混凝土箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度控制系統(tǒng)的下位機(jī)設(shè)計(jì)

第1章緒論1.1研究背景近年來(lái)，隨著基礎(chǔ)建設(shè)的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的高層建筑基礎(chǔ)施工采用大體積混凝土。大體積混凝土的界定，各國(guó)也不盡相同。美國(guó)混凝土學(xué)會(huì)規(guī)定：“任何現(xiàn)澆大體積混凝土，其尺寸之大，必須要求采取措施解決水化熱及隨之引起的體積變形問(wèn)題沒(méi)，以最大限度減少開(kāi)裂?！比毡窘ㄖW(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：“結(jié)構(gòu)斷面最小厚度在80cm以上，同時(shí)水化熱引起混凝土內(nèi)部的最高溫度與外界氣溫之差，預(yù)計(jì)超過(guò)25℃的混凝土，稱(chēng)之為大體積混凝土。”我國(guó)工程界一般認(rèn)為當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)斷面尺寸大于1m時(shí)，就稱(chēng)之為大體積混凝土。在建筑工程中，大體積混凝土具有下述共同特征：結(jié)構(gòu)厚實(shí)，混凝土用量大，工程條件復(fù)雜，施工技術(shù)要求高，工程有特殊要求（不允許開(kāi)裂，受力復(fù)雜等）；由于水泥水化熱產(chǎn)生的溫度較高，可能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生溫度裂縫。在灌注混凝土箱梁時(shí)，混凝土中的水泥在水化硬結(jié)過(guò)程中，會(huì)發(fā)生數(shù)量可觀的水化熱，使混凝土的溫度發(fā)生顯著上升，然后逐漸散發(fā)。一般混凝土的最高溫度可比澆筑時(shí)高出7~35℃，由此可知混凝土內(nèi)溫度升值是相當(dāng)高的。水泥的水化熱發(fā)生的過(guò)程集中在早期，溫度越高，水化反應(yīng)越快，往往在最初幾天內(nèi)就會(huì)發(fā)生絕大部分的水化熱量，從而使混凝土在澆筑后的最初幾天里，內(nèi)部溫度很快上升。當(dāng)達(dá)到最高溫度值后，溫度開(kāi)始下降。但因混凝土是一種導(dǎo)溫性質(zhì)極為不良的材料，如果任其自然散發(fā)往往需要較長(zhǎng)時(shí)間。當(dāng)混凝土內(nèi)部溫度與外部溫度相差懸殊，溫度梯度很陡時(shí)，就容易在混凝土表面和內(nèi)部引起巨大拉力和出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象。這種裂縫，不僅有礙于觀瞻，而且會(huì)改變混凝土結(jié)構(gòu)的受力條件，嚴(yán)重的將直接影響到建筑物的安全。所以必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施，以盡可能的減少溫度變形引起的開(kāi)裂。上個(gè)世紀(jì)50年代至70年代，由于人們對(duì)大體積混凝土的裂縫的形成機(jī)理沒(méi)有充分的認(rèn)識(shí)，或沒(méi)有找到適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)防止大體積混凝土的開(kāi)裂，尤其是對(duì)大體積混凝土內(nèi)部溫度進(jìn)行施工控制，國(guó)內(nèi)外都有許多大體積混凝土結(jié)構(gòu)物出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫的實(shí)例，嚴(yán)重影響了工程的質(zhì)量，以致不得不采取補(bǔ)救措施，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，耗資巨大。眾所周知，大體積混凝土一般出現(xiàn)的問(wèn)題，不是力學(xué)上的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，而是由于溫度變化而產(chǎn)生的裂縫，導(dǎo)致混凝土的抗?jié)B、抗裂、抗侵蝕性能下降，影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的耐久性?；炷料淞壕蛯儆谶@種大體積混凝土建筑，因此，對(duì)混凝土進(jìn)行有效的溫度監(jiān)測(cè)控制，較好的掌握混凝土箱梁溫度變化規(guī)律以及各種材料在不同條件下對(duì)溫度的影響，如何做到提高混凝土箱梁結(jié)構(gòu)的耐久性能，就成為工程技術(shù)人員急需解決的重要問(wèn)題。目前我國(guó)在大體積混凝土溫度控制領(lǐng)域的研究還不夠深入和全面，有關(guān)的規(guī)范條文還不夠完善，很多工程實(shí)踐中的問(wèn)題只能依靠經(jīng)驗(yàn)，缺乏理論依據(jù)。因此，對(duì)于大體積混凝土溫度控制還有待于進(jìn)一步深入研究。在我國(guó)的工程施工中，隨著施工技術(shù)水平和機(jī)械化程度的提高，不同程度地使用了蒸汽養(yǎng)護(hù)技術(shù)，它可以有效提升混凝土箱梁的品質(zhì)，明顯縮短混凝土箱梁的施工周期，并能較嚴(yán)格的保證產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)。但是，目前蒸養(yǎng)設(shè)備簡(jiǎn)陋，精度較低，溫度的控制主要靠人工間歇性的測(cè)量和調(diào)整，很難保證蒸養(yǎng)各階段溫控的有效性和精確性，特別是升溫和降溫速率難以控制，嚴(yán)重限制了該技術(shù)的廣泛應(yīng)用?；谔摂M儀器方法開(kāi)發(fā)的混凝土箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)相對(duì)于傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)方法，它具有精度高，可控性強(qiáng)和自動(dòng)化的特點(diǎn)。本設(shè)計(jì)針對(duì)施工中存在的設(shè)備簡(jiǎn)陋、溫控粗放等問(wèn)題提出了一套完善的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)，使混凝土的蒸養(yǎng)工藝更加成熟、完備、可靠。1.2大體積混凝土溫度裂縫控制的研究現(xiàn)狀混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫是一個(gè)相當(dāng)普遍的現(xiàn)象，近代科學(xué)關(guān)于混凝土強(qiáng)度的微觀研究，以及大量工程實(shí)踐所提供的經(jīng)驗(yàn)都說(shuō)明，結(jié)構(gòu)的裂縫是不可避免的，科學(xué)的要求是將其有害程度控制在允許范圍內(nèi)。裂縫控制主要包括裂縫的預(yù)測(cè)、預(yù)防和處理工作。大體積混凝土的裂縫問(wèn)題在國(guó)外研究較早。從1900年到1930年，建成的混凝土大壩施工中，已經(jīng)開(kāi)始對(duì)大體積混凝土防裂措施進(jìn)行研究。1915年，美國(guó)在愛(ài)德荷州建成了世界上第一座高于100m的混凝土大壩（壩高107m），即箭石壩（ArrowRock）。在施工中，開(kāi)始用坍落度測(cè)稠度、塑制試件測(cè)定抗壓強(qiáng)度，但對(duì)加水量仍無(wú)嚴(yán)格控制，拌制的混凝土仍很稀。由于施工技術(shù)上的缺陷，那時(shí)的混凝土壩出現(xiàn)了嚴(yán)重的裂縫。1930年后，開(kāi)始注意到大壩混凝土的裂縫問(wèn)題。到1933年，美國(guó)開(kāi)始修建世界上第一座高于200m的混凝土壩——胡佛壩（221m高），對(duì)大體積混凝土進(jìn)行了全面的研究。第一次采用了溫度控制措施，主要包括橫縫分布均為15m，混凝土的水泥用量為223kg/m3,采用低熱水泥，建筑層厚1.5m并限制間歇期、預(yù)埋冷卻水管等。結(jié)果表明這些溫控防裂措施是比較成功的。美國(guó)在對(duì)水工大體積混凝土溫度控制裂縫方面，在20世紀(jì)60年代初已形成了一套比較定型的設(shè)計(jì)、施工模式。前蘇聯(lián)在1977年修建了托克托古爾電站，也形成了一套行之有效的大體積混凝土溫度控制防裂措施，即托克托古爾法。我國(guó)的大體積混凝土水工工程的建設(shè)起步較晚，從20世紀(jì)50年代開(kāi)始研究混凝土的溫度裂縫問(wèn)題。初期修建丹江口工程時(shí)，混凝土出現(xiàn)了大量裂縫，后經(jīng)過(guò)停工整頓，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了歷時(shí)數(shù)年的調(diào)查研究工作，總結(jié)了設(shè)計(jì)、施工方面的經(jīng)驗(yàn)，提出了防裂措施，一是嚴(yán)格控制基礎(chǔ)允許溫差、新老混凝土上下層溫差和內(nèi)外溫差；二是嚴(yán)格執(zhí)行新澆混凝土的表面保護(hù)；三是提高混凝土的抗裂能力。復(fù)工后，沒(méi)有出現(xiàn)嚴(yán)重危害性的貫穿裂縫或深層裂縫。表面裂縫也很少出現(xiàn)，為以后防裂技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。隨后，水工方面防裂技術(shù)發(fā)展迅速、日趨成熟?？缡兰o(jì)宏偉工程三峽大壩能夠順利建設(shè)的前提之一正是大體積混凝土防裂技術(shù)的成熟。目前交通、市政、建筑等工程，也隨著設(shè)計(jì)理論的成熟、施工技術(shù)水平的不斷提高、施工設(shè)備能力的增強(qiáng)，出現(xiàn)了大體積混凝土。由于這些混凝土結(jié)構(gòu)的邊界條件與水工工程結(jié)構(gòu)的邊界條件不同，因此近年來(lái)專(zhuān)題性問(wèn)題討論較多，但就目前各國(guó)的規(guī)范來(lái)看，混凝土的溫度控制裂縫提及很少。如美國(guó)規(guī)定大體積混凝土的澆筑溫度不超過(guò)32℃；日本土木工程學(xué)會(huì)施工規(guī)范規(guī)定不超過(guò)30℃，日本建筑學(xué)會(huì)規(guī)范規(guī)定不超過(guò)35℃；前蘇聯(lián)規(guī)范規(guī)定：當(dāng)澆筑表面系數(shù)大于3的結(jié)構(gòu)時(shí)，混凝土從攪拌站運(yùn)出時(shí)的溫度不應(yīng)超過(guò)30-35℃；原西德規(guī)范規(guī)定：新拌混凝土卸車(chē)時(shí)的溫度不超過(guò)30℃。在我國(guó)，《水工混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（SDJ207-82）《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定：大體積混凝土澆筑溫度不宜超過(guò)28℃。我國(guó)《電力建設(shè)施工及驗(yàn)收規(guī)范》規(guī)定不超過(guò)30℃。而對(duì)于大體積混凝土內(nèi)外溫差不宜超過(guò)25℃?；炷羶?nèi)部溫度一般不宜超過(guò)70℃，否則會(huì)影響混凝土的強(qiáng)度。目前關(guān)于大體積混凝土溫度控制的研究還不是很多，并且在建設(shè)實(shí)踐中概念比較混亂。但是廣大科技工作者也正在對(duì)這個(gè)問(wèn)題作積極努力的探索，從材料、機(jī)理、施工、監(jiān)測(cè)、邊界條件等各個(gè)方面進(jìn)行研究，爭(zhēng)取早日制訂出一套適用于交通工程的大體積混凝土溫度控制防裂施工技術(shù)。1.3混凝土蒸養(yǎng)的溫度歷程混凝土蒸養(yǎng)溫度歷程簡(jiǎn)稱(chēng)蒸養(yǎng)制度，一般可劃分為預(yù)養(yǎng)期（Y）、升溫期（S）、恒溫期（H）、降溫期（J）等四個(gè)階段。這里的Y、S、H、J分別代表預(yù)養(yǎng)時(shí)間、升溫時(shí)間、恒溫（熱養(yǎng)）時(shí)間和降溫時(shí)間（小時(shí)）?；炷琳麴B(yǎng)溫度歷程曲線(xiàn)如下圖圖1-1所示：預(yù)養(yǎng)期亦稱(chēng)前置期或靜置（停）期，一般是指從混凝土構(gòu)件灌注成型之后（有的也從拌合好混凝土后）到供汽升溫之前這一段在常溫下的放置時(shí)間。在此期間內(nèi)水泥已進(jìn)行了一定程度的水化，混凝土已獲得了一定程度的初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，據(jù)此已可以抵抗在升溫期中出現(xiàn)的腫脹作用。也就是說(shuō)，預(yù)養(yǎng)期的長(zhǎng)短將關(guān)系到混凝土初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的高低，關(guān)系到混凝土腫脹（殘余）變形的大小，也關(guān)系到混凝土的強(qiáng)度發(fā)展及其它技術(shù)特性?？梢?jiàn)，預(yù)養(yǎng)期在整個(gè)的蒸養(yǎng)過(guò)程中有著十分重要的意義，但是預(yù)養(yǎng)期的長(zhǎng)短與水泥品質(zhì)、混凝土配合比、恒溫溫度及升溫速度等諸多因素有關(guān)，所以最好通過(guò)具體的實(shí)驗(yàn)確定。升溫期是指從預(yù)養(yǎng)期開(kāi)始溫度逐漸上升到恒溫期之前的階段。在升溫期內(nèi)通常只是關(guān)心熱養(yǎng)介質(zhì)及混凝土構(gòu)件的溫度問(wèn)題，對(duì)于介質(zhì)濕度一般是不注意的，因?yàn)楣┤氲亩嗍秋柡驼羝?，熱蒸汽在與冷混凝土表面相接觸時(shí)又要凝結(jié)成水，表面水也有從外向內(nèi)（從熱向冷）的轉(zhuǎn)移趨勢(shì)。在實(shí)際的生產(chǎn)中，升溫速度通常是按構(gòu)件周?chē)恼羝諝饣旌臀锏慕橘|(zhì)溫度來(lái)進(jìn)行控制的，而混凝土構(gòu)件內(nèi)部各不相同點(diǎn)的升溫過(guò)程則是隨許多因素（特別是厚薄程度）而有差異的。預(yù)養(yǎng)時(shí)間或初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和升溫速度是互為影響的，預(yù)養(yǎng)時(shí)間比較長(zhǎng)或初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較高時(shí)，升溫過(guò)程可適當(dāng)加快；反過(guò)來(lái)，預(yù)養(yǎng)時(shí)間比較短或初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度比較低時(shí)，則需要緩慢升溫。據(jù)建材院資料，“初期快速升溫對(duì)砂漿或混凝土的結(jié)構(gòu)破壞最大，因?yàn)轭A(yù)養(yǎng)期較短時(shí)，砂漿和混凝土的初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，對(duì)溫度引起的結(jié)構(gòu)破壞無(wú)足夠的抵抗力，因此以慢速升溫為宜。隨著時(shí)間的延續(xù)，砂漿和混凝土結(jié)構(gòu)形成的加速提高了初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)溫度引起的結(jié)構(gòu)破壞有了足夠的抵抗力，故升溫后期采用快速升溫也不致引起結(jié)構(gòu)破壞。”多倫多混凝土專(zhuān)家GordonE.Brown建議高強(qiáng)混凝土最高溫度最好不要超過(guò)60℃，最大溫度梯度不超過(guò)30℃?；炷恋慕Y(jié)構(gòu)損傷主要發(fā)生在升溫期，由于混凝土的初始結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨溫度的升高而不斷增大，本設(shè)計(jì)采用先慢速后快速的分段式升溫方案。恒溫期也稱(chēng)熱養(yǎng)期或高溫期，混凝土的強(qiáng)度主要是在這一階段內(nèi)獲得，盡管水泥水化反應(yīng)主要是在升溫期內(nèi)進(jìn)行的。這一階段有兩個(gè)重要的參數(shù)，即恒溫溫度和恒溫時(shí)間，一般說(shuō)來(lái)，這兩個(gè)參數(shù)是互為影響的，溫度低，時(shí)間要長(zhǎng)；溫度高，時(shí)間可短。恒溫溫度主要與水泥品種及混凝土所需要的硬化速度有關(guān)，恒溫時(shí)間取決于水泥品種和標(biāo)號(hào)、預(yù)養(yǎng)時(shí)間、升溫速度及恒溫速度。本設(shè)計(jì)根據(jù)《客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》要求，恒溫時(shí)養(yǎng)護(hù)的蒸汽溫度不超過(guò)45℃，芯部混凝土溫度不能超過(guò)60℃。降溫期是指混凝土構(gòu)件在蒸汽養(yǎng)護(hù)中經(jīng)歷預(yù)養(yǎng)、升溫、恒溫之后的降溫階段。降溫速率過(guò)高會(huì)導(dǎo)致梁內(nèi)外溫差過(guò)大，梁體裂縫；降溫速率太低，影響施工周期。在降溫過(guò)程中，表層降溫快，收縮亦快；內(nèi)層降溫慢(因混凝土導(dǎo)熱系數(shù)較?。湛s亦慢。于是就要在構(gòu)件表里之間產(chǎn)生溫差，在表層混凝土中產(chǎn)生拉應(yīng)力以致產(chǎn)生裂縫。對(duì)于混凝土溫度應(yīng)力或降溫裂縫問(wèn)題，可從兩個(gè)方面研究解決：一方面要控制混凝土的降溫速度，不使出現(xiàn)過(guò)大的溫差和過(guò)大的拉應(yīng)力；另一方面則要保證混凝土具有足夠高的抗拉強(qiáng)度或配有必要數(shù)量的鋼筋，以承受溫度拉應(yīng)力，使不至于造成損害。對(duì)于像箱梁這樣的厚大尺寸構(gòu)件，需要緩慢降溫，減少溫差，以避免出現(xiàn)過(guò)大的收縮拉應(yīng)力。本設(shè)計(jì)根據(jù)混凝土自身特性和施工要求，降溫速度控制在10℃/h以下。降溫附以通風(fēng)方案，有計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制調(diào)整降溫速度。第2章總體方案設(shè)計(jì)概述混凝土箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度控制系統(tǒng)主要由上位機(jī)和下位機(jī)兩大塊組成。為了實(shí)現(xiàn)溫度控制的自動(dòng)化，確保溫度控制的精確性，上位機(jī)是基于LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)的混凝土箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)界面。工作人員通過(guò)操作自動(dòng)控制系統(tǒng)界面，設(shè)定蒸汽養(yǎng)護(hù)各個(gè)階段的養(yǎng)護(hù)參數(shù)（預(yù)養(yǎng)時(shí)間和預(yù)養(yǎng)溫度、升溫速度和升溫時(shí)間、恒溫時(shí)間和恒溫溫度、降溫速度和降溫時(shí)間），這些參數(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸線(xiàn)傳送到下位機(jī)——PLC控制器。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，上位機(jī)可以同時(shí)控制4臺(tái)PLC共16路溫度傳感器（每臺(tái)PLC控制4路溫度傳感器），并可以讀取任一路的溫度值。下位機(jī)接受上位機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)的參數(shù)值并儲(chǔ)存在某一存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)，通過(guò)特定的指令從溫度擴(kuò)展模塊中讀取現(xiàn)場(chǎng)采集到的溫度值，然后運(yùn)行溫度控制程序把從現(xiàn)場(chǎng)采集到的溫度值或經(jīng)過(guò)運(yùn)算的升降溫速率和上位機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)的設(shè)定值進(jìn)行比較。通過(guò)控制電磁閥的開(kāi)啟控制蒸汽的開(kāi)通實(shí)現(xiàn)升溫，控制通風(fēng)機(jī)的開(kāi)啟實(shí)現(xiàn)降溫，且電磁閥和通風(fēng)機(jī)不能是同時(shí)開(kāi)啟的，也就是說(shuō)，當(dāng)電磁閥開(kāi)啟時(shí)通風(fēng)機(jī)是關(guān)閉的，當(dāng)通風(fēng)機(jī)開(kāi)著時(shí)電磁閥是關(guān)閉的，否則會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。最終實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土箱梁現(xiàn)場(chǎng)的溫度自動(dòng)控制，并且升降溫速率上下波動(dòng)不超過(guò)±2℃。本設(shè)計(jì)為混凝土箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度控制系統(tǒng)的下位機(jī)設(shè)計(jì)。第3章硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1硬件系統(tǒng)的構(gòu)成混凝土箱梁蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，主要是由控制主機(jī)（上位機(jī)）、PLC主機(jī)(下位機(jī))、溫度控制模塊、溫度傳感器、電磁閥、通風(fēng)機(jī)等組成?？刂浦鳈C(jī)（上位機(jī)）可以連接多個(gè)（可擴(kuò)展）PLC主機(jī)，在本設(shè)計(jì)中每個(gè)PLC主機(jī)(下位機(jī))連接四個(gè)溫度傳感器分別測(cè)量混凝土箱梁的頂部、底部、外部、內(nèi)部的溫度。由PLC主機(jī)(下位機(jī))根據(jù)控制主機(jī)（上位機(jī)）發(fā)過(guò)來(lái)的參數(shù)值結(jié)合溫度傳感器采集到的溫度值控制電磁閥的開(kāi)啟和關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)供應(yīng)蒸汽的通斷，通風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)和開(kāi)啟則由PLC主機(jī)(下位機(jī))直接控制。3.2工作原理概述溫度模塊通過(guò)溫度傳感器在現(xiàn)場(chǎng)采集溫度，然后把測(cè)得的溫度（模擬信號(hào)）通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化成PLC主機(jī)可以識(shí)別的數(shù)值量信號(hào)，并把轉(zhuǎn)換后的數(shù)值量信號(hào)存在PLC主機(jī)的某一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，以備上位機(jī)隨時(shí)查詢(xún)。各個(gè)溫度傳感器所測(cè)部位所處的蒸養(yǎng)參數(shù)（預(yù)養(yǎng)期的時(shí)間和溫度、升溫期的升溫速度，升溫時(shí)間、恒溫期的恒溫時(shí)間和恒溫溫度、降溫期的降溫速度等）是由控制主機(jī)（上位機(jī)）設(shè)定的。若控制主機(jī)（上位機(jī)）發(fā)過(guò)來(lái)的參數(shù)值高于溫度傳感器從現(xiàn)場(chǎng)采集到的溫度值，則PLC主機(jī)(下位機(jī))會(huì)開(kāi)啟電磁閥使蒸汽開(kāi)通，同時(shí)并確保通風(fēng)機(jī)是關(guān)閉的，這樣以來(lái)，混凝土箱梁的溫度就會(huì)逐漸上升，直至達(dá)到所需要的溫度。若控制主機(jī)（上位機(jī)）發(fā)過(guò)來(lái)的參數(shù)值低于溫度傳感器從現(xiàn)場(chǎng)采集到的溫度值，則PLC主機(jī)(下位機(jī))會(huì)關(guān)閉電磁閥使蒸汽停止開(kāi)通，同時(shí)并打開(kāi)通風(fēng)機(jī)，混凝土箱梁的溫度就會(huì)逐漸降低，直至達(dá)到所需要的溫度。原理框圖如下圖圖3-1所示：PLC主機(jī)PLC主機(jī)控制主機(jī)電磁閥圖3-1溫度控制原理框圖溫度模塊通風(fēng)機(jī)溫度傳感器3.3硬件系統(tǒng)各部分選型3.3.1工業(yè)控制機(jī)的選擇工業(yè)控制計(jì)算機(jī)主要用于工業(yè)實(shí)時(shí)測(cè)量和控制系統(tǒng)，與一般的計(jì)算機(jī)有著不同的特點(diǎn)。主要表現(xiàn)如下：可靠性高、維修性能好；環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；控制的實(shí)時(shí)性，配有實(shí)時(shí)控制和中斷系統(tǒng)；完善的輸入輸出通道。為了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，需要給工業(yè)控制機(jī)配備完善的輸入輸出通道，如模擬量輸入、模擬量輸出、開(kāi)關(guān)量輸入、開(kāi)關(guān)量輸出、人—機(jī)通行設(shè)備等；豐富的軟件。工業(yè)控制計(jì)算機(jī)應(yīng)配備較完整的操作系統(tǒng)、適合生產(chǎn)過(guò)程控制的應(yīng)用程序。3.3.2PLC主機(jī)的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)選用臺(tái)達(dá)的DVP系列可編程序控制器SS模塊式標(biāo)準(zhǔn)功能型主機(jī)DVP14SS11R2，主機(jī)電源是DC24V，它是提供14點(diǎn)數(shù)的主機(jī)及8~16點(diǎn)擴(kuò)展，最大輸入/輸出擴(kuò)展分別可達(dá)128點(diǎn)。輸入點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)，形式是DC24V/5mASink或Source，本設(shè)計(jì)采用Sink形式；輸出點(diǎn)數(shù)為6點(diǎn)，繼電器輸出。電源單元與主機(jī)分離，體積小，安裝容易。其功能規(guī)格如下表3-1所示：表3-1PLC主機(jī)功能規(guī)格圖專(zhuān)案規(guī)格備注演算控制方式內(nèi)存程序。往返返來(lái)回掃描描方式輸入/輸出控制方式結(jié)束再生方式((當(dāng)執(zhí)行至END指令)僅主機(jī)的I/OO有立即刷刷新指令演算處理速度基本指令（數(shù)個(gè)個(gè)us）應(yīng)用指令（100~數(shù)百u(mài)s）程序語(yǔ)言指令+梯形圖+SFCC含步進(jìn)電機(jī)指令令程序容量3792Steeps具有內(nèi)藏EEPPROM指令種類(lèi)基本順序指令332個(gè)應(yīng)用指令1077種步進(jìn)繼電器(停停電保持用用)初始步進(jìn)點(diǎn)10點(diǎn)S0-S9一般步進(jìn)點(diǎn)118點(diǎn)S10-S1227輔助繼電器一般用512+2322點(diǎn)M0~M5111+M7668~M9999停電用256點(diǎn)M512~M7767特殊用280點(diǎn)M1000~MM12799定時(shí)器數(shù)字式64點(diǎn)T0~T63((100mms時(shí)基)63點(diǎn)T64~T1226(100MS時(shí)基基。由M10228On時(shí))1點(diǎn)T127（1mms時(shí)基）計(jì)數(shù)器一般用112點(diǎn)C0-~C1111停電保持用16點(diǎn)C112~C1127高速用13點(diǎn)1相10KHz，22相7KHzzC235~C2254（全部停停電保持）資料寄存器一般用408點(diǎn)D0~D4077停電保持用192點(diǎn)D408~D5599特殊用200點(diǎn)D1000~DD11433指標(biāo)P64點(diǎn)P0~P63間接指定寄存器器E/F2個(gè)E=D10288，F(xiàn)=D11029定數(shù)10進(jìn)制16位-32768~~32766732位16進(jìn)制16位0000~FFFFF32位串聯(lián)通訊口RS-232CC，RS-4485自我診斷/保護(hù)護(hù)輸出/入檢查、系統(tǒng)執(zhí)執(zhí)行時(shí)間超超時(shí)檢查及及密碼設(shè)定定監(jiān)測(cè)/除錯(cuò)程序執(zhí)行時(shí)間顯顯示、位元元/字符、元元件設(shè)定3.3.2.1PLC標(biāo)準(zhǔn)功能主機(jī)及擴(kuò)展配置圖電源模塊標(biāo)準(zhǔn)功能主機(jī)擴(kuò)展模塊DVPPS022DVP14SSS11R22DVP04PTT-S圖3-2標(biāo)準(zhǔn)功能主機(jī)及擴(kuò)展配置圖3.3.2.2PLC標(biāo)準(zhǔn)功能主機(jī)盤(pán)內(nèi)安裝DVP系列PLC在安裝時(shí)，要裝配在封閉的控制箱內(nèi)，其周?chē)鷳?yīng)保持一定的空間，以確保PLC散熱功能正常。其安裝尺寸如下圖圖3-3所示：圖3-3PLC安裝尺寸3.3.3溫度模塊的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，每臺(tái)PLC要連接四個(gè)溫度傳感器，從功能的實(shí)現(xiàn)和性?xún)r(jià)比綜合考慮，選擇溫度模塊（PT100）DVP04PT-S。這是因?yàn)樗兴膫€(gè)模擬量信號(hào)輸入通道，可以接受外部4點(diǎn)鉑金屬溫度傳感器（PT1003線(xiàn)100Ω3850PPM/℃），將之轉(zhuǎn)換成14位的數(shù)字信號(hào)?？梢酝ㄟ^(guò)主機(jī)DVP-PLC程序以指令FROM/TO來(lái)讀寫(xiě)模塊的內(nèi)部資料，模塊內(nèi)有49個(gè)CR(ControlledRegister)寄存器，每個(gè)寄存器的空間是一個(gè)字。多個(gè)DVP04PT-S模塊與主機(jī)DVP-PLC串聯(lián)連接時(shí)，編號(hào)以靠近主機(jī)的順序自動(dòng)編號(hào)由0到7，最大可連接8臺(tái)且不占用數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)。DVP04PT-S的輸入溫度范圍是-200℃-600℃，而蒸汽養(yǎng)護(hù)的溫度范圍在20℃-80℃之間，完全可以滿(mǎn)足需要。此外，DVP04PT-S溫度模塊還具有可經(jīng)由RS-485通訊來(lái)更新系統(tǒng)版本，電源單元與模塊分離，體積小，安裝方便的優(yōu)點(diǎn)。其功能規(guī)格如下表3-2所示：表3-2溫度模塊功能規(guī)格表溫度測(cè)量(044PT)模塊攝氏（℃）華氏（℉）電源電壓24VDC模擬信號(hào)輸入通通道4通道/臺(tái)適合傳感器形式式3-WIREPT1000Ω38550PPMM/℃驅(qū)動(dòng)電流1mA輸入溫度范圍-200℃~6600℃-328℉~11112℉數(shù)字轉(zhuǎn)換范圍K-2000~~K60000K-3280~~K111120響應(yīng)時(shí)間200ms×通通道數(shù)總和精密度±0.5%在（25℃，77℉）范圍內(nèi)內(nèi)滿(mǎn)刻度時(shí)時(shí)，±1%在（0~55℃，32~1131℉）范圍內(nèi)內(nèi)滿(mǎn)刻度時(shí)時(shí)隔離方式數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)區(qū)有隔離，通通道間無(wú)隔隔離平均功能有（CR#2~CRR#5可設(shè)定，范范圍K1~KK40966）通訊模式（RSS-4855）包含ASC11/RRTU模式，通通訊速率可可選（48000/96000/199200//384000/577600//1152200）與DVP-PLCC主機(jī)串接接說(shuō)明模塊編號(hào)以靠近近主機(jī)的順順序自動(dòng)編編號(hào)由0到7，最大可可連接8臺(tái)且不占占用數(shù)字I/O點(diǎn)數(shù)3.3.3.1DVP04PT-S溫度模塊溫度/數(shù)字特性曲線(xiàn)DVP04PT-S溫度模塊有兩種溫度測(cè)量模式：攝氏溫度測(cè)量模式和華氏溫度測(cè)量模式。本設(shè)計(jì)為了與國(guó)際單位接軌故采用攝氏溫度測(cè)量模式。攝氏溫度測(cè)量模式的溫度/數(shù)字特性曲線(xiàn)如下圖圖3-4所示：圖3-4攝氏溫度測(cè)量模式溫度/數(shù)字特性曲線(xiàn)3.3.4溫度傳感器的選擇考慮到使用熱電偶傳感器價(jià)格較高，故本設(shè)計(jì)選用熱電阻傳感器來(lái)測(cè)量混凝土箱梁的溫度。常見(jiàn)的熱電阻傳感器有鉑熱電阻傳感器、銅熱電阻傳感器和鎳熱電阻傳感器三種。下面就這三種熱電阻傳感器分別簡(jiǎn)單介紹其各自的特征和適用范圍，選出最合適的熱電阻。3.3.4.1鉑熱電阻鉑熱電阻是用高純度的鉑絲制成的，通常用W100=R100/R0為100℃時(shí)和0℃時(shí)的鉑電阻的比值，稱(chēng)鉑的純度。只有一定比值純度的鉑才能做熱電阻用，其比值不得小于1.9325。當(dāng)溫度在-200~0℃之間時(shí)，其電阻數(shù)值和溫度的關(guān)系為公式3-1：Rt=R0[1+At-Bt2+Ct3(t-100)]（公式3-1）當(dāng)溫度在0~650℃之間時(shí)，其電阻數(shù)值和溫度的關(guān)系為公式3-2：Rt=R0(1+At+Bt2)（公式3-2）根據(jù)我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，對(duì)于工業(yè)鉑電阻，上列各式的系數(shù)為：A=3.9687×10-3℃-1B=-5.84×10-7℃-2C=-4.22×10-12℃-4國(guó)家統(tǒng)一規(guī)定的熱電阻的技術(shù)特性詳見(jiàn)下表3-3所示：表3-3熱電阻的技術(shù)特性名稱(chēng)代號(hào)溫度范圍/℃分度號(hào)R0精度等級(jí)W100（R1000/R0）最大允許誤差//℃名義值/Ω允許誤差（%）鉑熱電阻（WZZP）-200~6550BA1（Pt550）46.00（550.000）±0.05Ⅰ1.3910±±0.00007Ⅰ級(jí)：-200~0℃℃，±（0.155+4.55×10--3t）0~650℃,,±（10.115+3×10-33t）±0.1Ⅱ1.391±00.0011BA2（Pt1100）100.00±0.05Ⅰ1.3910±±0.00007Ⅱ級(jí)：-200~0℃℃，±（0.3++6.0××10-33t）0~650℃,,±（0.3+4.5×110-3t）±0.1Ⅱ1.391±00.0011BA3（Pt3300）300.0±0.1Ⅱ1.391±00.0011銅熱電阻（WZZC）-50~1500G53.0±0.1±0.1ⅡⅡ1.425±00.00111.425±00.0011±（0.3+3.55×10-33t）±（0.3+6.00×10-33t）Cu5050.0Cu100100.0鎳熱電阻（WZZN）-60~1800Ni100100.0±0.0__1.617±00.0033-60~0℃,,±（0.2+22×10-22t）0~1880℃,±（0.2+11×10-22t）Ni300300.0Ni500500.0凡是鉑熱電阻的R0（0℃時(shí)的電阻值）及W100（100℃時(shí)和0℃時(shí)的電阻比值）符合上表中所規(guī)定的數(shù)值，則它們的電阻和溫度的分度關(guān)系可由公式3-1和公式3-2決定，并制成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化的分度表。由于鉑的穩(wěn)定性好，又可得到非常純的鉑絲，所以，標(biāo)準(zhǔn)熱電阻目前均采用鉑電阻，其R0的復(fù)現(xiàn)性可達(dá)零點(diǎn)幾毫開(kāi)（mK）的水平，是測(cè)溫儀表中精確度最高的一種。3.3.4.1銅熱電阻工業(yè)用銅電阻的測(cè)溫范圍為：-50~150℃，其電阻與溫度的關(guān)系為：Rt=R0（1+At+Bt2+Ct3)（公式3-3）式中，R0、Rt的意義同上。對(duì)于銅熱電阻，我國(guó)也有標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一規(guī)定，見(jiàn)表2-1。此時(shí)，公式3-3中的系數(shù)A、B、C也是一定的，分別為：A=4.28899×10-3℃-1B=-2.133×10-7℃-2C=1.233×10-9℃-3因此，根據(jù)公式3-3，也可制成銅熱電阻的標(biāo)準(zhǔn)化分度表。3.3.4.1鎳熱電阻由于鎳熱電阻的溫度系數(shù)較大，故其靈敏度高。我國(guó)目前雖已定其為標(biāo)準(zhǔn)化熱電阻，但還未制定出相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化分度表，故目前多用于溫度變化范圍小，但靈敏度要求高的場(chǎng)合，如精密恒溫等。本設(shè)計(jì)根據(jù)溫度模塊和設(shè)計(jì)精度的需要，選擇分度號(hào)是BA2與溫度變化呈良好的線(xiàn)性關(guān)系的鉑金屬溫度傳感器（PT1003線(xiàn)100Ω3850PPM/℃）。3.3.5電源模塊的選擇DVPPS系列電源模塊依據(jù)輸出電流的不同分為2種：PS01和PS02。PS1提供的輸出電源是24VDC，1A電流。PS2提供的輸出電源是24VDC，2A電流。DVPPS系列電源模塊適用于臺(tái)達(dá)DVP系列產(chǎn)品并與主機(jī)分離，體積小，安裝容易。因?yàn)榭紤]到電源模塊要同時(shí)給PLC主機(jī)DVP14SS11R2和溫度測(cè)量模塊（PT100）DVP04PT-S供電，所以選擇DVPPS02型電源模塊比較合適。3.4硬件系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)目前，各個(gè)部分的型號(hào)已經(jīng)選定，具體接線(xiàn)圖請(qǐng)見(jiàn)附錄B。3.4.1PLC主機(jī)接線(xiàn)PLC主機(jī)的接線(xiàn)包括PLC與上位機(jī)的連接、PLC與電源模塊的連接、PLC輸入點(diǎn)配線(xiàn)、PLC輸出點(diǎn)配線(xiàn)、PLC與擴(kuò)展模塊的連接等。3.4.1.11與上位機(jī)機(jī)的連接RS-232是是目前串行行通信中最最常用的總總線(xiàn)，其標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)RS-2232C是美國(guó)電電子工業(yè)協(xié)協(xié)會(huì)EIA制定的串串行物理接接口協(xié)議。RS-2232接口的特特征是負(fù)邏邏輯、單端端驅(qū)動(dòng)、共共地接收，只只適用于點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信信。當(dāng)信號(hào)號(hào)線(xiàn)上的電電平為-3~115V時(shí)，表示示邏輯“1”；當(dāng)信號(hào)號(hào)線(xiàn)上的電電平為+3~++15V時(shí)表示邏邏輯“0”。通信雙雙方使用一一條公共信信號(hào)地線(xiàn)作作電平參考考。RS--232CC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定定，驅(qū)動(dòng)器器放在電容容不超過(guò)25000pF，通信距距離受此電電容的限制制。另外，RS-2232屬于單端端信號(hào)傳送送，存在共共地噪聲和和不能抑制制的共模干干擾；因此此其通信距距離限15m以下，通通信速率限限于20kbbps以下。當(dāng)通信距離為幾幾十米至上上千米時(shí)，廣廣泛采用RS-4485總線(xiàn)。RS-4485總線(xiàn)采用用平衡驅(qū)動(dòng)動(dòng)和差分接接收，具有有抑制共模模干擾的能能力。RS-4485接收器靈靈敏度可達(dá)達(dá)±2000mV，因而大大大延長(zhǎng)了了通信距離離。在高達(dá)達(dá)100kkbps的速率下下，電纜長(zhǎng)長(zhǎng)度可達(dá)12000m；如果通通信距離縮縮短，最大大速率可達(dá)達(dá)10Mbbps。RS-4485總線(xiàn)上允允許帶多個(gè)個(gè)驅(qū)動(dòng)器和和接收器，可可用于構(gòu)建建多點(diǎn)通信信網(wǎng)絡(luò)。綜上所述，RSS-4855具有設(shè)備備簡(jiǎn)單、價(jià)價(jià)格低廉、能能進(jìn)行長(zhǎng)距距離通信的的特點(diǎn)，故故在此設(shè)計(jì)計(jì)中與上位位機(jī)的通訊訊采用RS-4485串行通訊訊口，每臺(tái)臺(tái)上位機(jī)連連接4個(gè)PLC主機(jī)，每每個(gè)PLC主機(jī)上連連接4路溫度傳傳感器。PLC主機(jī)通過(guò)過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)號(hào)線(xiàn)把溫度度模塊采集集到的溫度度值傳到上上位機(jī)，上上位機(jī)通過(guò)過(guò)RS-4485串行通訊訊口把設(shè)置置的系統(tǒng)參參數(shù)發(fā)送到到下位機(jī)（PLC主機(jī)）。PLC與上位機(jī)機(jī)的連接圖圖如下3-5圖所示：：上上位機(jī)1#PLC主機(jī)2#PLC主機(jī)3#PLC主機(jī)4#PLC主機(jī)圖3-5上位機(jī)和PLC連接圖3.4.1.22PLCC與電源模模塊的連接接PLC與電源模模塊的連接接非常簡(jiǎn)單單，就是直直接把PLC主機(jī)的+24V端和電源源模塊的+24V輸出相連連，PLC主機(jī)的0V端和電源源模塊的0V相連，PLC主機(jī)的接接地端和電電源模塊的的接地端相相連。3.4.1.33PLCC輸入點(diǎn)配配線(xiàn)輸入點(diǎn)信號(hào)為直直流電源DC輸入，DC形式共有有兩種接法法：SINK及SOURRCE，其定義如如下：SINK形式是是指電流流流入共用端端S/S的接線(xiàn)形形式，如下下圖圖3-6所示：圖3-6SINNK形式接線(xiàn)線(xiàn)圖SOURCE形形式是指電電流流出共共用端S/S的接線(xiàn)形形式，如下下圖圖3-7所示：圖3-7SOUURCE形式接線(xiàn)線(xiàn)圖本設(shè)計(jì)采用SIINK形式接線(xiàn)線(xiàn)，故PLC主機(jī)DVP114SS111R2輸入點(diǎn)的S/S端接電源源模塊的正正極+24V，PLC輸入點(diǎn)X0接一常開(kāi)開(kāi)的按鈕作作為啟動(dòng)按按鈕與電源源模塊的負(fù)負(fù)極相連。啟啟動(dòng)按鈕X0的作用就就是只有在在按鈕X0被按下的的情況下，才才進(jìn)入蒸汽汽養(yǎng)護(hù)溫度度控制系統(tǒng)統(tǒng)。PLC輸入點(diǎn)X1所接的常常閉按鈕是是緊急停止止按鈕，它它的作用是是當(dāng)發(fā)生緊緊急情況整整個(gè)控制過(guò)過(guò)程需要停停止時(shí)，按按下此按鈕鈕，則溫度度控制過(guò)程程就會(huì)停下下來(lái)。3.4.1.44PLCC輸出點(diǎn)配配線(xiàn)DVP-S系列列PLC輸出有兩兩種形式：：繼電器輸輸出和晶體體管輸出。本本設(shè)計(jì)選用用的主機(jī)DVP114SS111R2是繼電器器輸出。輸輸出端在實(shí)實(shí)際配線(xiàn)時(shí)時(shí)，應(yīng)特別別注意共用用端的連接接，這是因因?yàn)橥荄VP--S系列不同同型號(hào)的PLC主機(jī)，其其公用端也也是不一樣樣的。DVP114SS111R2的的輸出端Y0用一個(gè)C0共用端，另另外Y1用C1，Y2~YY5共用C2，如下圖圖圖3-8所示：圖3-8DVPP14SSS11R22共用端內(nèi)內(nèi)部連接圖圖DVP-S系列列PLC內(nèi)部回路路與輸入模模塊之間使使用光電耦耦合器作信信號(hào)隔離，能能夠較好的的防止輸入入回路和輸輸出回路產(chǎn)產(chǎn)生干擾作作用。輸出出點(diǎn)配線(xiàn)如如下圖圖3-9所示：圖3-9輸出點(diǎn)點(diǎn)配線(xiàn)圖圖中=1\\*GBB3①突波吸收收二極體：：可增加接接點(diǎn)壽命=22\*GB3②緊急停止止：使用外外部開(kāi)關(guān)=3\*GB3③保險(xiǎn)絲：：使用5~100A的保險(xiǎn)絲絲容量于輸輸出接點(diǎn)的的共用點(diǎn)，保保護(hù)輸出點(diǎn)點(diǎn)回路。==4\\*GBB3④突波吸收收器：可減減少交流負(fù)負(fù)載上的雜雜訊=5\*GB3⑤直流電源源供給=6\*GB3⑥指示燈：：氖燈=7\*GB3⑦交流電源源供給=8\*GB3⑧白熾燈（電電阻性負(fù)載載）=9\*GB3⑨互斥輸出出：利用外外部電路形形成互鎖，配配合PLC內(nèi)部程序序，確保任任何異常突突發(fā)狀況發(fā)發(fā)生時(shí)，均均有安全的的保護(hù)措施施。3.4.1.55PLCC與溫度擴(kuò)擴(kuò)展模塊配配線(xiàn)PLC主機(jī)DVVP14SSS11RR2與溫度擴(kuò)擴(kuò)展模塊（PT1000）DVP004PT--S上有專(zhuān)門(mén)門(mén)的擴(kuò)展連連接口，兩兩者通過(guò)擴(kuò)擴(kuò)展連接線(xiàn)線(xiàn)（七根）連連接起來(lái)，如如下圖3-10所示：PLC主機(jī)溫度擴(kuò)展模塊PLC主機(jī)溫度擴(kuò)展模塊圖3-10PLC與溫度模塊連接圖3.4.2溫溫度擴(kuò)展模模塊接線(xiàn)溫度擴(kuò)展模塊的的接線(xiàn)包括括溫度擴(kuò)展展模塊和PLC主機(jī)的連連接、溫度度擴(kuò)展模塊塊和溫度傳傳感器的連連接。溫度度擴(kuò)展模塊塊和PLC主機(jī)的連連接在前面面3.4..1.5中已經(jīng)介介紹，這里里就不再贅贅述。下面面就主要針針對(duì)溫度擴(kuò)擴(kuò)展模塊和和溫度傳感感器的接線(xiàn)線(xiàn)進(jìn)行介紹紹。DVP04PTT-S溫度模塊塊使用于外外部模擬量量輸入的配配線(xiàn)應(yīng)采用用PT1100溫度傳感感器的連接接線(xiàn)或雙絞絞隔離線(xiàn)且且應(yīng)與其他他電源線(xiàn)或或可能引起起雜訊的接接線(xiàn)分開(kāi)。每每個(gè)DVP004PT--S溫度模塊塊連接四個(gè)個(gè)溫度傳感感器PT1100，PT1100應(yīng)使用3線(xiàn)式溫度度傳感器。溫溫度傳感器器PT1100的正極和和溫度控制制模塊的L+相連，溫溫度傳感器器PT1100的負(fù)極和和溫度控制制模塊的L-相連，溫溫度傳感器器PT1100的另一端端和溫度控控制模塊的的I-相連。如如果雜訊過(guò)過(guò)大應(yīng)將FG端和接地地端子相連連，同時(shí)將將電源模塊塊的接地端端和DVP--04PTT-S溫度測(cè)量量模塊的接接地端連接接到系統(tǒng)接接地點(diǎn)，在在將系統(tǒng)接接地點(diǎn)作為為第三種接接地或接到到配電箱的的機(jī)殼上。其其外部配線(xiàn)線(xiàn)圖如圖3-11所示：圖3-11溫度度模塊外部部配線(xiàn)圖第4章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)主主要是應(yīng)用用PLC編程軟件WPLSSoft22.08對(duì)混凝土土箱梁蒸汽汽養(yǎng)護(hù)的各各個(gè)階段溫溫度控制的的程序設(shè)計(jì)計(jì)。4.1WPLLSoftt2.088簡(jiǎn)介及系統(tǒng)統(tǒng)需求WPLSoftt為臺(tái)達(dá)電電子-可編程序序控制器DDVP系列列在WINNDOWSS操作系統(tǒng)統(tǒng)環(huán)境下所所使用之程程序編程軟軟件。WPPLSofft除了一一般PLCC程序的規(guī)規(guī)劃及WIINDOWWS的一般般編輯功能能（例如：：剪切、粘粘貼、復(fù)制制、多窗口口……）外，另另提供多種種中/英文批注注編輯及其其它便利功功能（例如如：寄存器器編輯、設(shè)設(shè)定、文件件讀取、存存盤(pán)及各接接點(diǎn)圖標(biāo)監(jiān)監(jiān)測(cè)與設(shè)定定等等…）。安裝WPLSooft編程程軟件的基基本需求如如下表4-1所示：表4-11安裝WPLLSoftt編程軟件件的基本需需求表項(xiàng)目系統(tǒng)需求操作系統(tǒng)Windowss98//20000/NT//ME/XXPCPUPentiumm1000以上機(jī)種種內(nèi)存16MB以上（建建議使用332MB以以上）磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器硬盤(pán)容量：至少少50MBB以上空間間光驅(qū)一部（安裝裝本軟件時(shí)時(shí)使用）顯示器分辨率：8000×600以上鼠標(biāo)一般用鼠標(biāo)或WWindoows兼容容的裝置打印機(jī)具Windowss驅(qū)動(dòng)程序序的打印機(jī)機(jī)RS-232端端口至少需有一個(gè)RRS-2332端口可與與PLC連接接適用PLC機(jī)種種臺(tái)達(dá)DVP-PPLC全系系列4.2溫度控制制原理通過(guò)熱電阻溫度度傳感器測(cè)測(cè)得現(xiàn)場(chǎng)的的溫度數(shù)據(jù)據(jù)，經(jīng)過(guò)溫溫度模塊轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成數(shù)字字量并儲(chǔ)存存在溫度模模塊的存儲(chǔ)儲(chǔ)區(qū)，PLC主機(jī)通過(guò)FROM指令讀取取溫度模塊塊的數(shù)值，經(jīng)經(jīng)數(shù)據(jù)信號(hào)號(hào)線(xiàn)傳送到到工業(yè)控制制計(jì)算機(jī)（上上位機(jī)）；；工業(yè)控制制計(jì)算機(jī)（上上位機(jī)）把把設(shè)定的蒸蒸汽養(yǎng)護(hù)各各個(gè)階段的的參數(shù)發(fā)送送到下位機(jī)機(jī)，下位機(jī)機(jī)根據(jù)上位位機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)來(lái)的參數(shù)值值調(diào)整控制制算法，發(fā)發(fā)出控制量量。為了實(shí)現(xiàn)溫度控控制的連續(xù)續(xù)可調(diào)性控控制，采用用PID調(diào)節(jié)方式式，預(yù)先設(shè)設(shè)定速度參參數(shù)值，通通過(guò)PID調(diào)節(jié)自動(dòng)動(dòng)跟隨所設(shè)設(shè)定的速度度值。IID控制原理理按偏差的比例（Propportiionl）、積分分（Inteegrall）和微分分（Deriivatiive）進(jìn)行控控制的控制制器，簡(jiǎn)稱(chēng)稱(chēng)PID控制器或PID調(diào)節(jié)器，它它是實(shí)際控控制中應(yīng)用用最為廣泛泛的一種調(diào)調(diào)節(jié)器。PPID控制制器的結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，參參數(shù)易于調(diào)調(diào)整，操作作方便，可可靠性高，特特別是在控控制對(duì)象的的數(shù)學(xué)模型型難以建立立的工業(yè)控控制過(guò)程中中，系統(tǒng)參參數(shù)又經(jīng)常常發(fā)生變化化，運(yùn)用現(xiàn)現(xiàn)代控制理理論進(jìn)行分分析、綜合合要耗費(fèi)很很大代價(jià)進(jìn)進(jìn)行模型辯辯識(shí)，且往往往不能達(dá)達(dá)到預(yù)期的的效果，所所以人們常常用PIDD調(diào)節(jié)器，并并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)進(jìn)行參數(shù)數(shù)整定。應(yīng)應(yīng)用更為廣廣泛。在長(zhǎng)長(zhǎng)期的工程程實(shí)踐中，人人們己經(jīng)積積累了有關(guān)關(guān)如何用好好PID控制制策略的豐豐富經(jīng)驗(yàn)。常規(guī)PID控制制系統(tǒng)原理理框圖如圖圖4-1所示：r(t)r(t)Ki+Kp+——模擬量輸出Kd——+c(t)被控對(duì)象e(t)u(t)圖4-1PID控制原理圖PID控制器是是一種線(xiàn)性性控制器，它它根據(jù)設(shè)定定值r(tt)與被控控過(guò)程變量量測(cè)量值cc(t)構(gòu)構(gòu)成控制偏偏差如下：：((公式4-1)將偏差的比例((P)、積分分(I)和微分分(D)通過(guò)線(xiàn)線(xiàn)性組合構(gòu)構(gòu)成控制量量，對(duì)被控控對(duì)象進(jìn)行行控制，故故稱(chēng)作PIID控制器器。其控制制規(guī)律為：：(公式4-2)或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)數(shù)形式：(公式4-3)式中——比例系數(shù)數(shù)；——積分時(shí)間常數(shù)；；——微分時(shí)間間常數(shù)。對(duì)于計(jì)算機(jī)采樣樣控制系統(tǒng)統(tǒng)，上式必必須離散化化。將式中中的積分用用求和代替替，微分用用差分代替替，則得到到離散PID算式為：：（公式4-4）式中T為采樣周期；上式的算法提供供了執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)的位置置量，稱(chēng)為為位置式算算法。位置式PID數(shù)數(shù)字調(diào)節(jié)器器的輸出u(kT)是全量輸輸出，是執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所所應(yīng)達(dá)到的的位置，數(shù)數(shù)字調(diào)節(jié)器器的輸出u(Kt)與過(guò)去的的狀態(tài)有關(guān)關(guān)，計(jì)算機(jī)機(jī)的運(yùn)算工工作量大，需需要對(duì)e(kT)作累加，而而且，計(jì)算算機(jī)的故障障有可能使使作u(kT)大幅度的的變化，這這種情況往往往是生產(chǎn)產(chǎn)實(shí)踐中不不允許的，而而且有些場(chǎng)場(chǎng)合會(huì)造成成嚴(yán)重的事事故。當(dāng)執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需需要的不是是控制量的的絕對(duì)數(shù)值值，而是其其增量時(shí)，我我們應(yīng)采用用增量式PID算法，得得到增量式式算法公式式為：(公式4-5)增量式算法與位位置式算法法比較，有有下列優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)：(1)位置式式算法每次次輸出與整整個(gè)過(guò)去狀狀態(tài)有關(guān)，計(jì)計(jì)算式中要要用到過(guò)去去偏差的累累加值，容容易產(chǎn)生較較大的累積積誤差，而而增量式算算法只需計(jì)計(jì)算增量，計(jì)計(jì)算誤差或或精度不足足時(shí)對(duì)控制制量的計(jì)算算影響小。(2)控制方方式由手動(dòng)動(dòng)到自動(dòng)或或由自動(dòng)到到手動(dòng)雙向向切換時(shí)，使使用增量式式算法易于于實(shí)現(xiàn)雙向向平衡無(wú)擾擾動(dòng)切換。(3)增量式式算法中不不需要做累累加，增量量只跟最近近的幾次采采樣有關(guān)，容容易獲得較較好的控制制效果。由由于增量式式算法中無(wú)無(wú)累加，消消除了當(dāng)偏偏差存在時(shí)時(shí)發(fā)生飽和和的危險(xiǎn)，也也就是消除除了積分飽飽和的危險(xiǎn)險(xiǎn)。因此，在在實(shí)際控制制中，增量量式算法比比位置式算算法應(yīng)用更更為廣泛。4.2.2常規(guī)規(guī)PID算法的不不足及改進(jìn)進(jìn)PID控制中的的比例控制制環(huán)節(jié)、積積分環(huán)節(jié)、微微分環(huán)節(jié)各各自的優(yōu)缺缺點(diǎn)為：比比例控制的的優(yōu)點(diǎn)是誤誤差一旦產(chǎn)產(chǎn)生，控制制器就立刻刻有控制作作用，使被被控制量朝朝著誤差減減小的方向向變化，控控制作用的的強(qiáng)弱取決決于比例系系數(shù)kp。比例控控制的缺點(diǎn)點(diǎn)是對(duì)于具具有自平衡衡性（即系系統(tǒng)階躍響響應(yīng)終值為為一有限值值）的被控控對(duì)象存在在誤差。加加大kp可減小誤誤差，但kkp過(guò)大時(shí)，會(huì)會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)態(tài)性能變壞壞甚至?xí)故归]環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)不穩(wěn)定；；積分環(huán)節(jié)節(jié)的優(yōu)點(diǎn)是是它能對(duì)誤誤差進(jìn)行記記憶并積分分，有利于于消除穩(wěn)態(tài)態(tài)誤差。但但它的不足足之處在于于，由于積積分作用具具有滯后特特性，積分分控制作用用太強(qiáng)會(huì)使使控制的動(dòng)動(dòng)態(tài)性能變變壞，以至至于使系統(tǒng)統(tǒng)不穩(wěn)定；；微分控制制的優(yōu)點(diǎn)是是它能對(duì)誤誤差進(jìn)行微微分，預(yù)測(cè)測(cè)出誤差的的變化趨勢(shì)勢(shì)，增大微微分控制作作用可加快快系統(tǒng)響應(yīng)應(yīng)，使超調(diào)調(diào)量減小，增增加系統(tǒng)的的穩(wěn)定性。它它的缺點(diǎn)是是對(duì)干擾同同樣敏感，使使系統(tǒng)能夠夠抑制干擾擾的能力降降低。根據(jù)不同被控對(duì)對(duì)象適當(dāng)?shù)牡恼≒ID的三個(gè)參參數(shù)，可以以獲得比較較滿(mǎn)意的控控制效果。但但實(shí)踐證明明，這些整整定參數(shù)的的過(guò)程，實(shí)實(shí)際上是對(duì)對(duì)比例、積積分、微分分三部分控控制作用的的折中，雖雖然在實(shí)際際應(yīng)用中積積累了許多多PID參數(shù)的整整定方法和和經(jīng)驗(yàn)公式式，但是這這種整定不不僅浪費(fèi)時(shí)時(shí)間，且參參數(shù)間相互互影響，往往往難以收收到優(yōu)化的的效果。剖剖析常規(guī)PID控制可以以發(fā)現(xiàn)，這這種控制無(wú)無(wú)法解決穩(wěn)穩(wěn)定性與精精確性之間間的矛盾，加加大控制作作用可減小小誤差，提提高準(zhǔn)確性性，但穩(wěn)定定性降低。反反之，為保保證穩(wěn)定性性，限制控控制作用，這這樣就犧牲牲了控制的的準(zhǔn)確性。即即使對(duì)被控控對(duì)象整定定了一組滿(mǎn)滿(mǎn)意的PID參數(shù)，當(dāng)當(dāng)對(duì)象特性性發(fā)生變化化時(shí)，也難難保證良好好的控制性性能。綜上所述，在多多回路、多多干擾源以以及大滯后后的系統(tǒng)中中單獨(dú)運(yùn)用用常規(guī)PID控制存在在著諸多的的缺點(diǎn)。一一般地說(shuō)，單單純線(xiàn)性控控制方式是是不夠的，還還必須引進(jìn)進(jìn)一些非線(xiàn)線(xiàn)性的控制制方式。因因?yàn)樵谙到y(tǒng)統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程程及靜態(tài)過(guò)過(guò)程中，對(duì)對(duì)于比例控控制、積分分控制、微微分控制作作用的要求求是不同的的。所以，在在控制一種種用于溫度度變化的控控制過(guò)程中中要根據(jù)系系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)態(tài)特征和行行為，采取取“靈活機(jī)動(dòng)”的有效控控制方式。這這樣的控制制決策有利利于解決控控制系統(tǒng)中中的穩(wěn)定性性與準(zhǔn)確性性之間的矛矛盾，又能能增強(qiáng)系統(tǒng)統(tǒng)對(duì)不確定定性因素的的適應(yīng)性，即即魯棒性。這這種類(lèi)型的的PID控制器，已已經(jīng)同常規(guī)規(guī)PID控制器有有了本質(zhì)的的區(qū)別，這這一類(lèi)型PID控制已成成為智能控控制的一個(gè)個(gè)研究方向向，即智能能或?qū)＜易宰赃m應(yīng)PID控制。在在工業(yè)過(guò)程程控制的發(fā)發(fā)展史上，PID控制是歷歷史最悠久久、生命力力最強(qiáng)的控控制方式，即即使在美國(guó)國(guó)、日本等等工業(yè)發(fā)達(dá)達(dá)國(guó)家，90%以上的控控制回路基基本上還是是采用PID控制器。4.3系統(tǒng)控制制流程圖溫度控制程序流流程圖如下下圖4-2所示：NNYNYNYYNY預(yù)養(yǎng)期結(jié)束?束？采集溫度，調(diào)控制算法,發(fā)出控制量升溫期結(jié)束?束？采集溫度，調(diào)控制算法,發(fā)出控制量恒溫期結(jié)束?束？采集溫度，調(diào)控制算法,發(fā)出控制量降溫期結(jié)束?束？結(jié)束開(kāi)始系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置施工階段？采集溫度，調(diào)控制算法輸出控制量N圖4-2溫度控制程序流程圖4.4溫度控制制程序整個(gè)蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)過(guò)程溫度控控制分為六六個(gè)階段：：預(yù)養(yǎng)階段段、升溫Ⅰ階段、中中間靜停階階段、升溫Ⅱ階段、恒恒溫期階段段和降溫期期階段。蒸蒸汽養(yǎng)護(hù)過(guò)過(guò)程的溫度度控制曲線(xiàn)線(xiàn)如下圖圖圖4-3所示：溫度/溫度/℃時(shí)間/h0T0T2T1t0t1t2t4t5t3v1v2v3圖4-3蒸汽養(yǎng)護(hù)溫度控制曲線(xiàn)在本設(shè)計(jì)中，溫溫度傳感器器所測(cè)的是是混凝土箱箱梁上部、下下部、內(nèi)部部和外部四四個(gè)點(diǎn)的溫溫度值，每每個(gè)測(cè)溫點(diǎn)點(diǎn)附近都各各有一個(gè)電電磁閥來(lái)控控制蒸汽的的供應(yīng)和停停止，整個(gè)個(gè)控制系統(tǒng)統(tǒng)有一個(gè)通通風(fēng)機(jī)用來(lái)來(lái)降溫。4.4.1預(yù)養(yǎng)養(yǎng)期溫度控控制程序設(shè)設(shè)計(jì)上位機(jī)把設(shè)定的的參數(shù)預(yù)養(yǎng)養(yǎng)溫度T0和預(yù)養(yǎng)時(shí)時(shí)間t0放在PLC的存儲(chǔ)單單元D0和D1中，當(dāng)啟啟動(dòng)按鈕X0按下后，定定時(shí)器T0開(kāi)始定時(shí)時(shí)，定時(shí)時(shí)時(shí)間為t0，同時(shí)PLC主機(jī)開(kāi)始始讀溫度擴(kuò)擴(kuò)展模塊，當(dāng)當(dāng)確定是溫溫度擴(kuò)展模模塊后，就就開(kāi)始讀取取擴(kuò)展模塊塊的溫度值值，并把讀讀得的溫度度值放在以以D20~~D23位始地址址的存儲(chǔ)單單元中。其其梯形圖如如下：圖中H8A是溫度模模塊系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)定的機(jī)種種編碼，它它在溫度模模塊的CR0寄存器中中，第一條條指令把溫溫度模塊的的機(jī)種型號(hào)號(hào)讀到存儲(chǔ)儲(chǔ)單元D19中，第二二條指令判判斷D19中是不是是H8A，若是則則讀取溫度度模塊CR188~CR221中的溫度度值，若不不是，則不不往下進(jìn)行行。接著，把從溫度度模塊CR188~CR221中讀取的的溫度值應(yīng)應(yīng)用比較指指令與上位位機(jī)設(shè)定的的D0中的預(yù)養(yǎng)養(yǎng)期溫度值值T0進(jìn)行比較較，若設(shè)定定值大于測(cè)測(cè)得的D20中的現(xiàn)在在值，則開(kāi)開(kāi)通電磁閥閥Y0，開(kāi)始供供蒸汽，使使混凝土箱箱梁溫度升升高，并且且保證通風(fēng)風(fēng)機(jī)是停止止的，這里里用Y0、Y1互鎖來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)；若設(shè)設(shè)定值D0等于現(xiàn)在在值D20，則執(zhí)行CJPP7指令，進(jìn)進(jìn)入比較下下一路D21的溫度控控制程序中中；若設(shè)定定值D0小于現(xiàn)在在值D20，則啟動(dòng)動(dòng)通風(fēng)機(jī)，并并關(guān)掉電磁磁閥（由互互鎖實(shí)現(xiàn)），停停止蒸汽供供應(yīng)，則溫溫度就會(huì)逐逐漸降低。然后開(kāi)始執(zhí)行PP7程序，把D21中測(cè)得的的溫度值與與上位機(jī)設(shè)設(shè)定的D0中的預(yù)養(yǎng)養(yǎng)期溫度值值T0進(jìn)行比較較，若設(shè)定定值大于測(cè)測(cè)得的D21中的現(xiàn)在在值，則開(kāi)開(kāi)通電磁閥閥Y2，開(kāi)始供供蒸汽，使使混凝土箱箱梁溫度升升高，并且且保證通風(fēng)風(fēng)機(jī)是停止止的，這里里用Y2、Y1互鎖來(lái)實(shí)實(shí)現(xiàn)；若設(shè)設(shè)定值D0等于現(xiàn)在在值D21，則執(zhí)行CJPP7指令，進(jìn)進(jìn)入比較下下一路D22的溫度控控制程序中中；若設(shè)定定值D0小于現(xiàn)在在值D21，則啟動(dòng)動(dòng)通風(fēng)機(jī)，并并關(guān)掉電磁磁閥（由互互鎖實(shí)現(xiàn)），停停止蒸汽供供應(yīng)，則溫溫度就會(huì)逐逐漸降低。其其具體梯形形圖如下：：與此類(lèi)似，順序序執(zhí)行P8，P9程序，至至此，預(yù)養(yǎng)養(yǎng)期1#~44#溫度傳感感器溫度控控制的一個(gè)個(gè)周期完成成，其梯形形圖為：所不同的是執(zhí)行行完P(guān)9程序后，開(kāi)開(kāi)始執(zhí)行P10，或者在Y4、Y1只要有一一個(gè)得電的的情況下，亦亦執(zhí)行P10。執(zhí)行P10的結(jié)果是是跳回P0點(diǎn)，重新新開(kāi)始下一一個(gè)溫度控控制周期，直直到預(yù)養(yǎng)期期時(shí)間結(jié)束束。4.4.2升溫溫期Ⅰ溫度控制制程序設(shè)計(jì)計(jì)預(yù)養(yǎng)時(shí)間結(jié)束后后，定時(shí)器器T0的常閉觸觸點(diǎn)斷開(kāi)，因因?yàn)槊織l比比較指令之之前都有定定時(shí)器T0的常閉觸觸點(diǎn)，時(shí)間間到后，常常閉觸點(diǎn)斷斷開(kāi)，這樣樣就不再執(zhí)執(zhí)行預(yù)養(yǎng)期期控制程序序。定時(shí)器器T0的常閉觸觸點(diǎn)斷開(kāi)的的同時(shí)，定定時(shí)器T0的常開(kāi)觸觸點(diǎn)閉合，這這樣就使程程序進(jìn)入溫溫度控制的的第二個(gè)階階段——升溫Ⅰ階段。上位機(jī)設(shè)定的參參數(shù)升溫速速率v1和升溫時(shí)時(shí)間t1分別存放放在D2和D3當(dāng)中。首先，啟動(dòng)定時(shí)時(shí)器T1，T1的定時(shí)時(shí)時(shí)間為t1存放在D3當(dāng)中，讀讀出溫度擴(kuò)擴(kuò)展模塊的的機(jī)種型號(hào)號(hào)H8A放在D19當(dāng)中，然然后判斷D19中是否為H8A，若是，則則把溫度模模塊寄存器器CR188~CR221存放的CH1~~CH4溫度傳感感器溫度值值讀到PLC主機(jī)的存存儲(chǔ)單元D25~~D28當(dāng)中。然然后調(diào)P4延時(shí)10s子程序，經(jīng)經(jīng)過(guò)10s的延時(shí)后后，再?gòu)臏販囟饶K寄寄存器CR188~CR221中讀取CH1~~CH4溫度傳感感器溫度值值放到D29~~D32中。接著著，D29--D25的值放入D50中，再用D50除以延時(shí)時(shí)時(shí)間10s算出第一一路實(shí)際的的升溫速度度V計(jì)存在D51中，其梯梯形圖如下下：PID指令在執(zhí)執(zhí)行之前，先先要設(shè)定其其參數(shù)。其其參數(shù)設(shè)置置如下：圖中D100中存放放的是取樣樣時(shí)間，取取樣時(shí)間欲欲設(shè)為10s，因其單單位是10mss,故數(shù)值為為1000；D101中放的是是比例增益益，根據(jù)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)選Kp=110；D102中放的是是積分增益益，積分增增益Ki以不超過(guò)Kp為宜，故故選Ki=8；D103中放的是是微分增益益，微分增增益Kd以不超過(guò)Kp的10％為原則，故故選Kd=1；D104中放的是是動(dòng)作方向向，正向動(dòng)動(dòng)作的時(shí)候候?yàn)?；D105是偏差量量范圍，設(shè)設(shè)為2，也就是是說(shuō)升溫速速度上下波波動(dòng)±2℃。接著，執(zhí)行PIID指令，D2是目標(biāo)值值，D51是現(xiàn)在值值，D1000~D1005是設(shè)置的PID參數(shù)，D150是輸出值值。接下來(lái)來(lái)，進(jìn)行下下一路的PID調(diào)節(jié)。第第二、三、四四路的控制制原理與第第一路的類(lèi)類(lèi)似，這里里就不再贅贅述。同樣，當(dāng)?shù)谒穆仿穲?zhí)行完后后要返回P1，直至升升溫時(shí)間t1到，然后后進(jìn)入中間間靜停階段段。4.4.3中間間靜停溫度度控制程序序設(shè)計(jì)上位機(jī)設(shè)定的中中間靜停階階段參數(shù)靜靜停時(shí)間t2放在D5當(dāng)中，靜靜停的溫度度T1放在存儲(chǔ)儲(chǔ)單元D4當(dāng)中。中間靜停階段溫溫度控制程程序和前面面的預(yù)養(yǎng)期期溫度控制制程序類(lèi)似似，只是這這里用的定定時(shí)器和存存儲(chǔ)空間有有所差異而而已。中間靜停階段溫溫度控制程程序梯形圖圖見(jiàn)附錄C。4.4.4升溫溫期Ⅱ溫度控制制程序設(shè)計(jì)計(jì)中間靜停階段結(jié)結(jié)束后，定定時(shí)器T2的常閉觸觸點(diǎn)斷開(kāi)，因因?yàn)槊織l比比較指令之之前都有定定時(shí)器T2的常閉觸觸點(diǎn)，時(shí)間間到后，常常閉觸點(diǎn)斷斷開(kāi)，這樣樣就不再執(zhí)執(zhí)行中間靜靜?？刂瞥坛绦颉６〞r(shí)時(shí)器T2的常閉觸觸點(diǎn)斷開(kāi)的的同時(shí)，定定時(shí)器T2的常開(kāi)觸觸點(diǎn)閉合，這這樣就使程程序進(jìn)入溫溫度控制的的第四個(gè)階階段——升溫Ⅱ階段。上位機(jī)設(shè)定的參參數(shù)升溫速速率v2和升溫時(shí)時(shí)間t3分別存放放在D6和D7當(dāng)中。首先，啟動(dòng)定時(shí)時(shí)器T3，T3的定時(shí)時(shí)時(shí)間為t3存放在D7當(dāng)中，讀讀出溫度擴(kuò)擴(kuò)展模塊的的機(jī)種型號(hào)號(hào)H8A放在D19當(dāng)中，然然后判斷D19中是否為H8A，若是，則則把溫度模模塊寄存器器CR188~CR221存放的CH1~~CH4溫度傳感感器溫度值值讀到PLC主機(jī)的存存儲(chǔ)單元D37~~D40當(dāng)中。然然后調(diào)P4延時(shí)10s子程序，經(jīng)經(jīng)過(guò)10s的延時(shí)后后，再?gòu)臏販囟饶K寄寄存器CR188~CR221中讀取CH1~~CH4溫度傳感感器溫度值值放到D41~~D44中。接著著，D41--D37的值放入D58中，再用D58除以延時(shí)時(shí)時(shí)間10s算出第一一路實(shí)際的的升溫速度度V計(jì)存在D59中。設(shè)定PID參數(shù)后其梯梯形圖如下下：同理，當(dāng)?shù)谒穆仿穲?zhí)行完后后要返回P3，直至升升溫時(shí)間t3到，然后后進(jìn)入恒溫溫期階段。4.4.5恒溫溫期階段溫溫度控制程程序設(shè)計(jì)上位機(jī)設(shè)定的恒恒溫期階段段參數(shù)恒溫溫時(shí)間t4放在D9當(dāng)中，恒恒溫溫度T2放在存儲(chǔ)儲(chǔ)單元D8當(dāng)中。恒溫期階段溫度度控制程序序和前面的的預(yù)養(yǎng)期溫溫度控制程程序類(lèi)似，僅僅僅是這里里用的定時(shí)時(shí)器和存儲(chǔ)儲(chǔ)空間有所所差異而已已。恒溫期階段溫度度控制程序序梯形圖見(jiàn)見(jiàn)附錄C。4.4.6降溫溫期階段溫溫度控制程程序設(shè)計(jì)上位機(jī)設(shè)定的降降溫階段參參數(shù)降溫時(shí)時(shí)間t5放在D10當(dāng)中，降降溫速率v3放在存儲(chǔ)儲(chǔ)單元D11當(dāng)中。恒溫期階段結(jié)束束后，定時(shí)時(shí)器T4的常閉觸觸點(diǎn)斷開(kāi)，因因?yàn)槊織l比比較指令之之前都有定定時(shí)器T4的常閉觸觸點(diǎn)，時(shí)間間到后，常常閉觸點(diǎn)斷斷開(kāi)，這樣樣就不再執(zhí)執(zhí)行降溫期期溫度控制制程序。定定時(shí)器T4的常閉觸觸點(diǎn)斷開(kāi)的的同時(shí)，定定時(shí)器T4的常開(kāi)觸觸點(diǎn)閉合，這這樣就使程程序進(jìn)入溫溫度控制的的第六個(gè)階階段——降溫期階階段。首先，啟動(dòng)定時(shí)時(shí)器T5，定時(shí)器T5的定時(shí)時(shí)時(shí)間即為降降溫時(shí)間t5，讀取溫溫度模塊的的機(jī)種型號(hào)號(hào)放在D19中。然后后從溫度擴(kuò)擴(kuò)展模塊中中讀出此刻刻的溫度值值放在D75~~D78中，調(diào)10s延時(shí)子程程序，再?gòu)膹臏囟饶K塊中讀出這這一時(shí)刻的的溫度值，放放在D79~~D82中。把D79--D75的值放在D83中，D83除以10后放在D84中。其梯梯形圖如下下：下面開(kāi)始設(shè)置PPID參數(shù)，取取樣時(shí)間設(shè)設(shè)為20s，比例增增益設(shè)為5，積分增增益設(shè)為4，微分增增益設(shè)為1，因?yàn)槭鞘墙禍兀使蕜?dòng)作方向向?yàn)槟嫦?，設(shè)設(shè)為2，偏差仍仍設(shè)為2。然后執(zhí)執(zhí)行PID指令。梯梯形圖為：：下面的過(guò)程與此此類(lèi)似，把把D80--D76的值放在D85中，D85除以10后放在D86中；把D81--D77的值放在D87中，D87除以10后放在D88中；把D82--D78的值放在D89中，D89除以10后放在D90中。PID參數(shù)的設(shè)設(shè)置與上同同，執(zhí)行PID指令后返返回到P5。直至降降溫時(shí)間到到，主程序序結(jié)束，整整個(gè)蒸汽養(yǎng)養(yǎng)護(hù)控制程程序結(jié)束。整個(gè)混凝土箱梁梁蒸汽養(yǎng)護(hù)護(hù)溫度控制制程序梯形形圖請(qǐng)見(jiàn)附附錄C。第5章結(jié)論與展望5.1結(jié)論現(xiàn)場(chǎng)澆筑混凝土土的幾何尺尺寸較大，必必須采用技技術(shù)措施避避免水泥水水化熱及體體積變化引引起的裂縫縫，這類(lèi)結(jié)結(jié)構(gòu)稱(chēng)為大大體積混凝凝土。國(guó)內(nèi)內(nèi)外大體積積混凝土基基礎(chǔ)施工中中，為了防防止裂縫而而采取的混混凝土箱梁梁蒸汽養(yǎng)護(hù)護(hù)溫度控制制系統(tǒng)是解解決這類(lèi)問(wèn)問(wèn)題的有效效途徑之一一。本文結(jié)論主要包包括兩方面面：一方面，在查閱閱大量國(guó)內(nèi)內(nèi)外參考文文獻(xiàn)的基礎(chǔ)礎(chǔ)上，總結(jié)結(jié)了國(guó)內(nèi)外外有關(guān)大體體積混凝土土溫度裂縫縫及其控制制方法的研研究成果，包包括大體積積混凝土溫溫度裂縫具具體的產(chǎn)生生原因、影影響因素、溫溫度控制算算法的研究究。另一方面，混凝凝土箱梁蒸蒸汽養(yǎng)護(hù)溫溫度控制系系統(tǒng)的各部部分都是經(jīng)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的的選型，方方案的提出出也都是結(jié)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)實(shí)際的，理理論上可以以達(dá)到實(shí)時(shí)時(shí)控制的目目的。5.2展望本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了主主要的框架架，實(shí)驗(yàn)室室里的成果果還需要進(jìn)進(jìn)一步修改改完善才能能應(yīng)用到生生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，努努力的方向向主要有：：應(yīng)用軟件的完善善。系統(tǒng)可靠性的完完善。盡管本系統(tǒng)在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)采取取了一些抗抗干擾措施施，但是由由于實(shí)際經(jīng)經(jīng)驗(yàn)的欠缺缺，設(shè)計(jì)中中難免有考考慮不周之之處，這些些還需要在在今后應(yīng)用用時(shí)加以完完善?？傊菊撐脑谠诨炷料湎淞赫羝B(yǎng)養(yǎng)護(hù)溫度控控制方面作作了一定的的工作。該該系統(tǒng)初步步完成了溫溫度控制的的預(yù)定目標(biāo)標(biāo)。參考文獻(xiàn)[1]楊艷紅紅，高文中中，蔣云飛飛，等.混凝土箱箱梁蒸汽養(yǎng)養(yǎng)護(hù)的溫度度控制.國(guó)防交通通工程與技技術(shù)，2005第4期：76～78.

[2]張傳倉(cāng)倉(cāng)，楊利民民，周艷勤勤，等.大體積混混凝土測(cè)溫溫技術(shù)工程程實(shí)踐應(yīng)用用[A]].混凝土，20077.4[3]馬強(qiáng)，等.大體積混混凝土的溫溫控施工技技術(shù)措施[A]].混凝土，20066.4[4]陳輝，韓韓芳垣，等等.大體積混混凝土溫度度裂縫的成成因分析及及控制[B].混凝土，20066.2[5]丁天懷懷，李慶祥，等等編著.測(cè)量控制制與儀器儀儀表現(xiàn)代系系統(tǒng)集成技技術(shù)北京：清清華大學(xué)出出版社20055.[6]郝麗娜娜，鞏亞?wèn)|東，李虎.機(jī)械裝備備電氣控制制技術(shù).北京：科科學(xué)出版社社[7]王韜，預(yù)預(yù)測(cè)控制在在焦?fàn)t溫度度控制中的的研究.東北大學(xué).碩士學(xué)位位論文.20006.1[8]鐵道部部豐臺(tái)橋梁梁工廠(chǎng).混凝土的的蒸汽養(yǎng)護(hù)護(hù).北京：中中國(guó)建筑出出版社19788.3[9]吳中偉偉，田然景景，等.混凝土熱熱處理中預(yù)預(yù)養(yǎng)期與升升溫期的研研究.水泥與水水泥制品，19655.7[10]李彤彤厚，大體體積混凝土土承臺(tái)施工工溫度裂縫縫控制實(shí)例例.建筑技術(shù)術(shù)開(kāi)發(fā)，20011.10[11]戴鎮(zhèn)鎮(zhèn)潮，大體體積混凝土土的防裂.混凝土，20011.9[12]張少少鋒，大體體積混凝土土溫度控制制裂紋的控控制.土木工程程，20022.6[13]宋曉曉燕，馬德德庫(kù)，冬健健峰等.過(guò)熱蒸汽汽溫度的自自動(dòng)調(diào)節(jié).自動(dòng)化技技術(shù)與應(yīng)用用.20000.2[14]陳國(guó)國(guó)將，基于于模糊PID控制的玻玻璃纖維機(jī)機(jī)械溫度控控制系統(tǒng)研研究.西安建筑筑科技大學(xué)學(xué).碩士學(xué)位位論文，20066.6[15]廣東工工業(yè)大學(xué)林德杰，電電氣測(cè)試技技術(shù).北京：機(jī)機(jī)械工業(yè)出出版社.20002[16]R..M.BiittenncourrtanndJ..T.F..Fonttouraa,MasssCooncreeateMixtturessBassedoonFiineneessMModullusAAndGGeomeetriccalGGradaationn,JoournaaloffMatteriaalInnCivvilEEnginneeriing,22001..1[17]YoongWWu,RoonalddoLuuna,NNumerricallimpplemeentattionofttempeeratuureaandccreeppinmasssconncrette,FiiniteeEleementtsinnAnaalysiisanndDeesignn,20001.977～106[18]Baans,Z.,Inteelliggentconttrolofppowerrplaantsandproccessees,JoournaaloffEleectriicalEngiineerring..19977.致謝在短暫而又漫長(zhǎng)長(zhǎng)的兩個(gè)月月的時(shí)間里里，我終于于順利完成成了畢業(yè)設(shè)設(shè)計(jì)課題，其其中過(guò)程充充滿(mǎn)了坎坷坷和艱辛。除除了本人的的努力，更更得到了我我們組的指指導(dǎo)老師——薛老師的的精心指導(dǎo)導(dǎo)和熱心幫幫助。在整整個(gè)過(guò)程中中，薛老師師不遺余力力的給我們們講解設(shè)計(jì)計(jì)內(nèi)容，和和我們一起起討論問(wèn)題題，解決問(wèn)問(wèn)題，給我我們提供了了很多幫助助。同時(shí)，老老師淵博的的知識(shí)、嚴(yán)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)學(xué)態(tài)度、一一絲不茍的的工作作風(fēng)風(fēng)都使我受受益匪淺。在在此設(shè)計(jì)論論文成文之之際，我謹(jǐn)謹(jǐn)向薛老師師表示衷心心的感謝，并并致以崇高高的敬意??！整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)過(guò)程中，我我們受到了了實(shí)驗(yàn)室劉劉老師和陳陳老師的特特別關(guān)照。老老師為我們們提供了良良好的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)環(huán)境和學(xué)學(xué)習(xí)軟件，當(dāng)當(dāng)我們的計(jì)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不不厭其煩的的給我們解解決。在此此也向我們們實(shí)驗(yàn)室的的老師們表表達(dá)深深的的感激與謝謝意！在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間間，我參考考了許多相相關(guān)書(shū)籍，也也得到了許許多同學(xué)的的支持和幫幫助，特別別是我們同同組的伙伴伴——路艷芹，田田雪梅，朱朱靜。此外外，還有孫孫晉永同學(xué)學(xué)在設(shè)計(jì)過(guò)過(guò)程中給了了我許多幫幫助，使我我能夠有勇勇氣面對(duì)問(wèn)問(wèn)題，解決決困難，使使我的畢業(yè)業(yè)設(shè)計(jì)得以以圓滿(mǎn)順利利的完成，在此也向他們表示最真誠(chéng)的感謝！我還要感謝我的的父母，在在大學(xué)最后后的一段時(shí)時(shí)間里對(duì)我我的深切關(guān)關(guān)懷和支持持，感謝你你們給我創(chuàng)創(chuàng)造的條件件和機(jī)會(huì)，感感謝你們這這段時(shí)間對(duì)對(duì)我的安慰慰和鼓勵(lì)?。?！最后，向所有在在這段時(shí)間間關(guān)心和幫幫助過(guò)我的的人表達(dá)最最深的謝意意！謝謝你你們!!附錄A：外文資料 Relays,,MemmoryAreaasanndCoonstaantsTypeanndFuunctiionoofReelayssNotes1)Thenumbberoofpoointssnottediisthhenuumberrofpoinntswwhichhtheesysttemhhas.Fortheactuualnnumbeeroffpoiints,,refferttothhetaableofII/Oaalloccatioonsiinseectioon8..2.2)Therrearretwwounnitttypess,thhehooldttypethattsavvestthecondditioonstthatexisstjuustbbeforretuurninngthhepoowerofforchannginggfroomthheRUUNmoodettoPRROGmodee,anndthhenon--holddtyppethhatrresettsthhem.FortheFP0T32,,theesellectiionofhholdtypeeanddnonn-holldtyypeccanbbechhangeedbyytheesetttinggofssysteemreegistter.FortheeFP00C100/C144/C166/C322/SL11,thhataareaisffixeddanddallootteddtheenummberssasshowwnbeelow..3)Thepoinntsffortthettimerranddcouunterrcannbechanngedbytthesetttingofssysteemreegistter55.Thhenuumberrsgiivenintthettableearethenumbberswhennsysstemregiisterr5iisattitssdeffaulttsettting..HowtoSpeccifyRelaayNuumberrsExternaalinnputrelaays((X),Exteernallouttputrelaays((Y),andInteernallrellays(R)Sinceeexterrnalinpuutreelayss(X)),exxternnalooutpuutreelayss(Y))anddintternaalreelayss(R))areehanddledinuunitssof16ppointts,ttheyareexprresseedassaccombiinatiionoofdeecimaalanndhexaadeciimalnumbbersassshownnbellow.Timers(T)andCounnterss(C))Theadddresssesfforttimerrconntactts(TT)anndcoounteercoontaccts((C)aareccorreesponndtootheetimeeranndcoounteerinnstruuctioonnuumberrsanndexxpresssedinddecimmalsassshownnbellow.NoteCounterrsanndtiimerssshaaretthessameareaa.Thhediivisiionoofthheareaacannbechanngedwithhsysstemregiisterr5.(Theetabbleaandexammplearewhennsetttinggsarrethhedeefaulltvaaluess.)RelayNNumbeeroffExtternaalI//OReelayssOnlyreelaysswitthnuumberrsacctualllyaalloccateddtoinpuutcoontacctsccanbbeussedaasexxternnalinpuutreelay(X)..Onlyreelaysswitthnuumberrsacctualllyaalloccateddtooutpputccontaactscanoutpputaasexxternnaloutpputrrelayy(Y)).Thheexxternnalooutpuutreelayss(Y))whiicharenotalloocateedcaanbeeuseedassinteernallrellays..Allocattionofnnumbeersiisdeetermmineddbythecombbinattionofuunitssuseed.ExternaalInnputRelaays((X)Functioonoffextternaalinnputrelaays((X)Thisreelayfeeddssiignallstootheeproogrammmabllecoontroollerrfroomannextternaaldeeviceesucchasaalimmitsswitcchorrapphotooelecctriccsennsorandtheinteelliggentunitts.Usagerrestrrictiions：：Theadddresssesfforiinputtswhhichdonnotaactuaallyexisstcaannottbeusedd.Theonorooffsstatuusofftheeextternaalinnputrelaaysccannootbeechaangeddbytheoperratioon(proggram)).Thereiisnoolimmitattionregaardinngthhenuumberroftimeesonneexxternnaliinputtrellayiisproggrammmed.ExternaalOuutputtRellays(Y)Functioonoffextternaalouutputtrellays(Y)Thisreelayoutpputstheproggramoperratioonreesulttatoperratiooncoontroolseectioonanndactiivateesthhelooad((exteernalldevvice))succhassassolennoidorooperaatinggpannel.Theonorooffsstatuusofftheeextternaalouutputtrellayiisouutputtasacoontroolsiignall.Note：Youcannperrmitdupllicatteduuseoofannouttputbycchanggingthesysttemrregisster20ssettiing.EvennifthesameerellayiisussedaasannoperrandforinsttructtionsssucchassSETTanddRSTT,ittisnotregaardeddasddupliicateedusseoffouttputss.Exampleeofdupllicatteduuseoofexxternnalooutpuutreelay(Y3))InternaalReelayss(R))Functioonoffintternaalreelayss(R))Thisreelaycanbeuusedonlyywitthinproggramandonoorofffsttatussdoeesnootprroviddeannexteernallouttput..Wheenthhecooiloofthhereelayiseenerggizedd,ittscoontacctstturnon.UsagerrestrrictiionsWhenussedaascoontaccts,therrearrenooresstricctionnsonntheenummberofttimessthaatcaanbeeusedd.Asaruule,whennspeecifiiedaasthheouutputtdesstinaationnforropeeratiionrresulltsoofOTTanddKPinsttructtionss,usseisslimmiteddtoonceeinaprrograam(ttoinnhibiitdooubleeouttput)).NoteYoucannperrmitdupllicatteduuseoofannouttputbycchanggingthesysttemrregisster20ssettiing.EvennifthesameerellayiisussedaasannoperrandforinsttructtionsssucchassSETTanddRSTT,ittisnotregaardeddasddupliicateedusseoffouttputss.SpeciallIntternaalReelayss(frromRR90000)FunctioonoffspeeciallintternaalreelayssThespeeciallintternaalreelayssturrnonnoroffundeersppecifficccondiitionns.TTheoonorrofffstaateisnnoteexterrnalllyouutputtanddonllyfuunctii