【正文】 M （ 43） 式中， ne 是第 n次采樣的誤差值， 1?ne 是第 n1次采樣的誤差值， CK 、 IK 和 DK 分別是 PID回路的增益，積分項(xiàng)的系數(shù)和微分項(xiàng)的系數(shù)。 在運(yùn)用 PID時(shí)，可以分為 PI、 P或 PD控制器。 圖 41 PID控制結(jié)構(gòu)圖 該閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制原理是 ： 當(dāng)反饋值 PV ( t)小于設(shè)定值 SP ( t) 時(shí)就會(huì) 產(chǎn)生誤差 e ( t) ,將其 輸入給 PID調(diào)節(jié)器進(jìn)行比例 ( P) 、積分 ( I) 、微分 (D)的綜合 運(yùn)算 ,通過上述 的綜合 運(yùn)算 可以 找出一個(gè)比較合適的 控制信號(hào) M ( t) 送 給執(zhí)行機(jī)構(gòu) ,促使被控對(duì)象的過程量 PV ( t)在一定 的時(shí)間范圍內(nèi) 恢復(fù)到設(shè)定值 sp ( t) ， 達(dá)到自動(dòng)控制的效果。 PID 模擬量的控制結(jié)構(gòu) PID 是 一種 典型的比例、積分和微分的綜合運(yùn)算 控制器 ，它適合一些慣性比較大 的系統(tǒng) [6]。 服務(wù)器端父設(shè)備設(shè)置如圖 33。 (5)關(guān)于固定 IP 通過 GPRS 網(wǎng)路傳輸數(shù)據(jù) 時(shí) ，服務(wù)器端必須要有固定 的 IP 地址。 客戶端：在本試驗(yàn)中指連接了 GPRS Modem 的計(jì)算機(jī)或設(shè)備。 軟件： MCGS 通用版：通用 TCP/IP 父設(shè)備＋網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)同步 圖 32 撥號(hào)設(shè)置窗口 服務(wù)器：通過 Modem 撥號(hào) 連接 或通過其他方式連接 到 Inter 上， 用戶必須 具有固定 的 IP 地址。 可以在 服務(wù)器 /客戶端模式的 狀態(tài)下進(jìn)行 通訊試驗(yàn) （ add by XP） ： 硬件： 服務(wù)器：普通 pc＋普通 Modem，撥號(hào)上網(wǎng)。 （ 3） 建立撥號(hào)連接 在本系統(tǒng)里采用的是撥號(hào)到專用網(wǎng)絡(luò)的方式，所以要新建一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接方式，可以按照下面的順序進(jìn)行設(shè)置： 新建連接 —撥號(hào)到專用網(wǎng)絡(luò) —標(biāo)準(zhǔn) 19200 調(diào)制解調(diào)器 —電話號(hào)碼填： *99***1 （ 4） 設(shè)置撥號(hào)連接網(wǎng)絡(luò)屬性 打開 撥號(hào)連接 右擊 屬性 進(jìn)入 網(wǎng)絡(luò) ，在服務(wù)器類型里選擇 PPP，連接選擇 TCP/IP協(xié)議， 設(shè)置窗口如圖 32 所示 。 （ 1） 在 安裝 GPRS Modem 的過程中 首先點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)左下角的開始，找到控制面板按照下面的順序進(jìn)行屬性設(shè)置： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 8 控制面板 電話和調(diào)制解調(diào)器選項(xiàng) 調(diào)制解調(diào)器 選擇添加不檢測調(diào)制解調(diào)器 標(biāo)準(zhǔn) 19200bps 調(diào)制解調(diào)器 選定安裝到哪個(gè)串口 （ 2） 設(shè)置 19200 調(diào)制解調(diào)器 將上面的設(shè)置完成后， 將 19200 調(diào)制解調(diào)器 安裝到 COM2 口，就可以按下面的順序 對(duì) 19200 調(diào)制解調(diào)器 進(jìn)行設(shè)置： 控制面板 電話和調(diào)制解調(diào)器選項(xiàng) 調(diào)制解調(diào)器 屬性 常規(guī) 串口 2 最高速率 （ 57600） 高級(jí) 額外的初始化命令 在額外的初始化命令一欄中填寫： AT+CGDCONT=1， IP， CMNET ， 設(shè)置面板如圖 31 所示 。 GPRS 數(shù)據(jù)發(fā)送端 DTU 與 PLC 的相連 首先要進(jìn)行 DTU 的參數(shù)設(shè)置，將設(shè)置好的 DTU 用 RS232 的數(shù)據(jù)線 將兩個(gè)設(shè)備連接起來， GPRS 就可以自動(dòng)的接收 PLC 采集的各種參數(shù)，并將其傳送到 監(jiān)控中心的上位機(jī)上。 （ 4） stop bit (停止位長度 ) 在串口通信參數(shù)配置 (serial port setup)菜單狀態(tài)下 按下 4，然后按提示信息輸入停止位長度即可。 （ 2） data bits (字節(jié)位長度 ) 在串口通信參數(shù)配置 (serial port setup)菜單狀態(tài)下鍵入 2，按提示信息選擇所需字節(jié)長度即可。 在 DTU 參數(shù) 配置 (configurations)里最重要的就是 串口通訊參數(shù) 的 配置 ，在這里可以設(shè)置波特率、字節(jié)位長度、校驗(yàn)類型、停止位長度等。 在數(shù)據(jù)終端參數(shù)設(shè)置 (data terminal unit (DTU) setup)菜單狀態(tài)下鍵入 3，可以設(shè)置通訊端口號(hào)， 通訊端口號(hào)必須與 GPRS 數(shù)據(jù)終端所 接入數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的通訊端口號(hào)相對(duì)應(yīng)，設(shè)置本地移動(dòng)終端通訊端口號(hào)，宏電出廠端口號(hào) 一般 為： 5001。 表 32 DTU參數(shù)設(shè)置 序號(hào) 菜單說明 1 mobile service center (MSC) setup 移動(dòng)業(yè)務(wù)中心參數(shù)配置 2 data terminal unit (DTU) setup 數(shù)據(jù)終端參數(shù)配置 3 data service center (DSC) setup 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中心參數(shù)配置 4 serial port setup 串口通訊參數(shù)配置 5 special setup 特殊參數(shù)設(shè)置 在主菜單下可以 對(duì)以上的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，按下 1 鍵可以對(duì)移動(dòng)業(yè)務(wù)中心的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中包括對(duì)呼叫號(hào)碼、用戶名稱、密碼、接入點(diǎn)名稱和用戶 SIM 卡 pin碼設(shè)置。 表 31 H7710的功能特點(diǎn) H7710 的特點(diǎn) H7710 功能 H7710 設(shè)備參數(shù) （ 1） DTU 為用戶提供透明數(shù)據(jù)傳輸通道 直接提供RS232/422/485 接口 （ 2） 永遠(yuǎn)在線，按流量計(jì)費(fèi) （ 3） 組網(wǎng)簡單、迅速、靈活 使用方便、靈活、可靠 支持雙頻 GPRS 或 CDMA 1X 網(wǎng)絡(luò) 支持 GSMR 和 GoTa網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)終端永遠(yuǎn)在線 透明數(shù)據(jù)傳輸與協(xié)議 支持虛擬數(shù)據(jù)專用網(wǎng) 支持動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中心域名和IP 地址TTL/RS232/422/485 天線接口： 50?/SMA 陰頭 SIM 卡： 3V ；數(shù)據(jù)速率 ：300~115,200bits/s 接口端子： 可插拔接線端子 (14~24AWG 線 ) 配置接口： RS232(需配H7071 專用配置線纜 ) 最 大 工 作 電 流 ：230mA+12VDC 工作環(huán)境溫度： 30~+70186。 無線 DDN 數(shù)據(jù)中心路由器：用戶數(shù)據(jù)中心的協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，可采用寬帶網(wǎng)絡(luò)或 GPRS/CDMA 接入方式與 GPRS/CDMA DTU 進(jìn)行數(shù)據(jù)通信和協(xié)議轉(zhuǎn)換，唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 并通過以太網(wǎng)接口與數(shù)據(jù)中心服務(wù)器通信。 特別適合中心對(duì)多點(diǎn)、點(diǎn)多分散的中小數(shù)據(jù)量的傳輸。 深圳市宏電技術(shù)開發(fā)有限公司開發(fā)的 H7000 無線 DDN 系統(tǒng)為用戶提供 了 高速、永遠(yuǎn)在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶摂M專用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。 GPRS 型號(hào)選擇 GPRS 的型號(hào) GPRS 數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù) 與 普通的 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)不同， 對(duì)各個(gè) 行業(yè) 的 應(yīng)用有很強(qiáng)的專業(yè)性和特殊性， 在 不同的行業(yè) 運(yùn)用里為 用戶提供不同的 數(shù)據(jù) 終端，這就 要求 結(jié)合 各 行業(yè) 運(yùn)行的不同 特點(diǎn)進(jìn)行硬件、軟件開發(fā)和系統(tǒng)集成。 （ 2） 數(shù)據(jù)中心 IP 地址的選擇 在本系統(tǒng)里就是選擇的 SIM 卡與 IP 地址綁定的模式，在這種模式下監(jiān)控中心可以獲得一個(gè)固定的 IP 地址，數(shù)據(jù)終端 DTU 將地址配置后，一上電就可以與監(jiān)控中心建立雙向的數(shù)據(jù)通道，不用進(jìn)行域名的解析，數(shù)據(jù)流量小，使得傳輸速度 提高。因?yàn)?DDN 專線可以為系統(tǒng)提供較寬的帶寬，這就為 PLC 大容量的 系統(tǒng)提供了一個(gè)平臺(tái)。服務(wù)器采用公網(wǎng)的接入方式接入 Inter，如 ADSL 撥號(hào)或電信專線寬帶上網(wǎng)等，申請(qǐng)公網(wǎng)固定的唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 IP 地址，可以滿足中小容量的數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用。 GPRS 技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室的研究， 在小 范圍 地區(qū) 內(nèi)試 用 再 到正常的商用， 這個(gè)過程經(jīng)過了長時(shí)間的完善， 改進(jìn)使 其技術(shù) 具有很強(qiáng)的 可靠 性 ； GPRS 設(shè)備數(shù)據(jù)監(jiān)控終端DTU 傳輸設(shè)備能一開機(jī)就自 動(dòng) 連接 到 GPRS 網(wǎng)絡(luò)上，可以使監(jiān)控中心實(shí)時(shí)在線對(duì)現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行 數(shù)據(jù)通訊，它能夠高速傳輸并具有 一定的 可靠性； GPRS 網(wǎng)絡(luò)覆蓋 面很廣 ，不存在信號(hào)盲區(qū)，并且是按 照 流量收 取費(fèi)用 ， 收費(fèi) 合理、科學(xué)，使企業(yè)的投資減 小， 提高經(jīng)濟(jì) 效益 [4]。 選擇 GPRS 的優(yōu)勢 選擇 一個(gè) 合適的傳輸 方案 是 決定 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定 性和 經(jīng)濟(jì)性的重要 指標(biāo) 。 GPRS 采用分組交換技術(shù)，資源 可以被充分 的利用，數(shù)據(jù)傳輸速率 最 高 可 達(dá) 到 。 DTU 是數(shù)據(jù)接收 和發(fā)送 模塊，在網(wǎng)絡(luò)中主要完成 S7200 PLC 與監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)，同時(shí)也是與移動(dòng) GPRS 網(wǎng)絡(luò)的工作接口。 （ 3） 在監(jiān)控中心的上位機(jī)部分利 用的是通用組態(tài)軟件，此軟件 能直觀的對(duì)現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，畫面美觀形象，人機(jī)界面良好，還有最大的優(yōu)勢 就是 功能齊全應(yīng)用 起來簡單 方便 還可以清晰的顯示現(xiàn)場 設(shè)備的運(yùn)行情況，生成生報(bào)表瀏覽報(bào)警信息 。 PLC 可用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，在系統(tǒng)中只留下少量的輸入輸出硬件，使系統(tǒng)由于 觸點(diǎn)接觸不實(shí)造成的故障減少，另外在編程方面 PLC 也比單片機(jī)和 ARM 簡單容易理解 。 GPRS 不僅可以提供一種高效 率 、低成本的無 線分組業(yè)務(wù)，還適用于間斷的、突發(fā)性、頻繁的、少量的數(shù)據(jù)傳輸， 本系統(tǒng)采用這種無線傳輸方式 不僅 提高了效率， 還 在很大程度上 為用戶 降低了成本 [3]。對(duì)于現(xiàn)有的傳輸系統(tǒng)不僅需要人工檢查 進(jìn)行 大量的維護(hù)，還需要投入大量 的維修費(fèi)用，嚴(yán)重影響 了 企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 1） 大多數(shù) 換熱站都采用的是超短波來進(jìn)行傳輸，但是隨著城市的快速 發(fā) 展 ，許多的 高樓大廈 拔地而起阻擋了信號(hào)的傳輸，使許多的數(shù)據(jù)不能正常抄報(bào)。監(jiān)控室內(nèi)的上位機(jī)與 GPRS 數(shù) 據(jù)接收端連接起來并定時(shí)的接收從現(xiàn)場傳來的數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)利用組 GPRS 接收現(xiàn)場 PLC 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集 ，并通過 MCGS 組態(tài)軟件記錄和分析，在計(jì)算機(jī)的屏幕上清晰的顯示出來； 通過 PID 運(yùn)算對(duì)給定信號(hào)和反饋信號(hào)進(jìn)行比較 運(yùn)算，將運(yùn)算結(jié)果作為控制信號(hào)通過 GPRS的無線通信傳送到現(xiàn)場換熱站 的 PLC去控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和變頻器的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場 設(shè)備運(yùn)行 的控制。 一個(gè)換熱站的 控制 系統(tǒng)主要是由三部分組成：現(xiàn)場換熱站的 S7200 PLC[1]的控制部分、 GPRS 無線數(shù)據(jù)傳輸部分、監(jiān)控室控制中心上位機(jī) MCGS 組態(tài)軟件部分。 （ 3） 報(bào)警保護(hù)部分 補(bǔ)水箱 處于 低液位 或高液位 熱網(wǎng)回水壓力大 于 時(shí) 換熱站 出水口 的溫度 超過設(shè)定值 5℃時(shí)產(chǎn)生報(bào)警 設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)主要是要把 分步在六個(gè)換熱站的 管網(wǎng)溫度和壓力等參數(shù)上傳到監(jiān)控中心的上位機(jī)上，以便工作人員可以通過上位機(jī)直觀的看到各個(gè)換熱站設(shè)備的運(yùn)行情況并對(duì)其進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 根據(jù)換熱器 出水 口 溫度調(diào)節(jié)供水網(wǎng)上加裝的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度來控制溫度保持在一定的范圍內(nèi)恒定 。目前采用S7200PLC 技術(shù)與 GPRS 無線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合對(duì)供暖遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，在對(duì)管網(wǎng)的快速、準(zhǔn)確監(jiān)控、安全維護(hù)、搶修施工等方面具有重要的意義。在一次高溫?zé)崴闹骶W(wǎng)分支進(jìn)入換熱站之前，加裝了電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和測量一次熱水流量的測量變送器；為了保持二次回路壓力的穩(wěn)定，在二次回路加裝有變頻補(bǔ)水泵以穩(wěn)定二次供暖回路的壓力。 一個(gè)供熱公司通常控制幾個(gè)甚至多個(gè)小區(qū)的供暖，供暖作為城市發(fā)展一個(gè)重要的基礎(chǔ)設(shè)施是 經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的源泉，加強(qiáng)對(duì)供暖的信息化建設(shè)不僅 可以 為供熱公司提高經(jīng)濟(jì)效益還對(duì)城市建設(shè)發(fā)展具有相當(dāng)重要的意義。熱電廠將熱水通過城市 的 高溫供熱管道送至分布在城市中的各個(gè)居民小區(qū)換熱站中。 通過在實(shí)驗(yàn)室將程序進(jìn)行調(diào)試，使其控制精度、運(yùn)行可靠性基本符 合了系統(tǒng)的控制要求。 DTU 是數(shù)據(jù)接收和發(fā)送模塊，在網(wǎng)絡(luò)中主要完成下位機(jī)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜蝿?wù)，同時(shí)也是與移動(dòng) GPRS 網(wǎng)絡(luò)的工作接口。在組態(tài)界面上主要顯示各小區(qū)換熱站的網(wǎng)管溫度、壓力、流量等參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行控制，保證其安全可靠的運(yùn)行。在本設(shè)計(jì)了主要分為三個(gè)部分：上位機(jī)通用組態(tài)軟件、 GPRS 無線傳輸、下位機(jī) S7200 PLC。 基于 GPRS 的 PLC 多點(diǎn)溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 在我國北方地區(qū)主要采用集中供暖的方式，根據(jù)小區(qū)供暖對(duì)恒壓恒溫的控制要求， 本設(shè)計(jì) 采用計(jì)算機(jī)、工業(yè)智能模塊、傳感器和執(zhí)行器 組成一個(gè)溫度和壓力雙重閉環(huán)的供暖控制系統(tǒng)。通過組態(tài)控制方法和 PID 控制策略，設(shè)計(jì)了組態(tài)界面監(jiān)控程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小區(qū)供暖系統(tǒng)溫度、壓力、流量參數(shù)的現(xiàn)場采集和實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，從而提高控制精度。 在上位機(jī)部分采用的是 MCGS 通用組態(tài)軟件， MCGS 是數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，它以靈活多樣的組態(tài)方式為用戶提供良好的用戶開發(fā)界面，具有豐富的畫面顯示組態(tài)功能。 該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)主要是通過 GPRS DTU 和移動(dòng)公司 GPRS 網(wǎng)絡(luò)來完成的。 下位機(jī)部分利用了西門子得 S7200 PLC 對(duì)現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行情況及參數(shù)進(jìn)行采集和控制。 關(guān)鍵詞： S7200 PLC GPRS PID MCGS 組態(tài)軟件 The Design of Multipoint Temperature Control System Based on