【正文】 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會順利完成。除了敬佩 董 老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后 的學(xué)習(xí)和工作。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師 董老師 。 董 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，給以終生受益無窮之道。 37 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多 考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提高了硫化機(jī)溫度控制質(zhì)量，解決了硫化機(jī)普遍存在溫度控制系統(tǒng)精度不高，達(dá)不到硫化國家標(biāo)準(zhǔn)的溫度。 該系統(tǒng)已在中船重工 752研究所的硫化機(jī)上成功運(yùn)行，效果良好，控制精度在 177。 系統(tǒng)在設(shè)計(jì)中 詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件設(shè)備配置和硬件電路圖的設(shè)計(jì)以及軟件設(shè)計(jì)流程圖，并完成了梯形圖 的繪制。 該控制系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)，可靠性高，以一臺 PLC控制一臺硫化機(jī)為例，用戶也可根據(jù)控制需要，對系統(tǒng)的 I/O模塊進(jìn)行擴(kuò)展，控制多臺硫化機(jī)。 系統(tǒng) 在設(shè)計(jì)中對 PID參數(shù)進(jìn)行了模擬仿真。 本系統(tǒng)總結(jié)為以下幾點(diǎn)： 系統(tǒng)采用 S7200PLC 加模擬量輸入輸出模塊的結(jié)構(gòu) ，使整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了PLC 控 制，有效克服了 單一溫度控制器 控制 的缺陷，系統(tǒng) 控制精度明顯提高， 控制精度在 177。 本章小結(jié) 本章主要介紹 了 PLC程序設(shè)計(jì)方法以及本次設(shè)計(jì)的 I/O口分配和梯形圖的設(shè)計(jì)過程，最后對梯形圖進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)（ AIW0— AC0），將雙整數(shù)裝換成實(shí)數(shù)，而后將數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化（ AC0,— AC0） ,最后將標(biāo)準(zhǔn)化的 PV 存入回路表（ AC0— VD100）。 （ 3） 中斷子程序 梯形圖 ，如圖 17 所示。 34 圖 16子程序梯形圖 在子程序中主要是裝入回路設(shè)定值 VD104，回路增益 VD112，回路采樣時(shí)間VD118，積分時(shí)間 VD120,同時(shí)設(shè)定定時(shí)中斷 0 的時(shí)間（ SMB34）間隔為 100ms，設(shè)定定時(shí)中斷執(zhí)行 PID 程序 INT_0。 33 圖 15主程序梯形圖 當(dāng)按下啟動鍵 ,首次掃描調(diào)用初始化子程序，這計(jì)時(shí)器 T40 開始計(jì)時(shí)，沒計(jì)一分鐘給計(jì)數(shù)器 C1 一個(gè)信號，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)到設(shè)置值 45， C1 輸出給 。 圖 13 STEP7Micro/WIN 32 編程軟件 界面圖 由于 STEP7Micro/WIN 32 編程軟件默認(rèn)的 PLC 為 221，不能滿足本設(shè)計(jì)要求，所以對其進(jìn)行進(jìn)一步設(shè)置 PLC 型號，右擊“ Project1(CPU 221 REL )”圖標(biāo)，在彈出的按鈕中單擊“ Type” 會彈出對話框，對其修改 PLC 型號如圖 14 32 圖 14 PLC型號設(shè)置圖 PLC 程序 以上介紹的程序設(shè)計(jì)的方法和 I/O 分配表的編寫以及程序流程圖的設(shè)計(jì)已經(jīng)為我們 PLC 梯形圖的繪制打下了基礎(chǔ)，下面我們進(jìn)行梯形圖的編寫。 S7200 可編程控制器使用 STEP7Micro/WIN32 編程軟件進(jìn)行編程。 可編程控制器的軟件 西門子 S7200PLC 使用的是西門子獨(dú)立開發(fā)的 STEP7Micro/WIN32 編程軟定時(shí)中斷計(jì)數(shù)器值加 1 啟動中斷子程序 計(jì)數(shù)器值 到達(dá)了？嗎？ 計(jì)算 PID 公式 對輸出值限制 反饋仿真 中斷子程序 0 結(jié)束 否 是 31 件， STEP7Micro/WIN32 編程軟件是基于 Windows 的應(yīng)用軟件，由西門子公司專為 S7200 系列可編程控制器設(shè)計(jì)開發(fā)，它功能強(qiáng)大，主要為用戶開發(fā)控制程序使用，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶的執(zhí)行狀態(tài)。首先將整數(shù)轉(zhuǎn)換成雙整數(shù)（ AIW0— AC0），將雙整數(shù)裝換成實(shí)數(shù)，而后將數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化（ AC0,— AC0） ,最后將標(biāo)準(zhǔn)化的 PV 存入回路表（ AC0— VD100）。 （ 2） 中斷子程序 流程圖 ，如圖 12 所示。分別 裝入回路設(shè)定值 VD104，回路增益 VD112，回路采樣時(shí)間 VD118，積分時(shí)間 VD120,同時(shí)設(shè)定定時(shí)中斷 0 的時(shí)間（ SMB34）間隔為 100ms，設(shè)定定時(shí)中斷執(zhí)行 PID 程序 INT_0。 （ 2） 主程序調(diào)用子程序 0 的流程 圖 ，如圖 9 所示。 圖 10 主程序 流程圖 在主程序中首次掃描 調(diào)用子程 0進(jìn)行啟動計(jì)算機(jī)和初始化然后調(diào)用子程序 0初始化定時(shí)中斷。 使用一個(gè)條件驅(qū)動多個(gè)線圈時(shí)，不能串聯(lián)，只能并聯(lián)。 28 對于外接電路的各元件分配編號，編號的分配必須是主機(jī)或者是擴(kuò)展模塊本身 是機(jī)提供的，而且可以用來編程，兩個(gè)設(shè)備不能共用一個(gè)輸入輸出點(diǎn)。從左到右的順序控制。使用這些編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上離線或在線編程、在線調(diào)試，使用這些編程軟件可以十分方便地在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序的存取、加密以及形成 EXE 運(yùn)行文件。它支持 Windows95， Windows98 和Windows XP 使用環(huán)境。 （ 3）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)編程 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)是通過 PLC 編程軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行程序設(shè)計(jì)、離線或在線編程、離線仿真和在線調(diào)試等等。這里所說的經(jīng)驗(yàn)，有的是來自自己的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，有的可能是別人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，有的也可能是來自其它資料的典型程序。多數(shù)是設(shè)計(jì)前先選擇與自己工藝要求相近的程序，把這些程序看成是自己的“試驗(yàn)程序” 。在畫完各個(gè)步進(jìn)的狀態(tài)流程圖之后，可以利用步進(jìn)順控指令方便地編寫出控制程序。系統(tǒng)控制的任務(wù)實(shí)際上可以認(rèn)為在不同時(shí)刻或者在不同進(jìn)程中去完成對各個(gè)步的控制。一般比較復(fù)雜的程序，都可以分成若干個(gè)功能比較簡單的程序段，一個(gè)程序段可以看成整個(gè)控制過程中的一步。時(shí)序流程圖法很適合于以時(shí)間為基準(zhǔn)的控制系統(tǒng)的編程方法。則可以先畫出邏輯流程圖，再為邏輯流程圖的各個(gè)部分用語句表和梯形圖編制 PLC 應(yīng)用程序。邏輯流程圖會使整個(gè) 程序脈絡(luò)請楚，便于分析控制程序、便于查找故障點(diǎn)、便于調(diào)試程序和維修程序。邏輯流程圖法是把系統(tǒng)的工藝流程，用邏輯方框圖表示出來形成系統(tǒng)的邏輯方框圖。這對于熟悉繼電器控制的人來說是最方便的一種編程方法。其圖形甚至元件名稱都與繼電器控制電路十分相近。 梯形圖法：梯形圖法是用梯形圖語言去編制 PLC 程序。 （ l）圖解法編程 圖解法是靠畫圖進(jìn)行 PLC 程序設(shè)計(jì)。 S7200 的編程 在了解了 PLC 程序結(jié)構(gòu)之后，就要具體的編制程序了。當(dāng)工藝發(fā)在變化時(shí)，只需要修改變化部分的程序。由于程序是分塊的，調(diào)試程序也可以分塊進(jìn)行，等局部程序調(diào)試完之后，再總體合成。而且，如果覺得用一個(gè)線性程序編制具體任務(wù)的控制程序還有困難時(shí)，可以在編制具體任務(wù)控制程序時(shí) ，再一次使用分塊結(jié)構(gòu)編程，因而使編程簡單容易。 可以看出分塊程序有更大的靈活性，適用于比較復(fù)雜、規(guī)模較大的控制工程的程序設(shè)計(jì)。可以把這些控制任務(wù)分配給一個(gè)個(gè)子程序塊。對于一些控制規(guī)模較大，運(yùn)行過程比較復(fù)雜的控制程序，特別是分支較多的控制程序則不宜選用這種結(jié)構(gòu)。 線性程序的結(jié)構(gòu)簡單，分析起來一目了然。例如一個(gè)控制工程共有四個(gè)控制任務(wù)分別為，任務(wù) A 控制、任務(wù) B控制、任務(wù) C 控制和任務(wù) D 控制。在程序設(shè)計(jì)叫線 性程序設(shè)計(jì)和分塊程序設(shè)計(jì)。編好的程序還必須經(jīng)過一定時(shí)間的運(yùn)行考驗(yàn)，才可以投入實(shí)際現(xiàn)場工作。 在 S7200PLC 編制程序時(shí)首先要根據(jù)整個(gè)工程的要求把程序分塊，其次是合理利用指令，嚴(yán)格注意信號名稱定義，恰如其分地編寫各個(gè)程序塊的程序。 圖 9PLC接線圖 25 本章小結(jié) 本章主要介紹了 本系統(tǒng)主要 硬件設(shè)備 技術(shù)指標(biāo)和 硬件電路圖的設(shè)計(jì)。 （ 1）硫化機(jī)溫度控制的強(qiáng)電電源圖， 如圖 8 所示 。10% 靜態(tài)電流 +24VDC 16 20 mA 5 。 主要特性 輸入： Pt100(20~+400℃ ) (范圍可選擇 ) 輸出信號： ~5V 精度等級： 級 (FSR%) 內(nèi)含線性化和長線補(bǔ)償功能 隔離耐壓： 2500VDC(,60S) DIN35 導(dǎo)軌安裝 精度高、性能穩(wěn)定可靠。輸入、輸出和輔助電源之間是完全隔離（三隔離），可以承受 2500VDC 的隔離耐壓。 溫度變送器的選擇 Pt100 傳感器測量溫度的隔離變送器， 型號為 RS3100, 在工業(yè)上主要用于測量 200~ +500℃ 的溫度。 測溫元件及溫度檢測技術(shù) 目前，常用的溫度傳感器種類很多：熱電偶傳感器、熱敏電阻傳感器、熱電阻傳感器和半導(dǎo)集成溫度傳感器，但是在微機(jī)溫度控制系統(tǒng)中使用的傳感器必須是能將非電量轉(zhuǎn)變成電量的傳感器 ,因此使用的就是熱電阻傳感器。 ：手動調(diào)整儀表輸出范圍為 0～ 100%。 ：一般按額定負(fù)載電流的 倍選擇，外配 RS0 快速 熔斷器作為短路保護(hù)。 ： 0℃ ～ +55℃ 通風(fēng)良好的位置。 ，如要再運(yùn)行，需排除故障后，再送電運(yùn)行。 大于 30A 時(shí) ,需采用強(qiáng)制風(fēng)冷。 二、 安裝及使用須知： 認(rèn)真閱讀本說明書，嚴(yán)格按要求接線使用。 ℃ 超溫保護(hù)： 散熱器溫度大于 80℃ 禁止輸出并報(bào)警 解除 :故障排除后 ,重新上電。 22 : 50Hz 單相 220VAC/380VAC 燈狀態(tài)顯示 :藍(lán) 色燈：上電運(yùn)行前閃爍三次 （表示測試狀態(tài)）； 運(yùn)行正常時(shí)長亮； 不亮：控制器或電源故障 紅色燈閃爍：電源或負(fù)載故障報(bào)警指示 ； 紅、蘭燈交替閃爍：散熱器超溫。 一、 PAC01A 主要技術(shù)指標(biāo)： ～ 20mA 輸入 : 接收阻抗 500Ω ～ 調(diào)節(jié)輸出分辨力：調(diào)壓 。歐式風(fēng)格的工藝結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)緊湊，造型美觀，附安全護(hù)蓋。 硅調(diào)壓模塊 PAC01A 是一款新概念調(diào)壓器。 電壓輸出時(shí)，“ V”為電壓 正端，“ M”為電壓負(fù)端。 10V、 0～ 20mA 分辨率 ： 12bit 轉(zhuǎn)換速度 ： 100181。具體技術(shù)指標(biāo)見表 3。 電流輸入時(shí)，需將“ R”與“ +”短接后作為電流的進(jìn)入端，“ ”為 21 電流流出端。 接線端子 M為 24VDC電源負(fù)極端， L+ 為電源正極端 RA、 A+、 A； RB、 B+、 B； RC、 C+、 C； RD、 D+、 D分別為第 1～ 4路模擬量輸入端。s 隔離 ：有 耗電 從 5VDC（ I/O總線）耗電 10 mA 開關(guān)設(shè)置 SW1 SW2 SW3 輸入類型 ON OFF ON 0～ 10V ON ON OFF 0～ 5V或 0～ 20mA OFF OFF ON 177。 5V、177。具體技術(shù)指標(biāo)見表 2。 模擬量輸入模塊 EM231 EM231 具有 4 路模擬量輸入， 輸入信號可以是電壓也可以是電流，其輸入與PLC 具有隔離。負(fù)載的另一端分別接到 CPU224 各個(gè)繼電器輸出端子。各組的公共端為 1L、 2L 和3L。 DC 輸入繼電器輸出： DC 輸入端與 CPU224 的 DC 輸入 DC 輸出相同。輸出負(fù)載的－端接到 1M 端，輸出負(fù)載的另－端接到 CPU224 各輸出端。 1L+、 2L+分別為公共端。輸入開關(guān)的－端接到 24V DC 的正極，輸入開關(guān)的另－端連接到 CPU224 各輸入端。 (1)CPU224 的技術(shù)指標(biāo) 外形尺寸： *80*62mm 存儲器： 程序存儲器 4096 字 用戶數(shù)據(jù)存儲器 2560 字 存儲器類型 EEPROM 存儲卡 EEPROM 數(shù)據(jù)后備（超級電容） 190 小時(shí) 編程語言 LAD， FBD 和 STL 程序組織 一個(gè)組織塊（可以包含子程序和中斷程序） 系統(tǒng) I/O： 本機(jī) I/O 14 入／ 10 出 擴(kuò)展模塊數(shù)量 7 個(gè)模塊 19 數(shù)字量 I/O 映像區(qū) 256（ 128 入／ 128 出） 數(shù)字量 I/O 物理區(qū) 168（ 94／ 74） 模擬量 I/O 映像區(qū) 32 入／ 32 出 模擬量 I/O 物理區(qū) 35（ 28／ 7）或 14 出 附加功能： 內(nèi)置高速計(jì)數(shù)器 6 個(gè)（ 30KHｚ） 內(nèi)置模擬電位器 2 個(gè)（ 8 位分辨率） 脈沖輸出 2 個(gè)高速輸出（ 20KHｚ） 通訊中斷 1 發(fā)送器／ 2 接收器 定時(shí)中斷 2 個(gè)（１ｍｓ－ 255ｍｓ） 輸入中斷 4 個(gè) 實(shí)時(shí)時(shí)鐘 內(nèi)置 口令保護(hù) 3 級口令保護(hù) 為傳感器提供 5VDC 電流： 660ｍＡ (2)CPU224 的接線 DC 輸入 DC 輸出： DC