【正文】 潘新明，王燕芳．微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)．北京：電子工業(yè)出版社，2006[8] 于廣慶．可編程控制器原理及其系統(tǒng)設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社[9] 劉鍇，周海．深入淺出西門子S7200 PLC[M ]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社,，2004[10] 周海，劉鍇．深入淺出西門子S7300PLC［M］．北京:航空航天大學(xué)出版社，2007： 3536[11] 陳杰，黃鴻．過(guò)程控制技術(shù)．北京：高等教育出版社，2003[12] ISA Transactions, In Press, Corrected Proof, Available online 3 December 2010[13] 胡科峰，周云飛，李作清，等．基于積分分離的PID位置控制器的設(shè)計(jì)．機(jī)床與液壓，2005[14] 西門子（中國(guó)）有限公司．深入淺出西門子WINCCV6．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005：13[15] 王曉遠(yuǎn)，杜靜娟，齊利曉，等．基于工業(yè)組態(tài)軟件WINCC的化工工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)．化工自動(dòng)化及其儀表，2006，33（5）：4143[16] PROFIBUS Technical Description, Version: April 1997[17] Chip Data [18] ISA Transactions, In Press, Corrected Proof, Available online 3 December 201043。參考文獻(xiàn) [1] 高軍禮，陳瑋，鄧則名．基于DCS的精餾塔溫度控制的研究．北京： 北京航空航天大學(xué)出版社 2009[2] 胡華．石油控制理論[D]．杭州：浙江大學(xué)出版社,2008[3] 陳建明．電氣控制與PLC應(yīng)用．北京：電子工業(yè)出版社，2006[4] 陽(yáng)憲惠．現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用．北京：清華大學(xué)出版社，2007[5] 討論不僅是一些思想的問(wèn)題，還可以深入的討論一些技術(shù)上的問(wèn)題，這樣可以使自己的處理問(wèn)題要快一些，少走彎路。多和同學(xué)討論。感謝同學(xué)和石油對(duì)我的幫助和支持，融洽的同學(xué)關(guān)系讓我一直干到溫暖。在論文的完成之際謹(jǐn)向?qū)煴硎咀钫\(chéng)摯的敬意和由衷的感謝。老師博學(xué)的知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的工作態(tài)度和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給我留下了深刻的印象，激勵(lì)著我?jiàn)^發(fā)向上。本系統(tǒng)已投入實(shí)際運(yùn)行3年時(shí)間，自投入運(yùn)行以來(lái)，控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，設(shè)備工作狀況良好，使用及維護(hù)簡(jiǎn)捷方便，溫度、壓力及流量等指標(biāo)均很好地控制在了廠方要求范圍以內(nèi)，而且修改十分方便，大大降低了操作人員的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了能源和設(shè)備的利用率，克服了化工廠設(shè)備精餾塔滯后大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢及控制變量多等缺點(diǎn)，使得精餾過(guò)程連續(xù)、穩(wěn)定，受到了廠方的好評(píng)。但也有不足之處，比如在仿真的時(shí)候參數(shù)整定不太好，仿真效果不好。在本次設(shè)計(jì)中，應(yīng)用的串級(jí)控制系統(tǒng)對(duì)于擾動(dòng)的處理非常好，可以更好的處理系統(tǒng)的擾動(dòng)因素。 37 結(jié)　論本次設(shè)計(jì)利用多種器件來(lái)完成系統(tǒng)控制，充分結(jié)合了所學(xué)的知識(shí)來(lái)完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使本系統(tǒng)成功的對(duì)精餾塔塔釜溫度的調(diào)節(jié)與控制，具有良好的使用性和經(jīng)濟(jì)型，為精餾塔溫度的控制起到了積極的作用。（7) 配料。（5）在精餾現(xiàn)場(chǎng)電力控制柜上，合上總電源空氣開(kāi)關(guān)，在現(xiàn)場(chǎng)電力控制柜上檢查總電源電壓表電壓是否正確如出現(xiàn)缺相，欠壓等問(wèn)題。（3）熟悉各取樣點(diǎn)、溫度測(cè)量、壓力測(cè)量與控制點(diǎn)的位置。1．開(kāi)車準(zhǔn)備（1）檢查公用工程水電是否處于正常供應(yīng)狀態(tài)水壓、水位是否正常。通常工控機(jī)，工作站，觸摸屏作為上位機(jī)，通信控制PLC，單片機(jī)等下位機(jī)，從而控制相關(guān)設(shè)備元件和驅(qū)動(dòng)裝置。 通常上位機(jī)和下位機(jī)通訊可以采用不同的通訊協(xié)議，可以有RS232的串口通訊，或者采用RS485串行通訊，當(dāng)用計(jì)算機(jī)和PLC通訊的時(shí)候不但可以采用傳統(tǒng)的D形式的串行通訊，還可以采用更適合工業(yè)控制的雙線的PROFIBUSDP通訊，采用封裝好的程序開(kāi)發(fā)工具就可以實(shí)現(xiàn)PLC和上位機(jī)的通訊。但是下位機(jī)一般具有更可靠的獨(dú)有通訊協(xié)議，購(gòu)買下位機(jī)時(shí)，會(huì)帶一大堆手冊(cè)光盤，告訴你如何使用特有協(xié)議通訊，里面會(huì)舉大量例子，一般對(duì)編程人員而言一看也就那么回事，使用一些新的API罷了。工作原理，兩機(jī)如何通訊，一般取決于下位機(jī)。簡(jiǎn)言之如此，實(shí)際情況千差萬(wàn)別，但萬(wàn)變不離其宗：上下位機(jī)都需要編程，都有專門的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)[15]。上位機(jī)發(fā)出的命令首先給下位機(jī)，下位機(jī)再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)直接控制相應(yīng)設(shè)備。1．溫度控制模塊程序 圖44 溫控模塊程序圖其指令表如下所示LDB= VB0, 3LPSCALL Scale_I_to_R:SBR2, AIW0, 32000, 6400, , , VD300MOVR VD304, VD320+R VD308, VD320MOVR VD304, VD324R VD308, VD324AD VD300, VD324S , 1LRDAD VD300, VD320S , 1LRDA AN MOVR , VD312LRDA AN MOVR , VD312LPPCALL Scale_R_I:SBR3, VD312, , , 32000, 6400, AQW02．PID控制模塊梯形圖圖45 PID控制模塊梯形圖其指令表如下所示LDB= VB0, 6CALL Scale_I_to_R:SBR2, AIW0, 32000, 6400, , , VD600MOVR VD604, VD1004/R , VD1004MOVW AIW0, VW1000MOVW VW1002, AQW0MOVR PID0_Output:VD2008, VD608*R , VD608第5章 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 上位機(jī)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)是指人可以直接發(fā)出操控命令的計(jì)算機(jī)，一般是PC，屏幕上顯示各種信號(hào)變化（液壓，水位，溫度等）。（4）梯形圖中的繼電器線圈，其邏輯動(dòng)作只有線圈接通后才能對(duì)其常開(kāi)或者常閉觸點(diǎn)動(dòng)作。（2）梯形圖的繼電器有常開(kāi)和常閉觸點(diǎn)，它可以是PLC輸入點(diǎn)連接外部的開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)，也可以是PLC內(nèi)部繼電器的觸點(diǎn)。梯形圖沿用了傳統(tǒng)電器制系統(tǒng)控制圖中繼電器的觸點(diǎn)、線圈、串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，并增加了繼電器系統(tǒng)中沒(méi)有的指令符號(hào)。圖44 系統(tǒng)程序流程圖 如下為程序的子程序，有PID模塊設(shè)定每10S讀取一次精餾塔內(nèi)的溫度，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)傳遞到PLC中。根據(jù)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，PLC的設(shè)計(jì)主要包括以下幾個(gè)模塊：開(kāi)始、初始化設(shè)定值、監(jiān)測(cè)精餾塔內(nèi)溫度、判定是否符合設(shè)定值、溫度恢復(fù)設(shè)定值模塊、加熱、返回。（3）整定微分環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)先置微分時(shí)間TD=0，逐漸加大TD，同時(shí)相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時(shí)間，反復(fù)試驗(yàn)至獲得滿意的控制效果和PID控制參數(shù)。（2）整定積分環(huán)節(jié)先將步驟（1）中選擇的比例系數(shù)減小為原來(lái)的50～80％，再將積分時(shí)間置一個(gè)較大值，觀測(cè)響應(yīng)曲線。表42 溫度控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)被控變量規(guī)律的選擇比例度積分時(shí)間（分鐘）微分時(shí)間（分鐘）溫度滯后較大20~603~10~3實(shí)驗(yàn)湊試法的整定步驟為“先比例，再積分，最后微分”。目前，應(yīng)用最多的還是工程整定法：如經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例帶法和反應(yīng)曲線法。2．PID參數(shù)設(shè)定PID參數(shù)整定方法就是確定調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)P、積分時(shí)間Ti和和微分時(shí)間Td，改善系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性，使系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程達(dá)到最為滿意的質(zhì)量指標(biāo)要求。計(jì)算中，沒(méi)有必要保留所有的采樣周期的誤差項(xiàng)，只需要保留積分項(xiàng)前值，計(jì)算機(jī)的處理就是按照這種思想。PID調(diào)節(jié)器的傳輸函數(shù)為： （式43）數(shù)字計(jì)算機(jī)處理這個(gè)函數(shù)關(guān)系式，必須將連續(xù)函數(shù)離散化，對(duì)偏差周期采樣后，計(jì)算機(jī)輸出值。 ——積分系數(shù)I。1．PID控制算法 圖43 閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖41所示，PID控制器可調(diào)節(jié)回路輸出，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定態(tài)偏差e和輸入量r、輸出量c的關(guān)系: （式41）控制器的輸出為: （式42）上式中, ——PID回路的輸出。避免較大的誤差出現(xiàn)，微分控制不能消除余差。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。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。其控制器的輸出與輸入誤差信號(hào)成比例關(guān)系。人們?cè)趹?yīng)用的過(guò)程中積累了許多的經(jīng)驗(yàn)，PID的研究已經(jīng)到達(dá)一個(gè)比較高的程度。SFB作為操作系統(tǒng)的一部分并不占用程序空間，是具有存儲(chǔ)能力的塊，它需要一個(gè)背景數(shù)據(jù)塊，并須將此塊作為程序的一部分安裝到CPU中[12]。背景數(shù)據(jù)塊(背景DB)在每次功能塊調(diào)用時(shí)都要分配一塊給這次調(diào)用，用于傳遞參數(shù)。用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲(chǔ)器(背景數(shù)據(jù)塊)。功能塊(FB)屬于用戶自己編程的塊。功能是“無(wú)存儲(chǔ)區(qū)”的邏輯塊。操作系統(tǒng)循環(huán)調(diào)用OB1并用這個(gè)調(diào)用啟動(dòng)用戶程序的循環(huán)執(zhí)行。組織塊決定各個(gè)程序部分執(zhí)行的順序。它們由操作系統(tǒng)調(diào)用，并控制循環(huán)和中斷驅(qū)動(dòng)程序的執(zhí)行，以及可編程控制器如何啟動(dòng)。系統(tǒng)的調(diào)試也容易了許多。從而使大規(guī)模的程序更容易理解，可以對(duì)單個(gè)的程序部分進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。FBD是STEP7編程語(yǔ)言的圖形表達(dá)方式，使用與布爾代數(shù)相類似的邏輯框來(lái)表達(dá)邏輯。它的指令語(yǔ)法與一個(gè)繼電器梯形邏輯圖相似：當(dāng)電信號(hào)通過(guò)各個(gè)觸點(diǎn)復(fù)合元件以及輸出線圈時(shí)，梯形圖可以讓你追蹤電信號(hào)在電源示意線之間的流動(dòng)。用于S7200的編程語(yǔ)言有：梯形圖(LAD)，語(yǔ)句表(STL)和功能塊圖(FBD)。另外，可以從可編程控制器中上載一個(gè)工作站，或從一個(gè)S7 CPU中上載塊到PG/PC?？梢酝ㄟ^(guò)在線連接下載各個(gè)塊或整個(gè)用戶程序到RAM。在完成組態(tài)，參數(shù)賦值，程序創(chuàng)建和建立在線連接后，可以下載整個(gè)用戶程序或個(gè)別塊到一個(gè)可編程序控制器。對(duì)該對(duì)象文件夾稱“S7Program”在子菜單中，可以選擇想要生成的塊的類型(如：數(shù)據(jù)塊，用戶定義的數(shù)據(jù)類型，功能，功能塊，組織塊或變量表)。硬件組態(tài)完成后就可為編程模板生成軟件。一旦存儲(chǔ)并退出硬件組態(tài)，對(duì)于在組態(tài)中生成的每一個(gè)可編程模板，都會(huì)自動(dòng)生成S7/M7程序及空的連接表。在生成一個(gè)項(xiàng)目后，先插入站，然后可以組態(tài)硬件。這些數(shù)據(jù)包括：硬件結(jié)構(gòu)的組態(tài)數(shù)據(jù)及模板參數(shù)；網(wǎng)絡(luò)通訊的組態(tài)數(shù)據(jù)以及為可編程模板編制的程序。圖41為創(chuàng)建一個(gè)自動(dòng)化項(xiàng)目的基本步驟。該軟件提供了在線和離線編程的功能，可以對(duì)PLC在線上載或下載。STEP7標(biāo)準(zhǔn)軟件包中提供一系列的應(yīng)用工具，如：SIMATIC管理器、符號(hào)編輯器、硬件診斷、編程語(yǔ)言、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)等。本設(shè)計(jì)的PLC軟件編程設(shè)計(jì)采用西門子STEP7軟件編輯系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)的控制器是由西門子公司的S7200系列的PLC。表33 I/O分配表地址名稱功能啟動(dòng)按扭按下開(kāi)關(guān)，設(shè)備開(kāi)始運(yùn)行開(kāi)關(guān)按鈕按下開(kāi)關(guān)，設(shè)備停止運(yùn)行保護(hù)按鈕按下開(kāi)關(guān)，終止加熱運(yùn)行燈燈亮表示設(shè)備處于運(yùn)行狀態(tài)停止燈燈亮表示設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài)溫度狀態(tài)指示燈（正常）燈亮表示爐溫在正常范圍內(nèi)溫度狀態(tài)指示燈（危險(xiǎn)）燈兩表示爐溫過(guò)高，處于危險(xiǎn)狀態(tài)固態(tài)繼電器燈亮表示加熱爐正處于加熱階段圖34 硬件連接圖第4章 溫控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)硬件為溫控系統(tǒng)的實(shí)體，為系統(tǒng)的正常工作提供了條件