基于plc溫室溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(參考版)
2025-06-28 13:59本頁(yè)面
【正文】 日后，隨著對(duì)PLC硬件系統(tǒng)和通信方式的深入了解，還可以豐富遠(yuǎn)程控制指令，以應(yīng)對(duì)運(yùn)行過程中的各種突發(fā)事件，增加其他PLC，通過構(gòu)建復(fù)雜的多級(jí)網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)大型的工業(yè)控制，使該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)更加穩(wěn)定可靠，性能更加完善。該溫度控制系統(tǒng)也有一些有不足的地方需要改進(jìn)，編程時(shí)我們用了編程軟件自帶的PID指令向?qū)K，這樣雖然方便，但是使得控制系統(tǒng)超調(diào)量和調(diào)節(jié)時(shí)間都稍微偏大，若不直接調(diào)用該模塊，而是自己編寫PID控制子程序的話，控制效果可能會(huì)更好。在西門子S7200系列PLC和組態(tài)軟件組態(tài)王的基礎(chǔ)上，我們成功設(shè)計(jì)出了溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)達(dá)到了快、準(zhǔn)、穩(wěn)的效果，也達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。PID閉環(huán)控制是控制系統(tǒng)中應(yīng)用很廣泛的一種控制算法，對(duì)大部分控制對(duì)象都有良好的控制效果。PLC（可編程控制器） 停止 報(bào)警當(dāng)溫度越上限時(shí)，系統(tǒng)報(bào)警。 初次上電 啟動(dòng)啟動(dòng)后，鍋爐開始升溫，并維持在50攝氏度左右。點(diǎn)擊工程管理器中的“數(shù)據(jù)詞典”再雙擊右邊窗口的新建，在出現(xiàn)的定義變量口中填寫相應(yīng)的要求項(xiàng)，并可在“報(bào)警定義”中設(shè)定報(bào)警。本文中，PLC用內(nèi)存VD0來存放當(dāng)前的實(shí)際溫度。而I/O變量時(shí)兩者之間互相交換數(shù)據(jù)的橋梁，S7200和組態(tài)王的數(shù)據(jù)交換是雙向的，一者的數(shù)據(jù)發(fā)生變化，另外一者的數(shù)據(jù)也跟著變化?；绢愋偷淖兞靠梢苑譃椤皟?nèi)存變量”和“I/O變量”兩類?？墒褂谩霸O(shè)備配置向?qū)А币徊讲酵瓿稍O(shè)備的連接。 組態(tài)王定義外部設(shè)備和數(shù)據(jù)變量 外部設(shè)備的定義組態(tài)王把那些需要與之交換數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備或軟件程序都做為外部設(shè)備使用。而且，它能充分利用Windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成監(jiān)控畫面，并以動(dòng)畫方式顯示控制設(shè)備的狀態(tài)，具有報(bào)警窗口、實(shí)時(shí)趨勢(shì) 曲線等，可便利的生成各種報(bào)表。通過對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)要求及實(shí)現(xiàn)功能的分析，采用組態(tài)王對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中監(jiān)控層對(duì)下連接控制層，對(duì)上連接管理層，它不但實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制，且在自動(dòng)控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。具有適應(yīng)性強(qiáng)、開放性好、易于擴(kuò)展、經(jīng)濟(jì)、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)。在兩個(gè)范例網(wǎng)絡(luò)中，S7200 CPU是對(duì)主設(shè)備的請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)的從屬裝置。在圖上部的范例網(wǎng)絡(luò)中，編程站（STEP7Micro/WIN）是網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備。當(dāng)S7200用作PPI主設(shè)備時(shí)，它將仍然作為從屬裝置對(duì)來自其他主設(shè)備的請(qǐng)求進(jìn)行響應(yīng)。 PPI網(wǎng)絡(luò)如果在用戶程序中激活PPI主設(shè)備模式，則S7200 CPU在處于RUN（運(yùn)行）模式時(shí)可用作主設(shè)備。主設(shè)備與從屬裝置的通訊將通過按PPI協(xié)議進(jìn)行管理的共享連接來進(jìn)行。 網(wǎng)絡(luò)的通訊PPI協(xié)議PPI是一種主從設(shè)備協(xié)議：主設(shè)備給從屬裝置發(fā)送請(qǐng)求，從屬裝置進(jìn)行響應(yīng)。同步方式傳遞數(shù)據(jù)雖提高了數(shù)據(jù)的傳輸速率，但對(duì)通信系統(tǒng)要求較高。異步傳送是靠起始位和波特率來保持同步的。字符之后還可以加入奇偶校驗(yàn)位。1)異步方式：又稱起止方式。若要串行發(fā)送、接收數(shù)據(jù)，則要進(jìn)行相應(yīng)的串行、并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，即在數(shù)據(jù)發(fā)送前，要把并行數(shù)據(jù)先轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)；而在數(shù)據(jù)接收后，要把串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)后再處理。在長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳送中較為合適。2)串行數(shù)據(jù)傳送：串行數(shù)據(jù)傳送時(shí)所有數(shù)據(jù)是按位(bit)進(jìn)行的。 中斷程序，PID的計(jì)算1）模擬信號(hào)的采樣處理，歸一化導(dǎo)入PID2）DIP程序運(yùn)算3）輸出DIP運(yùn)算結(jié)果，逆轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào) 4 組態(tài)編程 PLC通信配置與通信方式 串行數(shù)據(jù)傳送和并行數(shù)據(jù)傳送1)并行數(shù)據(jù)傳送：并行數(shù)據(jù)傳送時(shí)所有數(shù)據(jù)位是同時(shí)進(jìn)行的，以字或字節(jié)為單位傳送。 子程序1）輸入設(shè)定溫度2）把設(shè)定溫度、P值、I值、D值都導(dǎo)入PID3）每100ms中斷一次子程序進(jìn)行PID運(yùn)算導(dǎo)入DIP。停止時(shí)模擬量輸出清零，防止鍋爐繼續(xù)升溫。并把輸出模擬量AQW0清零，停止鍋爐繼續(xù)加熱。開始運(yùn)行子程序0。經(jīng)驗(yàn)法又叫現(xiàn)場(chǎng)湊試法，它不需要進(jìn)行事先的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，而是根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，利用一組經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，根據(jù)反應(yīng)曲線的效果不斷地改變參數(shù)，對(duì)于溫度控制系統(tǒng)，工程上已經(jīng)有大量的經(jīng)驗(yàn)， 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根據(jù)反復(fù)的試湊，調(diào)處比較好的結(jié)果是P=15，I=，D= S7200程序設(shè)計(jì)流程圖運(yùn)行PLC初始化PID初始化運(yùn)行指示燈調(diào)用子程序0設(shè)定溫度設(shè)定PID值每100ms調(diào)用一次中斷程序讀入溫度并轉(zhuǎn)換把實(shí)際溫度值放入VD100調(diào)用PID指令輸出PID值返回主程序子程序0中斷程序 設(shè)計(jì)流程圖 內(nèi)存地址分配與PID指令回路表 內(nèi)存地址分配 內(nèi)存地址分配地址說明VD0實(shí)際溫度存放VD4設(shè)定溫度存放VD30實(shí)際溫度的存放 PID指令回路表 內(nèi)存地址分配地址名稱說明VD100過程變量（PVn）~VD104給定值（SPn）~VD108輸出值（Mn）~VD112增益（Kc比例常數(shù)，可正可負(fù)VD116采樣時(shí)間（Ts）單位為s，必須是正數(shù)VD120采樣時(shí)間（Ti）單位為min，必須是正數(shù)VD124微分時(shí)間（Td）單位為min，必須是正數(shù)VD128積分項(xiàng)前值（MX）~VD132過程變量前值（PVn1）~ S7200程序設(shè)計(jì)梯形圖 初次上電1)讀入模擬信號(hào)，并把數(shù)值轉(zhuǎn)化顯示鍋爐的當(dāng)前電壓2)判斷爐溫是否在正常范圍，打亮正常運(yùn)行指示燈/溫度越上限報(bào)警指示燈 啟動(dòng)/停止階段啟動(dòng)過程：按下啟動(dòng)按鈕后。一般可以通過理論計(jì)算來確定，但誤差太大。~。如本設(shè)計(jì)中，是從AIW0讀入溫度被傳感器轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。傳感器輸入的電壓信號(hào)經(jīng)過EM235轉(zhuǎn)換后，是一個(gè)整數(shù)值，但PID指令執(zhí)行的數(shù)據(jù)必須是實(shí)數(shù)型，所以需要把整數(shù)轉(zhuǎn)化成實(shí)數(shù)。但它不完全是過程變量PV，過程變量PV和PID回路輸出有關(guān)。LOOP是回路號(hào)，可以是0～7，不可以重復(fù)使用。 PID在PLC中的回路指令西門子S7200系列PLC中使
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