PLC在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用畢業(yè)設(shè)計

1、華東交通大學理工學院institute of technology.east china jiaotong university 畢 業(yè) 設(shè) 計graduation design（20102014年）題 目 plc在鍋爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 全文結(jié)構(gòu)比較合理，但是存在大量的格式問題，請嚴格按照學校要求修改！ 分 院： 電氣與信息工程分院 專 業(yè)： 電力系統(tǒng)及其自動化 班 級： 電力2010-3 學 號： 20100210470436 學生姓名： 吳偉 指導教師： 李房云 起訖日期： 2014.12014.4 華東交通大學理工學院文章通篇存在很多這樣的格式錯誤，單獨一章要求換頁，請按照學校要求進行修

2、改。畢業(yè)設(shè)計原創(chuàng)性申明本人鄭重申明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計是本人在導師指導下獨立進行的研究工作所取得的研究成果。設(shè)計中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料，均已在設(shè)計中特別加以標注引用，除此之外，本設(shè)計不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本申明的法律后果由本人承擔。畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)設(shè)計作者完全了解學院有關(guān)保留、使用畢業(yè)設(shè)計的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交設(shè)計的復(fù)印件和電子版，允許設(shè)計被查閱和借閱。本人授權(quán)華東交通大學理工學院可以將本設(shè)計的全部或部分內(nèi)容

3、編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編畢業(yè)設(shè)計。（保密的畢業(yè)設(shè)計在解密后適用本授權(quán)書）畢業(yè)設(shè)計作者簽名： 指導教師簽名：簽字日期： 年 月 日 簽字日期： 年 月摘 要字體沒有按照學校的要求，在文后出現(xiàn)的字體問題一定要修改 80年代開始到90年代中期，plc開始迅速地被開發(fā)，在這段時間內(nèi)，plc在模擬量處理，數(shù)字運算，人機接口和網(wǎng)絡(luò)容量的能力大幅改善，plc慢慢深入過程控制的領(lǐng)域，在一些應(yīng)用過程控制領(lǐng)域支配性的位置替換掉了可編程控制器強的dcs系統(tǒng)。plc擁有通用性強，方便使用，廣闊的適應(yīng)性，高信賴性強，抗干擾性強等的優(yōu)點，plc在一般工業(yè)自動化編程，特別是時序控

4、制，位置，可預(yù)見的未來中，無可替代。 本論文引進鍋爐作為對象，被控的主要參數(shù)是鍋爐出口水溫控制，以爐內(nèi)溫度控制作為參數(shù)，加熱電阻線的電壓，控制裝置的可編程控制器，用鍋爐溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成用pid算法，用plc梯形圖程序語言的使用編程控制，實現(xiàn)鍋爐的溫度控制。 電鍋爐用途廣泛，有相當數(shù)量的領(lǐng)域中，電鍋爐的性能的產(chǎn)品質(zhì)量決定電鍋爐控制系統(tǒng)，現(xiàn)在的計算機控制技術(shù)為核心的微處理器使用，向兩邊的自動化設(shè)備的改善控制精密設(shè)備改善 本文用電鍋爐控制系統(tǒng)的工作原理，溫度傳感器的選擇的幾個方面可編程控制器的構(gòu)成、軟件設(shè)計構(gòu)成詳細說明電鍋爐控制系統(tǒng)的變換，根據(jù)高速應(yīng)答的優(yōu)勢，好的穩(wěn)定、可靠、特征，控制精度和良好的產(chǎn)

5、業(yè)控制的實際的重要性對工業(yè)控制有極大意義。關(guān)鍵詞：電熱鍋爐的控制系統(tǒng) 溫度控制 串級控制 plc pid abstract字體以及行間距等存在問題，此外要求換頁，本文類似要求請按照學校文件進行修改。文中類似問題請參照修改！in eighties 90, the legislative council had developed rapidly in this period, plc in analog and digital processing ability, practical ability, interface network man machine efficiency and g

6、reatly improved, process control, plc gradually to dsc plc replaced in process control applications the advantages of convenient use and scale wide adaptability, high reliability, strong anti interference ability, simple programming and so on.plc industrial automatic control, in particular in the se

7、quence control in the situation in the foreseeable future, cannot be replaced.this paper is also located in the boiler, the boiler temperature, the main culprit of the parameters of outlet temperature of furnace, deputy accused of parameters to control the heating resistance line voltage the paramet

8、er to the plc boiler controller, form a temperature control system using pid arithmetic, plc ladder programming language, programming the kettle temperature control.electric boilers in wide application in many fields, electric boilers, performance feature and the product quality is insufficient. now

9、 mainly used in the micro processor control computer technology, electric boiler control system, it can improve the degree of automation control equipment, lifting equipment in the precision.this heating furnace temperature control system principle of work of the transmitter, select the configuratio

10、n of plc configuration software in design field.by turning the electric boiler control system with quick response, good stability, high reliability, good control accuracy, etc., for industrial control process.key words: heating boiler control system temperature control cascade control plc pid第一章 緒論1

11、.1課題背景及研究目的和意義格式問題，后面不再重復(fù) 電站鍋爐的廣泛應(yīng)用，電熱水器的性能決定了產(chǎn)品的質(zhì)量。目前使用的電熱水器控制系統(tǒng)的微處理器為核心的計算機控制技術(shù)，以提高設(shè)備的自動化，提高了控制精度的設(shè)備快速發(fā)展的plc發(fā)生在上世紀80年代，90年代中期。在這個時期，plc得到改善和發(fā)展大容量的模擬、數(shù)字運算能力、人機接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力。逐步進入現(xiàn)場的plc過程控制系統(tǒng)中，取代dcs中占主導地位。在過程控制領(lǐng)域中具有很強的相關(guān)性，具有使用方便，適應(yīng)性廣，可靠性高，抗干擾能力強、編程簡單等優(yōu)點。 電加熱鍋爐的機電一體化產(chǎn)品，將電能直接轉(zhuǎn)換成熱能，效率高，體積小，無污染，操作安全可靠，對熱穩(wěn)定，自

12、動化程度高，節(jié)約能源和保護環(huán)境是理想的電氣設(shè)備。目前公眾對環(huán)境保護、電加熱鍋爐是越來越多的關(guān)注，在工業(yè)生產(chǎn)和家庭用水是越來越受歡迎。電加熱鍋爐主要用于供熱水和供熱。主要是控制水的溫度，保證溫度恒定下供水。 pid控制是一種有效的控制方法。其可靠性高、魯棒性好，算法簡單，因此被廣泛應(yīng)用于過程控制，尤其適用于特定的系統(tǒng)，建立精確的數(shù)學模型，pid控制效果完全取決于四個參數(shù)，抽樣周期、比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)、。因此，pid參數(shù)整定和優(yōu)化是一個重要的研究課題，在控制領(lǐng)域具有重要地位。已廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，在近百年的歷史，在這期間，雖然有許多可用的控制算法，但由于pid算法有其自身的特點，隨著

13、人們在長期使用過程中積累了豐富的經(jīng)驗，是廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的pid算法，p、i、d的整定和優(yōu)化主要研究的問題。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 70年代以來，由于工業(yè)過程控制的需要，特別是微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，計算機技術(shù)、自動控制理論和設(shè)計方法，國內(nèi)和國際的發(fā)展迅速的溫度控制系統(tǒng)，以及智能，自適應(yīng)的成就，參數(shù)設(shè)置等方面，在這方面，日本，美國，德國，瑞典和其他國家的先進技術(shù)，生產(chǎn)的溫度控制器和儀器的性能，一批商業(yè)化，并被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。他們有以下特點： 1）適應(yīng)于大慣性，大滯后的復(fù)雜溫度控制系統(tǒng)的控制。 2）能適應(yīng)基于被控系統(tǒng)的數(shù)學模型建立的溫度控制系統(tǒng)。 3）可以適用于控制系統(tǒng)的過程是復(fù)雜的，隨時間

14、變化的溫度控制系統(tǒng)的參數(shù)。 4）溫度控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于自適應(yīng)控制，自適應(yīng)控制，模糊控制，人工智能理論和計算機技術(shù)，使用先進的算法，適應(yīng)范圍廣。 5）溫度控制器具有一般參數(shù)調(diào)整功能。隨著計算機軟件技術(shù)的援助，該溫度控制器具有自校正功能的控制參數(shù)和特性。有的還具有自學習功能。 6）溫度控制系統(tǒng)具有控制精度高，抗干擾能力強，魯棒性好。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表向著高精度，小型化，智能化的方向發(fā)展。在國內(nèi)行業(yè)中的應(yīng)用，溫度控制系統(tǒng)有著廣泛的應(yīng)用，但在國內(nèi)生產(chǎn)的溫度控制器，整體發(fā)展水平還不高，與發(fā)達國家相比，德國，日本，美國還有很大的差距。目前，在第二十世紀末80年代的水平我國在此方面的整體水平，成熟

15、產(chǎn)品主要以“點”控制和常規(guī)pid控制器，它只能應(yīng)用于溫度控制系統(tǒng)一般，難以控制的延遲，復(fù)雜的，隨時間變化的溫度控制系統(tǒng)。控制應(yīng)用程序可以適應(yīng)高智能，自適應(yīng)控制儀表還不是很成熟。 隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們對服務(wù)的要求越來越高，溫度控制系統(tǒng)，因此，高精度智能溫度控制系統(tǒng)，人性化，在國內(nèi)外的發(fā)展是必然的趨勢。1.3 項目研究內(nèi)容 鍋爐為研究對象，對水的出口溫度鍋爐主要被控參數(shù)、爐膛溫度為副被控參數(shù)，電阻絲加熱電壓為控制參數(shù)，以plc為控制器，提供了一系列的鍋爐溫度串級控制系統(tǒng)；pid算法；使用編程語言編程的plc梯形圖，實現(xiàn)鍋爐溫度的自動控制。 可編程控制器（plc）是計算機技術(shù)、自動控制模型的集成

16、技術(shù)和自動控制技術(shù)，因其性能優(yōu)越，已被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制領(lǐng)域，已成為支柱產(chǎn)業(yè)自動化（plc，工業(yè)機器人，一個cad / cam）plc技術(shù)的溫度控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究的綜合分析和控制系統(tǒng)的硬件配置、電路設(shè)計、程序設(shè)計、選擇和參數(shù)設(shè)置、控制算法的控制對象的數(shù)學模型，設(shè)計人-機接口，等。基于德國西門子系列plc控制器s7企業(yè)的實際溫度，溫度傳感器檢測到的電壓信號，通過模擬輸入模塊中的數(shù)字信號送入plc控制器的pid pid調(diào)節(jié)器，輸出與輸入信號電流0-10ma或晶閘管控制電壓調(diào)節(jié)器觸發(fā)板開關(guān)整流器可控硅管導通角的大小來調(diào)節(jié)輸出功率。顯示屏上，利用亞控公司的組態(tài)軟件“組態(tài)王” 級聯(lián)系統(tǒng)是由一個調(diào)節(jié)

17、器是串聯(lián)連接的，在一個調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個調(diào)節(jié)器的設(shè)定點。該系統(tǒng)包括兩個控制電路，主電路和輔助電路。副變量測量回路和傳輸，副州長，調(diào)節(jié)閥和側(cè)主回路檢測主、副變速器，主調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、工藝過程和主要的副作用。在緯度擾動：過程控制，不包括在副回路的干擾范圍內(nèi)變化。兩個副作用：控制過程，包括干擾的副環(huán)的范圍內(nèi)。在串級控制系統(tǒng)，由于引入了一個小循環(huán)，不僅可以克服在副回路的干擾，而且可以提高過程的特點。用“粗調(diào)”功能的副調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器有一個“細調(diào)”作用，以進一步提高質(zhì)量的控制。第二章 plc和組態(tài)軟件基礎(chǔ) 可編程控制器是一種工業(yè)控制設(shè)備，plc（可編程邏輯控制器），使用可編程存儲器來存儲指令

18、，用于實現(xiàn)邏輯、順序、定時、計數(shù)和計算功能，并通過數(shù)字模擬輸入、輸出，來控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。2.1可編程控制器基礎(chǔ)2.1.1可編程控制器的產(chǎn)生和應(yīng)用 1969年美國數(shù)碼設(shè)備公司，是世界首次的可編程控制器。pdp - 14的公司，而被使用于gm通用公司的汽車組裝線中，1971年日本從美國引入這個技術(shù)，研制出了可編程控制器dcs - 18，1973年，西歐國家也研制出了可編程控制器，我國在1974年開始開發(fā)，從1977年投入到產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用。20世紀70年代，伴隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是微處理器控制裝置的通信手段及功能強化時期。20世紀80年代的進入，大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路與微電子技術(shù)在微

19、型計算機的迅速發(fā)展，及16位和32位微處理器構(gòu)成，使plc機能的加強，工作速度快，信賴性高，降低成本，編程和故障檢測更靈活。方便的用于鋼鐵、石油，化學，電力、建材、機械制造、纖維，汽車運輸廣泛適用的，環(huán)境保護和文化娛樂等產(chǎn)業(yè)。2.1.2可編程控制器的組成和工作原理小標題要求用黑體，請參照學校要求進行修改！文中類似問題請參照修改！可編程控制器的組成:plc包括cpu模塊、i/o模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架。1cpu這是核心處理器的系統(tǒng)的plc程序，她賦予的功能接收和存儲用戶程序和數(shù)據(jù)，如掃描，從現(xiàn)場采集的輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)和寄存器中的規(guī)定，同時，診斷電源和plc內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程

20、過程中的語法錯誤等cpu主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)，控制及狀態(tài)總線、處理器芯片組還包括外部接口、can總線和相應(yīng)的電路用于存儲數(shù)據(jù)的存儲器和主程序的必要組成部分，是團隊組成的?！眂pu速度和內(nèi)存容量是一個重要的參數(shù)決定了他們的plc，工作速度，io數(shù)量和軟件能力等控制的范圍，因此限制了控制規(guī)模。 2.i/o模塊 可編程控制器和電反饋電路的界面，輸入和輸出部（i / o）完畢了輸入輸出模塊可編程控制器電路的一體化，輸入電阻輸入信號的狀態(tài)反映，輸出功率閉鎖狀態(tài)反映輸入模塊轉(zhuǎn)換信號的數(shù)字信號可編程控制器系統(tǒng)，輸出模塊相反。是一個開關(guān)輸入（數(shù)據(jù)），開關(guān)輸出，模擬輸入（ai），

21、模擬輸出（自）模塊。以下的一般能用i / o而被分類的 開關(guān)的電壓等級：220 vac，110 vac，24 vdc來看，分離的方法來劃分，晶體管分離接力的分離 模擬信號：沖壓型，電流型（-），0 : 20年，電壓（5）v型，對10 - 10 v），表達混亂精度點，14位、12位16位等，根據(jù) 除了以上模塊，還有特殊io模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。按i/o點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，i/o模塊可多可少，但其最大數(shù)受cpu所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。 3.編程器 編程器是用戶用于程序輸入編輯，調(diào)試和監(jiān)視程序，一般劃分為簡易型和智能型類型。簡單的編程器，常常需要梯形

22、圖的機器語言幫助記憶，也可以發(fā)送智能型程控設(shè)備（圖形程序員，又稱為圖形編輯器）不僅可以都沒有機械的編程，而是脫線的編程的方便的操作強大4.電源 plc可編程控制器組件用集成電路作為電源提供。同時，幾個作業(yè)提供電源輸入電路24 v用電源輸入類型：交流電源（220 vac 110或vac），直流電源（一般的24 vdc）。 可編程控制器的工作原理plc可控編程控制器是連續(xù)周期的順序掃描模式。每次掃描不同掃描周期稱為第1的命令的前面，一個一個用戶程序?qū)嵭懈鶕?jù)用戶程序結(jié)束之前，然后，為了掃描型的新一輪的開始的最初的命令回到這社繞掃描周期重復(fù)。plc工作過程用圖 2-1 所示運行框圖表示：圖樣需要自己制

23、作，不能直接復(fù)制網(wǎng)上的圖片 圖 2-1 可編程控制器運行框圖圖標要求黑體五號，請參照學校文件修改，后面出現(xiàn)類似問題請參照修改！2.1.3可編程控制器的分類及特點(一)小型plc小型plc的io點通常低于128點，體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，整個硬件合為一體，除了改變i /o，也可以連接到模擬i / o特殊功能模塊等。可以進行邏輯運算，包括定時、計數(shù)、算術(shù)運算，數(shù)據(jù)處理和傳輸?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)和各種指令的應(yīng)用。（2）中型plc中型plc可編程控制器積層構(gòu)造，一般為256點之間，1024，一般公司，一般的處理方法掃描，加上的方法，不過另外，直接的方法使用輸入輸出直接讀用戶程序掃描的過程中，有一些特殊功能模塊可以連接

24、網(wǎng)絡(luò)功能，通信教育，更豐富，內(nèi)存容量大，高速掃描速度（3）大型plc一般的輸入輸出點1024點以上的大公司的硬件和軟件的功能非常強而聞名，強烈的自我診斷，通信功能，一些通信模塊的生產(chǎn)管理的工廠自動化，通信網(wǎng)絡(luò)的第3的水平，實現(xiàn)可大可編程控制器使用冗余或三機的可靠性更多的投票系統(tǒng)可以進入。2.2組態(tài)軟件的基礎(chǔ)2.2.1組態(tài)的定義 如何配置工具和應(yīng)用軟件工程過程中的具體工作是一家專業(yè)的組態(tài)軟件，組態(tài)軟件均可應(yīng)用組態(tài)的概念最早出現(xiàn)在工業(yè)控制計算機控制系統(tǒng)（分布式）設(shè)置樓梯有限公司軟件配置控制軟件人機界面為產(chǎn)業(yè)工業(yè)控制設(shè)置用于實時監(jiān)控表面上運行應(yīng)用程序配置工具，為特定的工業(yè)控制組態(tài)軟件是指有計劃一般建

25、在編譯器支持系統(tǒng)基本語言，vb，現(xiàn)在設(shè)置一些軟件和高級語言支持c #在今天的工業(yè)區(qū)大的組態(tài)軟件wincc的調(diào)整：abb optimax聯(lián)系，組態(tài)王，控制力易控制，mcgs設(shè)計等設(shè)計的控制組態(tài)軟件組態(tài)王。2.2.2組態(tài)王軟件的特點 組態(tài)軟件的適應(yīng)性、開放、易于擴展、經(jīng)濟、開發(fā)周期短等優(yōu)點。該系統(tǒng)通?？梢苑譃榭刂茖印⒈O(jiān)控層、管理層的三層結(jié)構(gòu)，其中監(jiān)控層。在連接控制層、管理層上的連接，不僅實現(xiàn)了場景的實時監(jiān)測和控制，在自動控制系統(tǒng)中完成下載的重要作用，尤其是動畫、畫面、數(shù)據(jù)配置三個方面，監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計對屏幕數(shù)據(jù)需求分析和監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)功能，組態(tài)軟件的測試來查看監(jiān)控圖像，用于監(jiān)控測試網(wǎng)站時間，還可以充

26、分利用windows的圖形編輯功能，方便地構(gòu)成的監(jiān)控圖像，并顯示動畫狀態(tài)控制裝置、報警窗口、實時趨勢曲線，生成報告，他可以方便。有很多的設(shè)備驅(qū)動程序、配置靈活、功能數(shù)據(jù)鏈路。2.2.3組態(tài)王軟件仿真的基本方法（1）圖形用戶界面設(shè)計圖形，是一個簡易的圖形來模擬工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備和相應(yīng)的控制（2）數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，是創(chuàng)建一個特定的數(shù)據(jù)庫，并使用描述對象的各種屬性變量的數(shù)據(jù)庫，如工業(yè)控制，運行水位，等（3）動畫系列在這種情況下，是屏幕圖形動畫模擬現(xiàn)場設(shè)備的運行，以及如何控制輸入設(shè)備操作員運行和調(diào)試第三章 plc控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 在這一章中，主要從系統(tǒng)的設(shè)計和硬件設(shè)計的角度來看，配置步驟，對plc的plc

27、控制系統(tǒng)的硬件配置設(shè)計，外圍電路設(shè)計和plc控制器參數(shù)設(shè)計和整定。3.1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則和步驟 3.1.1 plc控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則1、充分發(fā)揮了plc的功能，最大限度的滿足被控對象的控制要求；2、為了滿足控制要求，力求使控制系統(tǒng)簡單，經(jīng)濟，方便維修；3、以確保安全和可靠的控制系統(tǒng)；4、以開發(fā)和生產(chǎn)項目，在plc中，模型的選擇，點的i/o和內(nèi)存容量，等，必須有足夠的余量，便于系統(tǒng)的擴展和適應(yīng)。3.1.2 plc控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟 設(shè)計的系統(tǒng)，plc的應(yīng)用，首先根據(jù)設(shè)計應(yīng)用plc系統(tǒng)，即根據(jù)功能要求和技術(shù)系統(tǒng)的被控對象，必須明確，因此條件分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用plc控制系統(tǒng)；即

28、通過系統(tǒng)分析，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的plc控制系統(tǒng)，類型，數(shù)量的控制信號系統(tǒng)的規(guī)模、布局、。最后，基于系統(tǒng)分析的結(jié)果確定具體的，特定的配置類型和plc系統(tǒng)，plc控制系統(tǒng)的設(shè)計，可以按照以下步驟 1、熟悉控制對象，制定一個計劃，控制過程的分析對象的特點和控制對象的工作，了解機械、電氣、液相結(jié)合的受控對象之間的控制要求，確定plc控制系統(tǒng) 2、確定的i / o設(shè)備根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，確定輸入的用戶所需的（例如，一個按鈕、限位開關(guān)、選擇開關(guān)等）和輸出設(shè)備（例如，一個燈開關(guān)、電磁閥一個信號點的數(shù)量等）和plc的i / o確定 3選擇時，選擇plc主要包括plc、能力，i / o模塊、功率選擇 4、分配plc

29、的i / o設(shè)備地址在生產(chǎn)現(xiàn)場，確定控制按鈕、選擇開關(guān)、接觸器、電磁閥、信號指示燈及其他輸入輸出設(shè)備的型號、規(guī)格、數(shù)量；功能表控制選定的類型列表輸入/輸出設(shè)備和plc的輸入和輸出端子，以便使plc的外部接線圖，i / o和編程 5、硬件和軟件設(shè)計，plc程序設(shè)計控制柜（臺）的設(shè)計和施工現(xiàn)場設(shè)備。由于設(shè)計的程序和設(shè)備可同時進行，因此，循環(huán)plc控制系統(tǒng)的設(shè)計可以大大減少而中繼系統(tǒng)首先必須全部電氣控制線路進行設(shè)計和施工 6、聯(lián)機調(diào)試聯(lián)機調(diào)試程序仿真調(diào)試單位在線調(diào)整。3.1.3 plc程序設(shè)計的一般步驟 1、系統(tǒng)功能圖 2、梯形圖程序設(shè)計 3、梯形圖程序指令列表的 4、模擬測試程序的變化，控制條件之

30、前調(diào)試的過程中，調(diào)試方法可以使用，監(jiān)視功能的程序plc控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟可參考圖 3-1 ： 流程圖需要自己制作，不能復(fù)制粘貼網(wǎng)上圖片 圖 3-1 plc控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟3.2 plc的選型和硬件配置3.2.1 plc型號的選擇這個溫度控制系統(tǒng)段首要空格，后面類似問題參照修改！，使用德國西門子s 7 - 200小型可編程控制器，所有的自動檢測到的適用，監(jiān)測和各種事情的控制這是獨立的動作可能s 7 - 200系列的強大的功能，或網(wǎng)絡(luò)連接，復(fù)雜的控制功能可以實現(xiàn)因此，高性能價格比s 7 -200系列。3.2.2 s7-200 cpu的選擇s7-200 系列的plc有cpu221、cpu222、c

31、pu224、cpu226等類型。此系統(tǒng)選用的s7-200 cpu226,cpu 226集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量i/o 點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數(shù)字量i/o 點或35路模擬量i/o 點。13k字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30khz高速計數(shù)器，2路獨立的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。3.2.3 em235 模擬量輸入/輸出模塊溫度傳感器的溫度控制系統(tǒng)檢測到電流信號4，模擬量輸入模塊的電流系統(tǒng)需要配置的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入plc處理。我

32、們這里選擇西門子em235模擬輸入/輸出模塊。的em235模塊的輸出具有模擬輸入的模擬分析gica.sinal s7連接，允許200小4通道，80 mv的范圍。類型，您必須使用dip開關(guān)選擇熱電偶線檢驗，計量單位，極端寒冷的補償方向電路故障和開放：sw1 sw3選擇熱電偶的類型，而不使用sw4，sw5用于選擇斷開方向檢測，sw6用于選擇是否打破檢測，sw7是用來選擇測量的方向，sw8用于選擇是否冷端補償，連接到模塊的冷端必須要求熱電偶一樣。3.2.4熱電傳感器 在設(shè)備的變化在傳感器的熱電轉(zhuǎn)換方法的熱電傳感器的溫度變化量的變化，潛在的抗溫量是最常見的熱性和耐熱性，最常用的溫度測量的熱，溫度，電位

33、變化轉(zhuǎn)換的耐熱性，耐溫度變化這是應(yīng)用于兩種類型的熱電傳感器當前工業(yè)生產(chǎn)在這個系統(tǒng)中，傳感器，溫度變化在當前選擇的pt鉑熱電阻傳感器100從100溫度p 100鉑熱電阻：鉑電阻的電阻鉑100溫度的pt 100后的變化出現(xiàn)在0100歐姆，在約100時的電阻值。度。c.它138.5歐姆電阻的工作原理：電阻值的電阻值等于100歐姆時，pt 0到100，電阻值的溫度上升迅速增長， 3 3.2.5晶閘管的加熱裝置的外形 采用電阻爐的記錄，通過調(diào)節(jié)響應(yīng)于請求調(diào)整pid數(shù)字顯示溫度計和溫度調(diào)節(jié)，保持溫度恒定的溫度控制，輸出10 ma dc信號輸入控制晶閘管的電壓調(diào)節(jié)器，或改變板的大小調(diào)整0輸出低成本要求完全直

34、觀，方便流動的晶閘管的角度，操作方便通過集熱馬只有10%或0的出口流量測量和控制單元的溫度pid控制信號的4至20 ma控制晶閘管觸發(fā)控制板上的溫度測量和控制的角度，它保持狀態(tài)的大小該發(fā)熱組件控制的主電路電流電阻控制電路由溫度控制器和一個晶閘管主電路的晶閘管主電路，過流保護爐內(nèi)溫度，如休斯快速加熱組件d過壓保護鋼筋混凝土電阻爐 整個系統(tǒng)設(shè)計的電氣接線圖 plc的cpu控制器226是用來選擇系統(tǒng)探測熱電阻鉑100實際上通過轉(zhuǎn)換型鍋爐水溫控制電流信號中的pid控制器的飼料轉(zhuǎn)化率em 231模擬量輸入模塊，數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為pid控制器的輸出電流流至信0號只有10%的馬晶閘管觸發(fā)控制板，輸入電壓的改變來

35、調(diào)整的晶閘管輸出角度的大小對紗線進行電加熱組態(tài)plc連接實時監(jiān)測系統(tǒng)。3.4 plc控制器的設(shè)計控制器的設(shè)計是對控制系統(tǒng)最重要的設(shè)計首先，根據(jù)被控對象的數(shù)學模型、特點和設(shè)計要求，確定連接控制器和被控對象。最后，根據(jù)性能指標要求確定控制器參數(shù)。3.4.1 控制系統(tǒng)數(shù)學模型的建立在控制系統(tǒng)中，溫度傳感器，水溫信號，對路面檢測模塊em 235出口處的電流信號，2（溫度傳感器），兩個模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換電磁235 plc可編程序控制器（pid）控制模塊可調(diào)節(jié)的電流檢測信號b路235 em模塊出水溫度信號，一個特定的處理程序，plc是一塊圖的串級控制系統(tǒng)詳細。3.4.2 pid控制及參數(shù)整定1.pi

36、d控制器的組成pid控制器由比例單元（p）、積分單元（i）和微分單元（d）組成。其數(shù)學表達式為： 公式（3-1）格式問題，應(yīng)該在其下面（1）比例系數(shù)kc對系統(tǒng)的影響 比例增加，使系統(tǒng)響應(yīng)速加快，誤差減小。.kc系數(shù)大，振蕩調(diào)整的次數(shù)和調(diào)節(jié)時間增加。kc是太大，系統(tǒng)將處于不穩(wěn)定狀態(tài)。kc是太小，可使系統(tǒng)運轉(zhuǎn)速度減慢。系數(shù)可以選負，由執(zhí)行機構(gòu)和傳感器決定如果決定。如果c符號選擇錯誤對象狀態(tài)則會離控制目標的狀態(tài)逐漸變遠，如果出現(xiàn)這樣的c的符號就必須要取反。（2）積分控制對控制系統(tǒng)的性能的影響 積分作用讓系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，積分作用強會促使系統(tǒng)不穩(wěn)定，但能去除穩(wěn)態(tài)誤差，提高系統(tǒng)的控制精密。 （3）微分控制

37、對控制系統(tǒng)性能的影響微分效應(yīng)可以改善動態(tài)特點，td是太大，寬超調(diào)，調(diào)整的時間加長，超調(diào)量大，微分作用合適則超調(diào)量減小、時間縮短。 2、主副回路控制規(guī)律的選擇 串級控制，因此主調(diào)節(jié)器。主控制器的設(shè)定點控制功能，副控制器的伺服控制功能，這是基本的出發(fā)點選擇規(guī)則。主要參數(shù)對過程的操作很重要，一個較小的范圍內(nèi)允許的波動，一般要求沒有任何錯誤，因此，主調(diào)節(jié)器一般選用pi或pid控制，側(cè)的參數(shù)設(shè)置為主要控制參數(shù)的質(zhì)量，可以在一定范圍內(nèi)變化，使超過壞，所以只要副省長p控制律可以選舉。在控制系統(tǒng)中，鍋爐出水溫度為主要參數(shù)，爐溫為二次參數(shù)。與pi控制的主要控制，p控制副控制器。 3、確定主，副調(diào)節(jié)器作用方式的選

38、擇 副調(diào)節(jié)器功能的方法： 首先確定調(diào)節(jié)閥，考慮安全生產(chǎn)過程中，可控硅整流器輸出電壓應(yīng)用于露天，所以當系統(tǒng)出現(xiàn)的故障使得處于完全關(guān)閉狀態(tài)的閥門損壞，防止燃料入爐，保證設(shè)備的安全，控制閥kv 0。然后確定k02二級過程控制，當閥門開度的增加，電壓增加，水的溫度上升，所以k02 0。二次調(diào)節(jié)器，確保副回路的負反饋，放大系數(shù)（即增益）的產(chǎn)品必須是否定的，所以副調(diào)節(jié)器k 20，副控制器動作計數(shù)器模式。確定行動的主要調(diào)節(jié)模式：水的溫度，出水溫度的增加，0個主要過程的k01 。為了確保負反饋的主要電路，放大產(chǎn)品必須是否定的，所以k10的放大系數(shù)的主調(diào)節(jié)器，反 7 的行動模式，主調(diào)節(jié)器。4、個采樣周期的分析較

39、小的采樣周期ts，溫度采樣值的變化。然而，ts太小會增加cpu計算，相鄰的兩個采樣值幾乎沒有什么變化，將微分pid控制器的輸出接近0，因此不應(yīng)使取樣時間太小。，采樣周期，應(yīng)確保控制量的迅速變化，有足夠的采樣點，以確保不會因采樣點太薄，失去了在模擬獲取的重要信息。 由于本系統(tǒng)的溫度控制系統(tǒng)，溫度慣性環(huán)節(jié)的延遲特性，使取樣時間不能太短，一般都是15s20 s，此次采樣系統(tǒng)為17s。 通過以上分析，溫度控制系統(tǒng)已基本建立，在調(diào)試和系統(tǒng)控制器參數(shù)整定。校正方法可分為兩類，即理論計算方法和工程整定方法。調(diào)諧理論計算是基于被控對象的數(shù)學模型是已知的，根據(jù)質(zhì)量指標的選擇，通過理論計算（微分方程，根軌跡法，頻

40、率等）獲得最佳整定參數(shù)。這種方法很復(fù)雜，工作量大，而且對動態(tài)特性分析反映對象數(shù)學模型的方法或近似的實驗測定結(jié)果，調(diào)整精度不是很高，所以在工程中的應(yīng)用還沒有。 為工程整定方法，工程人員不需要知道被控對象的數(shù)學模型，沒有理論計算研究的知識，可以在設(shè)置控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)簡單實用，在實際工程中的廣泛應(yīng)用常見的工程整定方法有經(jīng)驗整定法，臨界比例法，衰減曲線的方法，自整定方法等。在這里，我們使用經(jīng)驗參數(shù)調(diào)整的方法來調(diào)整控制器值。調(diào)諧步驟”的比例，然后積分微分。（1）調(diào)整比例控制從大到小的比例控制作用，觀察的時間響應(yīng)，直到他們得到的響應(yīng)速度快，超調(diào)量小，響應(yīng)曲線。（2）設(shè)置積分器如果沒有穩(wěn)態(tài)誤差能滿足比例控制

41、的要求，需要加入積分控制。將步驟（1）中的比例系數(shù)的選擇是減少到原來的50至80%，然后設(shè)置一個較大的值的積分時間，觀察到的響應(yīng)曲線。然后減小積分時間，增加整體的行動，并調(diào)整比例系數(shù)，反復(fù)嘗試獲得滿意的響應(yīng)，確定的比例和積分參數(shù)。（3）整定微分環(huán)節(jié)如果在步驟（2），pi控制可以消除誤差。但需要加入微分控制，構(gòu)成pid控制。先置微分時間td=0，逐漸加大td，同時相應(yīng)地改變比例系數(shù)和積分時間，反復(fù)試湊至獲得滿意的控制效果和pid控制參數(shù)。 第四章 plc控制的軟件設(shè)計換頁 plc控制系統(tǒng)設(shè)計包括硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩個部分在硬件的基礎(chǔ)上，介紹了項目的軟件設(shè)計，包括基本的步驟，軟件設(shè)計方法，介紹了編

42、程軟件step7-micro/win和程序設(shè)計。4.1的plc程序設(shè)計 常用的方法設(shè)計plc程序：主要的經(jīng)驗設(shè)計方法，繼電器控制電路的梯形圖的轉(zhuǎn)換方法，順序控制設(shè)計法，邏輯設(shè)計法。 1、經(jīng)驗設(shè)計方法：經(jīng)驗設(shè)計方法，是基于一些典型控制電路的程序，根據(jù)被控對象的具體要求，選擇組合，反復(fù)調(diào)試和修改的梯子，有時需要添加一些輔助觸點和中級編程環(huán)節(jié)，能滿足控制的要求。該方法具有無規(guī)律可循，與設(shè)計時間和設(shè)計質(zhì)量和設(shè)計人員的經(jīng)驗有很大的關(guān)系，它被稱為經(jīng)驗設(shè)計法。 2、繼電器控制電路將梯形圖的方法：使用硬件和軟件plc的外部接線實現(xiàn)控制系統(tǒng)的梯形圖。 3、順序控制設(shè)計法：根據(jù)功能流程圖，步驟為核心，從最初的一步

43、一步直到完成的設(shè)計。關(guān)鍵是要繪制的功能流程圖。4邏輯設(shè)計法：將輸入通過中間量輸出。其實在輸入和輸出之間的關(guān)系，完成設(shè)計任務(wù)。4.2編程軟件step7micro/win概述 step7-micro/win編程軟件是基于windows的，由西門子公司s7-200系列可編程控制器具體的設(shè)計，它是強大的，主要是為用戶開發(fā)控制程序，也可實時監(jiān)視用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。4.2.1 step7micro/win簡介 創(chuàng)建step7-micro/win程序，對step7-micro/win，雙擊step7微/贏得圖標，如圖4-1所示，本step7-micro/win項目將提供用于創(chuàng)建程序的工作空間。瀏覽文章給出了

44、幾組按鈕，用于不同的編程功能獲得step7微/贏。指令樹將顯示所有項目的對象創(chuàng)建控制程序。程序包括邏輯和局部變量表，您可以在其中分配臨時本地變量符號名稱。底部的標簽在程序編輯器窗口中顯示子程序和中斷服務(wù)程序。圖 4-1 step7-micro/win項目窗口圖標居中，黑體五號，后續(xù)類似問題請參照修改！此項目中我們利用 step7-micro/win v4.0 sp5軟件，如圖4-1所示。項目包括：程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、符號表、狀態(tài)表、交叉引用表。 4.2.2 計算機與plc的通信 在step7-micro/win 中雙擊指令中的“通信”圖標，或執(zhí)行菜單命令的“查看”/“組件”/“通信”，將出

45、現(xiàn)“通信”對話框,見圖4-2。在將新的設(shè)置下載到s7-200之前，設(shè)置遠程站的地址，是它與s7-200的地址。雙擊“通信”框中雙擊“刷新”旁邊的藍色箭頭圖標，編程軟件將會自動搜索連接在網(wǎng)絡(luò)的s7-200，并用圖標顯示搜索到的s7-200。圖4-2 plc通信窗口4.3 程序設(shè)計4.3.1 程序設(shè)計思路plc運行時，通過特殊繼電器sm0.0產(chǎn)生脈沖進行初始化，將溫度設(shè)定一個值，pid參數(shù)值等存入數(shù)據(jù)寄存器，然后系統(tǒng)開始進行溫度采樣，采樣周期為17秒，tt1(出口水溫溫度傳感器)將采集到的出口的水溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號在通過aiw0進入plc，作為主回路反饋值，經(jīng)過主控制器（pid0）的pi

46、運算產(chǎn)生輸出信號，作為副回路給定值。tt2將采集到的爐膛水溫度信號轉(zhuǎn)換為電信號，電信號在通過aiw2進入plc，作為副回路反饋值，經(jīng)過副控制器p運算產(chǎn)生輸出的信號,由aqw0輸出，輸出的4-20ma電流信號控制可控硅的導通角，從而控制電熱絲電壓，完成對溫度的控制。4.3.2 pid指令向?qū)?編寫pid程序，首先要把過程變量轉(zhuǎn)化為0.00-1.00之間的標準實數(shù)。pid運算結(jié)束之后，需要把回路輸出（0.00-1.00之間的標準化實數(shù)）轉(zhuǎn)換為可以送給模擬量輸出的整數(shù)。 圖4-3 pid初始化指令 如圖4-3,pv_i是模擬量輸入模塊提供的反饋值的地址，setpoint_r是以百分比為單位的實數(shù)給定

47、值（sp）,output是pid控制器的int型的輸出地址。highalarm和lowalarm分別是超過上限和下限的報警信號輸出，moduleerr 是模擬量模塊的故障輸出信號。主回路pid指令向?qū)?，如圖4-4 圖4-4 主回路用0號pid回路 設(shè)置pid參數(shù)，如圖4-5：圖4-5 設(shè)置pid參數(shù) 給定值的范圍是0.0-100.0，比例增益kc為-3.0，積分時間ti=7 min ，因為主控制器采用pi控制，所以微分時間td=0。 2.回路輸入量的極性與范圍，如圖 4-5： 圖4-5 輸入輸出量的設(shè)置pid指令的參數(shù)表占用的v存儲區(qū)的起始地址如圖 4-6：圖 4-6 地址設(shè)置4.向?qū)瓿?，?/p>

48、圖4-7圖 4-7 向?qū)瓿筛被芈穚id指令向?qū)В焊被芈凡捎?號pid回路，如圖 4-8：圖4-8 副回路pid回路設(shè)置 1.新建pid配置，如圖 4-9：圖4-9 pid配置新建 2.設(shè)置pid參數(shù)，如圖4-10圖4-10 副回路pid設(shè)置因為副回路主要起到“粗調(diào)”、“快調(diào)”的作用，所以我們采用p調(diào)節(jié)作用，比例增益kc=-4.0，ti無窮大，td=0;3.副回路輸入量的極性與范圍，如圖4-11如圖4-11 副回路輸入輸出設(shè)置4.pid指令的參數(shù)表占用的v存儲區(qū)的起始地址，如圖4-12：圖4-12 副回路存儲區(qū)設(shè)置5.向?qū)瓿?，如圖4-13圖4-13 副回路向?qū)瓿?.3.3 控制程序及分析

49、因為由aiw0和aiw2輸入的是6400-32000數(shù)字量，因此需轉(zhuǎn)換為實際的溫度要進行運算，運算公式為： 公式（4-1） 其中，t為實際溫度，d為aiwo和aiw2輸入的數(shù)字量。 plc的內(nèi)存地址分配見 表4-1 表要有標號，居中黑體五號；后續(xù)類似問題參照修改！地址說明vd250鍋爐出口水溫度存放地址vd260爐膛水溫存放地址vd270主控制器pid輸出存放地址vd300目標設(shè)定溫度存放地址vd304主控制器kc存放地址vd308主控制器ti存放地址vd312主控制器td存放地址vd320副調(diào)節(jié)器kc存放地址表 4-1 內(nèi)存地址分配 pid指令表見表4-2： 地址名稱說明vd0主調(diào)節(jié)器過程變

50、量（pvn）必須在0.01.0之間vd4主調(diào)節(jié)器給定值（spn）必須在0.01.0之間vd8主調(diào)節(jié)器輸出值（mn）必須在0.01.0之間vd12主調(diào)節(jié)器增益（kc）比例常數(shù)，可正可負vd16主調(diào)節(jié)器采樣時間（ts）單位為s，必須是正數(shù)vd20主調(diào)節(jié)器積分時間（ti）單位為min，必須是正數(shù)vd24主調(diào)節(jié)器微分時間（td）單位為min，必須是正數(shù)vd120副調(diào)節(jié)器過程變量（pvn）必須在0.01.0之間vd124副調(diào)節(jié)器給定值（spn）必須在0.01.0之間vd128副調(diào)節(jié)器輸出值（mn）必須在0.01.0之間vd132副調(diào)節(jié)器增益（kc）比例常數(shù)，可正可負vd136副調(diào)節(jié)器采樣時間（ts）單位

51、為s，必須是正數(shù)vd140副調(diào)節(jié)器積分時間（ti）單位為min，必須是正數(shù)vd144副調(diào)節(jié)器微分時間（td）單位為min，必須是正數(shù)表4-2 pid指令回路表控制程序如圖4-14圖4-所示 ：主程序：圖4-14 控制程序1主調(diào)節(jié)器程序：圖4-15 控制程序2圖4-16 控制程序3圖4-17 控制程序4副調(diào)節(jié)器程序： 圖4-18 控制程序5圖4-19 控制程序6圖4-20控制程序7第五章 組態(tài)畫面設(shè)計5.1 組態(tài)變量的建立與設(shè)備連接5.1.1 新建項目 打開并建立工程。進入組態(tài)畫面設(shè)計，如圖5-1：圖5-1 新建工程1.新建畫面新建畫面，設(shè)置畫面屬性，圖5-2所示：圖5-2 畫面新建2.新建設(shè)備

52、 新建s7-200連接，步驟如圖5-3：圖5-3 步驟1圖5-4 步驟2圖5-5 步驟3圖5-6 步驟43.新建變量實現(xiàn)組態(tài)王對s7-200的在線監(jiān)控，先建立兩者之間的聯(lián)系，需要先建立這兩者數(shù)據(jù)變量。變量的基本類型可分為“記憶”和可變的i / o 2。內(nèi)存配置的內(nèi)部變量，不與監(jiān)測設(shè)備的交換。i / o變量s7-200和組態(tài)王橋之間的數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)交換是雙向的。如圖5-7所示：圖5-7 新建變量 項目中所用到的變量見圖5-8：圖5-8 變量表5.2 創(chuàng)建組態(tài)畫面5.2.1 新建主畫面 如圖 5-9所示，高溫報警用來顯示當溫度高于95c的時，隨著時間變紅閃爍，加熱爐上的指示燈指示加熱爐加熱狀態(tài)。

53、圖5-9 控制系統(tǒng)主畫面5.2.2 新建pid參數(shù)設(shè)定窗口圖5-10 pid參數(shù)設(shè)定窗口 如圖5-10所示，pid參數(shù)設(shè)定窗口，用來設(shè)定主控制器和副控制器的pid參數(shù)值，可與pid參數(shù)的整定。5.2.3 新建數(shù)據(jù)報表 數(shù)據(jù)報告的反應(yīng)狀態(tài)，是在生產(chǎn)過程中，這些數(shù)據(jù)被記錄，和數(shù)據(jù)的重要形式在報表數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)報表的報表，可以實時反應(yīng)系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)的運行，也可以在長期的操作條件。如圖5-11所示：圖5-11 數(shù)據(jù)報表窗口5.2.4 新建實時曲線實時趨勢曲線工具盒內(nèi)雙擊圖像直接可以時間自動滾動的實時趨勢曲線的變化，變量的變化對新的快速反應(yīng)。如圖5-12所示: 圖5-12 實時曲線窗口5.2.5 新建歷史曲線 歷史趨勢曲線可在圖庫管理器中得到。歷史趨勢曲線可以查詢查詢過去的情況。歷史趨勢