[信息與通信]基于WINCC和S7-200的溫度測控系統(tǒng)

1、重慶科技學(xué)院課程設(shè)計報告院（系）:_電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級: 測控普2007-01學(xué)生姓名: 楊咸松 學(xué) 號: 2007440760 設(shè)計地點(diǎn)（單位）_i502_ _ _ _ 設(shè)計題目:_ 基于wincc和s7-200的溫度測控系統(tǒng)_ 完成日期：2010年 12 月 10 日 指導(dǎo)教師評語: _ _ _ 成績（五級記分制）:_ _ 指導(dǎo)教師（簽字）:_ _ 44基于wincc與s7-200溫度測控系統(tǒng) 目錄目 錄1 設(shè)計任務(wù)書iii2 溫度控制對象概述42.1 功能特點(diǎn)與技術(shù)參數(shù)42.2 控制手段43 方案設(shè)計53.1 現(xiàn)場總線概述53.2 wincc+s7-200溫度控制系統(tǒng)的硬件組成

2、83.3 wincc+s7-200溫度控制系統(tǒng)的軟件配置113.4 wincc+s7-200溫度控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)153.5 溫度控制算法174 s7-200 plc控制程序的設(shè)計194.1 控制程序的組成194.2 溫度采集程序設(shè)計194.3 數(shù)字濾波程序設(shè)計204.4 數(shù)值轉(zhuǎn)換程序設(shè)計214.5 pid控制程序設(shè)計224.6 數(shù)據(jù)輸出程序設(shè)計245 wincc組態(tài)255.1 pc access組態(tài)255.2 變量連接組態(tài)275.3 畫面組態(tài)296 程序調(diào)試316.1 plc程序調(diào)試方法與結(jié)果316.2 wincc組態(tài)調(diào)試方法與結(jié)果327 pid參數(shù)的整定337.1 整定方法337.2 整定

3、結(jié)果及分析348 技術(shù)小結(jié)36參考文獻(xiàn)37附錄1：s7-200控制程序清單38基于wincc與s7-200溫度測控系統(tǒng) 1 設(shè)計任務(wù)書1 設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目：基于wincc和s7-200的溫度測控系統(tǒng)學(xué)生姓名楊咸松課程名稱現(xiàn)場總線測控系統(tǒng)設(shè)計專業(yè)班級測控普2007地 點(diǎn)i502起止時間10.11.2910.12.10設(shè)計內(nèi)容及要求使用wincc和s7-200 plc系統(tǒng)設(shè)計一套加熱爐溫度控制系統(tǒng)。內(nèi)容及要求如下：1. 接線圖設(shè)計：s7-200和加熱爐控制對象之間的接線圖設(shè)計。2. 程序設(shè)計(1)plc控制程序設(shè)計包括溫度采集程序，標(biāo)度換算、數(shù)字濾波程序、pid控制程序、d/a輸出程序設(shè)計等內(nèi)容

4、。(2)wincc組態(tài)設(shè)計包括通信連接、變量組態(tài)、畫面組態(tài)（溫度控制回路相關(guān)參數(shù)的顯示畫面，溫度趨勢的顯示畫面，參數(shù)修改畫面），變量連接等內(nèi)容。3. 溫度pid控制參數(shù)的整定整定pid參數(shù)，分析不同pid對溫度控制精度的影響。 設(shè)計參數(shù)技術(shù)指標(biāo)：1. 溫度采集精度：0.5%2. 溫度控制精度：1%進(jìn)度要求第1天：選題、講解任務(wù)、s7-200基本應(yīng)用；第2天：溫度控制回路接線圖設(shè)計、s7-200編程；第3天：數(shù)據(jù)采集程序、換算程序、數(shù)字濾波程序、輸出程序設(shè)計與調(diào)試；第4天：pid程序設(shè)計與調(diào)試；第5天：wincc基本應(yīng)用培訓(xùn)與訓(xùn)練；第6-7天：wincc溫度控制變量組態(tài)、畫面設(shè)計、通信連接等；第

5、8-9天：溫度控制系統(tǒng)wincc與plc聯(lián)調(diào)；第10天：撰寫設(shè)計報告和檢查設(shè)計結(jié)果參考資料1. 廖常初.s7-200/400 plc應(yīng)用技術(shù)（第2版）m.機(jī)械工業(yè)出版社.20082. 西門子自動化與驅(qū)動集團(tuán). 深入淺出西門子wincc v6m.北京航空航天大學(xué)出版社,2005.9其它說明.本表應(yīng)在每次實(shí)施前一周由負(fù)責(zé)教師填寫二份，院系審批后交院系辦備案，一份由負(fù)責(zé)教師留用。.若填寫內(nèi)容較多可另紙附后。3.一題多名學(xué)生共用的，在設(shè)計內(nèi)容、參數(shù)、要求等方面應(yīng)有所區(qū)別。教研室主任： 指導(dǎo)教師：胡文金、劉顯榮2010 年 11月 26 基于wincc與s7-200溫度測控系統(tǒng) 2 溫度控制對象概述2

6、溫度控制對象概述溫度及濕度的測量和控制對人類日常生活、工業(yè)生產(chǎn)、氣象預(yù)報、物資倉儲等都起著極其重要的作用。在許多場合，及時準(zhǔn)確獲得目標(biāo)的溫度、濕度信息是十分重要的，近年來，溫濕度測控領(lǐng)域發(fā)展迅速，并且隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，溫濕度的測控芯片也相應(yīng)的登上歷史的舞臺，能夠在工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各領(lǐng)域中廣泛使用1。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然十分廣泛，但從國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進(jìn)國家相比仍然有著較大的差距。目前，我國在這方面總體水平處于20實(shí)際80年代中后期水平，成熟產(chǎn)品主要以“點(diǎn)位”控制及常規(guī)的pid控制器為主，它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、

7、復(fù)雜、時變溫度系統(tǒng)控制。而適應(yīng)于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟。形成商品化并在儀表控制系統(tǒng)參數(shù)的自整定方面，還沒開發(fā)性能可靠的自整定軟件。參數(shù)大多靠人工經(jīng)驗(yàn)及我國現(xiàn)場調(diào)試來確定。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對溫度控制系統(tǒng)的要求越來越高，因此，高精度、智能化、人性化的溫度控制系統(tǒng)是國內(nèi)外必然發(fā)展趨勢。2.1 功能特點(diǎn)與技術(shù)參數(shù)本次設(shè)計是使用wincc、pc access和s7-200 plc系統(tǒng)的一套溫度控制系統(tǒng)。加熱爐溫度控制系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)對溫度的準(zhǔn)確控制，能對溫度控制回路相關(guān)參數(shù)的顯示畫面，溫度趨勢的顯示畫面，參數(shù)修改畫面溫度pid控制參數(shù)的整定等功能，其溫度采集

8、溫度為0.5%、控制精度為1%。2.2 控制手段 溫度模塊的pt100溫度變送出的溫度模擬量送入s7-plc200進(jìn)行數(shù)字量轉(zhuǎn)換的溫度值由溫度控制加熱模塊，再把020ma運(yùn)算成420ma的數(shù)字量后，再次把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。經(jīng)過濾波后把模擬數(shù)據(jù)通過ppi總線送入wincc中進(jìn)入人機(jī)界面顯示，通過人為輸入各種參數(shù)后，經(jīng)過ppi網(wǎng)絡(luò)傳入s7-plc200中作pid運(yùn)算。pid運(yùn)算后經(jīng)過數(shù)字轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換成數(shù)字值，然后再把420ma的數(shù)字輸出值再次換算成020ma的數(shù)字輸出值，最后送入溫度控制加熱模塊的驅(qū)動模塊中。這樣就能對溫度進(jìn)行控制了?；趙incc與s7-200溫度測控系統(tǒng) 3 方案設(shè)計3 方案設(shè)計

9、隨著科技的不斷更新與發(fā)展，溫度控制系統(tǒng)已經(jīng)到了一個比較成熟的階段。因此其方案是各種各樣的。而本次的系統(tǒng)是由s7-plc200、pc access和西門子wincc組態(tài)軟件通過ppi網(wǎng)絡(luò)組成的。3.1 現(xiàn)場總線概述現(xiàn)場總線是指以工廠內(nèi)的測量和控制機(jī)器間的數(shù)字通訊為主的網(wǎng)絡(luò)，也稱現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。也就是將傳感器、各種操作終端和控制器間的通訊及控制器之間的通訊進(jìn)行特化的網(wǎng)絡(luò)。原來這些機(jī)器間的主體配線是on/off、接點(diǎn)信號和模擬信號，通過通訊的數(shù)字化，使時間分割、多重化、多點(diǎn)化成為可能，從而實(shí)現(xiàn)高性能化、高可靠化、保養(yǎng)簡便化、節(jié)省配線（配線的共享）。它是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動化領(lǐng)域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)2。

10、現(xiàn)場總線的特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)1) 全數(shù)字化通信 2) 開放型的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 3) 互可操作性與互用性 4) 現(xiàn)場設(shè)備的智能化 5) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性 6) 對現(xiàn)場環(huán)境的適應(yīng)性 幾種主流現(xiàn)場總線簡介（1） 基金會現(xiàn)場總線（foundationfieldbus 簡稱ff） 這是以美國fisher-rousemount公司為首的聯(lián)合了橫河、abb、西門子、英維斯等80家公司制定的isp協(xié)議和以honeywell公司為首的聯(lián)合歐洲等地150余家公司制定的worldfip協(xié)議于1994年9月合并的。該總線在過程自動化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，具有良好的發(fā)展前景。 基金會現(xiàn)場總線采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織iso的開放化系統(tǒng)互

11、聯(lián)osi的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，另外增加了用戶層。ff分低速h1和高速h2兩種通信速率，前者傳輸速率為31.25kbit/秒，通信距離可達(dá)1900m，可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。后者傳輸速率為1mbit/秒和2.5mbit/秒，通信距離為750m和500m，支持雙絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符號iec1158-2標(biāo)準(zhǔn)。ff的物理媒介的傳輸信號采用曼切斯特編碼。 （2） can（controllerareanetwork 控制器局域網(wǎng)） 最早由德國bosch公司推出，它廣泛用于離散控制領(lǐng)域，其總線規(guī)范已被iso國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，得到了intel、m

12、otorola、nec等公司的支持。can協(xié)議分為二層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。can的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，具有自動關(guān)閉功能，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。can支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過設(shè)置優(yōu)先級來避免沖突，通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)10km/5kbps/s，通訊速率最高可達(dá)40m /1mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)實(shí)際可達(dá)110個。目前已有多家公司開發(fā)了符合can協(xié)議的通信芯片。 （3） lonworks 它由美國echelon公司推出，并由motorola、toshiba公司共同倡導(dǎo)。它采用iso/osi模型的全部層通訊協(xié)議，采用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法，通過網(wǎng)絡(luò)變量把網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)計簡

13、化為參數(shù)設(shè)置。支持雙絞線、同軸電纜、光纜和紅外線等多種通信介質(zhì)，通訊速率從300bit/s至1.5m/s不等，直接通信距離可達(dá)2700m（78kbit/s），被譽(yù)為通用控制網(wǎng)絡(luò)。lonworks技術(shù)采用的lontalk協(xié)議被封裝到neuron（神經(jīng)元）的芯片中，并得以實(shí)現(xiàn)。采用lonworks技術(shù)和神經(jīng)元芯片的產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用在樓宇自動化、家庭自動化、保安系統(tǒng)、辦公設(shè)備、交通運(yùn)輸、工業(yè)過程控制等行業(yè)。 （4） devicenet devicenet是一種低成本的通信連接也是一種簡單的網(wǎng)絡(luò)解決方案，有著開放的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。devicenet具有的直接互聯(lián)性不僅改善了設(shè)備間的通信而且提供了相當(dāng)重要的設(shè)

14、備級陣地功能。debicenet基于can技術(shù)，傳輸率為125kbit/s至500kbit/s,每個網(wǎng)絡(luò)的最大節(jié)點(diǎn)為64個，其通信模式為：生產(chǎn)者/客戶（producer/consumer），采用多信道廣播信息發(fā)送方式。位于devicenet網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備可以自由連接或斷開，不影響網(wǎng)上的其他設(shè)備，而且其設(shè)備的安裝布線成本也較低。devicenet總線的組織結(jié)構(gòu)是open devicenet vendor association（開放式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商協(xié)會，簡稱“odva”）3。 （5） profibus profibus是德國標(biāo)準(zhǔn)（din19245）和歐洲標(biāo)準(zhǔn)（en50170）的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。由pr

15、ofibus-dp、profibusfms、profibuspa系列組成。dp用于分散外設(shè)間高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于加工自動化領(lǐng)域。fms適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關(guān)等。pa用于過程自動化的總線類型，服從iec1158標(biāo)準(zhǔn)。profibus支持主-從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。profibus的傳輸速率為9.6kbit/s至12mbit/s，最大傳輸距離在9.6kbit/s下為1200m，在12mbit/s小為200m，可采用中繼器延長至10km，傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點(diǎn)。 （6） hart hart是highway addressa

16、ble remote transducer的縮寫，最早由rosemount公司開發(fā)。其特點(diǎn)是在現(xiàn)有模擬信號傳輸線上實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變的過渡產(chǎn)品。其通信模型采用物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層三層，支持點(diǎn)對點(diǎn)主從應(yīng)答方式和多點(diǎn)廣播方式。由于它采用模擬數(shù)字信號混和，難以開發(fā)通用的通信接口芯片。hart能利用總線供電，可滿足本質(zhì)安全防爆的要求，并可用于由手持編程器與管理系統(tǒng)主機(jī)作為主設(shè)備的雙主設(shè)備系統(tǒng)。 （7） cc-link cc-link是control&communication link（控制與通信鏈路系統(tǒng)）的縮寫，在1996年11月，由三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司推出，其增

17、長勢頭迅猛，在亞洲占有較大份額。在其系統(tǒng)中，可以將控制和信息數(shù)據(jù)同是以10mbit/s高速傳送至現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)，具有性能卓越、使用簡單、應(yīng)用廣泛、節(jié)省成本等優(yōu)點(diǎn)。其不僅解決了工業(yè)現(xiàn)場配線復(fù)雜的問題，同時具有優(yōu)異的抗噪性能和兼容性。cc-link是一個以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，同時也可覆蓋較高層次的控制層和較低層次的傳感層。2005年7月cc-link被中國國家標(biāo)準(zhǔn)委員會批準(zhǔn)為中國國家標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)性技術(shù)文件。 （8） worldfip workdfip的北美部分與isp合并為ff以后，worldfip的歐洲部分仍保持獨(dú)立，總部設(shè)在法國。其在歐洲市場占有重要地位，特別是在法國占有率大約為60%。worldfip的

18、特點(diǎn)是具有單一的總線結(jié)構(gòu)來適用不同的應(yīng)用領(lǐng)域的需求，而且沒有任何網(wǎng)關(guān)或網(wǎng)橋，用軟件的辦法來解決高速和低速的銜接。worldfip與ffhse可以實(shí)現(xiàn)“透明聯(lián)接”，并對ff的h1進(jìn)行了技術(shù)拓展，如速率等。在與iec61158第一類型的連接方面，worldfip做得最好，走在世界前列4。 （9） interbus interbus是德國phoenix公司推出的較早的現(xiàn)場總線，2000年2月成為國際標(biāo)準(zhǔn)iec61158。interbus采用國際標(biāo)準(zhǔn)化組織iso的開放化系統(tǒng)互聯(lián)osi的簡化模型（1，2，7層），即物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層，具有強(qiáng)大的可靠性、可診斷性和易維護(hù)性。其采用集總幀型的數(shù)據(jù)環(huán)通

19、信，具有低速度、高效率的特點(diǎn)，并嚴(yán)格保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐叫院椭芷谛?；該總線的實(shí)時性、抗干擾性和可維護(hù)性也非常出色。interbus廣泛地應(yīng)用到汽車、煙草、倉儲、造紙、包裝、食品等工業(yè)，成為國際現(xiàn)場總線的領(lǐng)先者。 而以上的總線都不是本次系統(tǒng)設(shè)計所用的，本次系統(tǒng)所用的是ppi網(wǎng)絡(luò)。它不是西門子出的，因?yàn)閜lc200是西門子公司收購的。3.2 wincc+s7-200溫度控制系統(tǒng)的硬件組成一個系統(tǒng)的硬件是是系統(tǒng)的載體，是系統(tǒng)所必不可少的元素。本次系統(tǒng)的硬件是西門子s7-200cpu226和自帶的溫度控制模塊以及下位機(jī)操作的計算機(jī)。可編程控制器的英文名稱是programmable logic cont

20、roller，即可編程邏輯控制器，簡稱plc5。現(xiàn)代制造業(yè)必須對市場需求做出快速反應(yīng)，生產(chǎn)小批量、多品種、多規(guī)格、低成本和高質(zhì)量的產(chǎn)品，這便要求生產(chǎn)設(shè)備和自動化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)必須具有極高可靠性和靈活性?？删幊炭刂破髡琼槕?yīng)這一潮流而出現(xiàn)的，以微處理器為基礎(chǔ)的通用工業(yè)控制裝置。在20世紀(jì)60年代的汽車制造業(yè)，傳統(tǒng)繼電接觸器控制裝置廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)流水線的自動控制系統(tǒng)中。這套裝置設(shè)備體積龐大，可靠性差，同時維護(hù)不便，而且，完全由邏輯硬件構(gòu)成，接線十分復(fù)雜。一旦生產(chǎn)過程某一環(huán)節(jié)發(fā)生改變，控制裝置就要重新設(shè)計改造。隨著汽車生產(chǎn)工業(yè)的迅猛發(fā)展，對于汽車型號頻繁改進(jìn)，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)捉襟見肘，弊端日益放大，最

21、終plc 應(yīng)運(yùn)而生。它開創(chuàng)性地引入程序控制功能，使計算機(jī)科學(xué)技術(shù)進(jìn)入工業(yè)生產(chǎn)控制領(lǐng)域應(yīng)用。早期plc僅僅是替代繼電器控制裝置完成順序控制、定時等任務(wù)，但是其簡單易懂、安裝方便、體積小、能耗低、有故障顯示、能重復(fù)使用的特點(diǎn)，使得plc很快就得到了推廣應(yīng)用。隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理器性能的飛速發(fā)展，plc的軟、硬件功能不能豐富、完善。國際電工委員會（iec）對plc的正式定義：“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計，它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬或輸入/輸出控制各種類型

22、的機(jī)械或生產(chǎn)過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體、易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計?！眕lc技術(shù)發(fā)展至今已十分成熟，生產(chǎn)plc產(chǎn)品的廠家多達(dá)200多個，其中較著名有德國的西門子（siemens）公司、美國的rockwell自動化公司所屬的a-b（allen & bradly）公司、ge-fanuc公司、法國的施耐德（schneider）公司、日本的三菱公司和歐姆龍（omron）公司6。s7-200系列plc可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴(kuò)展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴(kuò)展單元、編程器、存儲卡、寫入器等。s7-200系列的基本單元如表2.1所示。表3.1 s7-

23、200系列plc中cpu22x的基本單元型號輸入點(diǎn)輸出點(diǎn)可帶擴(kuò)展模塊數(shù)s7-200cpu221640s7-200cpu222862個擴(kuò)展模塊s7-200cpu22424107個擴(kuò)展模塊s7-200cpu224xp24167個擴(kuò)展模塊s7-200cpu22624167個擴(kuò)展模塊本設(shè)計采用的是cup226。它具有24輸入/16輸出共40個數(shù)字量i/o點(diǎn)?？蛇B接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量i/o點(diǎn)或35 路模擬量i/o點(diǎn)。26k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨(dú)立的30khz高速計數(shù)器，2路獨(dú)立的20khz高速脈沖輸出，具有pid控制器。2個rs485通訊/編程口，具有ppi通訊協(xié)議、mpi通

24、訊協(xié)議和自由方式通訊能力。i/o端子排可很容易地整體拆卸。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。em 235模塊是組合強(qiáng)功率精密線性電流互感器、意法半導(dǎo)體（st）單片集成變送器asic芯片于一體的新一代交流電流隔離變送器模塊，它可以直接將被測主回路交流電流轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出的dc420ma（通過250電阻轉(zhuǎn)換dc 15v或通過500電阻 轉(zhuǎn)換dc210v）恒流環(huán)標(biāo)準(zhǔn)信號，連續(xù)輸送到接收裝置（計算機(jī)或顯示儀表）。表3.1所示為如何用dip開關(guān)設(shè)置em 235模塊。開關(guān)1到6可選擇模擬

25、量輸入范圍和分辨率。所有的輸入設(shè)置成相同的模擬量輸入范圍和格式。表3.2所示為如何選擇單/雙極性（開關(guān)6）、增益（開關(guān)4和5）和衰減（開關(guān)1、2和3）。下表3.2中，on為接通，off為斷開。表3.2 em 235選擇模擬量輸入范圍和分辨率的開關(guān)表單極性滿量程輸入分辨率sw1sw2sw3sw4sw5sw6onoffoffonoffon0到50mv12.5voffonoffonoffon0到100mv25vonoffoffoffonon0到500mv125uaoffonoffoffonon0到1v250vonoffoffoffoffon0到5v1.25mvonoffoffoffoffon0到20

26、ma5aoffonoffoffoffon0到10v2.5mv根據(jù)溫度檢測和控制模塊，我設(shè)置pid開關(guān)為100001圖3.1 dip開關(guān)溫度檢測和控制模塊由學(xué)校提供，是plc200自帶溫度檢測和控制模塊，可自行將010v模擬信號轉(zhuǎn)化為占空比對鍋爐進(jìn)行加熱。輸出的模擬信號也是020ma。計算機(jī)工業(yè)控制中不可缺少的部分，隨著工業(yè)自動化水平的迅速提高，計算機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，種類繁多的控制設(shè)備和過程監(jiān)控裝置在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件已無法滿足用戶的各種需求。在開發(fā)傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件時，一旦工業(yè)被控對象有變動，就必須修改其控制系統(tǒng)的源程序，導(dǎo)致其開發(fā)周期長；已開發(fā)成功的工控軟件又由于每個控

27、制項(xiàng)目的不同而使其重復(fù)使用率很低，導(dǎo)致它的價格昂貴。通用工業(yè)自動化組態(tài)軟件能夠很好地解決傳統(tǒng)工業(yè)控制軟件存在的種種問題，使用戶能根據(jù)自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程7。圖2.2是s7-200cpu226與自帶溫度檢測和控制機(jī)模塊的實(shí)物連接圖。圖3.2 硬件連接圖3.3 wincc+s7-200溫度控制系統(tǒng)的軟件配置本次設(shè)計的軟件配置很簡單。我們可以從標(biāo)題中直接看出所需要的軟件有wincc和s7-200plc的變成軟件v4.0 step 7 microwin sp3，當(dāng)然這還不能完成組態(tài)。因?yàn)閜lc200是西門子收購的，所以要在它們之間加上pc access，這樣他們

28、才能通信。（1） s7-200plc的step 7 microwinstep7micro/win 編程軟件，強(qiáng)大的工控編程組態(tài)軟件。能夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù) 、可以快速進(jìn)入，節(jié)省編程時間 和具有擴(kuò)展功能 。基于標(biāo)準(zhǔn)的windows軟件(類似于winword, outlook等標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用軟件，step 7-micro/win編程軟件為用戶開發(fā)、編輯和監(jiān)控自己的應(yīng)用程序提供了良好的編程環(huán)境8。 基本功能： step 7-micro/win是在windows平臺上運(yùn)行的simatic s7-200 plc編程軟件，簡單、易學(xué)，能夠解決復(fù)雜的自動化任務(wù)。適用于所有simatic s7-200 plc機(jī)型

29、軟件編程。支持il、lad、fbd三種編程語言，可以在三者之間隨時切換。具有密碼保護(hù)功能。step 7-micro/win提供軟件工具幫助您調(diào)試和測試您的程序。這些特征包括：監(jiān)視s7-200正在執(zhí)行的用戶程序狀態(tài)，為s7-200指定運(yùn)行程序的掃描次數(shù)，強(qiáng)制變量值等。指令向?qū)Чδ埽簆id自整定界面；plc內(nèi)置脈沖串輸出(pto)和脈寬調(diào)制(pwm)指令向?qū)?；?shù)據(jù)記錄向?qū)В慌浞较驅(qū)?。支持td 200和td 200c 文本顯示界面 (td 200向?qū)?。 其他功能 a.運(yùn)動控制 s7-200提供有開環(huán)運(yùn)動控制的三種方式： 脈寬調(diào)制（pwm）-內(nèi)置于s7-200，用于速度、位置或占空比控制。 脈沖串輸

30、出（pto）-內(nèi)置于s7-200，用于速度和位置控制。 em253位控模塊-用于速度和位置控制的附加模塊。 為了簡化您應(yīng)用程序中位控功能的使用，step7-micro/win提供的位控向?qū)Э梢詭椭趲追昼妰?nèi)全部完成pwm、pto或位控模塊的組態(tài)。該向?qū)Э梢陨晌豢刂噶?，您可以用這些指令在您的應(yīng)用程序中對速度和位置進(jìn)行動態(tài)控制。對于位控模塊，step 7-micro/win還提供了一個控制面板，可以控制、監(jiān)視和測試您的運(yùn)動操作。 b.創(chuàng)建調(diào)制解調(diào)模塊程序 使用em241調(diào)制解調(diào)模塊可以將s7-200直接連到一個模擬電話線上，并且支持s7-200與step 7-micro/win的通訊。該調(diào)制解

31、調(diào)模塊還支持modbus從站rtu協(xié)議，該模塊與s7-200之間的通訊通過擴(kuò)展i/o總線實(shí)現(xiàn)。 step 7-micro/win提供一個調(diào)制解調(diào)擴(kuò)展向?qū)?，它可以幫助您設(shè)置一個遠(yuǎn)端的調(diào)制解調(diào)器，或者設(shè)置將s7-200連向遠(yuǎn)端設(shè)備的調(diào)制解調(diào)模塊。 c.uss協(xié)議庫 step 7-micro/win指令庫，該指令庫包括預(yù)先組態(tài)好的子程序和中斷程序，這些子程序和中斷程序都是專門為通過uss協(xié)議與驅(qū)動通訊而設(shè)計的。通過uss指令，您可以控制這個物理驅(qū)動，并讀/寫驅(qū)動參數(shù)。 可以在step 7-micro/win指令樹的庫文件夾中找到這些指令。當(dāng)您選擇一個uss指令時，系統(tǒng)會自動增加一個或多個相關(guān)的子程序

32、（uss1到uss7）。 西門子庫在一張單獨(dú)的cd上出售，step 7-micro/win附加件：指令庫，訂貨號是6es7 830-2bc00-0yx0。在定購和安裝了1.1版本的西門子庫后，任何后續(xù)step 7-micro/win v3.2x和v4.0升級都會在不需要附加費(fèi)用的情況下自動升級您的庫（當(dāng)增加或修改庫時）。 d.modbus從站協(xié)議指令 step 7-micro/win指令庫包含有專門為modbus通訊設(shè)計的預(yù)先定義的子程序和中斷服務(wù)程序，使得與modbus主站的通訊簡單易行。使用modbus從站協(xié)議指令，您可以將s7-200組態(tài)作為modbus rtu從站，與modbus主站通

33、訊。 可以在step 7-micro/win指令樹的庫文件夾中找到這些指令。通過這些新指令，可以將s7-200作為modbus從站。當(dāng)選擇一個modbus從站指令時，會有一個或多個相關(guān)的子程序自動添加到您的項(xiàng)目中。 西門子庫在一張單獨(dú)的光盤上出售，step 7-micro/win附加件：指令庫，訂貨號為6es7830-2bc00-0yx0。在定購和安裝了1.1版本的西門子庫后，任何后續(xù)的step 7-micro/winv3.2x和v4.0升級都會在不需要附加費(fèi)用的情況下自動升級您的庫（當(dāng)增加或修改庫時）。 e.使用配方 step 7-micro/win軟件中提供了配方向?qū)С绦騺韼椭M織配方和

34、定義配方。配方存在存儲卡中，而不是plc中。 step 7-micro/win軟件和s7-200 plc已經(jīng)支持配方功能。step 7-micro/win軟件中提供了配方向?qū)С绦騺韼椭M織配方和定義配方。所有配方存在存儲卡中。因此，為了使用配方功能，必須要在plc中插入一塊64k或者256k的存儲卡。要查閱關(guān)于存儲卡的更多信息。 f.使用數(shù)據(jù)歸檔 step 7-micro/win提供數(shù)據(jù)歸檔向?qū)?，將過程測量數(shù)據(jù)存入存儲卡中。將過程數(shù)據(jù)移入存儲卡可以節(jié)省v存儲區(qū)的地址空間，否則這些數(shù)據(jù)將儲存在v存儲區(qū)中。 g.pid自整定和pid整定控制面板 s7-200plc已經(jīng)支持pid自整定功能，ste

35、p 7-micro/win中也添加了pid整定控制面板。這就大大增強(qiáng)了s7-200plc的功能，并且使這一功能的使用變得更加容易。 可以使用操作員面板中的用戶程序或者pid整定控制面板來啟動自整定功能。在同一時間，不僅僅只有一個pid回路可以進(jìn)行自整定，如果需要的話，所有8個pid回路可以同時進(jìn)行自整定。pid自整定算法向您推薦增益值、積分時間值和微分時間值。您也可以為您的調(diào)節(jié)回路選擇快速響應(yīng)、中速響應(yīng)、慢速響應(yīng)或者極慢速響應(yīng)等調(diào)節(jié)類型。 用pid整定控制面板，您可以啟動自整定過程，取消自整定過程和在圖表中監(jiān)視結(jié)果?？刂泼姘鍟@示所有可能發(fā)生的錯誤和警告信息。它也允許您將自整定后得到的增益值、

36、積分時間值和微分時間值應(yīng)用到實(shí)際控制中去。（2） pc access西門子最新推出的 pc access 軟件是專用于s7-200 plcs 的opc server（服務(wù)器）軟件，它向opc 客戶端提供數(shù)據(jù)信息，可以與任何標(biāo)準(zhǔn)的opc client（客戶端）通訊。 pc access 軟件自帶opc 客戶測試端，用戶可以方便的檢測其項(xiàng)目的通訊及配置的正確性。opc（ole for process control）是嵌入式過程控制標(biāo)準(zhǔn)，是用于服務(wù)器/客戶端鏈接的統(tǒng)一而開放的接口標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。ole是微軟為windows 系統(tǒng)、應(yīng)用程序間的數(shù)據(jù)交換而開發(fā)的技術(shù)，是objectlinking an

37、d embedding 縮寫。不同的供應(yīng)商的硬件存在不同的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，opc 作為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，提供了工業(yè)環(huán)境中信息交換的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)軟件接口， 數(shù)據(jù)用戶不用再為不同廠家的數(shù)據(jù)源開發(fā)驅(qū)動或服務(wù)程序。opc 將數(shù)據(jù)來源提供的數(shù)據(jù)以標(biāo)準(zhǔn)方式傳輸至任何客戶機(jī)應(yīng)用程序。opc（用于進(jìn)程控制的ole）是一種開放式系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，可允許在自動化/plc 應(yīng)用、現(xiàn)場設(shè)備和基于pc 的應(yīng)用程序（例如hmi 或辦公室應(yīng)用程序）之間進(jìn)行簡單的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)交換。定義工業(yè)環(huán)境中各種不同應(yīng)用程序的信息交換，它工作于應(yīng)用程序的下方。您可以在pc 機(jī)上監(jiān)控、調(diào)用和處理可編程控制器的數(shù)據(jù)和事件。pc access 可以用于連接西門子

38、，或者第三方的支持opc 技術(shù)的上位軟件。pc access 的特性 內(nèi)置的 opc 測試client 端，直接將item 中的數(shù)據(jù)標(biāo)簽拖入test client 窗口中，并點(diǎn)擊工具欄中的test client status 按鈕即可監(jiān)測數(shù)據(jù) 可以添加 excel 客戶端，用于簡單的電子表格對s7-200 數(shù)據(jù)的監(jiān)控 提供任何 opc client 端的標(biāo)準(zhǔn)接口 針對于每一標(biāo)簽刷新的時間戳s7-200 pc access 的項(xiàng)目與windows explorer 相似，以樹形結(jié)構(gòu)排列，因此用戶使用起來非常簡單便捷。opc 客戶測試端以列表格式顯示。（3） wincc組態(tài)軟件wincc組態(tài)軟件，

39、處在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫hmi（人機(jī)接口軟件）應(yīng)用，開發(fā)時間長、效率低、可靠性差；或者購買專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。組態(tài)軟件的出現(xiàn)使用戶可以利用組態(tài)軟件的功能，構(gòu)建一套最適合自己的應(yīng)用系統(tǒng)。作為simatic wincc全集成自動化系統(tǒng)的重要組成部分，wincc確保與simatic s5，s7和505系列的plc連接的方便和通訊的高效；

40、wincc與step7編程軟件的緊密結(jié)合縮短了項(xiàng)目開發(fā)的周期。此外，wincc還有對simatic plc進(jìn)行系統(tǒng)診斷的選項(xiàng)，給硬件維護(hù)提供了方便。wincc性能特點(diǎn) 創(chuàng)新軟件技術(shù)的使用。wincc是基于最新發(fā)展的軟件技術(shù)。西門子公司與microsoft公司的密切合作保證了用戶獲得不斷創(chuàng)新的技術(shù)。 包括所有scada功能在內(nèi)的客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)。即使最基本的wincc系統(tǒng)仍能夠提供生成復(fù)雜可視化任務(wù)的組件和函數(shù)，并且生成畫面、腳本、報警、趨勢和報表的編輯器也是最基本的wincc系統(tǒng)組件。 靈活裁剪，由簡單任務(wù)擴(kuò)展到復(fù)雜任務(wù)。wincc是一個模塊化的自動化組件，既可以靈活地進(jìn)行擴(kuò)展，從簡單的工程

41、到復(fù)雜的多用戶應(yīng)用，又可以應(yīng)用到工業(yè)和機(jī)械制造工藝的多珉務(wù)器分布式系統(tǒng)中。 眾多的選件和附加件擴(kuò)展了基本功能。已開發(fā)的、應(yīng)用范圍廣泛的、不同的wincc選件和附加件，均基于開放式編程接口，覆蓋了不同工業(yè)分支的需求。 使用microsoft sql server2000作為其組態(tài)數(shù)據(jù)和歸檔數(shù)據(jù)的存儲數(shù)據(jù)庫，可以使用odbc,dao,ole-db,wincc ole-db和ado方便地訪問歸檔數(shù)據(jù)。 強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)接口(如ole，activex和opc)。wincc提供了ole,dde,activex,opc務(wù)器和客戶機(jī)等接口或控件，可以很方便地與其他應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)。 使用方便的腳本語言。wincc

42、可編寫ansi-c和visual basic化腳本程序。 開放api編程接口可以訪問wincc的模塊。所存的wincc模塊都有一個開放的c編程接口（c-api）。這意味著可以在用戶程序中集成wincc的部分功能。 具有向?qū)У暮喴?在線)組態(tài)。wincc提供了大量的向?qū)砗喕M態(tài)工作。在調(diào)試階段還可進(jìn)行在線修改。 可選擇語言的組態(tài)軟件和在線語言切換。wincc軟件是基于多語言設(shè)計的。這意味著可以在英語、德語、法語以及其他眾多的亞洲語言之間進(jìn)行選擇，也可以在系統(tǒng)運(yùn)行時選擇所需要的語言。 提供所有主要plc系統(tǒng)的通訊通道。作為標(biāo)準(zhǔn)，wincc支持所有連接simatic s5/s7/505控制器的通訊

43、通道，還包括profibus dp,dde和opc等非特定控制器的通訊通道。此外.更廣泛的通訊通道可以由選件和附加件提供。 與基于pc的控制器simatic winac緊密接口，軟/插槽式plc和操作、監(jiān)控系統(tǒng)在一臺pc機(jī)上相結(jié)合無疑是一個面向未來的概念。在此前提下，wincc和winac實(shí)現(xiàn)了西門子公司基于pc的強(qiáng)大的自動化解決方案。 全集成自動化tia(totally integrated automation)的部件。tia集成了西門子公司的各種產(chǎn)品包括wincc。wincc是工程控制的窗口，是tia的屮心部件。tia意味著在組態(tài)、編程、數(shù)據(jù)存儲和通汛等方面的一致性。 simatic p

44、cs7過程控制系統(tǒng)中的scada部件，如simatic pcs7是tia中的過程控制系統(tǒng);pcs7是結(jié)合了基于控制器的制造業(yè)自動化優(yōu)點(diǎn)和基于pc的過程工業(yè)自動化優(yōu)點(diǎn)的過程處理系統(tǒng)(pcs)?；诳刂破鞯膒cs7對過程可視化使用標(biāo)準(zhǔn)的simatic部件。wincc作為pcs7的操作員站。 符合fda21 cfr part11的要求。 集成到mes和erp中。標(biāo)準(zhǔn)接口使simatic wincc成為在全公司范圍it環(huán)境下的一個完整部件。這超越了自動控制過程,將范圍擴(kuò)展到工廠監(jiān)控級，為公司管理mes(制造執(zhí)行系統(tǒng))和erp(企業(yè)資源管理)提供管理數(shù)據(jù)。3.4 wincc+s7-200溫度控制系統(tǒng)的網(wǎng)

45、絡(luò)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)所用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是ppi網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。ppi是一種主從設(shè)備協(xié)議：主設(shè)備給從屬裝置發(fā)送請求，從屬裝置進(jìn)行響應(yīng)。從屬裝置不發(fā)出訊息，而是一直等到主設(shè)備發(fā)送請求或輪詢時才作出響應(yīng)。主設(shè)備與從屬裝置的通訊將通過按ppi協(xié)議進(jìn)行管理的共享連接來進(jìn)行。ppi不限制與任何一個從屬裝置進(jìn)行通訊的主設(shè)備的數(shù)目，網(wǎng)絡(luò)上最多可安裝32個主設(shè)備。step7-micro 編程軟件監(jiān)控軟件 e.g.protool/pro s7-200s7-200s7-200s7-200td 200中文操作面板td 200中文操作面板觸摸屏tp27,37,tp7圖3.3 ppi網(wǎng)絡(luò)如果在用戶程序中激活ppi主設(shè)備模式，則s7-200

46、 cpu在處于run（運(yùn)行）模式時可用作主設(shè)備。激活ppi主設(shè)備模式之后，可使用“網(wǎng)絡(luò)讀取”或“網(wǎng)絡(luò)寫入”指令從其它s7-200讀取數(shù)據(jù)或?qū)?shù)據(jù)寫入其它s7-200。當(dāng)s7-200用作ppi主設(shè)備時，它將仍然作為從屬裝置對來自其他主設(shè)備的請求進(jìn)行響應(yīng)。對于簡單的單臺主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，編程站和s7-200 cpu既可以通過ppi多臺主設(shè)備電纜連接，也可以通過安裝在編程站中的通訊處理器（cp）卡連接。在圖上部的范例網(wǎng)絡(luò)中，編程站（step7-micro/win）是網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備。在圖下部的范例網(wǎng)絡(luò)中，人機(jī)界面（hmi）設(shè)備（例如td 200、tp或op）是網(wǎng)絡(luò)主設(shè)備。在兩個范例網(wǎng)絡(luò)中，s7-200 cpu是

47、對主設(shè)備的請求進(jìn)行響應(yīng)的從屬裝置。圖3.4 單臺主設(shè)備ppi網(wǎng)絡(luò)3.5 溫度控制算法模擬量閉環(huán)控制較好的方法之一是pid控制，pid在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)有60多年，現(xiàn)在依然廣泛地被應(yīng)用。人們在應(yīng)用的過程中積累了許多的經(jīng)驗(yàn)，pid的研究已經(jīng)到達(dá)一個比較高的程度。比例控制(p)是一種最簡單的控制方式。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。其特點(diǎn)是具有快速反應(yīng)，控制及時，但不能消除余差。在積分控制(i)中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。積分控制可以消除余差，但具有滯后特點(diǎn)，不能快速對誤差進(jìn)行有效的控制。在微分控制(d)中，控制器的輸出與輸入誤差信號的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。

48、微分控制具有超前作用，它能猜測誤差變化的趨勢。避免較大的誤差出現(xiàn)，微分控制不能消除余差。pid控制，p、i、d各有自己的長處和缺點(diǎn)，它們一起使用的時候又和互相制約，但只有合理地選取pid值，就可以獲得較高的控制質(zhì)量。圖3.5 閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖3.5所示，pid控制器可調(diào)節(jié)回路輸出，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。偏差e和輸入量r、輸出量c的關(guān)系: （3-1）控制器的輸出為： （3-2）-pid回路輸出-比例系數(shù)p-積分系數(shù)i-微分系數(shù)dpid調(diào)節(jié)的傳輸函數(shù)為 （3-3）數(shù)字計算機(jī)處理這個函數(shù)關(guān)系式，必須將連續(xù)函數(shù)離散化，對偏差周期采樣后，計算機(jī)輸出值。其離散化的規(guī)律如表3.1所示：表3.1 模擬與離散形式

49、模擬形式離散化形式所以pid輸出經(jīng)過離散化后，它的輸出方程為: （4-4）式中， 稱為比例項(xiàng) 稱為積分項(xiàng) 稱為微分項(xiàng)上式中，積分項(xiàng)是包括第一個采樣周期到當(dāng)前采樣周期的所有誤差的累積值。計算中，沒有必要保留所有的采樣周期的誤差項(xiàng)，只需要保留積分項(xiàng)前值，計算機(jī)的處理就是按照這種思想。故可利用plc中的pid指令實(shí)現(xiàn)位置式pid溫度控制算法量?；趙incc與s7-200溫度測控系統(tǒng) 4 s7-200 plc控制程序設(shè)計4 s7-200 plc控制程序的設(shè)計任何一個系統(tǒng)都有它的程序，當(dāng)然本次設(shè)計的溫度控制系統(tǒng)也不例外。本系統(tǒng)采用plc200來進(jìn)行編程，采用梯形圖，程序結(jié)構(gòu)簡單易懂，使程序檢測員一看便

50、明白。4.1 控制程序的組成每個系統(tǒng)的程序都有它的結(jié)構(gòu)。本次程序的結(jié)構(gòu)簡單，一共包括五個部分組成。其中有溫度采集程序、數(shù)字濾波程序、數(shù)值轉(zhuǎn)換程序、pid控制程序和數(shù)據(jù)輸出程序。它們每個結(jié)構(gòu)之間是相輔相成的，缺一不可，是系統(tǒng)設(shè)計的核心。下面我來一一說明每個結(jié)構(gòu)的原理。4.2 溫度采集程序設(shè)計溫度采集程序的主要功能是將溫度模塊的溫度模擬量送入s7-plc200進(jìn)行數(shù)字量轉(zhuǎn)換的溫度值，再把020ma運(yùn)算成420ma的數(shù)字量后，再次把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。下面就應(yīng)流程圖來簡要說明一下。溫度模塊的溫度模擬量020ma數(shù)字溫度值420ma數(shù)字溫度值420ma模擬溫度值數(shù)字濾波圖4.1 溫度采集程序流程圖4.

51、3 數(shù)字濾波程序設(shè)計 數(shù)字濾波程序的主要功能是對采集進(jìn)來的溫度值進(jìn)行數(shù)字濾波，使其減小偏差，使數(shù)據(jù)更加地準(zhǔn)確。本濾波的主要原理是每10個采集數(shù)據(jù)線進(jìn)行比較和累加。然后用累加值減去最大值和最小值，最后再除以8得出的平均值送入數(shù)字轉(zhuǎn)換程序中。其具體步驟如圖4.2所示。數(shù)字濾波入口與vd300相加并把相加的數(shù)據(jù)放到vd300中與vd304相比較并把較大的數(shù)據(jù)放到vd304中與vd308相加并把較小的數(shù)據(jù)放到vd300中計數(shù)器vb0自增1判斷vb0是否=10vd300減去vd304與vd308的和并把余數(shù)放到vd316中vd316除以8后的商放到vd504中并對vd300、vd304、vb0、vd30

52、8進(jìn)行初始化數(shù)值轉(zhuǎn)換圖4.2 數(shù)字濾波程序流程圖是否4.4 數(shù)值轉(zhuǎn)換程序設(shè)計數(shù)值轉(zhuǎn)換程序是一個功能簡單的程序，顧名思義其作用就是進(jìn)行數(shù)值轉(zhuǎn)換。其目的就是為了方便以后的pid運(yùn)算以及wincc組態(tài)后的參數(shù)的修改。因?yàn)閜id中除了采樣時間和pid的三個參數(shù)外，其他幾個參數(shù)都要求輸入或輸出值0.01.0之間，所以，在執(zhí)行pid指令之前，必須把pv和sp的值作歸一化處理。使它們的值都在0.01.0之間。下面圖4.3就是它的具體的流程。數(shù)值轉(zhuǎn)換入口數(shù)字濾波后的的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成測量參數(shù)數(shù)字濾波后的的數(shù)據(jù)傳給pid的vd320將設(shè)定參數(shù)轉(zhuǎn)換成可用pid運(yùn)算的參數(shù)將pid中的輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成輸出百分比wincc組態(tài)

53、畫面顯示pc access數(shù)據(jù)通道pid控制運(yùn)算圖4.3 數(shù)字轉(zhuǎn)換程序流程圖4.5 pid控制程序設(shè)計西門子s7-200系列plc中使用的pid回路指令，見表4.1。表4.1 pid回路指令名稱pid運(yùn)算指令格式pid指令表格式pid tbl,loop梯形圖使用方法：當(dāng)en端口執(zhí)行條件存在時候，就可進(jìn)行pid運(yùn)算。指令的兩個操作數(shù)tbl和loop，tbl是回路表的起始地址，本文采用的是vb320，因?yàn)橐粋€pid回路占用了32個字節(jié)，所以vd320到vd352都被占用了。loop是回路號，可以是07，不可以重復(fù)使用。pid回路在plc中的地址分配情況如表4.2所示。表4.2 pid指令回路表偏移地址名稱數(shù)