【正文】 該系統(tǒng)具有良好的人機界面，能方便地在線修改參數(shù)，可以實現(xiàn)對整個加熱系統(tǒng)工藝流程的控制，由于PLC和WinCC構(gòu)建的控制系統(tǒng)可靠靈活具有較強適應(yīng)性它在類似的控制系統(tǒng)領(lǐng)域具有很強的生命力。 利用WinCC和PLC配合可以很方便地實現(xiàn)過程控制的實時監(jiān)控在我們實驗中調(diào)節(jié)最佳參數(shù)后溫度可以控制在目標(biāo)溫度＋0．5～－0．5176。圖 系統(tǒng)平衡界面現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)設(shè)計 技術(shù)小結(jié)8 技術(shù)小結(jié)加熱爐溫度控制系統(tǒng)采用成熟的PLC技術(shù)，采用軟硬件結(jié)合，較好的解決了傳統(tǒng)加熱爐溫控系統(tǒng)中出現(xiàn)的問題。當(dāng)加熱爐溫度達到30℃以上時，sppv＝△U為負(fù)值，經(jīng)PID調(diào)節(jié)，使PLC輸出電壓減小，加熱爐溫度降低。最主要還是靠經(jīng)驗及工藝的熟悉，參考測量值跟蹤與設(shè)定值曲線，從而調(diào)整P\I\D的大小。在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，憑經(jīng)驗先將控制器參數(shù)放在一個數(shù)值上，通過改變給定值施加干擾，在記錄儀上觀察過渡過程曲線，根據(jù)P、 TI 、 TD對過渡過程的影響為指導(dǎo)，對比例度P 、積分時間TI和微分時間TD逐個整定，直到獲得滿意的曲線為止。4)經(jīng)驗法 經(jīng)驗法是憑經(jīng)驗湊試。3)響應(yīng)曲線法響應(yīng)曲線法屬于開環(huán)整定方法。工程整定法主要包括：1)穩(wěn)定邊界法（臨界比例度法） 穩(wěn)定邊界法屬于閉環(huán)整定方法，根據(jù)純比例控制系統(tǒng)臨界振蕩試驗所得數(shù)據(jù)（臨界比例度Pm和振蕩周期Tm），按經(jīng)驗公式求出調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)。具體來說，就是確定最合適的控制器比例度P、積分時間TI，和微分時間TD。調(diào)節(jié)器參數(shù)的選擇，必須考慮到具體的工程的工藝控制要求，并結(jié)合實驗、經(jīng)驗和湊試等方法進行整定?，F(xiàn)場總線測控系統(tǒng)設(shè)計 PID參數(shù)的整定7 PID參數(shù)的整定 準(zhǔn)確地選擇PID調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和它的參數(shù)，能使系統(tǒng)在受到擾動后仍保持穩(wěn)定，并將靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差保持在最小值。為人機界面的編寫做好了準(zhǔn)備。最后進行了數(shù)據(jù)濾波程序的編寫，數(shù)據(jù)濾波程序是在同學(xué)的幫助下完成的。在寫數(shù)據(jù)采集程序的過程中也遇到一些問題，通過同學(xué)的幫助，最后將這些問題解決了，正常的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集。在第一次運行的過程中有一段語句出現(xiàn)了紅色的情況，當(dāng)程序運行到那里時就會出現(xiàn)亂碼，后來經(jīng)過計算分析，原來是調(diào)用數(shù)據(jù)是調(diào)錯了，該處的數(shù)據(jù)只能是01之間的數(shù)，后來將該處處理后，程序運行正常。將編寫完成的程序逐條仔細(xì)檢查，并改正寫入時出現(xiàn)的錯誤。也可以用事先編寫好的試驗程序?qū)ν獠拷泳€做掃描通電檢查來查找接線故障。變量連接后，運行WinCC，相應(yīng)的變量的值就會在WinCC上很好的顯示出來，. 變量顯示圖現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)設(shè)計 程序調(diào)試6 程序調(diào)試 程序調(diào)試是非常重要的階段，我們寫程序不可能一寫就對，在編寫的過程中會出現(xiàn)這樣那樣的問題，當(dāng)然我們就必須通過程序調(diào)試，使得程序正確，達到預(yù)期的功能，通過修改和調(diào)試程序，也可以使控制的品質(zhì)更高。瀏覽路徑是LOCAL/SIMATIC S7200 OPC SERVER，由此按提示將導(dǎo)入到PC ACCESS中的變量添加到WinCC。具體通過PPI，或MPI，或PROFIBUS，或以太，或MODEM均可以，根據(jù)所用硬件定。2)安裝PC ACCESS，然后導(dǎo)入前面建立的S7200符號表，同時定義PC access到S7200的通訊。變量連接的基本步驟如下：1)用STEP7 MICROWIN完成S7200的工程建立和編程，其中必須為OPC準(zhǔn)備好符號表。在WinCC變量管理器中添加一個新的驅(qū)動程序，在OPC GROUP中新建一個連接，打開屬性，選擇 OPC Group Setting。S7200 OPC Server是西門子公司推出的專為解決上位機監(jiān)控S7200系列PLC控制系統(tǒng)的接口軟件。然后再建立曲線圖，曲線圖主要用來進行設(shè)定值與顯示值的對比。而需要輸入數(shù)據(jù)的就使用輸入輸出文本。然后在WinCC資源管理器中，右擊“圖形編輯器”，在彈出的菜單中，單擊“新建畫面”選項，選擇新建畫面，系統(tǒng)默認(rèn)畫面名為“”（pdl為畫面描述文件），雙擊擊“”，進入圖形編輯畫面。在OPC 項目管理器中添加S7200的系統(tǒng)參數(shù)。當(dāng)測試通訊質(zhì)量顯示好時，說明了變量組態(tài)完成。變量組態(tài)在畫面組態(tài)前是相當(dāng)重要的工作，只有通過OPC客戶測試端檢測通訊正常后，WinCC組態(tài)后的變量才能正常和PLC通訊。 變量組態(tài)變量組態(tài)是通過PC ACCESS完成的，PC ACCESS是專用于S7200 PLC的 OPC Server（服務(wù)器）軟件，它向 OPC客戶端提供數(shù)據(jù)信息，可以與任何標(biāo)準(zhǔn)的OPC Client（客戶端）通訊。比例增益、積分時間、比例時間，根據(jù)回路定義表的要求分別存到VD33VD3VD344中。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用PID控制技術(shù)最為方便。 PID控制程序設(shè)計 PID控制程序 PID控制程序在整個程序中是重要的組成部分，通過PID控制程序可以很好的控制加熱爐的工作狀態(tài)。數(shù)據(jù)濾波的方法有很多種，其中軟件濾波的方法包括：限幅濾波、中位值濾波法、算術(shù)平均濾波法、遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）、中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）、限幅平均濾波法、一階滯后濾波法、加權(quán)遞推平均濾波法、消抖濾波法、限幅消抖濾波法。 網(wǎng)絡(luò)五 網(wǎng)絡(luò)五是將剩下的總和求平均，從而得到設(shè)計中想的到的溫度值。 網(wǎng)絡(luò)三是將VB0寄存器中的數(shù)據(jù)清零。每次采集十組數(shù)據(jù)。此時得到測得溫度值在PLC中計算所對應(yīng)的數(shù)，將該數(shù)送入變量寄存器VD296。同時采集到的數(shù)值也需要轉(zhuǎn)化成PLC的PID運算要求的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型。因此，濾波程序是非常的重要的。 控制程序的組成控制程序主要由溫度采集程序、數(shù)據(jù)濾波程序、PID控制程序組成，溫度采集程序的作用是將溫度值轉(zhuǎn)換成PLC能夠識別的數(shù)值。[5]現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)設(shè)計 S7200 PLC控制程序的設(shè)計4 S7200 PLC控制程序的設(shè)計硬件設(shè)計完成過后，就需要進行軟件設(shè)計，通過軟件設(shè)計使得系統(tǒng)能滿足設(shè)計的要求，因此軟件設(shè)計在設(shè)計的過程中也是相當(dāng)?shù)闹匾?。如果不想要微分回路，可以把微分時間置為零。如果不想要積分動作（PID計算中沒有“I”），可以吧積分時間（復(fù)位）置為無窮大“INF”。在許多控制系統(tǒng)中，只需要一兩種回路控制類型。其中采樣時間是重新計算輸出的時間間隔，而積分時間控制積分項在整個輸出結(jié)果中影響的大小。其中MIn可以被調(diào)整或限制，MX的處置通常在第一次計算輸出以前被設(shè)為Minitial（初值）。其中Kc決定輸出對偏差的靈敏度，偏差（e）是給定值（SP）與過程變量值（PV）之差，S7200解決的求比例項的算式是： （）其中：MPn 第n采樣時刻比例項的值 Kc 增益 SPn 第n采樣時刻的給定值 PVn 第n采樣時刻的過程變量的值積分項值MI與偏差和成正比。簡化后的公式為： ()其中： Mn 采樣時間n的回路輸出計算值 Kc 回路增益 en 采樣時間n的回路錯誤值 en1 回路錯誤的前一個數(shù)值（采樣時間n–1）KI 積分項的比例常數(shù) MX 積分項的前一個數(shù)值（采樣時間n–1） KD 微分項的比例常數(shù)計算回路輸出值時，CPU使用對上述簡化公式的修改格式。因為從第一個樣本開始，每次對錯誤采樣時數(shù)字計算機都必須計算輸出值，因此僅需存儲前一個錯誤值和前一個積分項數(shù)值。微分項是當(dāng)前樣本和前一個樣本的函數(shù)，而比例項僅是當(dāng)前樣本的函數(shù)。PID控制原則基于以下公式，其中將輸出M(t)表示為比例項、積分項和微分項的函數(shù)： （）其中： M(t)作為時間函數(shù)的回路輸出 TD回路增益 E回路錯誤（設(shè)定值和進程變量之間的差別）Minitial回路輸出的初始值為了在數(shù)字計算機中運行該控制函數(shù)，必須將連續(xù)函數(shù)量化為錯誤值的定期樣本，并隨后計算輸出。在穩(wěn)定狀態(tài)操作中，PID控制器管理輸出數(shù)值，以便將錯誤（e）驅(qū)動為零。 PID回路計算方法S7200 CPU提供PID回路指令（比例、積分、微分回路），執(zhí)行PID計算。28MX偏差雙字–實數(shù)入/出。20TI積分時間或復(fù)原雙字–實數(shù)入包含積分時間或復(fù)原，以分鐘為單位，必須為正數(shù)。12Kc增益雙字–實數(shù)入包含增益，此為比例常數(shù)，可為正數(shù)或負(fù)數(shù)。4SPn設(shè)定值雙字–實數(shù)入包含設(shè)定值。如果需要由操作員板提供自動調(diào)諧能力，您的程序必須提供操作員和PID回路表之間的相互作用，以發(fā)起和監(jiān)視此自動調(diào)諧進程，以及隨后套用建議的調(diào)諧數(shù)值。在增加了PID自動調(diào)諧后，回路表現(xiàn)已擴展到80個字節(jié)。S7200的PID指令引用一個包含回路參數(shù)的回路表。KP 為比例增益，Ti為積分時間，Td為微分時間，則PID基本算式的公式如下：1）位置型PID算式 （） 根據(jù)微分方程和差分方程的對應(yīng)關(guān)系可知，如果微分方程中的積分運算對應(yīng)差分方程 的累加運算，微分方程對應(yīng)一個周期的增量變化。 PID算