【正文】 、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點。加上目前人們的環(huán)保意識的提高，電熱鍋爐越來越受人們的重視，在工業(yè)生產(chǎn)和民用生活用水中應(yīng)用越來越普及。主要是控制水的溫度，保證恒溫供水。因為其可靠性高、算法簡單、魯棒性好，所以被廣泛應(yīng)用于過程控制中,尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性系統(tǒng)。因而,PID參數(shù)的整定與優(yōu)化一直是自動控制領(lǐng)域研究的重要課題。在PID算法中，針對P、I、D三個參數(shù)的整定和優(yōu)化的問題成為關(guān)鍵問題。可編程邏輯控制器（PLC)是集計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通信技術(shù)為一體的新型自動控制裝置。PLC技術(shù)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的硬件配置、電路圖的設(shè)計、程序設(shè)計，控制對象數(shù)學(xué)模型的建立、控制算法的選擇和參數(shù)的整定、人機界面的設(shè)計等。對于監(jiān)控畫面，利用亞控公司的組態(tài)軟件“組態(tài)王“串級系統(tǒng)是由調(diào)節(jié)器串聯(lián)起來工作，其中一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的給定值的系統(tǒng)。副回路由副變量檢測變送、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥和副過程構(gòu)成；主回路由主變量檢測變送、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、副過程和主過程構(gòu)成。二次擾動：作用在副被控過程上的，即包括在副回路范圍內(nèi)的擾動。副調(diào)節(jié)器具有“粗調(diào)”的作用，主調(diào)節(jié)器具有“細(xì)調(diào)”的作用，從而使其控制品質(zhì)得到進(jìn)一步提高。1969年美國數(shù)字設(shè)備公司成功研制世界第一臺可編程序控制器PDP14，并在GM公司的汽車自動裝配線上首次使用并獲得成功。1973年西歐國家也研制出他們的第一臺可編程控制器。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是PLC采用通訊微處理器之后，這種控制器功能得到更進(jìn)一步增強。目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)?！　?．CPUCPU是PLC的核心，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元?！? 　　PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反?！? 　　編程器的作用是用來供用戶進(jìn)行程序的輸入、編輯、調(diào)試和監(jiān)視的。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。[6] 可編程控制器的工作原理:PLC的工作方式是一個不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。 CPU 從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC工作的全過程可用圖 21 所示的運行框圖來表示。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術(shù)、運算數(shù)據(jù)處理和傳送通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應(yīng)用指令。(三)大型PLC一般I/O 點數(shù)在1024 點以上的稱為大型PLC，大型PLC 的軟硬件功能極強，具有極強的自診斷功能、通訊聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊可以構(gòu)成三級通訊網(wǎng)實現(xiàn)工廠生產(chǎn)管理自動化，大型PLC 還可以采用冗余或三CPU 構(gòu)成表決式系統(tǒng)使機器的可靠性更高組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)計算機控制中，如DCS(集散控制系統(tǒng))組態(tài)，PLC梯形圖組態(tài)。工業(yè)控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實時監(jiān)控的。 工控組態(tài)軟件也提供了編程手段，一般都是內(nèi)置編譯系統(tǒng)，提供類BASIC語言，有的支持VB，現(xiàn)在有的組態(tài)軟件甚至支持C高級語言。本設(shè)計采用亞控的組態(tài)王軟件進(jìn)行組態(tài)的設(shè)計。通常可以把這樣的系統(tǒng)劃分為控制層、監(jiān)控層、管理層三個層次結(jié)構(gòu)。尤其考慮三方面問題：畫面、數(shù)據(jù)、動畫。組態(tài)軟件也為試驗者提供了可視化監(jiān)控畫面，有利于試驗者實時現(xiàn)場監(jiān)控。它還具有豐富的設(shè)備驅(qū)動程序和靈活的組態(tài)方式、數(shù)據(jù)鏈接功能[8]。 (2) 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù),就是創(chuàng)建一個具體的數(shù)據(jù)庫,并用此數(shù)據(jù)庫中的變量描述工控對象的各種屬性,比如水位、流量等。(4) 運行和調(diào)試三 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則和步驟 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則1．充分發(fā)揮PLC功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求。3．保證控制系統(tǒng)安全可靠。 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟 設(shè)計PLC應(yīng)用系統(tǒng)時，首先是進(jìn)行PLC應(yīng)用系統(tǒng)的功能設(shè)計，即根據(jù)被控對象的功能和工藝要求，明確系統(tǒng)必須要做的工作和因此必備的條件。最后根據(jù)系統(tǒng)分析的結(jié)果，具體的確定PLC的機型和系統(tǒng)的具體配置。2．確定I／O設(shè)備 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，確定用戶所需的輸入(如按鈕、行程開關(guān)、選擇開關(guān)等)和輸出設(shè)備(如接觸器、電磁閥、信號指示燈等)由此確定PLC的I／O點數(shù)。4．分配PLC的I／O地址 根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備現(xiàn)場需要，確定控制按鈕，選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號指示燈等各種輸入輸出設(shè)備的型號、規(guī)格、數(shù)量；根據(jù)所選的PLC的型號列出輸入／輸出設(shè)備與PLC輸入輸出端子的對照表，以便繪制PLC外部I／O接線圖和編制程序。由于程序與硬件設(shè)計可同時進(jìn)行，因此，PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計周期可大大縮短，而對于繼電器系統(tǒng)必須先設(shè)計出全部的電氣控制線路后才能進(jìn)行施工設(shè)計。 PLC程序設(shè)計的一般步驟1．繪制系統(tǒng)的功能圖。3．根據(jù)梯形圖編寫指令表程序。調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。S7200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動化。因此S7200系列具有極高的性能/價格比。此系統(tǒng)選用的S7200 CPU226,CPU 226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。2個RS485通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。 EM235 模擬量輸入/輸出模塊在溫度控制系統(tǒng)中，傳感器將檢測到的溫度轉(zhuǎn)換成420mA的電流信號，系統(tǒng)需要配置模擬量的輸入模塊把電流信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再送入PLC中進(jìn)行處理。EM235 模塊具有4路模擬量輸入/一路模擬量的輸出。80mV范圍。所有連到模塊上的熱電偶必須是相同類型。在各種熱電式傳感器中，以將溫度量轉(zhuǎn)換為電勢和電阻的方法最為普遍。這兩種熱電式傳感器目前在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。P100鉑熱電阻，簡稱為：PT100鉑電阻，其阻值會隨著溫度的變化而改變。它的工作原理：當(dāng)PT100在0攝氏度的時候他的阻值為100歐姆，它的的阻值會隨著溫度上升它的阻值成勻速增長[3]。溫度測量與控制是熱電偶采集信號通過PID溫度調(diào)節(jié)器測量和輸出0～10mA或4～20mA控制觸發(fā)板控制可控硅導(dǎo)通角的大小，從而控制主回路加熱元件電流大小，使電阻爐保持在設(shè)定的溫度工作狀態(tài)。主回路是由可控硅，過電流保護快速熔斷器、過電壓保護RC和電阻爐的加熱元件等部分組成。PLC和組態(tài)王連接，實現(xiàn)了系統(tǒng)的實時監(jiān)控。首先要根據(jù)受控對象的數(shù)學(xué)模型和它的各特性以及設(shè)計要求，確定控制器的結(jié)構(gòu)以及和受控對象的連接方式。 控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立 在本控制系統(tǒng)中，TT1(出口溫度傳感器)將檢測到的出口水溫度信號轉(zhuǎn)化為電流信號送入EM235模塊的A路，TT2(爐膛溫度傳感器)將檢測到的出口水溫度信號轉(zhuǎn)化為電流信號送入EM235模塊的B路。具體流程在第四章程序編寫的時候具體論述。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為： 公式（31）Error! No bookmark name given.(1) 比例系數(shù)KC對系統(tǒng)性能的影響：　　比例系數(shù)加大，使系統(tǒng)的動作靈敏，速度加快，穩(wěn)態(tài)誤差減小。Ｋc太大時，系統(tǒng)會趨于不穩(wěn)定。Ｋc可以選負(fù)數(shù)，這主