plc西門(mén)子s7-200溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(參考版)
2025-08-02 00:14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(guò)程中的各種突發(fā)事件，增加其他PLC，通過(guò)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(xiě)PID控制子程序的話(huà)，控制效果可能會(huì)更好。在西門(mén)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(kāi)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(xiě)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(lái)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?lèi)型的變量可以分為“內(nèi)存變量”和“I/O變量”兩類(lèi)。可使用“設(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。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個(gè)層次結(jié)構(gòu)。 單臺(tái)主設(shè)備PPI網(wǎng)絡(luò) 組態(tài)軟件Kingview組態(tài)王開(kāi)發(fā)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，是新型的工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)正以標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)計(jì)算機(jī)軟、硬件平臺(tái)構(gòu)成的集成系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的封閉式系統(tǒng)。在圖下部的范例網(wǎng)絡(luò)中，人機(jī)界面（HMI）設(shè)備（例如TD 200、TP或OP）是網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備。對(duì)于簡(jiǎn)單的單臺(tái)主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，編程站和S7200 CPU既可以通過(guò)PPI多臺(tái)主設(shè)備電纜連接，也可以通過(guò)安裝在編程站中的通訊處理器（CP）卡連接。激活PPI主設(shè)備模式之后，可使用“網(wǎng)絡(luò)讀取”或“網(wǎng)絡(luò)寫(xiě)入”指令從其它S7200讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫(xiě)入其它S7200。PPI不限制與任何一個(gè)從屬裝置進(jìn)行通訊的主設(shè)備的數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)上最多可安裝32個(gè)主設(shè)備。從屬裝置不發(fā)出訊息，而是一直等到主設(shè)備發(fā)送請(qǐng)求或輪詢(xún)時(shí)才作出響應(yīng)。PLC網(wǎng)絡(luò)多采用異步方式傳送數(shù)據(jù)。2)同步方式：同步方式要在傳送數(shù)據(jù)的同時(shí)，也傳遞時(shí)鐘同步信號(hào)，并始終按照給定的時(shí)刻采集數(shù)據(jù)。異步傳送較為簡(jiǎn)單，但要增加傳送位，將影響傳輸速率。它在發(fā)送字符時(shí)，要先發(fā)送起始位，然后才是字符本身，最后是停止位。 異步方式與同步方式根據(jù)串行通信數(shù)據(jù)傳輸方式的不同可以分為異步方式和同步方式。PLC網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)的方式絕大多數(shù)為串行方式，而計(jì)算機(jī)或PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)都是并行的。串行通信僅需要一對(duì)數(shù)據(jù)線就可以。并行傳輸速度快，但通信線路多、成本高，適合近距離數(shù)據(jù)高速傳送。中斷程序。調(diào)用子程序。停止調(diào)用子程序0，仍然顯示鍋爐溫度。停止過(guò)程：按下停止按鈕后，點(diǎn)亮停止指示燈，熄滅運(yùn)行指示燈。熄滅并停止指示燈初始化PID。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=。一般可以通過(guò)理論計(jì)算來(lái)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(guò)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(guò)程變量PV，過(guò)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(mén)子S7200系列PLC中使用的PID回路指令， PID回路指令名稱(chēng)PID運(yùn)算指令格式PID指令表格式PID TBL,LOOP梯形圖使用方法：當(dāng)EN端口執(zhí)行條件存在時(shí)候，就可進(jìn)行PID運(yùn)算。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。偏差e和輸入量r、輸出量c的關(guān)系: （31）控制器的輸出為： （32）PID回路輸出比例系數(shù)P積分系數(shù)I微分系數(shù)DPID調(diào)節(jié)的傳輸函數(shù)為 （33）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。積分控制可以消除余差，但具有滯后特點(diǎn)，不能快速對(duì)誤差進(jìn)行有效的控制。其特點(diǎn)是具有快速反應(yīng)，控制及時(shí)，但不能消除余差。比例控制(P)是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。
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