置 PLC 型號的選擇本溫度控制系統(tǒng)采用德國西門子 S7200 PLC。2．設計梯形圖程序。5．設計軟件及硬件進行 PLC 程序設計，進行控制柜（臺）等硬件的設計及現(xiàn)場施工。PLC 控制系統(tǒng)設計可以按以下步驟進行：1．熟悉被控對象，制定控制方案 分析被控對象的工藝過程及工作特點，了解被控對象機、電、液之間的配合，確定被控對象對 PLC 控制系統(tǒng)的控制要求。4．應考慮生產的發(fā)展和工藝的改進，在選擇 PLC 的型號、I／O 點數(shù)和存儲器容量等內容時，應留有適當?shù)挠嗔?，以利于系統(tǒng)的調整和擴充。(3)建 立 動 畫 連 接第三章 PLC 控制系統(tǒng)的硬件設計本 章 主 要 從 系 統(tǒng) 設 計 結 構 和 硬 件 設 計 的 角 度 ， 介 紹 該 項 目 的 PLC 控 制系 統(tǒng) 的 設 計 步 驟 、 PLC 的 硬 件 配 置 、 外 部 電 路 設 計 以 及 PLC 控 制 器 的 設 計參 數(shù) 的 整 定 。 而 且 ， 它 能 充 分 利 用 Windows 的 圖形 編 輯 功 能 ， 方 便 地 構 成 監(jiān) 控 畫 面 ， 并 以 動 畫 方 式 顯 示 控 制 設 備 的 狀 態(tài) ， 具有 報 警 窗 口 、 實 時 趨 勢 曲 線 等 ， 可 便 利 的 生 成 各 種 報 表 。其 中 監(jiān) 控 層 對 下 連 接 控 制 層 ， 對 上 連 接 管 理 層 ， 它 不 但 實 現(xiàn) 對 現(xiàn) 場 的 實 時 監(jiān)測 與 控 制 ， 且 在 自 動 控 制 系 統(tǒng) 中 完 成 上 傳 下 達 、 組 態(tài) 開 發(fā) 的 重 要 作 用 。在 當 今 工 控 領 域 ， 一 些 常 用 的 大 型 組 態(tài) 軟 件 主 要 有 ： ABBOptiMax， WinCC， iFix， Intouch， 組 態(tài) 王 ， 力 控 ， 易 控 ， MCGS 等 。 人 機 界 面 生 成 軟 件 就 叫 工 控 組 態(tài) 軟 件 。(二)中型 PLC中型 PLC 采用模塊化結構，其 I/O 點數(shù)一般在256～1024 點之間，I/O 的處理方式除了采用一般 PLC 通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式即在掃描用戶程序的過程中直接讀輸入刷新輸出，它能聯(lián)接各種特殊功能模塊，通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。 PLC 就是這樣周而復始地重復上述循環(huán)掃描的。 電 源 輸 入 類 型 有 ： 交 流 電 源 （ 220VAC 或110VAC） ， 直 流 電 源 （ 常 用 的 為 24VDC） 。而智能型編程器（又稱圖形編程器） ，不但可以連機編程，而且還可以脫機編程。按 I/O 點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O 模塊可多可少，但其最大數(shù)受 CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 I/O 分 為 開 關 量 輸 入 （ DI） ， 開 關 量 輸 出 （ DO） ， 模 擬 量 輸 入（ AI） ， 模 擬 量 輸 出 （ AO） 等 模 塊 。 CPU速 度 和 內 存 容 量 是 PLC 的 重 要 參 數(shù) ， 它 們 決 定 著 PLC 的 工 作 速 度 ， IO 數(shù)量 及 軟 件 容 量 等 ， 因 此 限 制 著 控 制 規(guī) 模 。 可編程控制器的組成和工作原理可 編 程 控 制 器 的 組 成 :PLC 包 括 CPU 模 塊 、 I/O 模 塊 、 內 存 、 電 源 模 塊 、 底 板 或 機 架 。 我 國 從 1974 年 開 始 研制 ， 1977 年 開 始 工 業(yè) 推 廣 應 用 。第二章 PLC 和組態(tài)軟件基礎可編程控制器是是一種工業(yè)控制計算機，簡稱 PLC（Programmable logic Controller),它使用可編程序的記憶以存儲指令，用來執(zhí)行邏輯、順序、計時、計數(shù)、和演算等功能，并通過數(shù)字或模擬的輸入輸出，以控制各種機械或生產過程。 一 次 擾 動 ：作 用 在 主 被 控 過 程 上 的 ， 而 不 包 括 在 副 回 路 范 圍 內 的 擾 動 。論文通過對德國西門子公司的 S7200 系列 PLC 控制器，溫度傳感器將檢測到的實際爐溫轉化為電壓信號，經(jīng)過模擬量輸入模塊轉換成數(shù)字信號送到 PLC 中進行 PID 調節(jié)，PID 控制器輸出轉化為 010mA 的電流信號輸入控制可控硅電壓調整器或觸發(fā)板改變可控硅管導通角的大小來調節(jié)輸出功率。 項目研究內容以鍋爐為被控對象，以鍋爐出口水溫為主被控參數(shù)，以爐膛內水溫為副被控參數(shù)，以加熱爐電阻絲電壓為控制參數(shù)，以 PLC 為控制器，構成鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)；采用 PID 算法，運用 PLC 梯形圖編程語言進行編程，實現(xiàn)鍋爐溫度的自動控制。有的還具有自學習功能。2．適用于受控系統(tǒng)過程復雜、參數(shù)時變的溫度控制系統(tǒng)的控制。PID 在工業(yè)過程控制中的應用已有近百年的歷史，在此期間雖然有許多控制算法問世,但由于 PID 算法以它自身的特點，再加上人們在長期使用中積累了豐富經(jīng)驗，使之在工業(yè)控制中得到廣泛應用。 　　PID 控制是迄今為止最通用的控制方法之一。目前電熱鍋爐的控制系統(tǒng)大都采用以微處理器為核心的計算機控制技術，既提高設備的自動化程度又提高設備的控制精度。通過改造電熱鍋爐的控制系統(tǒng)具有響應快、穩(wěn)定性好、可靠性高,控制精度好等特點，對工業(yè)控制有現(xiàn)實意義。本文介紹了以鍋爐為被控對象，以鍋爐出口水溫為主被控參數(shù)，以爐膛內水溫為副被控參數(shù)，以加熱爐電阻絲電壓為控制參數(shù)，以PLC為控制器，構成鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)；采用PID算法，運用PLC梯形圖編程語言進行編程，實現(xiàn)鍋爐溫度的自動控制。長春工業(yè)大學人文信息學院畢業(yè)設計（論文）姓 名