【正文】 的個人計算機(jī)作為編程設(shè)備，在計算機(jī)屏幕上直接生成和編輯各種文本程序或圖形程序，可以實現(xiàn)不同編程語言之間的相互轉(zhuǎn)換。程序可以存盤或打印，通過網(wǎng)絡(luò)，可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程編程。2．4 硬件配置 s7300硬件配置（1） 如圖24，選中一槽，并雙擊SIMATIC—300——PS—300中的PS 307 5A（電源模塊）。（3） 3號槽為空。圖24 電源模塊圖25 數(shù)字量輸入模塊圖26 數(shù)字量輸出模塊圖27 脈沖信號設(shè)置（5） 如圖26，選中5槽，選擇“SM300DO300SM 322 DO16DC24V/”并雙擊，完成數(shù)字量輸出模塊的配置。 I/O分配表表21 I/O分配表輸入啟動按鈕停止按鈕進(jìn)水閥開關(guān)A出水閥開關(guān)A進(jìn)水閥開關(guān)B出水閥開關(guān)B上限位開關(guān)下限位開關(guān)PIW288檢測溫度輸出鍋爐加熱指示燈溫度溢出指示燈超溫報警指示燈低溫報警指示燈調(diào)節(jié)器A進(jìn)水閥A出水閥A正常運行指示燈停止運行指示燈高水位報警指示低水位報警指示調(diào)節(jié)器B進(jìn)水閥B出水閥BPQW305加熱器驅(qū)動3 下位機(jī)軟件系統(tǒng)設(shè)計 PID控制器PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差,利用比例、積分、微分計算出控制量來進(jìn)行控制。即當(dāng)我們不完全了解一個系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時,最適合采用PID控制技術(shù)。它是根據(jù)被控過程的特性，確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。本設(shè)計選用臨界比例法，利用該方法進(jìn)行PID控制器參數(shù)的整定步驟如下：(1)首先預(yù)選擇一個足夠短的采樣周期讓系統(tǒng)工作；(2)僅加入比例控制環(huán)節(jié),直到系統(tǒng)對輸入的階躍響應(yīng)出現(xiàn)臨界振蕩,記下這時的比例放大系數(shù)和臨界振蕩周期；(3)在一定的控制度下通過公式計算得到PID控制器的參數(shù)。（2）PID控制適應(yīng)性好，有較強(qiáng)的魯棒性，對各種工業(yè)應(yīng)用場合，都可在不同的程度上應(yīng)用。（3）PID算法簡單明了，各個控制參數(shù)相對較為獨立，參數(shù)的選定較為簡單，形成了完整的設(shè)計和參數(shù)調(diào)整方法，很容易為工程技術(shù)人員所掌握。這些改進(jìn)算法在一些應(yīng)用場合取得了很好的效果。 PID控制器的選取PID控制器的性能和處理速度只與所采用的CPU的性能有關(guān)?？刂骗h(huán)執(zhí)行的速度，也即在每個時間單元內(nèi)操作值必須被更新的頻率決定了可以安裝的控制器的數(shù)量。過程分析時應(yīng)注意：控制過程的靜態(tài)性能（比例）和動態(tài)性能（時間延遲、死區(qū)和重設(shè)時間等）對被控過程控制器的構(gòu)造和設(shè)計以及靜態(tài)（比例）和動態(tài)參量（積分和微分）的維數(shù)選取有著很大的影響?？刂破鬟x取時應(yīng)注意：控制環(huán)的特性由被控過程或被控機(jī)械的物理特性決定，并且設(shè)計中可以改變的程度不是很大。不用通過編程就可以生成控制器的大部分功能（構(gòu)造、參數(shù)設(shè)置和在程序中的調(diào)用等），前提是必須已經(jīng)掌握STEP 7的編程基礎(chǔ)知識。大慣量如大烘房的溫度控制，一般P可在10以上，I=310，D=1左右。 閉環(huán)控制系統(tǒng)特點 PID就是應(yīng)用最廣泛的閉環(huán)控制器。該系統(tǒng)的PID控制器一般采用PLC提供的專用模塊（本系統(tǒng)采用FB58模塊），也可以采用編程的方法（如PLC編程、高級語言編程或組態(tài)軟件編程等）生成一個數(shù)字PID控制器。 控制下限D(zhuǎn)/A固態(tài)繼電器加熱爐溫度傳感器控制上限比例積分微分目標(biāo)設(shè)定值A(chǔ)/DError圖31電加熱爐溫度控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)應(yīng)用實例運行PLC初始化指示燈初始化PID設(shè)定溫度設(shè)定PID值讀入溫度并轉(zhuǎn)換把實際溫度存放于MD30調(diào)用PID指令輸出PID值 S7300程序設(shè)計流程圖 圖32 設(shè)計流程圖 基于PLC的軟件設(shè)計FB41是S7300系統(tǒng)自帶的PID運算控制模塊。比例系數(shù)越大，比例調(diào)節(jié)作用越強(qiáng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度越高；但是對于大多數(shù)的系統(tǒng)來說，比例系數(shù)過大，會使系統(tǒng)的輸出振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。但是積分作用的動作緩慢，可能給系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性代來不良影響，因此很少單獨使用。根據(jù)誤差變化的速度（即誤差的微分），微分部分提前給出較大的調(diào)節(jié)作用，微分部分反映了系統(tǒng)變化的趨勢，它較比例調(diào)節(jié)更為及時，所以微分部分具有預(yù)測的特點。如果微分時間常數(shù)過大，系統(tǒng)輸出量在接近穩(wěn)態(tài)值時上升緩慢。而且不固定，故一般在OB35（）中調(diào)用。（2） 輸入設(shè)定溫度、把設(shè)定溫度、P值、I值、D值都導(dǎo)入PID、每100ms中斷一次子程序進(jìn)行PID運算。4 控制系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計某高校鍋爐控制系統(tǒng)上位機(jī)使用SIEMENS公司丌發(fā)的與STEP7300配套的上位機(jī)開發(fā)軟件，并使用MPI卡與下位機(jī)STEP7之間的通信，同時為了適應(yīng)現(xiàn)在集約型自動化控制的需要，采用與WINCC配套的WEB NAVIGATOR軟件來實現(xiàn)遠(yuǎn)程WEB瀏覽功能，從而可以進(jìn)行遠(yuǎn)程系統(tǒng)監(jiān)測與控制。它是第一個使用最新的32位技術(shù)的過程監(jiān)控系統(tǒng)，具有良好的開放性和靈活性、分布式多任務(wù)的特點，適合于對過程事件的快速反應(yīng)。WINCC編程語言為ANSI C語言，易于組態(tài)，能夠在組態(tài)和在線運行環(huán)境中切換語言；WINCC支持分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，有廣泛的應(yīng)用，可以連接到已存在的自動化環(huán)境中；WINCC是模塊化結(jié)構(gòu)，可運行于Windows98/2000或NT，用戶只需要選擇購買應(yīng)用所需要的部分。WINCC容易結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的和用戶的程序建立人機(jī)界面，精確的滿足生產(chǎn)實際要求。 WINCC的特點1．強(qiáng)大的圖形組態(tài)功能：WINCC組態(tài)軟件以Microsoft Windows平臺作為操作平臺，充分利用了Windows圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用的特點。另外WINCC支持豐富的動畫連接如“閃爍”、“旋轉(zhuǎn)”、“填充”、“移動”等，使畫面生動直觀。腳本語言也稱命令語言、控制語言。組態(tài)軟件在腳本語言功能及提供的腳本函數(shù)數(shù)量上不斷提高。3．全集成自動化：WINCC與SIMATIC產(chǎn)品家族中的組件一起使用時可能進(jìn)行廣泛的集成。因此，在使用WINCC進(jìn)行工作時，可對STEP7中所定義的符號表直接進(jìn)行訪問。用戶既可從該列表選擇所需的變量，也可在WINCC中重新創(chuàng)建變量?？梢约赏ㄟ^ODBC和SOL方式的歸檔數(shù)據(jù)訪問，以及通過OLE2。5．強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫：組態(tài)軟件均有一個實時數(shù)據(jù)庫作為整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)組織和管理的核心。WINCC通過變量記錄和報警記錄等編輯器對過程值進(jìn)行歸檔，自動存入數(shù)據(jù)庫。WINCC利用圖形編輯器、變量記錄編輯器、報警記錄編輯器、報表編輯器和腳本編輯器等功能模塊，完成實時監(jiān)控、報表生成、實時曲線、歷史曲線、提供報警等功能。WINCC是用于Microsoft Windows NT和Windows 2000的一種高效HMI(Human Machine Interface。其自動化過程(As)保持對過程的實際控制，一方面實現(xiàn)WINCC和操作員之間的通訊，另一方面，實現(xiàn)WINCC和自動化系統(tǒng)之問的通訊。操作站設(shè)置的畫面有鍋爐系統(tǒng)流程圖，分系統(tǒng)流程圖，可形象的顯示整個鍋爐系統(tǒng)的控制過程，另外還設(shè)計有總貌畫面、報警顯示畫面、棒圖顯示畫面，報表打印畫面、實時趨勢、歷史趨勢畫面和系統(tǒng)自檢畫面等。2．?dāng)?shù)據(jù)監(jiān)視：監(jiān)視每臺鍋爐運行汽包水位、蒸汽壓力、爐膛負(fù)壓、爐膛溫度、出水流量等模擬量參數(shù)以及電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出電壓、電流信號的變化。3．?dāng)?shù)據(jù)歸檔：所有模擬量信號均通過變量記錄編輯器進(jìn)行短期歸檔，而對于一些重要參數(shù)(如汽包水位)和統(tǒng)計量(如耗煤量、蒸汽流量等)則需長期歸檔。對于超溫超壓報警，必要時要停止風(fēng)機(jī)和水泵等電機(jī)。自動記錄交接班情況，記錄每一班鍋爐運行時間，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)記錄，報警記錄的打印，班（日）報、月報報表記錄與打印，耗煤量、供熱量、統(tǒng)計與打印等。界面系統(tǒng)由組態(tài)和運行期組件組成。圖形運行系統(tǒng)是界面系統(tǒng)的運行組件，它將顯示運行系統(tǒng)中的畫面上的圖片，并管理所有的輸入與輸出。圖43 圖形編輯器畫面。下圖是WINCC上對各個按鈕的詳細(xì)說明。5 系統(tǒng)調(diào)試 PID部分整定下面具體說明經(jīng)驗法的整定步驟：（1）讓調(diào)節(jié)器參數(shù)的積分系數(shù)I=0，微分系數(shù)D=0，控制系統(tǒng)投入閉環(huán)運行，由小到大改變比例系數(shù)P，讓擾動信號作階躍變化，觀察控制過程，直到獲得滿意的控制過程為止。（3）積分系數(shù)I保持不變，改變比例系數(shù)P，觀察控制過程有無改善，如有改善則繼續(xù)調(diào)整，直到滿意為止。如此反復(fù)試湊，直到找到滿意的比例系數(shù)P和積分系數(shù)I為止。和前述步驟相同，微分系數(shù)的整定也需反復(fù)調(diào)整，直到控制過程滿意為止。經(jīng)驗法實質(zhì)上是一種試湊法，它是在生產(chǎn)實踐中總結(jié)出來的行之有效的方法，并在現(xiàn)場中得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)采用PID調(diào)節(jié)器時，由于有多個整定參數(shù)，反復(fù)試湊的次數(shù)增多，因此增加了得到最佳整定參數(shù)的難。圖形編輯器是用于創(chuàng)建過程畫面并使其動態(tài)化的編輯器?！皹邮竭x項板”允許快速更改線型、線粗細(xì)、線端樣式和填充圖案。，組態(tài)變量，建立和編輯反映用戶程序工作過程的過程畫面。變量建立好了，圖形界面也做好之后，接下來就是與PLC程序連起來，調(diào)試和完善界面。運行之前，在資源管理器的“計算機(jī)”右擊“屬性”，在彈出的快捷菜單欄中選擇“啟動”，選擇“”為啟動畫面。點擊資源管理器中的“激活”按扭或點擊圖形編輯器中的“運行系統(tǒng)”按扭，都可以達(dá)到運行圖形界面的效果，所不同的是，從資源管理器中激活后運行的是我們定義好的啟動畫面，而從圖形編輯器激活后運行的是我們當(dāng)前打開的畫面。圖51 運行界面按下停止按鈕后，如圖52所示。圖53 超溫報警低水位、低溫報警如圖54所示。圖55 恒溫水流出以上為WINCC監(jiān)控方面的設(shè)計能夠基本模擬出所設(shè)計的鍋爐供熱系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)的功能，但是在實現(xiàn)液位的腳本設(shè)計上還是存在一些缺陷。PLC（可編程控制器）以其可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單、功能強(qiáng)大、性價比高、體積小、能耗低等顯著特點廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)的自動控制之中。組態(tài)軟件組態(tài)王因其簡單易用的特點，在HMI設(shè)計中深受用戶的喜歡而得到廣泛的使用。再加上由WINCC設(shè)計的監(jiān)控界面，使整個系統(tǒng)操作簡單，控制方便，大大提高了系統(tǒng)的自動化程度和實用性。還有監(jiān)控界面內(nèi)容不夠豐富，若再加上報表系統(tǒng)、打印功能的話，那就更完美了。 致 謝（小3號黑體，居中）本課