【正文】 添加按鈕動作 給畫面添加 6 個按鈕，其名稱分別為：歷史曲線，實(shí)時(shí)曲線，實(shí)驗(yàn)流程，數(shù)據(jù)報(bào)表及退出實(shí)驗(yàn)。 圖 控件選項(xiàng)窗口 在窗口中，點(diǎn)擊“ WinCC Online Trend Control”項(xiàng)，在組態(tài)窗口中，拖一個長方形的區(qū)域，歷史曲線顯示控件被放置到窗口中。 選中其中一個長方形圖形，單擊鼠標(biāo)右鍵，選擇“屬性”項(xiàng)，彈出一對話框，在對話框中，選擇“填充”項(xiàng)，在右側(cè)的擴(kuò)展項(xiàng)中，選擇“填充量”，單擊鼠標(biāo) 43 右鍵，打開如圖 所示的對象屬性窗口，選擇“動態(tài)對話框”項(xiàng)。類型選擇“輸出”，單 擊“確定”按鈕。點(diǎn)擊圖 （對象選項(xiàng)板）窗口中“智能對象”前的“ ”， 在其打開的擴(kuò)展項(xiàng)中，選擇輸入輸出域，并拖到窗口中。 圖 圖形編輯器 點(diǎn)擊工具欄上 的圖標(biāo)，彈出如圖 所示圖庫窗口。 39 圖 選擇變量地址 圖 組態(tài)好的變量 通信設(shè)置 在圖 左側(cè)窗口右鍵單擊“ TCP/IP”，在彈出式的窗口中選擇“屬性” ，彈出“通道單元屬 性”，在常規(guī)界面接著點(diǎn)擊“屬性”按鈕，出現(xiàn)圖 所示“連接屬性”窗口，在常規(guī)界面再點(diǎn)擊“屬性”按鈕，出現(xiàn)“連接參數(shù) — TCP/IP”窗口，如圖 所示，在這里對 IP 號、機(jī)架號、插槽號等進(jìn)行設(shè)置，只有設(shè)置正確才能進(jìn)行通信。在 DB 號中輸入“ 41”，在地址中選擇“雙字”，在 DD 項(xiàng)中輸出“ 92”，點(diǎn)擊“確定”按鈕。然后選中“ TCP/IP”項(xiàng)，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“新建驅(qū)動程序連接”項(xiàng)，打開如圖 所示窗口，在“名稱”項(xiàng)中輸入“ guolu”，點(diǎn)擊圖 “確定”按鈕。在打開的窗口中，選擇“單用戶項(xiàng)目”，點(diǎn)擊確定按鈕，打開圖 所示窗口?？煞謩e組態(tài)布局來實(shí)現(xiàn)靈活打印，用戶能在時(shí)間或在事件驅(qū)動的基礎(chǔ)上，或通過直接的操作員輸入來啟動一個報(bào)表的輸出。 報(bào)表和記錄系統(tǒng) WinCC 有一個集成的記錄系統(tǒng)，可用它打印來自 WinCC 或其它應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)。高效率和無損失壓縮功能意味著對存儲器的要求非常低。在消息歸檔記錄 35 中，可有選擇地生成歸檔消息的特殊視圖。組態(tài)工程師能夠動態(tài)控制畫面部分的最終外觀。不管是少而簡單的操作和監(jiān)視任務(wù)，還是復(fù)雜的管理任務(wù)，利用 WinCC 標(biāo)準(zhǔn)，可為任何應(yīng)用生成個性化組態(tài)德用戶界面，以期實(shí)現(xiàn)安全的過程控制和整個生產(chǎn)過程的優(yōu)化。 WinCC 系統(tǒng)功能 集成用戶管理 使用 WinCC 用戶管理 器，可以分配和控制組態(tài)和運(yùn)行時(shí)的訪問權(quán)限。人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實(shí)現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。 WinCC 的主要特點(diǎn) （ 1）通用的應(yīng)用程序，適合所有工業(yè)領(lǐng)域的解決方案； （ 2）多語言支持，全球通用 ； （ 3）可以集成到所有自動化解決方案內(nèi)； （ 4）內(nèi)置所有操作和管理功能，可簡單、有效地進(jìn)行組態(tài)； （ 5）可基于 Web 持續(xù)延展，采用開放性標(biāo)準(zhǔn)，集成簡便； （ 6） WinCC 具有強(qiáng)大的腳本編程范圍； （ 7）集成的 Historian（過程管理）系統(tǒng)作為 IT 和商務(wù)集成的平臺； （ 8）可用選件和附加件進(jìn)行擴(kuò)展 ； （ 9）運(yùn)行 wincc 的 計(jì)算機(jī)名不要包含任何空格或反斜線符號，并且前面的13 個字符必須是唯一的。它為操作者提供了圖文并茂、形象直觀的操作環(huán)境，不僅縮短了軟件設(shè)計(jì)周期，而且提高了工作效率。在任何情況下WinCC 都可以生成漂亮而便捷的人機(jī)對話接口，使操作員能夠清晰地管理和優(yōu)化生產(chǎn)過程。 （ 3）功能圖（ FBD） 功能圖語言類似數(shù)字電路里的邏輯功能圖，指令是不同的功能盒，根據(jù)一定的邏輯關(guān)系連接功能盒，實(shí)現(xiàn)一定的控制功能。 STEP 7 的編程語言 STEP7 的標(biāo)準(zhǔn)軟件包支持 3 中編程語言 ： （ 1）梯形圖編程語言 LAD(Ladder Logic Programming Language) 梯形圖和繼電器控制電路原理圖很相似，采用觸點(diǎn)和線圈等符號，這種編程語言簡單易學(xué)，便于掌握，對于沒有微機(jī)基礎(chǔ)而對繼電器控制電路比較熟悉的技術(shù)人員很容易學(xué)會。 變量標(biāo)簽（ Variable Table，簡稱 VAT）。 數(shù)據(jù)塊（ Data Block，簡稱 DB）。 功能塊（ Function Block，簡稱 FB）。根據(jù)啟動條件，組織塊可分為以下幾大類：啟動組織塊、循環(huán)執(zhí)行的程序組織塊、定期執(zhí)行的程序組織塊、事件驅(qū)動執(zhí)行的程序組織塊。這些塊的功能各異，分別描述如下： 組織塊（ Oganization Block，簡稱 OB） 。 如果 CPU 的 SF 燈亮，則表明配置出錯，點(diǎn)擊硬件配置 窗口中圖標(biāo)則配置錯的模塊將有紅色標(biāo)記，反復(fù)修改出錯模塊參數(shù)，保存并下載到 CPU，直到 CPU 的 SF 燈不亮，亮的只有綠燈為止。圖 為參數(shù)設(shè)置對話框。 PLC 在啟動時(shí)，將 STEP 7 中 生成的硬件設(shè)置與實(shí)際的硬件配置進(jìn)行比較，如果二者不符，將立即產(chǎn)生錯誤報(bào)告。所有模塊的參數(shù)都是用編程軟件來設(shè)置的，完全取消了過去用來設(shè)置參數(shù)的硬件 DIP 開關(guān)。 21 圖 程序設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)流程圖 生成項(xiàng)目 雙擊桌面上的“ SIMATIC Manager”圖標(biāo)，則會啟動 STEP 7 管理器及STEP 7 新項(xiàng)目創(chuàng)建向?qū)鐖D 所示。 （ 2）用顯 示模塊的一般信息和模塊的圖形方式顯示硬件配置，例如狀態(tài)：顯示模塊故障，例如集中 I/O 和 DP 子站的通道故障；顯示診斷緩沖區(qū)的信息等。 （ 2）設(shè)置用 MPI 或 PROFIBUSDP 連接的設(shè)備之間的周期性數(shù)據(jù)傳送的參數(shù)，選擇通信的參與者，在表中輸入數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)目的地后，通信過程中數(shù)據(jù)的生成和傳送均是自動完成的。 （ 2） CPU 的參數(shù)設(shè)置：可以設(shè)置 CPU 模塊的多種屬性，例如啟動屬性、掃描監(jiān)視時(shí)間等，輸入的數(shù)據(jù)存儲在 CPU 的系統(tǒng)數(shù)據(jù)塊中。程序中的特殊點(diǎn)可以通過輸入符號名或地址快速查找 STEP 7 的幫助功能：選定想要得到的在線幫助的菜單目錄，或打開對話框，按 F1 鍵便可得到與它們有關(guān)的在線幫助。 STEP 7 專業(yè)版的編程語言包括 S7SCL（結(jié)構(gòu)化控制語言）、 S7GRAPH（順序功能圖語言）、S7 HiGraph 和 CFC，這四種語言對于標(biāo)準(zhǔn)版是可選的。點(diǎn)擊“選擇”按鈕，打開“ Install/Remove Interfaces”對話框，可以安裝選擇框中沒有列出的硬件接口的驅(qū)動程序。除了 PC 適配器，還需要一根標(biāo)準(zhǔn)的 RS232C通信電纜。 STEP 7 用 SIMATIC管理器對項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽 SIMATIC S M C7 和 WinAC的數(shù)據(jù)?？諌簷C(jī)設(shè)有氣量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)儲氣罐內(nèi)的氣壓超過額定排氣壓力時(shí)，壓力開關(guān)會自動切斷電源使空壓機(jī)自動停止工作，當(dāng)儲氣罐內(nèi)的氣體壓力因外部設(shè)備的使用而下降到額定排壓以下 時(shí)，氣壓開關(guān)自動復(fù)位，空壓機(jī)又重新工作，使儲氣罐內(nèi)壓縮空氣壓力保持在一定范圍內(nèi)。 管道： 整個系統(tǒng)管道采用敷塑不銹鋼管組成，所有的水閥采用優(yōu)質(zhì)球閥，徹底避免了管道系統(tǒng)生銹的可能性。 Pt100 傳感器精 17 度高，熱補(bǔ)償性能較好 。 流量傳感器、轉(zhuǎn)換器： 流量傳感器用來對調(diào)節(jié)閥支路的流量進(jìn)行測量。 泵體完全采用不銹鋼材料，以防止生銹，使用壽命長， 為三相 380V 恒壓驅(qū)動。由 CPU 直接發(fā)送的數(shù)字信號控制閥門的開度 ， 本氣動調(diào)節(jié)閥自動進(jìn)行零點(diǎn)校正， 使用和校正 都 非常方便。模 塊與背板總線有光隔離，使用屏蔽電纜時(shí)最大距離為 200m。 SM 431 也可以直接連接不帶附加放大器的溫度傳感器（熱電偶或熱電阻），這樣可以省去溫度變送器，不但節(jié)約了硬件成本，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也更加緊湊。有的是非電量，例如溫度、壓力、流量、液位、物體的成分（例如氣體中的含氧量）和頻率等。 （ 2）數(shù)字量輸出模塊 SM 422數(shù)字量輸出模塊將 S7400的內(nèi)部電平信號轉(zhuǎn)化為控制過程所需的外部信號電平，同時(shí)具有隔離和功率放大的作用。編程軟件還具有對網(wǎng)絡(luò)和硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、監(jiān)控和故障診斷等功能。 電源模塊： PLC 一般使用 AC 220V 電源或 DC 24V 電源，電源模塊用于將輸入電壓轉(zhuǎn)換為 DC 24V 和背板總線上的 DC 5V 電壓，供其他模塊使用。主要用于完成某些對實(shí)時(shí)性和存儲容量要求很高的控制任務(wù)。 信號模塊：輸入（ Input）模塊和輸出（ Output）模塊一般簡稱為 I/O 模塊，開關(guān)量輸入 /輸出模塊簡稱為 DI 模塊和 DO 模塊，模擬量輸入 /輸出模塊簡稱為AI 模塊和 AO 模塊，在 S7400 中統(tǒng)稱為信號模塊。 S7400 的構(gòu)成模塊 S7400 模塊式 PLC，主要由機(jī)架、 CPU 模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設(shè)備組成，各種模塊安裝的機(jī)架上。 S7400 簡介 S7400 是模塊化的中小型 PLC，適用于中等性能的控制要求。 在啟動完成后，不斷地循環(huán)調(diào)用 OB1，在 OB1 中可以調(diào)用其他邏輯塊（ FB、SFB、 FC、 SFC）。 OB1 14 是用于循環(huán)處理的組織塊，相當(dāng)于用戶程序中的主程序，它可以調(diào)用別的邏輯塊，或被中斷程序（組織塊）中斷。操作系統(tǒng)用來處理 PLC 的起動、刷新輸入 /輸出過程映像區(qū)、調(diào)用用戶程序、處理中斷和錯誤、管理存儲區(qū)和通信等任務(wù)。本章主要介紹西門子S7400 系列 PLC 以及運(yùn)用 STEP 7 進(jìn)行硬件組態(tài)和程序編寫。 表 經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 調(diào)節(jié)器參數(shù) 調(diào)節(jié)器名稱 δ（ %） TI TD P 100% PI 100% PID 100% 2τ 13 3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 隨著微處理器、計(jì)算機(jī)和數(shù)字通信技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在所有的工業(yè)領(lǐng)域。相鄰兩波峰間的距離稱為 4:1衰減周期 TS。首先要生產(chǎn)過程能承受受控變量等幅振蕩的波動，其次是受控對象應(yīng)是二階以上或具有純滯后的一階以上的環(huán)節(jié)，否則在比例控制下，系統(tǒng)是不會出現(xiàn)等幅振蕩的。 表 經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù) 系統(tǒng) 參數(shù) δ (%) TI(min) TD(min) 溫度 20～ 60 3～ 10 ～ 3 流量 40～ 100 ～ 1 壓力 30～ 70 ～ 3 液位 20～ 80 (2)臨界比例度法 這種整定方法是在閉環(huán)情況下進(jìn)行的。調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定一般有兩種方法：一種是理論計(jì)算法，即根據(jù)廣義對象的數(shù)學(xué)模型和性能要求，用根軌跡法或頻率特性法來確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)；另一種方法是工程實(shí)驗(yàn)法，通過對典型輸入響應(yīng)曲線所得到的特征量，然后查照經(jīng)驗(yàn)表，求得調(diào)節(jié)器的 11 相關(guān)參數(shù)。這些改進(jìn)算法在一些應(yīng)用場合取得了很好的效果。特別 適于 “一階慣性環(huán)節(jié) +純滯后 ”和 “二階慣性環(huán)節(jié) +純滯后 ”的過程控制對象。在過程開始時(shí)強(qiáng)迫過程進(jìn)行，過程結(jié)束時(shí)減小超調(diào)，克服振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，加快系統(tǒng)的過渡過程。同時(shí)，其它功能如 A/D、 D/A 都由 PLC 實(shí)現(xiàn)，加熱爐的反饋信號直接送 PLC 采集，控制固態(tài)繼電器的電壓信號也由 PLC 送出，從而控制加熱爐的溫度?？梢姡]環(huán)控制系統(tǒng)性能遠(yuǎn)優(yōu)于開環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng) (Openloop Control System)是指被控對象的輸出 (被控制量 )對控制器 (controller)的輸出沒有影響，在這種控制系統(tǒng)中 ,不依賴將被控制量反送回來以形成任何閉環(huán)回路。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “超前 ”，即在誤差接近零時(shí)，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。因此，采用比例 +積分 (PI)控制器 ,可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。對一個自動控制系統(tǒng) ,如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差 ,則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（ System with Steadystate Error）。 （ 1）比例（ P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。主對象具有“正”作用特性(即副變量增加時(shí)，主變量亦增加 )時(shí)，主控制器應(yīng)選“反”作用方向，反之，當(dāng)主對象具有“反”作用特性時(shí)，主控制器應(yīng)選“正”作用方向。 從上述方法可以看出，串級控制系統(tǒng)中主控制器作用方向的選擇完全由工藝情況確定，或 者說，只取決于主對象的特性，而與執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及副控制器的作用方向完全無關(guān)。串級控制系統(tǒng)中對副變量的要求不嚴(yán)。 圖 串級控制系統(tǒng)方框圖 串級控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn) 主要有以下幾點(diǎn)： (1)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個串接工作的控制 器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)； (2)系統(tǒng)的目的在于通過設(shè)置副變量來提高對主變量的控制質(zhì)量； (3)由于副回路的存在，對進(jìn)入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了干擾對主變量的影響； (4)系統(tǒng)對負(fù)荷改變時(shí)有一定的自適應(yīng)能力。 第四步， PLC 與 PC 機(jī)之間的聯(lián)機(jī)通信，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)測試，得出本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。 第二步，串級控制系統(tǒng)的組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)方案 第一步，根據(jù)鍋爐的工藝流程與控制要求，以西門子可編程邏輯控制器為核心設(shè)計(jì)鍋爐水溫串級控制系統(tǒng)，原理圖如圖 所示。主回路是一個