【正文】 rofessional 對計(jì)算機(jī)的硬件有如下要求 [6]： 1. 任何能夠運(yùn)行上述操作系統(tǒng)的 PC 或 PG（西門子編程器）。 3. Windows 系統(tǒng)支持的鼠標(biāo)。 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)概述 要完成對溫度的實(shí)時(shí)控制，除了有配套的硬件設(shè)計(jì)之外，控制程序的編寫是至關(guān)重要的，系統(tǒng)程序的好壞，直接關(guān)系到控制精度的高低、控制溫度的穩(wěn)定及系統(tǒng)的靈敏度等因素。本節(jié)將對本設(shè)計(jì)中主要模塊的程序設(shè)計(jì) 第 19 頁 進(jìn)行介紹。 溫度信號(hào)采集子程序要完成將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)變換：若先轉(zhuǎn)化為整型數(shù)，然后除以 則得到 0～ 1 之間的控制量；若直接除以 32，則得到實(shí)際溫度值 [10]。 入 口分 別 從 模 擬 量 輸 入 口 A I W 0 、A I W 2 、 A I W 4 采 集 溫 度 信 號(hào) 至 累加 器 A C 0 、 A C 1 、 A C 2對 三 段 分 別 進(jìn) 行 數(shù) 字 濾 波分 別 將 三 段 溫 度 值 轉(zhuǎn) 化 為 整 形 并 存到 V D 1 0 1 、 V D 1 0 5 、 V D 1 0 9返 回 圖 三段溫度采集程序流程圖 變速積分 PID 程序 本系統(tǒng)采用變速積 分 PID 控制算法，彌補(bǔ)了普通 PID 控制中積分系數(shù)不變的不足，使得積分系數(shù)可變，在控制中可以得到較好的控制效果。變速積分 PID 控制算法子程序流程圖如圖 所示。因考慮到計(jì)算得到的控制量為 0～ 1 之間數(shù)值，而單相交流固體繼電器模塊輸入需要 0 或 24V 的 TTL 電平來完成負(fù)載端波數(shù)的控制，繼而進(jìn)行調(diào)功，故在控制輸出程序中將控制量 500 得到需要控制的波數(shù)，而實(shí)現(xiàn)方法只要將 u10 s 即可得到單相交流固體繼電器加高電平的時(shí)間。同時(shí)在程序中加入了簡單的解耦控制算法，來調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度的平衡。 入口A、C段控制量輸出計(jì)算溫度差b(a+c)/2 溫度差5度？B段控制量控制輸出并進(jìn)行輸出返回YN 圖 解耦判斷程序流程圖 第 21 頁 主程序流程圖及地址分配 要完成對溫度的控制，則需要一個(gè)系統(tǒng)的主程序，本節(jié)將以圖和表格形式重點(diǎn)介紹系統(tǒng)主程序流程和程序中用到的地址及分配情況。 開中斷10s到？調(diào)用溫度信號(hào)采集子程序調(diào)用變速積分PID控制子程序帶解耦算法的控制量輸出子程序通過通訊程序，將溫度信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)監(jiān)控程序Y初始化N開始 圖 系統(tǒng)程序流程圖 第 22 頁 表 程序中主 要變量地址分配表 地址 地址中的內(nèi)容 地址 地址中的內(nèi)容 VD101 第一段溫度緩沖區(qū) VD354 第一段上次采樣溫度誤差 VD109 第三段溫度緩沖區(qū) VD362 第三段上次采樣溫度誤差 VD200 第一段溫度保存地址 VD366 第一段兩次誤差之差 VD204 第二段溫度保存地址 VD370 第二段兩次誤差之差 VD208 第三段溫度保存地址 VD374 第三段兩次誤差之差 VD310 存放比例系數(shù) pK VD378 第一段前多次誤差和 VD314 存放積分系數(shù) iK VD382 第二段前多次誤差和 VD318 存放微分系數(shù) dK VD386 第三段前多次誤差和 VD322 存放采樣時(shí)間 T VD390 第一段的變積分系數(shù) )]([ kef VD330 存放系數(shù) A VD394 第二段的變積分系數(shù) )]([ kef VD334 存放系數(shù) B VD398 第三段的變積分系數(shù) )]([ kef VD338 存放溫度標(biāo)準(zhǔn)值 VD438 第一段控制輸出量 )(ku VD342 第一段此次采樣溫度差 VD468 第二段控制輸出量 )(ku VD346 第二段此次采樣溫度差 VD498 第三段控制輸出量 )(ku VD350 第三段此次采樣溫度差 PLC 與上位機(jī)通訊設(shè)計(jì) PLC 與上位機(jī)通訊主要完成上位機(jī)程序的下載和 PLC 與上位機(jī)之間數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。 本設(shè)計(jì)中用到的通訊協(xié)議有 PPI 和自由口兩種 [7]。 PPI 是一種主－從協(xié)議：主站設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)讀 /寫請求到從站設(shè)備，從站設(shè)備響應(yīng)。 PPI 網(wǎng)絡(luò)中可以有多個(gè)主站， PPI 并不限制與任意一個(gè)從站通訊的主站數(shù)量，但是在一個(gè)網(wǎng)段中，通訊站的個(gè)數(shù)不能超過 32[8]。不隔離的 CPU 通訊口支持的標(biāo)準(zhǔn)PPI 通訊距離為 50m，如果使用一對 RS－ 485 中繼器，可以使其達(dá)到 RS－ 485 的標(biāo)準(zhǔn)通訊距離 1200m。 自由口模式使 S7－ 200 可以與許多通訊協(xié)議公開的設(shè)備和控制器進(jìn)行通訊，波特率范圍為 1200～ 115200b/s。 在自由口模式下，使用 XMT（發(fā)送）和 RCV（接受）指令，為所有的通訊活動(dòng)編程。若 CPU 的通訊口工作在自由口模式下時(shí)，此通訊口不能同時(shí)工作在其他通訊模式下，如 PPI 編程狀態(tài)。 本設(shè)計(jì)中使用 RS－ 232/PPI 電纜，故具體通訊設(shè)置如下： 電纜小盒中的 5 號(hào) DIP 開關(guān)設(shè)置為“ 1”，而其他保持“ 0”。 編程軟件 STEP7 － Micro/ 中的通訊（ Communications）菜單中的 PC/PPI選項(xiàng)卡中的參數(shù)設(shè)置為： Address： 0； Transmission Rate： ； Timeout： 1s； Highest Node Address： 15 在 Local Connection（本地連接）選項(xiàng)卡中，設(shè)置 Connection to： Com1。自由口模式用于下位機(jī)向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，而 PPI 模式用于上位機(jī)下載 PLC 控制程序到 PLC中。 單相交流固體繼電器調(diào)試 在交流調(diào)功模塊的試驗(yàn)中，為了檢測模塊是否可以起到調(diào)功功用，故在試驗(yàn)中在單相交流固態(tài)繼電器模塊的輸出端接一 1000W 的燈泡，用其亮暗來證明是否單相交流固體繼電器模塊在系統(tǒng)中有調(diào)功功用。而 PLC 與上位機(jī)之間用一 RS－ 232/PPI 電纜進(jìn)行連接，具體調(diào)試步驟如下： 首先在 STEP 7－ Micro/WIN 中編寫簡單的控制燈泡亮暗的程序，讓 PLC 每 2S鐘發(fā)送一次控制量（高電平為 24V，低電平為 0V），如燈泡每 2S 亮暗一次，依次循環(huán)，則調(diào)試成功。 單 相 交 流 固 體 繼 電 器P L CQ 0 . 02 2 0 VP C 機(jī)1 M 圖 交流調(diào)壓模塊連接圖 最 后，將 PLC 程序下載至 PLC 中，然后運(yùn)行程序，若燈泡的亮度變換與預(yù)期變換一樣，則說明調(diào)功模塊可以正常工作，并且各個(gè)模塊間的通訊沒有問題，若不能正確變換，則可用萬用表進(jìn)行各個(gè)端口電壓信號(hào)的檢測，以此來判斷錯(cuò)誤所在。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種行業(yè)對溫度精度的要求越來越高，對溫控系統(tǒng)穩(wěn)定性要求越來越嚴(yán)格。隨著電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，一些學(xué)者在這方面進(jìn)行了有益的嘗試，提出了許多有建設(shè)性的想法和做法。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也日新月異，很多過程控制已實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制?？刂戚敵龇绞接懈淖儗?dǎo)通角 ? 的交流調(diào)壓控制方式和基于固態(tài)繼電器的交流調(diào)功控制輸出，因考慮到調(diào)壓控制方式中有非正弦波對電網(wǎng)產(chǎn)生很大的諧波影響，而此影響對實(shí)驗(yàn)室其他設(shè)備會(huì)產(chǎn)生很大干擾，本設(shè)計(jì)中使用了 3 個(gè)單相交流固態(tài)繼電器構(gòu)成三相交流調(diào)功控制輸出模塊。設(shè)計(jì)中還采用了 WP 系列變送器進(jìn)行爐溫的顯示和變送，以此使整個(gè)系統(tǒng)即使在 PLC 不能正常工作的情況下，也能得到爐內(nèi)的溫度值。但本設(shè)計(jì)仍存在不足之處，如缺少上位機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)，雖下位機(jī)存在溫度顯示模塊，但難以實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控。 第 27 頁 總之，本設(shè)計(jì)基本上實(shí)現(xiàn)了畢業(yè)設(shè)計(jì)目標(biāo)。 第 28 頁 致 謝 第 29 頁 參考文獻(xiàn) [1] 王月鉸 ,朱家駒 . 固體繼電器在單片機(jī)測控系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].中南民族大學(xué)學(xué)報(bào)，2021， 3： 5153. [2] 王天泉 .電阻爐設(shè)計(jì) [M].北京：航空 工業(yè)出版社， 2021， 229－ 230. [3] 曲建江 .我國固體繼電器的發(fā)展和應(yīng)用 [J].電子元器件應(yīng)用， 2021（ 8）： 18. [4] 蔡行健，黃文鈺 . 深入淺出西門子 S7－ 200PLC[M]. 北京：北京航空航天出版社，（ 5） ,146. [5] 陳浩，鄧忠華，余紅梅 . 熱電偶測溫系統(tǒng)原理及應(yīng)用 [J].制造業(yè)自動(dòng)化， 2021（ 9）：6871. [6] 求是科技 . PLC 應(yīng)用開發(fā)技術(shù)與工程實(shí)踐 [M].北京：人民郵電出版社， 2021， 12－ 13. [7] 于海生 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M].清華大學(xué)出版社， 2021， 189. [8] T. Ma, . Bendzsak, M. Perkins. COMPUTER CONTROL OF HIGH POWER ELECTRIC FURNACES[C]. The Proceedings of the International Symposium on NonFerrous Pyrometallurgy: Trace Metals, Furnace Practices and Energy Efficiency, Alberta, Canada, Aug. 23, 1992, 337 341. 第 30 頁 附錄 A MAIN SBR_0 第 31 頁 第 32 頁 SBR_1 第 33 頁 SBR_2 第 34 頁 第 35 頁 SBR_3 第 36 頁 第 37 頁 第 38 頁 第 39 頁 第 40 頁 第 41 頁 第 42 頁 第 43 頁 SBR_4 第 44 頁 第 45 頁 第 46 頁 INT_0 第 47 頁 附錄 B %PID Controler with differential in advance clear all。 ts=20。inputdelay39。zoh39。v39。u_2=0。u_4=0。 y_1=0。y_3=0。error_2=0。 for k=1:1:100 time(k)=k*ts。 %Linear model yout(k)=den(2)*y_1+num(2)*u_5。 kp=。ki=。kd=14。 A=。 %T type integration ei=ei+(error(k)+error_1)/2*ts。 if M==1 if abs(error(k))=B f(k)=1。abs(error(k))=A+B f(k)=(Aabs(error(k))+B)/A。 end elseif M==2 f(k)=1。 if u(k)=10 u(k)=10。 end %return of pid parameters u_5=u_4。u_3=u_2。u_1=u(k)。y_2=y_1。 error_2=error_1。 end yout。 plot(time,rin,39。,time,yout,39。)。time(s)39。ylabel(39。)。 plot(time,f,39。)。time(s)39。ylabel(3